Автор: Школьник Ю.К.  

Теги: издания для определенного назначения   инженерное дело   техника в целом   история науки   справочные пособия по техническим наукам   энциклопедия   энциклопедия для детей   наука и техника   изобретения  

ISBN: 978-5-699-77837-9

Год: 2016

Похожие

Энциклопедия для детей. Том 14. Техника

Энциклопедия техники для мальчиков

Энциклопедия для детей. География. Том 3

Археология. Энциклопедия для любознательных.

Текст
                    
Наука и техника
Полная энциклопедия


Полная энциклопедия

ю. к. школьник
Sjo и ШХШ
Иллюстрации автора
# эксмос)етст:во
Москва
2016

г= КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ КНИГОЙ -
Номер	Название
страницы текущего раздела
ДРЕВНИЙ МИР

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • II нет и »
КОШШАЯ МГ1ЫНЩА
Значок, указывающий на особую
важность описываемого изобрете-
ния и его наличие в инфографике
Дата появления
описываемого
изобретения
Название
темы
Цвет полей соответствует
цветовому оформлению
разделов книги
Шкала периодов развития науки и техники
со значками, символизирующими важнейшие
из изобретений и открытий, описанных в книге
Название
«тематического»
" изобретения
Плашка с основными датами, связанны-
ми с данным изобретением (открытием)
Каждый разворот книги посвящён одному «тематическо-
му» изобретению. Последовательность появления изобре-
тений показывает шкала периодов развития науки и тех-
ники - инфографика со значками, расположенными на
хронологической линейке.
"к Полноцветный значок символизирует «тематиче-
ское» изобретение (открытие) текущего разворо-
та и показывает на линейке время его появления.
Если «тематическое» изобретение текущего разворота не
отражено в инфографике, его положение в череде других
открытий на шкале отмечает кружок на конце красной
хронологической нити над линейкой.
Значки, окрашенные в цвета своих раз-
делов, отмечают изобретения будуще-
го, в которых использованы механиз-
мы, материалы или технологии, появившиеся благодаря
текущему «тематическому» изобретению.
Например, на шкале разворота «Водяная мельница» цветными стали
значки часов, паровой машины, прокатного стана, автомобиля, само-
лёта и ракеты - в этих изобретениях используется шестеренная пере-
дача, впервые применённая в мельнице. Водяное колесо также веками
служило двигателем фабрик, где изготавливали бумагу. Принцип ис-
пользования энергии воды в водяной мельнице был применён в гидро-
электростанциях, вырабатывающих электроэнергию для электродвигате-
лей, телеграфов, электрических ламп, телефонов, радио, телевизоров,
компьютеров, сотовых телефонов. Эти значки тоже стали цветными.
Древнейшие
орудия
Освоение огня
Керамика
Колесо и повозка
Гончарный круг
и печь
Письменность
и алфавит
Счёт и цифры
Египетские
пирамиды
Железо
Зарождение наук
Рычаг, полиспаст
и архимедов винт
Водяная мельница
Насос Герона
Колизей
Римское стекло
Бумага в Европе
Компас в Европе
Механические часы
Книгопечатание
в Европе
Телескоп Галилея
Железная дорога
Термометр
и шкала Цельсия
Паровая машин
Уапа
Аэростат
Паровоз Третивика
Прокатный стан
Электрический
двигатель
Электромагнитный
телеграф
Фотография
Дагера
Нефтедобыча
Телефон Белла
Электрическая
лампа
Автомобиль Бенца
Небоскрёбы
Гидроэлектро-
станция Адамса
Радио Попова
Самолёт братьев Райт
Электронное
телевидение
Компьютер ЭНИАК
Атомная
электростанция
Пилотируемый
космический полёт
Сотовая связь
Интернет
Генетика
и клонирование
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Плашки дополнительной информа-
ции названы по теме содержащихся
в них статей, которые дополняют
тему интересными фактами или
дают разъяснительную информа-
цию, научