Отто фон Герике: биография. Первые опыты с вакуумом Важный опыт отто фон герике

Отто фон Герике (нем. Otto von Guericke; 1602, Магдебург - 1686, Гамбург) - немецкий физик, инженер и философ.

Учился правоведению, математике и механике в Лейпциге, Йене и Лейдене. Некоторое время служил инженером в Швеции. С 1646 г. - бургомистр Магдебурга. В 1650 году изобрёл вакуумную откачку и применил своё изобретение для изучения свойств вакуума и роли воздуха в процессе горения и для дыхания человека. В 1654 году провёл известный эксперимент с Магдебургскими полушариями, который доказал наличие давления воздуха; установил упругость и весомость воздуха, способность поддерживать горение, проводить звук.

В 1657 году изобрел водяной барометр, с помощью которого в 1660 году предсказал надвигающуюся бурю за 2 часа до её появления, таким образом, войдя в историю как один из первых метеорологов.

В 1663 году изобрёл один из первых электростатических генераторов, производящих электричество трением - шар из серы, натираемый руками. В 1672 году обнаружил, что заряженный шар потрескивает и светится в темноте (первым наблюдал электролюминесценцию). Кроме того, им было обнаружено свойство электрического отталкивания однополярно заряженных предметов.

Жизнеописание

Отто фон Герике родился в семье зажиточных магдебургских горожан. В 1617 году поступил на факультет свободных искусств Лейпцигского университета, но в 1619 году, в связи с началом Тридцатилетней войны, вынужден был перейти в Хельмштедтский университет, где проучился несколько недель. Потом с 1621 по 1623 год штудировал юриспруденцию в Йенском университете, а с 1623 по 1624 год изучал точные науки и фортификационное искусство в Лейденском университете. Закончил своё обучение девятимесячным образовательным путешествием в Англию и Францию. В ноябре 1625 года вернулся в Магдебург, а в следующем году женился на Маргарите Алеманн и был избран в коллегиальный совет городского магистрата, членом которой оставался до преклонного возраста. Как чиновник отвечал за строительство, а в 1629 и 1630-1631 годах - ещё и за оборону города.

Хоть сам Герике не разделял симпатий жителей Магдебурга к шведскому королю-протестанту Густаву II Адольфу, когда в мае войска Католической лиги под предводительством Иоганна Церкласа Тилли взяли штурмом и уничтожили город, он потерял своё имущество и, чуть не погибнув, оказался в плену под Фермерслебеном. Оттуда, благодаря посредничеству князя Людвига Ангальт-Кётенского его выкупили за триста талеров. Переехав с семьей в Эрфурт, Герике стал фортификационным инженером на службе у Густава II Адольфа (находился на должности до 1636-го).

В феврале 1632-го вся семья Герике вернулась в Магдебург. Следующие десять лет фон Герике осуществлял восстановление города, уничтоженного пожаром в 1631 году. Отстроил также и своё жильё. При шведской, а с 1636-го - саксонской власти он принимал участие в общественных делах Магдебурга. В 1641 году стал городским казначеем, а в 1646-м - бургомистром. Эту должность он занимал тридцать лет. В сентябре 1642-го Герике начал довольно опасную и скользкую дипломатическую деятельность (продолжалась до 1663-го), поехав ко двору саксонского курфюрста в Дрездене, чтобы там добиваться смягчения жесткого саксонского военного режима в Магдебурге. Принимал участие, в частности, в заключении Вестфальского мира, в работе deКонгрессе по исполнению мира в Нюрнберге (1649-1650) и в роспуске deРегенсбургского райхстага (1653-1654). На этом роспуске совпали научные и дипломатические интересы Герике. По приглашению он показал несколько своих экспериментов перед высшими сановниками Священной Римской империи, один из которых, архиепископ deИоганн Филипп фон Шонборн, купил один из аппаратов Герике и направил в иезуитский коллегиум в Вюрцбурге. Профессор философии и математики этого заведения Каспар Шотт заинтересовался новинкой и с 1656 года стал регулярно переписываться с Отто фон Герике. В результате тот впервые опубликовал свою научную работу в приложении к книге Шотта Mechanica Hydraulico-pneumatica, вышедшей в 1657 году. В 1664-м Шотт выпустил в Вюрцбурге книгу Techica curiosa, которая содержала информацию об опытах Герике. За год до того сам Герике приготовил к печати рукопись своего фундаментального труда - Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio, но в печать она вышла в 1672 года в Амстердаме.

Немецкий ученый, изобретатель и политик. Более всего известен работой над физикой вакуума, созданием экспериментальной техники для демонстрации электростатического отталкивания и выступлениями в поддержку теорий "дистанционного взаимодействия" и "абсолютного пространства".

Легендарные "магдебургские полушария" в свое время произвели в Германии немалый фурор. Физик Отто фон Герике соединил две полусферы, выкачал из них воздух и продемонстрировал, что воздух на эту конструкцию давит с такой силой, что разорвать сферу не могут даже 16 лошадей. Опыты с вакуумом, впрочем, были отнюдь не единственным увлечением фон Герике – немало полезного физик сделал и для будущих поколений специалистов по электростатике, и в качестве общественного деятеля для жителей Магдебурга.

Родился фон Герике в Магдебурге, Германия (Magdeburg, Germany). В 1617-м он стал студентом Лейпцигского Университета (Leipzig University). Тридцатилетняя война помешала Отто продолжить учебу в Лейпциге и вынудила искать удачи в других учебных заведениях страны. Завершил учебу свою фон Герике 9-месячной поездкой во Францию (France) и Англию (England). Вернувшись в Магдебург в 1626-м, фон Герике женился.

Отто фон Герике не разделял энтузиазм горожан по поводу Густава II Адольфа (Gustavus Adolphus), что, впрочем, не особо помогло ему при последовавшем падении Магдебурга в мае 1631-го. Фон Герике повезло остаться в живых, хотя свободы и большей части состояния он все же лишился. Некоторое время он работал инженером; вернуться в Магдебург семье его удалось лишь в феврале 1632-го. Следующие 10 лет фон Герике активно участвовал в восстановлении изрядно порушенного города; немало времени Отто уделял общественной деятельности – ему даже довелось некоторое время пробыть бургомистром. Нередко фон Герике принимал участие в дипломатических миссиях.

В 1654-м Отто фон Герике довелось продемонстрировать свои эксперименты с вакуумом высшим чинам Священной Римской импе

рии. Через некоторое время труды фон Герике привлекли внимание Роберта Бойля (Robert Boyle); тот в свое время вел аналогичные исследования и работами немца был в высшей степени заинтересован.

Фон Герике продолжал вести довольно активную научную деятельность; более всего концентрировался он над своим "трудом жизни" – книгой "Ottonis de Guericke Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio". Отто тщательно документировал эксперименты с вакуумом и электростатикой; попутно ему удалось первому в мире явственно продемонстрировать электростатическое отталкивание. Сам фон Герике утверждал, что окончательно работа над книгой закончились 14 мая 1663-го; публикация, однако, была отложена на целых 9 лет.

В 60-х годах 17-го века стало ясно, что все попытки Магдебурга вообще и фон Герике в частности выбить городу статус свободного провалились; горожане подписали соглашение, по которому принимали в своих стенах гарнизон бранденбургских солдат и соглашались платить дань курфюрсту Фридриху Вильгельму I (Great Elector, Friedrich Wilhelm I of Brandenburg). Фон Герике, впрочем, это во многих отношениях пошло на пользу – курфюрст был активным покровителем наук. Вышедшая в печать "Experimenta Nova" даже содержала посвящение Фридриху Вильгельму; к тому времени курфюрсту ученый был обязан многим. В 1666-м Отто фон Герике удостоился еще и дворянского титула от императора Леопольда I (Leopold I). Именно тогда Отто сменил фамилию с "Герике" ("Gericke") на "Гуэрике" ("Guericke") и добавил в имя приставку "фон".

В 1667-м фон Герике внял довольно долго поступавшим запросам и освободил занимаемые ранее должности гражданского толка. В 1681-м Отто фон Герике и его вторая жена Доротея покинули Магдебург, спасаясь от начавшейся чумы; осели супруги у сына фон Герике, Ганса Отто (Hans Otto), в Гамбурге (Hamburg). В Гамбурге Отто фон Герике и скончался; случилось это 11 мая 1686-го года. Тело фон Герике было захоронено в Магдебурге.

Учился правоведению, математике и механике в Лейпциге, Йене и Лейдене. Некоторое время служил инженером в Швеции. С 1646 г. - бургомистр Магдебурга. В 1650 изобрёл вакуумную откачку и применил своё изобретение для изучения свойств вакуума и роли воздуха в процессе горения и для дыхания человека. В 1654 году провёл известный эксперимент с Магдебургскими полушариями, который доказал наличие давления воздуха; установил упругость и весомость воздуха, способность поддерживать горение, проводить звук.

В 1657 году изобрел водяной барометр, с помощью которого в 1660 году предсказал надвигающуюся бурю за 2 часа до ее появления, таким образом, войдя в историю как один из первых метеорологов.

В 1663 изобрёл один из первых электростатических генераторов, производящих электричество трением - шар из серы, натираемый руками. В 1672 году обнаружил, что заряженный шар потрескивает и светится в темноте (первым наблюдал электролюминесценцию). Кроме того, им было обнаружено свойство электрического отталкивания однополярно заряженных предметов.

Научная деятельность

Невзирая на столь явную наклонность к научным занятиям, Отто фон Герике никогда не уклонялся от возлагаемых на него его родным городом гражданских обязанностей и, приняв на себя почетную должность бургомистра города Магдебурга чуть ли не в самое смутное для страны время, был принужден постоянно отлучаться для исполнения разных дипломатический поручений; если еще прибавим, что в этой хлопотливой должности он состоял 32 года, а раньше этого побывал и в плену, и на военной службе, и занимался постройкой укреплений и мостов, то нельзя не удивиться той настойчивости, с которой он в свободные дни и часы предавался любимым занятиям физикой и такому значительному числу изобретений и новых опытов, которыми он обогатил науку и подробное описание которых оставил в своей знаменитой книге: «Ottonis de Guericke Experivmenta Nova (ut vacantus) Magdeburgica».

Как физик, Герике был прежде всего экспериментатором, вполне понимавшим научное значение опыта, что в его время можно считать признаком гениальности. В 17 столетии еще очень трудно было отрешится от схоластического направления, так долго господствовавшего в науке и приучить свой ум к самостоятельной оценке наблюдаемых явлений. Между учеными лишь немногие могли сказать как Герике:

Эксперименты с вакуумом

Не зная еще ничего об изобретении ртутного барометра (1643 год) и о так называемой торричеллиевой пустоте, Герике настойчиво стремился разрушить путем опыта старинный философский спор о пустом пространстве. И вот, около 1650 года, результатом этой настойчивости является изобретение воздушного насоса.

Герике, как известно, сначала не считал возможным выкачивать воздух непосредственно и хотел образовать пустое пространство в герметически закрытой бочке посредством удаления наполнявшей ее воды. С этой целью он ко дну бочки приделал насос, думая, что только при таком расположении прибора вода будет следовать за поршнем насоса вследствие своей тяжести. Отсюда видим, что вначале у Герике не было еще определенного понятия об атмосферном давлении и вообще об упругости воздуха. Когда эта первая попытка не удалась, так как в образующуюся пустоту сквозь щели и поры бочки проникал с шипением наружный воздух, Герике попробовал поместить свою бочку в другую, тоже наполненную водою, предполагая этим способом предохранить пустоту от устремляющегося в нее воздуха снаружи. Но и на этот раз опыт оказался неудачным, ибо вода из наружной бочки под влиянием атмосферного давления протекала сквозь поры во внутреннюю и наполняла пустоту. Тогда, наконец, Герике решился приложить насос к непосредственному выкачиванию воздуха из медного шарообразного сосуда, все еще придерживаясь своего ложного предположения, что и воздух, подобно воде, может следовать за поршнем насоса только благодаря своей тяжести, поэтому и теперь насос был привинчен внизу сосуда и расположен вертикально. Результат выкачивания был совсем неожиданным и напугал всех присутствующих: медный шар не выдержал внешнего давления и с треском был скомкан и сплюснут. Это заставило Герике приготовлять для следующих опытов резервуары более прочные и более правильной формы. Неудобное расположение насоса вскоре принудило Герике устроить специальный для всего прибора треножник и приделать к поршню рычаг; таким образом был устроен первый воздушный насос, названный автором Antlia pneumatica. Конечно, прибор был еще очень далек от совершенства и требовал не менее трех человек для манипуляций с поршнем и кранами, погруженными в воду, для лучшей изоляции образующейся пустоты от наружного воздуха.

Роберт Бойль, внесший в пневматическую машину значительные усовершенствования, считал Отто фон Герике её настоящим изобретателем. И хотя Герике в начале своих исследований ошибочно истолковывал действие своего прибора (тяжестью, а не упругостью воздуха, заключенного в резервуар), тем не менее он, по-видимому, хорошо понимал невозможность достижения при посредстве воздушного насоса абсолютной пустоты.

Герике следует считать изобретателем только воздушного разрежающего насоса: нагнетательные насосы были известны еще в древности, и их изобретение приписывается Ктезибию, жившему во II веке до н. э. в Александрии. Духовые ружья тоже были уже известны Герике, однако к понятию об упругости воздуха он пришел только после устройства своего насоса, на основании многих опытов. Очевидно, вопрос этот, столь элементарный сегодня, для того времени нужно считать одним из самых трудных, и установление закона Бойля - Мариотта около 1676 года - одним из самых важных завоеваний человеческого ума того времени.

Опыты, которые Герике показывал публично со своими воздушными насосами, доставили ему громкую известность. Различные высокопоставленные лица нарочно заезжали в Магдебург, чтобы лично убедиться в справедливости всех этих новинок. Общеизвестный опыт с магдебургскими полушариями был показан в 1654 году в Регенсбурге во время Рейхстага. Опыт доказал наличие давления воздуха. Другие из его пневматических опытов и поныне повторяются на школьных уроках физики и описаны в учебниках.

Один из опытов Герике заключался в следующем: шар, наполненный воздухом, и другой, из которого воздух был предварительно выкачан, сообщались посредством трубки; тогда воздух из первого шара входил в пустой шар с такой стремительной скоростью, что показывало Герике сходство этого явления с земными бурями.

Опыт с плотно завязанным бычьим пузырем, который разбухает и наконец разрывается под колоколом пневматической машины, был тоже тогда придуман для демонстрации упругости воздуха. Уяснив себе раз эти явления упругости, Герике быстрыми шагами пошел дальше, и его выводы всегда отличались строго логической последовательностью. Вскоре он стал доказывать, что так как воздух имеет вес, то атмосфера сама на себя производит давление, и нижние слои воздуха при поверхности земли, как наиболее сжатые, должны быть наиболее плотными. Для наглядной демонстрации этого различия упругости он придумал следующий прекрасный опыт: шар, наполненный воздухом, запирался при помощи крана и переносился на высокую башню; там при открытии крана замечалось, что часть воздуха выходит из шара наружу; наоборот, если шар был наполнен воздухом и заперт на высоте, а потом перенесен вниз, то воздух при открытии крана устремлялся внутрь шара. Герике очень хорошо понимал, что необходимым условием убедительности этого опыта было постоянство температуры, и он заботился о том, чтобы переносимый с воздухом шар был «одинаково нагрет как внизу, так и на вершине башни». На основании подобных опытов он пришел к выводу, что «вес известного объема воздуха представляет собою нечто весьма относительное», так как вес этот находится в зависимости от высоты над поверхностью земли. Результатом всех этих соображений было устройство «манометра», то есть «прибора, предназначенного для измерения различия в плотности, или в весе, данного объема воздуха». Ныне мы этим термином называем прибор, служащий для измерения упругости (давления) газов в миллиметрах ртутного столба. Прибору же Герике Роберт Бойль, подробно его описавший, дал название «статического барометра», или «бароскопа», которое сохранено за ним и в наше время. Прибор этот, основанный на законе Архимеда, состоит из большого полого шара, уравновешенного при помощи коромысла весов гирькой малых размеров. В бароскопе Герике шар имел в диаметре около 3 метров. Он был впервые описан в письме Герике к Каспару Шотту () в 1661 году.

Водяной барометр

Ранее этого, около 1657 года, Герике устроил свой грандиозный водяной барометр. Во время пребывания в Регенсбурге в 1654 году он узнал (от одного монаха, Магнуса) об опытах Торричелли. Возможно, что это важное известие побудило его заняться тем же вопросом, а может быть он и самостоятельным путем пришёл к изобретению своего водяного барометра, устройство которого было тесно связано с его прежними пневматическими опытами. Как бы то ни было, прибор этот уже существовал в 1657 году, так как есть указания, что с этого именно времени наблюдалась зависимость его показаний от состояния погоды. Он состоял из длинной (в 20 магд. локтей) медной трубки, прикрепленной к наружной стенке трехэтажного дома Герике. Нижний конец трубки был погружен в сосуд с водою, а верхний, дополненный стеклянной трубкой, был снабжен краном и мог быть соединён с воздушным насосом. При выкачивании воздуха вода поднялась в трубке до высоты 19 локтей; тогда кран был закрыт, и барометр разобщался с насосом. Вскоре при помощи этого прибора Герике нашел, что атмосферное давление постоянно изменяется, почему он и назвал свой барометр словами Semper vivum. Потом, заметив соотношение между высотой воды в трубке и состоянием погоды, он назвал его Wettermannchen. Для большего эффекта на поверхности воды в стеклянной трубке был поплавок, имевший вид человеческой фигурки с протянутой рукой, которая указывала на таблицу с надписями, соответствующими различным состояниям погоды; вся же остальная часть прибора была нарочно замаскирована деревянной обшивкой. В своей книге Герике дал своему барометру название Anemoscopium. В 1660 году он привел всех жителей Магдебурга в крайнее возмущение, предсказав сильную бурю за 2 часа до ее начала.

Изучение роли воздуха в процессе горения и передаче звука

Избрав предметом своих исследований воздух, Герике старался доказать опытным путем необходимость его соучастия в таких явлениях, как передача звука на расстояние и горение. Им был придумал известный опыт с колокольчиком под колпаком воздушного насоса, а в вопросе о горении он значительно опередил современных ему философов, имевших об этом явлении самые смутные представления. Так, например, Рене Декарт в 1644 году старался доказать путем рассуждения, что лампа может гореть в герметически закрытом пространстве сколько угодно долго.

Убедившись, что свеча не может гореть в резервуаре, из которого выкачан воздух, Герике доказал с помощью специально для этой цели устроенного прибора, что пламя пожирает воздух, то есть что некоторая часть воздуха (по его мнению, около 1/10) уничтожается горением. Вспомним, что в эту эпоху еще никаких химических сведений не было, и о составе воздуха никто не имел еще представления; неудивительно поэтому, что и Герике не мог объяснить факта поглощения части воздуха при горении и говорил только, что пламя портит воздух, потому что его свеча гасла в закрытом пространстве сравнительно скоро. Во всяком случае, он был гораздо ближе к истине, чем те химики 17 века, которые создали гипотезу флогистона.

Изучение действия теплоты на воздух

Герике занимался также изучением действия теплоты на воздух, и хотя в устройство своего воздушного термометра он не внес никаких существенных усовершенствований сравнительно с известными тогда приборами (носившими в его время в Италии название caloris mensor), тем не менее мы можем смело сказать, что он был первым по времени метеорологом. Не касаясь спорного и в сущности маловажного вопроса об изобретении термометра, которое чаще всего приписывается Галилею, но также и Дреббелю и врачу Санкториусу, отметим только, что первоначальная форма его была крайне несовершенна: во-первых, от того, что на показания прибора влияла не только температура, но и атмосферное давление, а во-вторых, вследствие отсутствия определенной единицы (градуса) для сравнения тепловых эффектов.

Термометр (воздушный) того времени состоял из резервуара с трубкой, погруженной открытым концом в сосуд с водою; уровень приподнятой в трубке воды изменялся, очевидно, в зависимости от температуры воздуха в резервуаре и от внешнего атмосферного давления. Странно, что и Герике, которому это последнее влияние должно было быть хорошо известным, не обращал на него внимания, по крайней мере в его термометре это влияние не устранено. Сам прибор, предназначенный исключительно для наблюдений изменения температуры наружного воздуха и потому подобно барометру помещенный на наружной стене дома, состоял из Сифонной (металлической) трубки, наполненной приблизительно до половины спиртом; один конец трубки сообщался с большим шаром, содержащим воздух, другой был открыт и заключал поплавок, от которого шла нить через блок; на конце нити свободно качалась в воздухе деревянная фигурка, указывающая рукою на шкалу с 7-ю делениями. Все подробности прибора, кроме шара, на котором красовалась надпись Perpetuum mobile, фигурки и шкалы, были тоже закрыты досками. Крайние точки на шкале были отмечены словами: magnus frigus и magnus calor. Средняя черта имела особое значение, так сказать, климатическое: она должна была соответствовать той температуре воздуха, при которой в Магдебурге появляются первые осенние ночные морозы.

Отсюда можем заключить, что хотя первые попытки отметить 0° на шкале термометра принадлежал знаменитой в истории опытной физики Флорентийской академии (Del Cimento), но и Герике понимал, как важно и необходимо иметь на термометрической шкале хотя бы одну постоянную точку, и, как мы видим, пытался сделать в этом направлении новый шаг вперед, избрав для регулирования своего термометра произвольную черту, соответствующую первым осенним морозам.

Изучение электричества

Переходим теперь к другой области физики, в которой имя Герике пользуется тоже вполне заслуженной известностью. Мы говорим об электричестве, которое в то время, призванное, так сказать, к жизни опытными исследованиями Гильберта, представляло в виде нескольких отрывочных фактов лишь ничтожный и никого не интересующий зародыш той грандиозной силы, которой суждено было завоевать внимание всего цивилизованного мира и опутать земной шар сетью своих проводников.

Отто фон Герике называют иногда только остроумным изобретателем физических приборов, стремящимся прославиться среди современников своими грандиозными опытами и мало заботящимся о прогрессе науки. Но Фердинанд Розенбергер (1845-1899) в своей «Истории физики» совершенно справедливо замечает, что такой упрек лишен всякого основания, ибо Герике вовсе не имел исключительной цели удивлять публику. Он всегда руководился чисто научными интересами и выводил из своих опытов не фантастические идеи, а настоящие научные заключения. Лучшим доказательством этому служат его экспериментальные исследования явлений статического электричества, которыми в это время - повторяем - еще мало кто интересовался.

Желая повторить и проверить опыты Гильберта, Герике изобрел прибор для получения электрического состояния, который если и не может быть назван электрической машиной в настоящем значении этого слова, потому что в нем недоставало конденсатора для собирания электричества, развиваемого трением, то все же послужил прототипом для всех поздних устраиваемых электрических открытий. Сюда прежде всего следует отнести открытие электрического отталкивания, которое было неизвестно Гильберту.

Для развития электрического состояния Герике приготовил довольно большой шар из серы, который при посредстве продетой насквозь оси приводился во вращение и натирался попросту сухой рукой. Наэлектризовав этот шар, Герике заметил, что притягиваемые шаром тела после прикосновения отталкиваются; затем он подметил еще, что свободно носящаяся в воздухе пушинка, притянутая и вслед затем оттолкнутая от шара, притягивается другими телами. Герике доказал также, что электрическое состояние передается по нитке (льняной); но при этом, не зная еще ничего об изоляторах, длину нитки он брал только в один локоть и мог придавать ей лишь вертикальное расположение. Он первый наблюдал на своем серном шаре электрическое свечение в темноте, но искры не получил; он слышал также «в серном шаре» слабый треск, когда подносил его близко к уху, но не знал, чему это приписать.

Изучение магнетизма

В области магнетизма Герике сделано тоже несколько новых наблюдений. Он нашел, что железные вертикальные прутья в оконных решетках намагничиваются сами собою, представляя вверху северные, а внизу южные полюсы, и показал, что можно слегка намагнитить железную полосу, расположив ее в направлении меридиана и ударяя по ней молотком.

Изыски в области астрономии

Также занимался астрономией. Был сторонником гелиоцентрической системы. Разработал свою космологическую систему, отличавшуюся от системы Коперника предположением о наличии бесконечного пространства, в котором распределены неподвижные звёзды. Полагал, что космическое пространство является пустым, но между небесным телами действуют дальнодействующие силы, регулирующие их движение.

В филателии

Марка Германии 1936 год

Марка ГДР 1977 год

Марка ГДР 1969 год

Марка Германии 2002

Актюбинская область Алгинский район Маржанбулакская средняя школа

Научные общество учащихся ”Жас қанат”

Смирнов Сергей Андреевич

Камзин Исажан Мырзаханович

Тема :

Атмосферное давление

Направление :

Научно-технический прогресс – как ключевое звено

экономического роста

Секция: техника

Руководитель: Есмагамбетов

Қарымсақ Арыстанұлы,

учитель физики

Научный руководитель:

Доцент Актюбинского регионального

государственного университета им.К.Жубанова

кандидат ф-м наук С.К. Тулепбергенов

Маржанбұлақ-2013

I. Введение

(О воздушной оболочке Земли)

II. Исследовательская часть

2.1. Эванджелиста Торричелли (1608–1647)

2.2. Даниил Бернулли (1700-1782)

2.3. Исторический опыт Отто фон Герике (1654 год)

2.4. Водяной барометр Паскаля (1646 год)

2.5. Занимательные опыты по атмосферному давлению

Простые опыты помогают понять, как действует закон Бернулли

II. Заключение

IV. Список использованной литературы

Введение

(О воздушной оболочке Земли)

Ещё в глубокой древности человек замечал, что воздух оказывает давление на наземные предметы, особенно во время бурь и ураганов. Он пользовался этим давлением, заставляя ветер двигать парусные суда, вращать крылья ветряных мельниц. Однако долго не удавалось доказать, что воздух имеет вес. Только в XVII веке был поставлен опыт, доказавший весомость воздуха. В Италии в 1640 году герцог Тосканский задумал устроить фонтан на террасе своего дворца. Воду для этого фонтана должны были накачивать из соседнего озера, но вода не шла выше 10.3м. Герцог обратился за разъяснениями к Галилею, тогда уже глубокому старцу. Великий ученый был смущен и не нашелся сразу, как объяснить это явление. И только ученик Галилея, Эванджелиста Торричелли в 1643 году показал, что воздух имеет вес. Совместно с В. Вивиани Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя трубку Торричелли (первый ртутный барометр), - стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм, он так же показал, что давление атмосферы уравновешивается столбом воды в 32 фута, или 10.3 м.

Атмосферное давление - давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле.

По решению Международного геофизического союза (1951 г.) принято считать, что атмосфера Земли состоит из 5 слоев: тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Эти слои не везде имеют четкие границы, их толщина колеблется в зависимости от географической широты, места наблюдения и времени.

Говоря о значении атмосферы, надо отметить, что атмосфера защищает все живое на Земле от разрушительного действия ультрафиолетовых лучей, от быстрого нагревания Земли лучами Солнца и быстрого остывания. Она так же является передатчиком звука. Атмосфера рассеивает солнечный свет, она тем самым освещает те места, куда не попадают прямые лучи Солнца.

ЧТО ПРОИЗОШЛО БЫ НА ЗЕМЛЕ, если бы воздушная атмосфера вдруг исчезла?

На Земле установилась бы температура приблизительно -170 °С, замерзли бы все водные пространства, а суша покрылась бы ледяной корой.Наступила бы полная тишина, так как звук в пустоте не распространяется; небо стало бы черным, поскольку окраска небесного свода зависит от воздуха; не стало бы сумерек, зорь, белых ночей Прекратилось бы мерцание звезд, а сами звезды были бы видны не только ночью, но и днем (днем мы их не видим из-за рассеивания частичками воздуха солнечного света).Погибли бы животные и растения.

На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и во времени. Особенно важны определяющие погоду непериодические изменения атмосферного давления, связанные с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление. Отмечены колебания атмосферного давления на уровне моря в пределах 641 - 816 мм рт. ст. (внутри смерча давление падает и может достигать значения 560 мм ртутного столба).

Нормальным атмосферным давлением называют давление в 760 мм рт.ст. на уровне моря при температуре 0°C. (Международная стандартная атмосфера - МСА)(101 325 Па). Каждое утро в сводках погоды передаются данные об атмосферном давлении на уровне моря.
Почему же атмосферное давление, измеренное на суше, чаще всего приводят к уровню моря? Дело в том, что атмосферное давление убывает с высотой и довольно существенно. Так на высоте 5000 м оно уже примерно в два раза ниже. Поэтому для получения представления о реальном пространственном распределении атмосферного давления и для сравнимости его величины в различных местностях и на разных высотах, для составления синоптических карт и т.п., давление приводят к единому уровню, т.е. к уровню моря.
Измеренное на площадке метеостанции расположенной на высоте 187 м над уровнем моря атмосферное давление, в среднем на 16-18 мм.рт. ст. ниже, чем внизу на берегу моря. При подъеме на 10,5 метра атмосферное давление понижается на 1 мм ртутного столба.

Атмосферное давление изменяется не только с высотой. В одном и том же пункте на земной поверхности атмосферное давление, то увеличивается, то уменьшается. Причина колебаний атмосферного давления заключается в том, что давление воздуха зависит от его температуры. Воздух при нагревании расширяется. Теплый воздух легче холодного, поэтому 1м 3 воздуха на одной и той же высоте весит меньше, чем 1 м 3 холодного. Значит, давление теплого воздуха на земную поверхность меньше, чем холодного.

«Нормальным» атмосферным давлением называется давление, равное весу ртутного столба высотой 760 мм, находящегося при температуре 0,0 °C, на широте 45° и на уровне моря. Основной единицей давления в системе СИ, служит паскаль [Па]; 1 Па= 1 Н/м2. В системе СИ 101325 Па или 101.3 кПа или 0,1 Мпа.

ЭВАНДЖЕЛИСТА ТОРРИЧЕЛЛИ(1608–1647)

Итальянский математик и физик Эванджелиста Торричелли родился в Фаэнце в небогатой семье, воспитывался у дяди. Учился в иезуитском колледже, а затем получил математическое образование в Риме. В 1641 г. Торричелли переехал в Арчетри, где помогал Галилею в обработке его трудов. С 1642 г., после смерти Галилея, придворный математик великого герцога Тосканского и одновременно профессор математики Флорентийского университета.

Наиболее известны труды Торричелли в области пневматики и механики. Он в 1643 году изобрел прибор для измерения атмосферного давления – барометр.

Наличие атмосферного давления привело людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами - вода не поднималась выше 10,3 метров. Поиски причин этого и опыты с более тяжелым веществом - ртутью, предпринятые Эванджелиста Торричелли привели к тому, что в 1643 он доказал, что воздух имеет вес. Своим достаточно простым опытом Эванжелиста Торричелли измерил атмосферное давление и сделал первые выводы о давлении столба жидкости, которые зафиксированы в основном законе гидростатики. В опыте, поставленном в 1643 г. использовалась запаянная с одного конца тонкая стеклянная трубка, которую наполняли ртутью, после чего переворачивали и открытым концом опускали в стеклянную ванночку, также наполненную ртутью (см. рис.). Только часть ртути перетекала в корытце, а у запаянного конца трубки возникала т.н. пустота Торричелли (на самом деле, эта «пустота» была наполнена насыщенными парами ртути, но их давление при комнатной температуре гораздо меньше атмосферного, поэтому приближенно можно назвать эту область пустотой).

Наблюдаемый эффект свидетельствовал о том, что ртуть от полного выливания удерживала некоторая сила, действующая со стороны нижнего конца трубки. Эта силу и создавало атмосферное давление, противостоящее весу столба жидкости.

В настоящее время давление атмосферы, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °С, принято называть нормальным атмосферным давлением.

Подставляя в эту формулу значения р= 13595,1 кг/м 3 (плотность ртути при 0 °С), g = 9,80665 м/с 2 (ускорение свободного падения) и h = 760 мм = 0,76 м (высота столба ртути, соответствующая нормальному атмосферному давлению), получим следующую величину: Р=р g h = 13595,1 кг/м 3 Х 9,80665 м/с 2 Х 0,76 м = 101 325 Па.

Это и есть нормальное атмосферное давление.

Столб ртути в трубке имел всегда одну и ту же высоту, равную примерно 760мм. Отсюда и единица измерения давления - миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.). По формуле выше мы получаем, что в Паскалях

Торричелли обнаружил, что высота столба ртути в его опыте не зависит ни от формы трубки,ни от ее наклона. На уровне моря высота ртутного столба всегда была около 760мм.

Ученый предположил, что высота столба жидкости уравновешивается давлением воздуха. Зная высоту столба и плотность жидкости, можно определить величину давления атмосферы. Правильность предположения Торричелли была подтверждена в 1648 голу опытом Паскаля на горе Пью-де-Дом. Паскаль доказал, что меньший столб воздуха оказывает меньшее давление. Вследствие притяжения Земли и недостаточной скорости молекулы воздуха не могут покинуть околоземное пространство. Однако они не падают на поверхность Земли, а парят над ней, т.к. находятся в непрерывном тепловом движении.

Благодаря тепловому движению и притяжению молекул к Земле их распределение в атмосфере неравномерно. На небольших высотах каждые 12 м подъема уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт.ст. На больших высотах эта закономерность нарушается.

Происходит это потому, что высота воздушного столба, оказывающего давление, при подъеме уменьшается. Кроме того, в верхних слоях атмосферы воздух менее плотен.

ДАНИИЛ БЕРНУЛЛИ(1700-1782)

В 18 веке математик и механик академик Петербургской академии наук Даниил Бернулли проводил опыт с трубой разной толщины, по которой текла жидкость. Предположим, что жидкость течет по горизон-тальной трубе, сечение которой в разных местах различное. Выделим мыслен-но несколько сечений в трубе, их площади: S1 S2, S3. S4.

За какой-то промежуток времени t через каждое из этих сечений должна пройти жидкость одного и того же объема. Вся жидкость, которая за время t проходит через первое сечение, должна за это же время пройти и все остальные отрезки меньшего диаметра. Если бы это было не так и через сечение площадью S3 за время t прошло меньше жидкости, чем через сечение площадью S1 , то избыток жидкости должен был где-то накапливаться. Но жидкость заполняет трубу, и накапливаться ей негде. Заметим, что мы считаем, что жидкость несжимаема и повсюду имеет один и тот же объем. Как же может жидкость, протекшая через первое сечение, «успеть» за то же время протечь и через значительно меньшее сечение площадью S3? Очевидно, что для этого при прохождении узких частей трубы скорость движения жидкости должна быть больше, чем при прохождении широких.

В разных по толщине отрезках трубы вертикально впаяна трубка – манометр. В узких местах трубы, высота столбика жидкости меньше, чем в широких. Это значит, что в узких местах давление меньше.

Давление жидкости, текущей в трубе, больше в тех частях трубы, где скорость ее движения меньше, и, наоборот, в тех частях, где скорость больше, давление меньше. В этом и состоит Закон Бернулли.

В широкой части трубы скорость меньше, чем в узкой части во столько раз, во сколько раз площадь поперечного сечения 1 больше 2.

Пусть жидкость течет без трения по трубе переменного сечения:

Иначе говоря, через все сечения трубы проходят одинаковые объемы жидкости, иначе жидкости пришлось бы либо разорваться где-нибудь, либо сжаться, что невозможно. За время t через сечение S 1 пройдет объем

, а через сечение S 2 – объем . Но так как эти объемы равны, то

Скорость течения жидкости в трубе переменного сечения обратно пропорциональна площади поперечного сечения.

Если площадь поперечного сечения увеличилась в 4 раза, то скорость уменьшилась во столько же раз и наоборот, во сколько раз уменьшилось сечение трубы, во столько же раз увеличилась скорость течения жидкости или газа. Где наблюдается такое явление изменения скорости? Например, на реке, впадающей в море, наблюдается уменьшение скорости, вода из ванны - скорость увеличивается, мы наблюдаем турбулентное течение воды. Если скорость невелика, то жидкость течет как бы разделенная на слои (“ламиниа” – слой). Течение называется ламинарным.

Итак, выяснили, что при течении жидкости из узкой части в широкую или наоборот,скорость изменяется, следовательно, жидкость движется с ускорением. А что является причиной возникновения ускорения? (Сила (второй закон Ньютона)). Какая же сила сообщает жидкости ускорение? Этой силой может быть только разность сил давления жидкости в широкой и узкой частях трубы.

Уравнение Бернулли показывает, что давление текущей жидкости или газа больше там, где скорость меньше, и давление меньше там, где скорость течения больше. Этот казалось бы парадоксальный вывод подтверждается прямыми опытами.

К этому выводу впервые пришел академик Петербургской академии наук Даниил Бернулли в 1726 году и закон теперь носит его имя.

Он остается в силе для движения жидкости и для газов, не ограниченного стенками трубы,- в свободном потоке жидкости.

ИСТОРИЧЕСКИЙ ОПЫТ ОТТО ФОН ГЕРИКЕ (1654 ГОД)

К выводу о существовании атмосферного давления немецкий физик Отто фон Герике (1602-1686) пришел независимо от Торричелли (об опытах которого он узнал с опозданием на девять лет). Откачивая как-то воздух из тонкостенного металлического шара, Герике вдруг увидел, как этот шар сплющился. Размышляя над причиной аварии, он понял, что расплющивание шара произошло под действием давления окружающего воздуха.

Открыв атмосферное давление, Герике построил около фасада своего дома в г. Магдебурге водяной барометр, в котором на поверхности жидкости плавала фигурка в виде человечка, указывающего на деления, нанесенные на стекле.

В 1654 г. Герике, желая убедить всех в существовании атмосферного давления, произвел знаменитый опыт с «магдебургскими полушариями». На демонстрации опыта присутствовали император Фердинанд III и члены Регенсбургского рейхстага. В их присутствии из полости между двумя сложенными вместе металлическими полушариями выкачали воздух. При этом силы атмосферного давления так сильно прижали эти полушария друг к другу, что их не смогли разъединить несколько пар лошадей.Ниже представлена знаменитый рисунок Г. Шотта, на котором изображены 16 лошадей, по 8 с каждой стороны от металлических Магдебургских полушарий, между которыми создан вакуум. Полушария прижимает друг к другу не что иное как атмосферное давление, и эта сила столь велика, что оторвать полушария друг от друга не может даже такая приличная упряжь.

ВОДЯНОЙ БАРОМЕТР ПАСКАЛЯ (1646 г)

Опыты Торричелли заинтересовали многих ученых – его современников. Когда о них узнал фрацузский ученый Блез Паскаль, он повторил их с разными жидкостями (маслом, вином и водой).

На рисунке изображен водяной барометр, созданный Паскалем в 1646 г. Столб воды, уравновешивающий давление атмосферы, оказался намного выше столба ртути. Он оказался равен 10,3 метра.

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ОПЫТЫ ПО АТМОСФЕРНОМУ ДАВЛЕНИЮ

Рассмотрим ряд опытов, связанных с действием атмосферного давления.
Воздух имеет вес:

С помощью вакуумного насоса откачаем из стеклянной колбы воздух и уравновесим колбу на рычажных весах. Откроем краник и запустим воздух в колбу, и мы видим, что равновесие весов нарушилась. Этот опыт убедительно показывает, что воздух имеет вес. Поэтому воздух оказывает давление на все предметы вблизи поверхности Земли. Атмосферное давление это давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность. Атмосферное давление создаётся гравитационным притяжением воздуха к Земле и тепловым движеним молекул воздуха.

Надувание детского шарика откачиванием воздуха!?:

Почему при выкачивании воздуха из-под колокола насоса, находящегося на его тарелке, камера детского, воздушного шарика с хорошо завязанным отростком начинает, как бы надуваться?

Ответ: Внутри камеры давление все время остается постоянным(атмосферное), а снаружи уменьшается. Вследствие разности давлений шарик «надувается».

Опыт с пробиркой с заткнутой резиновой пробкой:

Можно поставить аналогичный опыт с пробиркой с заткнутой резиновой пробкой. При откачивании воздуха из-под колокола пробка из склянки вылетает?! Почему?  Ответ: Пробка вылетает вследствие разности давлений: в колбе давление атмосферное, а вне ее, под колоколом, пониженное.

Еще один опыт с пробирками:

Берем две такие пробирки, чтобы одна из них могла свободно входить в другую. В широкую нальем немного воды, а затем вставим в нее короткую узкую пробирку. Если теперь перевернуть пробирки, то мы увидим, что узкая пробирка не упадет, а, наоборот, по мере вытекания воды будет подниматься вверх, втягиваясь в широкую пробирку.
Почему же это происходит?

Ответ: Давление внутри большой пробирки меньше наружного, вследствие вытекания воды там организовался пустота, поэтому атмосферное давление загоняет маленькую пробирку вовнутрь большого.

Перевернутый стакан:

Наполним обыкновенный стакан до краёв водой. Накроем его листком бумаги, плотно прикрыв его рукой, перевернём бумагой вниз. Осторожно уберём руку, держа стакан за дно. Вода не выливается. Почему это происходит?

Ответ: Воду удерживает давление воздуха. Давление воздуха распространяется во все стороны одинаково (по закону Паскаля), значит, и вверх тоже. Бумага служит только для того, чтобы поверхность воды оставалась совершенно ровной.

Опыт с магдебургскими полушариями:

Берем две самодельные железные полушария (диаметр 10 см.) Края полушарий смажем жидким машинным маслом, слегка прижимаем их друг к другу и откачаем с помощью вакуумного насоса воздух. Закроем краник и, как показано на фотографии, повесим на них двух килограммовую гирю, полушария не отрываються. Внутри полушария воздуха нет, или его мало, поэтому наружное атмосферное давление их плотно прижимает друг к другу и не дает им разорваться. В 1654 году немецкий физик Отто фон Герике, желая убедить всех в существовании атмосферного давления, произвел знаменитый опыт в г. Магдебурге с подобными полушариями диаметром около одного метра, где их не смогли разорвать восемь пар лошадей. В честь этого знаменитого опыта такие полушария назвали «магдебургскими полушариями».

Барометр Торричелли:

Берем тонкую стеклянную трубку, закрытую с одного конца, заполняем его с подсиненой водой (для лучщей видимости) и после чего переворачиваем его и открытым концом опускаем в стеклянную ванночку. При этом некоторая часть воды вылиется на чашку, пока не закроется горловина трубки и дальше вода не выливается, так как его держит атмосферное давление.

Итальянский математик и физик Эванджелиста Торричелли впервые в 1643 году поставил аналогичный опыт с ртутью: столб ртути в трубке имел высоту, равную примерно 760мм. Такой прибор впоследствии назвали ртутным барометром. Французский ученый Блез Паскаль в 1646 году проделал аналогичный опыт с водой, столб воды, уравновешивающий давление атмосферы, оказался намного выше столба ртути. Он оказался равен 10,3 метра.

На фотографии видно, как исползуя атмосферное давление изготовить простейщую автопойлку для птиц. Для этого достаточно каким- либо образом вертикально закрепить наполненную водой пластиковую бутылку горловиной вниз и поставить снизу плоскую посуду. Когда птицы будуть пить воду, вода из бутылки вылиется настолько чтобы закрыть горлышко бутыля.

Как работает шприц?

Как видно на фотографии вода движется за поршнем. Загоняет жидкость в шприц атмосферное давление.

Переносим воду дырявой кружкой:

Можно ли перенести воду дырявой кружкой? Отвечаем, да можно! Для этого достаточно чем- нибудь плотно закрыть верх кружки и можно переносить воду, атмосферное давление не дасть воде вылиться. Мы такой прибор для опыта, как видно на фотографии, изготовили из пустой консервной банки.

ПРОСТЫЕ ОПЫТЫ ПОМОГАЮТ ПОНЯТЬ, КАК ДЕЙСТВУЕТ ЗАКОН БЕРНУЛЛИ:

Опыт 1:

Прижимаем тарелки и лепестки отталкивая их воздушной струей!:

Когда продуваем воздух между тарелками и лепестками вместо того, чтобы расходиться, они прижимаються друг к другу. Это происходит потому что между тарелками и лепестками скорость воздуха увеличивается, а давление между ними уменшается в сравнении с атмосферным. Эта разность давлений и прижимает их.

Опыт 2: Парящий шарик:

Е сли в струю воздуха положить легкий теннисный шарик, то он будет “плясать” в струе, даже если её расположить слегка наклонно. Почему? Скорость воздушной струи, создаваемой феном, большая, значит давление в этой области низкое. Скорость воздуха во всей комнате небольшая, значит давление – высокое.Область высокого давления не даст шарику упасть из области низкого.

Опыт 3: Столкновение двух корабликов:

З апустим два кораблика в одном направлении.Они начнут сближаться и столкнутся.

Между бортами получается как бы водяной канал.

В узком месте между корабликами давление оказывается ниже, чем в пространстве вокруг них, более высокое давление окружающей воды сближает их и сталкивает.

Историческая справка: Именно закон Бернулли позволил понять, почему в 1912 году небольшой броненосный крейсер “Гаук”, проходя мимо самого большого корабля в мире “Олимпик”, когда корабли приняли положение, как показано на рисунке, словно повинуясь какой-то невидимой силе, “Гаук”неожиданно повернулся носом к “Олимпику”, и не слушаясь руля, двинулся прямо на него и проделал в борту «Олимпика» большую пробоину. В этом же году затонул двойник «Олимпика» - “Титаник”, который не сумел избежать столкновения с айсбергом.

Как вы думаете, что стало причиной кораблекрушения? В данном случае, между движущимися в одном направлении кораблями образовался канал с текущей в обратную сторону водой. А в струе воды давление меньше, чем вокруг, в покоящемся океане. Огромная разность давлений заставила более легкий корабль врезаться в “плавучий город” “Олимпик”, поэтому и “Титаник” не сумел избежать столкновения с айсбергом. Этот пример показывает, что явление Бернулли пройсходит не только на атмосфере, но и на море.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы живем на дне огромного воздушного океана, который называется атмосфера. Слово это («атмос» - воздух, «сфера» - шар) ввел в русский язык М.Ю. Ломоносов.

Если человек не чувствует давление воздуха, потому что внешнее и внутреннее давление уравновешиваются, значит давление проявляет себя в ситуации, когда рядом давления нет или оно очень мало.

Мы собрали большой исторический и теоретическии материал по атмосферному давлению. Проведены качественные эксперименты, подтвердившие известные свойства атмосферного давления.

Однако идея нашей работы не научиться измерять атмосферное давление, а показать, что оно существует. На промышленной основе выпускается только один прибор «Шар Паскаля» для демонстраций закона распространения давления внутри жидкости и газов. Мы изготовили множество простых приборов основанных на действии атмосферного давления и показывающих существование атмосферного давления. На оснаваний этих приборов можно ввести понятие атмосферного давления и показать на занимательных опытах действие атмосферного давления.

Для изготовления приборов не требуется дефицитных материалов. Устройства приборов предельно простое, размеры и параметры не требуют особой точности, хорошо согласуется с имеющимися приборами кабинета физики.

Результаты нашей работы могут быть использованы для демонстрации свойств атмосферного давления на уроках и кружковых- факультативных занятиях по физике.

ЛИТЕРАТУРА

1. «Опытно-экспериментальная и практическая направленность в преподавании физики» Составители: К.А.Есмагамбетов; М.Г.Мукашев г.Актобе, 2002, 46стр.

2. К.А.Есмагамбетов «Оқытудың үш өлшемдік әдістемелік жүйесі: эксперименттік зерттеу мен нәтиже». Актобе, 2010.- 62 бет.

3. П.Л.Головин. Школьный физико-технический кружок. М.:«Просвещение»1991

4. С.А. Хорошавин. Физико-техническое моделирование. М.:Просвещение 1988. –207 стр.

5. Современный урок физики в средней школе. Под редакцией В.Г.Разумовского,

Л.С.Хижняковой М. : «Просвещение» 1983 г. –224 стр.

6. Е.Н. Горячкин. Лабораторная техника и ремесленные приемы.М.: «Просвещение»

1969. –472 стр.

7. Журнал Физика в школе №6 1984г. С.А.Хорошовин «Демонстрационный эксперимент как источник знаний учащихся» стр.56.

Производящих электричество трением - шар из серы , натираемый руками. В 1672 году обнаружил, что заряженный шар потрескивает и светится в темноте (первым наблюдал электролюминесценцию). Кроме того, им было обнаружено свойство электрического отталкивания однополярно заряженных предметов.

Жизнеописание

Отто фон Герике родился в семье зажиточных магдебургских горожан. В 1617-м поступил на факультет свободных искусств Лейпцигского университета , но в 1619 году, в связи с началом Тридцатилетней войны , вынужден был перейти в Хельмштедтский университет , где проучился несколько недель. Потом с 1621 по 1623 год штудировал юриспруденцию в Йенском университете , а с 1623 по 1624 изучал точные науки и фортификационное искусство в Лейденском университете . Закончил своё обучение девятимесячным образовательным путешествием в Англию и Францию . В ноябре 1625-го вернулся в Магдебург, а в следующем году женился на Маргарите Алеманн и был избран в коллегиальный совет городского магистрата, членом которой оставался до преклонного возраста. Как чиновник отвечал за строительство, а в 1629 и 1630-1631 годах - ещё и за оборону города .

Хоть сам Герике не разделял симпатий жителей Магдебурга к шведскому королю-протестанту Густаву II Адольфу , когда в мае войска Католической лиги под предводительством Иоганна Церкласа Тилли взяли штурмом и уничтожили город, он потерял своё имущество и, чуть не погибнув, оказался в плену под Фермерслебеном . Оттуда, благодаря посредничеству князя Людвига Ангальт-Кётенского его выкупили за триста талеров . Переехав с семьей в Эрфурт , Герике стал фортификационным инженером на службе у Густава II Адольфа (находился на должности до 1636-го).

В феврале 1632-го вся семья Герике вернулась в Магдебург. Следующие десять лет фон Герике осуществлял восстановление города, уничтоженного пожаром в 1631 году. Отстроил также и своё жильё. При шведской, а с 1636-го - саксонской власти он принимал участие в общественных делах Магдебурга. В 1641 году стал городским казначеем, а в 1646-м - бургомистром. Эту должность он занимал тридцать лет. В сентябре 1642-го Герике начал довольно опасную и скользкую дипломатическую деятельность (продолжалась до 1663-го), поехав ко двору саксонского курфюрста в Дрездене , чтобы там добиваться смягчения жесткого саксонского военного режима в Магдебурге. Принимал участие, в частности, в заключении Вестфальского мира , в работе de Конгрессе по исполнению мира в Нюрнберге (1649-1650) и в роспуске de Регенсбургского райхстага (1653-1654). На этом роспуске совпали научные и дипломатические интересы Герике. По приглашению он показал несколько своих экспериментов перед высшими сановниками Священной Римской империи , один из которых, архиепископ de Иоганн Филипп фон Шонборн , купил один из аппаратов Герике и направил в иезуитский коллегиум в Вюрцбурге . Профессор философии и математики этого заведения Каспар Шотт заинтересовался новинкой и с 1656 года стал регулярно переписываться с Отто фон Герике. В результате тот впервые опубликовал свою научную работу в приложении к книге Шотта , вышедшей в 1657 году . В 1664-м Шотт выпустил в Вюрцбурге книгу Techica curiosa , которая содержала информацию об опытах Герике. За год до того сам Герике приготовил к печати рукопись своего фундаментального труда - Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio , но в печать она вышла в 1672 года в Амстердаме .

В 1652-м (через семь лет после смерти первой жены) он женился на Доротее Лентке, дочери своего коллеги на службе - Штеффана Лентке, и родил с ней троих детей: дочь Анну Катарину и сыновей - Ганса Отто и Якоба Кристофа. 4 января 1666 года кайзер Леопольд I пожаловал учёному дворянский титул.

Воздушный насос

Герике сначала не считал возможным выкачивать воздух непосредственно и хотел образовать пустое пространство в герметически закрытой бочке посредством удаления наполнявшей её воды. С этой целью он ко дну бочки приделал насос, думая, что только при таком расположении прибора вода будет следовать за поршнем насоса вследствие своей тяжести. Отсюда видим, что вначале у Герике не было ещё определенного понятия об атмосферном давлении и вообще об упругости воздуха. Когда эта первая попытка не удалась, так как в образующуюся пустоту сквозь щели и поры бочки проникал с шипением наружный воздух, Герике попробовал поместить свою бочку в другую, тоже наполненную водой, предполагая этим способом предохранить пустоту от устремляющегося в неё воздуха снаружи. Но и на этот раз опыт оказался неудачным, так как вода из наружной бочки под влиянием атмосферного давления протекала сквозь поры во внутреннюю и наполняла пустоту. Тогда, наконец, Герике решился приложить насос к непосредственному выкачиванию воздуха из медного шарообразного сосуда, все ещё придерживаясь своего ложного предположения, что и воздух, подобно воде, может следовать за поршнем насоса только благодаря своей тяжести, поэтому и теперь насос был привинчен внизу сосуда и расположен вертикально. Результат выкачивания был совсем неожиданным и напугал всех присутствующих: медный шар не выдержал внешнего давления и с треском был скомкан и сплюснут. Это заставило Герике приготовлять для следующих опытов резервуары более прочные и более правильной формы. Неудобное расположение насоса вскоре принудило Герике устроить специальный для всего прибора треножник и приделать к поршню рычаг; таким образом был устроен первый воздушный насос, названный автором Antlia pneumatica . Конечно, прибор был ещё очень далек от совершенства и требовал не менее трех человек для манипуляций с поршнем и кранами, погруженными в воду, для лучшей изоляции образующейся пустоты от наружного воздуха.

Изучение действия теплоты на воздух

Герике занимался также изучением действия теплоты на воздух, и хотя в устройство своего воздушного термометра он не внес никаких существенных усовершенствований сравнительно с известными тогда приборами (носившими в его время в Италии название caloris mensor ), тем не менее мы можем смело сказать, что он был первым по времени метеорологом. Не касаясь спорного и в сущности маловажного вопроса об изобретении термометра , которое чаще всего приписывается Галилею , но также и Дреббелю и врачу Санкториусу , отметим только, что первоначальная форма его была крайне несовершенна: во-первых, от того, что на показания прибора влияла не только температура, но и атмосферное давление, а во-вторых, вследствие отсутствия определенной единицы (градуса) для сравнения тепловых эффектов.

Термометр (воздушный) того времени состоял из резервуара с трубкой, погруженной открытым концом в сосуд с водою; уровень приподнятой в трубке воды изменялся, очевидно, в зависимости от температуры воздуха в резервуаре и от внешнего атмосферного давления. Странно, что и Герике, которому это последнее влияние должно было быть хорошо известным, не обращал на него внимания, по крайней мере в его термометре это влияние не устранено. Сам прибор, предназначенный исключительно для наблюдений изменения температуры наружного воздуха и потому подобно барометру помещенный на наружной стене дома, состоял из Сифонной (металлической) трубки, наполненной приблизительно до половины спиртом; один конец трубки сообщался с большим шаром, содержащим воздух, другой был открыт и заключал поплавок, от которого шла нить через блок; на конце нити свободно качалась в воздухе деревянная фигурка, указывающая рукою на шкалу с 7-ю делениями. Все подробности прибора, кроме шара, на котором красовалась надпись Perpetuum mobile , фигурки и шкалы, были тоже закрыты досками. Крайние точки на шкале были отмечены словами: magnus frigus и magnus calor . Средняя черта имела особое значение, так сказать, климатическое: она должна была соответствовать той температуре воздуха, при которой в Магдебурге появляются первые осенние ночные морозы.

Отсюда можем заключить, что хотя первые попытки отметить 0° на шкале термометра принадлежал знаменитой в истории опытной физики Флорентийской академии (Del Cimento ) , но и Герике понимал, как важно и необходимо иметь на термометрической шкале хотя бы одну постоянную точку, и, как мы видим, пытался сделать в этом направлении новый шаг вперед, избрав для регулирования своего термометра произвольную черту, соответствующую первым осенним морозам.

Изучение электричества

Переходим теперь к другой области физики, в которой имя Герике пользуется тоже вполне заслуженной известностью. Мы говорим об электричестве, которое в то время, призванное, так сказать, к жизни опытными исследованиями Гильберта , представляло в виде нескольких отрывочных фактов лишь ничтожный и никого не интересующий зародыш той грандиозной силы, которой суждено было завоевать внимание всего цивилизованного мира и опутать земной шар сетью своих проводников.

Отто фон Герике называют иногда только остроумным изобретателем физических приборов, стремящимся прославиться среди современников своими грандиозными опытами и мало заботящимся о прогрессе науки. Но Фердинанд Розенбергер (1845-1899) в своей «Истории физики» совершенно справедливо замечает, что такой упрек лишен всякого основания, ибо Герике вовсе не имел исключительной цели удивлять публику. Он всегда руководился чисто научными интересами и выводил из своих опытов не фантастические идеи, а настоящие научные заключения. Лучшим доказательством этому служат его экспериментальные исследования явлений статического электричества , которыми в это время - повторяем - ещё мало кто интересовался .

Желая повторить и проверить опыты Гильберта , Герике изобрел прибор для получения электрического состояния, который если и не может быть назван электрической машиной в настоящем значении этого слова, потому что в нём недоставало конденсатора для собирания электричества, развиваемого трением , то все же послужил прототипом для всех поздних устраиваемых электрических открытий. Сюда прежде всего следует отнести открытие электрического отталкивания, которое было неизвестно Гильберту.

Для развития электрического состояния Герике приготовил довольно большой шар из серы, который при посредстве продетой насквозь оси приводился во вращение и натирался попросту сухой рукой. Наэлектризовав этот шар, Герике заметил, что притягиваемые шаром тела после прикосновения отталкиваются; затем он подметил ещё, что свободно носящаяся в воздухе пушинка, притянутая и вслед затем оттолкнутая от шара, притягивается другими телами. Герике доказал также, что электрическое состояние передается по нитке (льняной); но при этом, не зная ещё ничего об изоляторах, длину нитки он брал только в один локоть и мог придавать ей лишь вертикальное расположение. Он первый наблюдал на своем серном шаре электрическое свечение в темноте, но искры не получил ; он слышал также «в серном шаре» слабый треск, когда подносил его близко к уху, но не знал, чему это приписать.

Изучение магнетизма

В области магнетизма Герике сделано тоже несколько новых наблюдений. Он нашел, что железные вертикальные прутья в оконных решетках намагничиваются сами собою, представляя вверху северные, а внизу южные полюсы, и показал, что можно слегка намагнитить железную полосу, расположив её в направлении меридиана и ударяя по ней молотком.

Изыскания в области астрономии

Также занимался астрономией. Был сторонником гелиоцентрической системы . Разработал свою космологическую систему, отличавшуюся от системы Коперника предположением о наличии бесконечного пространства, в котором распределены неподвижные звёзды. Полагал, что космическое пространство является пустым, но между небесным телами действуют дальнодействующие силы, регулирующие их движение.

В филателии

DR 1936 608 Otto von Guericke.jpg

Марка Германии 1936 год

Stamps of Germany (DDR) 1977, MiNr 2200.jpg

Марка ГДР 1977 год

Stamps of Germany (DDR) 1969, MiNr 1514.jpg

Марка ГДР 1969 год

Stamp Germany 2002 MiNr2282 Otto von Guericke.jpg

Марка Германии 2002

Память

Труды

• Guericke, Otto . Experimenta nova (ut vocantur) Magdeburgica de vacuo spatio, 1672. Имеется в «».

Напишите отзыв о статье "Герике, Отто фон"

Примечания

1. , с. 124.
2. in: Gaspar Schott, Mechanica Hydraulico-pneumatica (Würzburg, (Germany): Henrick Pigrin, 1657), pp. 441-488.
3. Schneider, Ditmar (2002). Otto von Guericke: ein Leben für die alte Stadt Magdeburg (in German) (3., bearb. und erw. Aufl. ed.). Stuttgart: Teubner: Teubner. ISBN 3-519-25153-1 , p. 144
4. Walther Kiaulehn: Die eisernen Engel. Eine Geschichte der Maschinen von der Antike bis zur Goethezeit . Berlin, 1935, Deutscher Verlag, neu aufgelegt 1953 im Rowohlt Verlag
5. Прибор этот, очень удачно задуманный, состоял из герметически закрывающегося резервуара, куда помещалась горящая свеча, воронкообразного сосуда с водой, через дно которого проходила трубка от резервуара, выступающая над поверхностью воды, и наконец - из стеклянного колпака, установленного вверх дном и погруженного краями в воду над открытыми концами трубки. Когда горящая свеча была помещена в резервуар с воздухом, этот последний сначала от нагревания расширялся и через соединительную трубку вытеснял часть воды из-под колпака, вслед за тем, пока свеча могла гореть, замечалось поднятие уровня воды в колпаке, и этим наглядно доказывалось, что некоторая часть воздуха уничтожалась при горении.
6. До половины 17 века люди могли обходится без какого бы то ни было прибора для измерения теплоты. В древности термометры тоже были, по-видимому, совершенно неизвестны.
7. Флорентийские академики впервые устроили термометр (спиртовой) настоящего вида, с запаянным верхним концом. За постоянную точку сначала была принята температура глубокого погреба. Впоследствии только за эту точку стали принимать температуру замерзания воды.
8. Вторую постоянную точку, без которой, очевидно, понятие о градусе не могло стать вполне определенным и показания различных приборов не могли быть сравнены, предложил принять лишь в начале 18 века Амонтон и указал для этой точки температуру кипения воды.
9. Только после 1745 года, когда было открыто свойство Лейденской банки (Мушенбруком и фон Клейстом) электрические явления получили большую популярность, а различные опыты показывались на площадях и улицах.
10. Первым кто прибавил к электрической машине конденсатор, был профессор физики Бозе (в Виттерберге) [уточнить ] , около 1740 года. Первоначально конденсатором была свинцовая труба, которую держал в руке человек, изолированный от пола.
11. Электрическая искра была впервые получена (из натертого янтаря) доктором Валлеме в 1700 году, а немного позже, около 1710 года, Гауксби получил уже искры длиной в дюйм, при помощи видоизмененного прибора Герике, у которого серный шар был заменен на стеклянный.

Литература

• Кудрявцев, П. С. . - 2-е изд., испр. и доп. - М .: Просвещение, 1982. - 448 с.
• Большая советская энциклопедия. В 30 тт.
• Кауффельд А. // Историко-астрономические исследования, вып. XI. - М ., 1972. - С. 221-236 .
• Борисов В. П. Изобретение вакуумного насоса и крушение догмы «боязни пустоты» (400 лет со дня рождения Отто фон Герике) // Вопросы естествознания и техники. - 2002. - № 4 .
• // В.О.Ф.Э.М. . - 1886. - № 6,9 . - С. 119-124,191-195 .
• Храмов Ю. А. Отто фон Герике (Guericke Otto von) // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера . - Изд. 2-е, испр. и дополн. - М .: Наука , 1983. - С. 80-81. - 400 с. - 200 000 экз. (в пер.)

Отрывок, характеризующий Герике, Отто фон

– Ах, мерзкие, – с отвращением сказал он.
При свете искр Болховитинов увидел молодое лицо Щербинина со свечой и в переднем углу еще спящего человека. Это был Коновницын.
Когда сначала синим и потом красным пламенем загорелись серники о трут, Щербинин зажег сальную свечку, с подсвечника которой побежали обгладывавшие ее прусаки, и осмотрел вестника. Болховитинов был весь в грязи и, рукавом обтираясь, размазывал себе лицо.
– Да кто доносит? – сказал Щербинин, взяв конверт.
– Известие верное, – сказал Болховитинов. – И пленные, и казаки, и лазутчики – все единогласно показывают одно и то же.
– Нечего делать, надо будить, – сказал Щербинин, вставая и подходя к человеку в ночном колпаке, укрытому шинелью. – Петр Петрович! – проговорил он. Коновницын не шевелился. – В главный штаб! – проговорил он, улыбнувшись, зная, что эти слова наверное разбудят его. И действительно, голова в ночном колпаке поднялась тотчас же. На красивом, твердом лице Коновницына, с лихорадочно воспаленными щеками, на мгновение оставалось еще выражение далеких от настоящего положения мечтаний сна, но потом вдруг он вздрогнул: лицо его приняло обычно спокойное и твердое выражение.
– Ну, что такое? От кого? – неторопливо, но тотчас же спросил он, мигая от света. Слушая донесение офицера, Коновницын распечатал и прочел. Едва прочтя, он опустил ноги в шерстяных чулках на земляной пол и стал обуваться. Потом снял колпак и, причесав виски, надел фуражку.
– Ты скоро доехал? Пойдем к светлейшему.
Коновницын тотчас понял, что привезенное известие имело большую важность и что нельзя медлить. Хорошо ли, дурно ли это было, он не думал и не спрашивал себя. Его это не интересовало. На все дело войны он смотрел не умом, не рассуждением, а чем то другим. В душе его было глубокое, невысказанное убеждение, что все будет хорошо; но что этому верить не надо, и тем более не надо говорить этого, а надо делать только свое дело. И это свое дело он делал, отдавая ему все свои силы.
Петр Петрович Коновницын, так же как и Дохтуров, только как бы из приличия внесенный в список так называемых героев 12 го года – Барклаев, Раевских, Ермоловых, Платовых, Милорадовичей, так же как и Дохтуров, пользовался репутацией человека весьма ограниченных способностей и сведений, и, так же как и Дохтуров, Коновницын никогда не делал проектов сражений, но всегда находился там, где было труднее всего; спал всегда с раскрытой дверью с тех пор, как был назначен дежурным генералом, приказывая каждому посланному будить себя, всегда во время сраженья был под огнем, так что Кутузов упрекал его за то и боялся посылать, и был так же, как и Дохтуров, одной из тех незаметных шестерен, которые, не треща и не шумя, составляют самую существенную часть машины.
Выходя из избы в сырую, темную ночь, Коновницын нахмурился частью от головной усилившейся боли, частью от неприятной мысли, пришедшей ему в голову о том, как теперь взволнуется все это гнездо штабных, влиятельных людей при этом известии, в особенности Бенигсен, после Тарутина бывший на ножах с Кутузовым; как будут предлагать, спорить, приказывать, отменять. И это предчувствие неприятно ему было, хотя он и знал, что без этого нельзя.
Действительно, Толь, к которому он зашел сообщить новое известие, тотчас же стал излагать свои соображения генералу, жившему с ним, и Коновницын, молча и устало слушавший, напомнил ему, что надо идти к светлейшему.

Кутузов, как и все старые люди, мало спал по ночам. Он днем часто неожиданно задремывал; но ночью он, не раздеваясь, лежа на своей постели, большею частию не спал и думал.
Так он лежал и теперь на своей кровати, облокотив тяжелую, большую изуродованную голову на пухлую руку, и думал, открытым одним глазом присматриваясь к темноте.
С тех пор как Бенигсен, переписывавшийся с государем и имевший более всех силы в штабе, избегал его, Кутузов был спокойнее в том отношении, что его с войсками не заставят опять участвовать в бесполезных наступательных действиях. Урок Тарутинского сражения и кануна его, болезненно памятный Кутузову, тоже должен был подействовать, думал он.
«Они должны понять, что мы только можем проиграть, действуя наступательно. Терпение и время, вот мои воины богатыри!» – думал Кутузов. Он знал, что не надо срывать яблоко, пока оно зелено. Оно само упадет, когда будет зрело, а сорвешь зелено, испортишь яблоко и дерево, и сам оскомину набьешь. Он, как опытный охотник, знал, что зверь ранен, ранен так, как только могла ранить вся русская сила, но смертельно или нет, это был еще не разъясненный вопрос. Теперь, по присылкам Лористона и Бертелеми и по донесениям партизанов, Кутузов почти знал, что он ранен смертельно. Но нужны были еще доказательства, надо было ждать.
«Им хочется бежать посмотреть, как они его убили. Подождите, увидите. Все маневры, все наступления! – думал он. – К чему? Все отличиться. Точно что то веселое есть в том, чтобы драться. Они точно дети, от которых не добьешься толку, как было дело, оттого что все хотят доказать, как они умеют драться. Да не в том теперь дело.
И какие искусные маневры предлагают мне все эти! Им кажется, что, когда они выдумали две три случайности (он вспомнил об общем плане из Петербурга), они выдумали их все. А им всем нет числа!»
Неразрешенный вопрос о том, смертельна или не смертельна ли была рана, нанесенная в Бородине, уже целый месяц висел над головой Кутузова. С одной стороны, французы заняли Москву. С другой стороны, несомненно всем существом своим Кутузов чувствовал, что тот страшный удар, в котором он вместе со всеми русскими людьми напряг все свои силы, должен был быть смертелен. Но во всяком случае нужны были доказательства, и он ждал их уже месяц, и чем дальше проходило время, тем нетерпеливее он становился. Лежа на своей постели в свои бессонные ночи, он делал то самое, что делала эта молодежь генералов, то самое, за что он упрекал их. Он придумывал все возможные случайности, в которых выразится эта верная, уже свершившаяся погибель Наполеона. Он придумывал эти случайности так же, как и молодежь, но только с той разницей, что он ничего не основывал на этих предположениях и что он видел их не две и три, а тысячи. Чем дальше он думал, тем больше их представлялось. Он придумывал всякого рода движения наполеоновской армии, всей или частей ее – к Петербургу, на него, в обход его, придумывал (чего он больше всего боялся) и ту случайность, что Наполеон станет бороться против него его же оружием, что он останется в Москве, выжидая его. Кутузов придумывал даже движение наполеоновской армии назад на Медынь и Юхнов, но одного, чего он не мог предвидеть, это того, что совершилось, того безумного, судорожного метания войска Наполеона в продолжение первых одиннадцати дней его выступления из Москвы, – метания, которое сделало возможным то, о чем все таки не смел еще тогда думать Кутузов: совершенное истребление французов. Донесения Дорохова о дивизии Брусье, известия от партизанов о бедствиях армии Наполеона, слухи о сборах к выступлению из Москвы – все подтверждало предположение, что французская армия разбита и сбирается бежать; но это были только предположения, казавшиеся важными для молодежи, но не для Кутузова. Он с своей шестидесятилетней опытностью знал, какой вес надо приписывать слухам, знал, как способны люди, желающие чего нибудь, группировать все известия так, что они как будто подтверждают желаемое, и знал, как в этом случае охотно упускают все противоречащее. И чем больше желал этого Кутузов, тем меньше он позволял себе этому верить. Вопрос этот занимал все его душевные силы. Все остальное было для него только привычным исполнением жизни. Таким привычным исполнением и подчинением жизни были его разговоры с штабными, письма к m me Stael, которые он писал из Тарутина, чтение романов, раздачи наград, переписка с Петербургом и т. п. Но погибель французов, предвиденная им одним, было его душевное, единственное желание.
В ночь 11 го октября он лежал, облокотившись на руку, и думал об этом.
В соседней комнате зашевелилось, и послышались шаги Толя, Коновницына и Болховитинова.
– Эй, кто там? Войдите, войди! Что новенького? – окликнул их фельдмаршал.
Пока лакей зажигал свечу, Толь рассказывал содержание известий.
– Кто привез? – спросил Кутузов с лицом, поразившим Толя, когда загорелась свеча, своей холодной строгостью.
– Не может быть сомнения, ваша светлость.
– Позови, позови его сюда!
Кутузов сидел, спустив одну ногу с кровати и навалившись большим животом на другую, согнутую ногу. Он щурил свой зрячий глаз, чтобы лучше рассмотреть посланного, как будто в его чертах он хотел прочесть то, что занимало его.
– Скажи, скажи, дружок, – сказал он Болховитинову своим тихим, старческим голосом, закрывая распахнувшуюся на груди рубашку. – Подойди, подойди поближе. Какие ты привез мне весточки? А? Наполеон из Москвы ушел? Воистину так? А?
Болховитинов подробно доносил сначала все то, что ему было приказано.
– Говори, говори скорее, не томи душу, – перебил его Кутузов.
Болховитинов рассказал все и замолчал, ожидая приказания. Толь начал было говорить что то, но Кутузов перебил его. Он хотел сказать что то, но вдруг лицо его сщурилось, сморщилось; он, махнув рукой на Толя, повернулся в противную сторону, к красному углу избы, черневшему от образов.
– Господи, создатель мой! Внял ты молитве нашей… – дрожащим голосом сказал он, сложив руки. – Спасена Россия. Благодарю тебя, господи! – И он заплакал.

Со времени этого известия и до конца кампании вся деятельность Кутузова заключается только в том, чтобы властью, хитростью, просьбами удерживать свои войска от бесполезных наступлений, маневров и столкновений с гибнущим врагом. Дохтуров идет к Малоярославцу, но Кутузов медлит со всей армией и отдает приказания об очищении Калуги, отступление за которую представляется ему весьма возможным.
Кутузов везде отступает, но неприятель, не дожидаясь его отступления, бежит назад, в противную сторону.
Историки Наполеона описывают нам искусный маневр его на Тарутино и Малоярославец и делают предположения о том, что бы было, если бы Наполеон успел проникнуть в богатые полуденные губернии.
Но не говоря о том, что ничто не мешало Наполеону идти в эти полуденные губернии (так как русская армия давала ему дорогу), историки забывают то, что армия Наполеона не могла быть спасена ничем, потому что она в самой себе несла уже тогда неизбежные условия гибели. Почему эта армия, нашедшая обильное продовольствие в Москве и не могшая удержать его, а стоптавшая его под ногами, эта армия, которая, придя в Смоленск, не разбирала продовольствия, а грабила его, почему эта армия могла бы поправиться в Калужской губернии, населенной теми же русскими, как и в Москве, и с тем же свойством огня сжигать то, что зажигают?
Армия не могла нигде поправиться. Она, с Бородинского сражения и грабежа Москвы, несла в себе уже как бы химические условия разложения.
Люди этой бывшей армии бежали с своими предводителями сами не зная куда, желая (Наполеон и каждый солдат) только одного: выпутаться лично как можно скорее из того безвыходного положения, которое, хотя и неясно, они все сознавали.
Только поэтому, на совете в Малоярославце, когда, притворяясь, что они, генералы, совещаются, подавая разные мнения, последнее мнение простодушного солдата Мутона, сказавшего то, что все думали, что надо только уйти как можно скорее, закрыло все рты, и никто, даже Наполеон, не мог сказать ничего против этой всеми сознаваемой истины.
Но хотя все и знали, что надо было уйти, оставался еще стыд сознания того, что надо бежать. И нужен был внешний толчок, который победил бы этот стыд. И толчок этот явился в нужное время. Это было так называемое у французов le Hourra de l"Empereur [императорское ура].
На другой день после совета Наполеон, рано утром, притворяясь, что хочет осматривать войска и поле прошедшего и будущего сражения, с свитой маршалов и конвоя ехал по середине линии расположения войск. Казаки, шнырявшие около добычи, наткнулись на самого императора и чуть чуть не поймали его. Ежели казаки не поймали в этот раз Наполеона, то спасло его то же, что губило французов: добыча, на которую и в Тарутине и здесь, оставляя людей, бросались казаки. Они, не обращая внимания на Наполеона, бросились на добычу, и Наполеон успел уйти.
Когда вот вот les enfants du Don [сыны Дона] могли поймать самого императора в середине его армии, ясно было, что нечего больше делать, как только бежать как можно скорее по ближайшей знакомой дороге. Наполеон, с своим сорокалетним брюшком, не чувствуя в себе уже прежней поворотливости и смелости, понял этот намек. И под влиянием страха, которого он набрался от казаков, тотчас же согласился с Мутоном и отдал, как говорят историки, приказание об отступлении назад на Смоленскую дорогу.
То, что Наполеон согласился с Мутоном и что войска пошли назад, не доказывает того, что он приказал это, но что силы, действовавшие на всю армию, в смысле направления ее по Можайской дороге, одновременно действовали и на Наполеона.

Когда человек находится в движении, он всегда придумывает себе цель этого движения. Для того чтобы идти тысячу верст, человеку необходимо думать, что что то хорошее есть за этими тысячью верст. Нужно представление об обетованной земле для того, чтобы иметь силы двигаться.
Обетованная земля при наступлении французов была Москва, при отступлении была родина. Но родина была слишком далеко, и для человека, идущего тысячу верст, непременно нужно сказать себе, забыв о конечной цели: «Нынче я приду за сорок верст на место отдыха и ночлега», и в первый переход это место отдыха заслоняет конечную цель и сосредоточивает на себе все желанья и надежды. Те стремления, которые выражаются в отдельном человеке, всегда увеличиваются в толпе.
Для французов, пошедших назад по старой Смоленской дороге, конечная цель родины была слишком отдалена, и ближайшая цель, та, к которой, в огромной пропорции усиливаясь в толпе, стремились все желанья и надежды, – была Смоленск. Не потому, чтобы люди знала, что в Смоленске было много провианту и свежих войск, не потому, чтобы им говорили это (напротив, высшие чины армии и сам Наполеон знали, что там мало провианта), но потому, что это одно могло им дать силу двигаться и переносить настоящие лишения. Они, и те, которые знали, и те, которые не знали, одинаково обманывая себя, как к обетованной земле, стремились к Смоленску.
Выйдя на большую дорогу, французы с поразительной энергией, с быстротою неслыханной побежали к своей выдуманной цели. Кроме этой причины общего стремления, связывавшей в одно целое толпы французов и придававшей им некоторую энергию, была еще другая причина, связывавшая их. Причина эта состояла в их количестве. Сама огромная масса их, как в физическом законе притяжения, притягивала к себе отдельные атомы людей. Они двигались своей стотысячной массой как целым государством.
Каждый человек из них желал только одного – отдаться в плен, избавиться от всех ужасов и несчастий. Но, с одной стороны, сила общего стремления к цели Смоленска увлекала каждою в одном и том же направлении; с другой стороны – нельзя было корпусу отдаться в плен роте, и, несмотря на то, что французы пользовались всяким удобным случаем для того, чтобы отделаться друг от друга и при малейшем приличном предлоге отдаваться в плен, предлоги эти не всегда случались. Самое число их и тесное, быстрое движение лишало их этой возможности и делало для русских не только трудным, но невозможным остановить это движение, на которое направлена была вся энергия массы французов. Механическое разрывание тела не могло ускорить дальше известного предела совершавшийся процесс разложения.
Ком снега невозможно растопить мгновенно. Существует известный предел времени, ранее которого никакие усилия тепла не могут растопить снега. Напротив, чем больше тепла, тем более крепнет остающийся снег.
Из русских военачальников никто, кроме Кутузова, не понимал этого. Когда определилось направление бегства французской армии по Смоленской дороге, тогда то, что предвидел Коновницын в ночь 11 го октября, начало сбываться. Все высшие чины армии хотели отличиться, отрезать, перехватить, полонить, опрокинуть французов, и все требовали наступления.
Кутузов один все силы свои (силы эти очень невелики у каждого главнокомандующего) употреблял на то, чтобы противодействовать наступлению.
Он не мог им сказать то, что мы говорим теперь: зачем сраженье, и загораживанье дороги, и потеря своих людей, и бесчеловечное добиванье несчастных? Зачем все это, когда от Москвы до Вязьмы без сражения растаяла одна треть этого войска? Но он говорил им, выводя из своей старческой мудрости то, что они могли бы понять, – он говорил им про золотой мост, и они смеялись над ним, клеветали его, и рвали, и метали, и куражились над убитым зверем.
Под Вязьмой Ермолов, Милорадович, Платов и другие, находясь в близости от французов, не могли воздержаться от желания отрезать и опрокинуть два французские корпуса. Кутузову, извещая его о своем намерении, они прислали в конверте, вместо донесения, лист белой бумаги.
И сколько ни старался Кутузов удержать войска, войска наши атаковали, стараясь загородить дорогу. Пехотные полки, как рассказывают, с музыкой и барабанным боем ходили в атаку и побили и потеряли тысячи людей.
Но отрезать – никого не отрезали и не опрокинули. И французское войско, стянувшись крепче от опасности, продолжало, равномерно тая, все тот же свой гибельный путь к Смоленску.

Бородинское сражение с последовавшими за ним занятием Москвы и бегством французов, без новых сражений, – есть одно из самых поучительных явлений истории.
Все историки согласны в том, что внешняя деятельность государств и народов, в их столкновениях между собой, выражается войнами; что непосредственно, вследствие больших или меньших успехов военных, увеличивается или уменьшается политическая сила государств и народов.
Как ни странны исторические описания того, как какой нибудь король или император, поссорившись с другим императором или королем, собрал войско, сразился с войском врага, одержал победу, убил три, пять, десять тысяч человек и вследствие того покорил государство и целый народ в несколько миллионов; как ни непонятно, почему поражение одной армии, одной сотой всех сил народа, заставило покориться народ, – все факты истории (насколько она нам известна) подтверждают справедливость того, что большие или меньшие успехи войска одного народа против войска другого народа суть причины или, по крайней мере, существенные признаки увеличения или уменьшения силы народов. Войско одержало победу, и тотчас же увеличились права победившего народа в ущерб побежденному. Войско понесло поражение, и тотчас же по степени поражения народ лишается прав, а при совершенном поражении своего войска совершенно покоряется.
Так было (по истории) с древнейших времен и до настоящего времени. Все войны Наполеона служат подтверждением этого правила. По степени поражения австрийских войск – Австрия лишается своих прав, и увеличиваются права и силы Франции. Победа французов под Иеной и Ауерштетом уничтожает самостоятельное существование Пруссии.
Но вдруг в 1812 м году французами одержана победа под Москвой, Москва взята, и вслед за тем, без новых сражений, не Россия перестала существовать, а перестала существовать шестисоттысячная армия, потом наполеоновская Франция. Натянуть факты на правила истории, сказать, что поле сражения в Бородине осталось за русскими, что после Москвы были сражения, уничтожившие армию Наполеона, – невозможно.
После Бородинской победы французов не было ни одного не только генерального, но сколько нибудь значительного сражения, и французская армия перестала существовать. Что это значит? Ежели бы это был пример из истории Китая, мы бы могли сказать, что это явление не историческое (лазейка историков, когда что не подходит под их мерку); ежели бы дело касалось столкновения непродолжительного, в котором участвовали бы малые количества войск, мы бы могли принять это явление за исключение; но событие это совершилось на глазах наших отцов, для которых решался вопрос жизни и смерти отечества, и война эта была величайшая из всех известных войн…
Период кампании 1812 года от Бородинского сражения до изгнания французов доказал, что выигранное сражение не только не есть причина завоевания, но даже и не постоянный признак завоевания; доказал, что сила, решающая участь народов, лежит не в завоевателях, даже на в армиях и сражениях, а в чем то другом.
Французские историки, описывая положение французского войска перед выходом из Москвы, утверждают, что все в Великой армии было в порядке, исключая кавалерии, артиллерии и обозов, да не было фуража для корма лошадей и рогатого скота. Этому бедствию не могло помочь ничто, потому что окрестные мужики жгли свое сено и не давали французам.
Выигранное сражение не принесло обычных результатов, потому что мужики Карп и Влас, которые после выступления французов приехали в Москву с подводами грабить город и вообще не выказывали лично геройских чувств, и все бесчисленное количество таких мужиков не везли сена в Москву за хорошие деньги, которые им предлагали, а жгли его.

Представим себе двух людей, вышедших на поединок с шпагами по всем правилам фехтовального искусства: фехтование продолжалось довольно долгое время; вдруг один из противников, почувствовав себя раненым – поняв, что дело это не шутка, а касается его жизни, бросил свою шпагу и, взяв первую попавшуюся дубину, начал ворочать ею. Но представим себе, что противник, так разумно употребивший лучшее и простейшее средство для достижения цели, вместе с тем воодушевленный преданиями рыцарства, захотел бы скрыть сущность дела и настаивал бы на том, что он по всем правилам искусства победил на шпагах. Можно себе представить, какая путаница и неясность произошла бы от такого описания происшедшего поединка.
Фехтовальщик, требовавший борьбы по правилам искусства, были французы; его противник, бросивший шпагу и поднявший дубину, были русские; люди, старающиеся объяснить все по правилам фехтования, – историки, которые писали об этом событии.
Со времени пожара Смоленска началась война, не подходящая ни под какие прежние предания войн. Сожжение городов и деревень, отступление после сражений, удар Бородина и опять отступление, оставление и пожар Москвы, ловля мародеров, переимка транспортов, партизанская война – все это были отступления от правил.
Наполеон чувствовал это, и с самого того времени, когда он в правильной позе фехтовальщика остановился в Москве и вместо шпаги противника увидал поднятую над собой дубину, он не переставал жаловаться Кутузову и императору Александру на то, что война велась противно всем правилам (как будто существовали какие то правила для того, чтобы убивать людей). Несмотря на жалобы французов о неисполнении правил, несмотря на то, что русским, высшим по положению людям казалось почему то стыдным драться дубиной, а хотелось по всем правилам стать в позицию en quarte или en tierce [четвертую, третью], сделать искусное выпадение в prime [первую] и т. д., – дубина народной войны поднялась со всей своей грозной и величественной силой и, не спрашивая ничьих вкусов и правил, с глупой простотой, но с целесообразностью, не разбирая ничего, поднималась, опускалась и гвоздила французов до тех пор, пока не погибло все нашествие.
И благо тому народу, который не как французы в 1813 году, отсалютовав по всем правилам искусства и перевернув шпагу эфесом, грациозно и учтиво передает ее великодушному победителю, а благо тому народу, который в минуту испытания, не спрашивая о том, как по правилам поступали другие в подобных случаях, с простотою и легкостью поднимает первую попавшуюся дубину и гвоздит ею до тех пор, пока в душе его чувство оскорбления и мести не заменяется презрением и жалостью.

Одним из самых осязательных и выгодных отступлений от так называемых правил войны есть действие разрозненных людей против людей, жмущихся в кучу. Такого рода действия всегда проявляются в войне, принимающей народный характер. Действия эти состоят в том, что, вместо того чтобы становиться толпой против толпы, люди расходятся врозь, нападают поодиночке и тотчас же бегут, когда на них нападают большими силами, а потом опять нападают, когда представляется случай. Это делали гверильясы в Испании; это делали горцы на Кавказе; это делали русские в 1812 м году.
Войну такого рода назвали партизанскою и полагали, что, назвав ее так, объяснили ее значение. Между тем такого рода война не только не подходит ни под какие правила, но прямо противоположна известному и признанному за непогрешимое тактическому правилу. Правило это говорит, что атакующий должен сосредоточивать свои войска с тем, чтобы в момент боя быть сильнее противника.
Партизанская война (всегда успешная, как показывает история) прямо противуположна этому правилу.
Противоречие это происходит оттого, что военная наука принимает силу войск тождественною с их числительностию. Военная наука говорит, что чем больше войска, тем больше силы. Les gros bataillons ont toujours raison. [Право всегда на стороне больших армий.]
Говоря это, военная наука подобна той механике, которая, основываясь на рассмотрении сил только по отношению к их массам, сказала бы, что силы равны или не равны между собою, потому что равны или не равны их массы.
Сила (количество движения) есть произведение из массы на скорость.
В военном деле сила войска есть также произведение из массы на что то такое, на какое то неизвестное х.
Военная наука, видя в истории бесчисленное количество примеров того, что масса войск не совпадает с силой, что малые отряды побеждают большие, смутно признает существование этого неизвестного множителя и старается отыскать его то в геометрическом построении, то в вооружении, то – самое обыкновенное – в гениальности полководцев. Но подстановление всех этих значений множителя не доставляет результатов, согласных с историческими фактами.
А между тем стоит только отрешиться от установившегося, в угоду героям, ложного взгляда на действительность распоряжений высших властей во время войны для того, чтобы отыскать этот неизвестный х.
Х этот есть дух войска, то есть большее или меньшее желание драться и подвергать себя опасностям всех людей, составляющих войско, совершенно независимо от того, дерутся ли люди под командой гениев или не гениев, в трех или двух линиях, дубинами или ружьями, стреляющими тридцать раз в минуту. Люди, имеющие наибольшее желание драться, всегда поставят себя и в наивыгоднейшие условия для драки.
Дух войска – есть множитель на массу, дающий произведение силы. Определить и выразить значение духа войска, этого неизвестного множителя, есть задача науки.
Задача эта возможна только тогда, когда мы перестанем произвольно подставлять вместо значения всего неизвестного Х те условия, при которых проявляется сила, как то: распоряжения полководца, вооружение и т. д., принимая их за значение множителя, а признаем это неизвестное во всей его цельности, то есть как большее или меньшее желание драться и подвергать себя опасности. Тогда только, выражая уравнениями известные исторические факты, из сравнения относительного значения этого неизвестного можно надеяться на определение самого неизвестного.
Десять человек, батальонов или дивизий, сражаясь с пятнадцатью человеками, батальонами или дивизиями, победили пятнадцать, то есть убили и забрали в плен всех без остатка и сами потеряли четыре; стало быть, уничтожились с одной стороны четыре, с другой стороны пятнадцать. Следовательно, четыре были равны пятнадцати, и, следовательно, 4а:=15у. Следовательно, ж: г/==15:4. Уравнение это не дает значения неизвестного, но оно дает отношение между двумя неизвестными. И из подведения под таковые уравнения исторических различно взятых единиц (сражений, кампаний, периодов войн) получатся ряды чисел, в которых должны существовать и могут быть открыты законы.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+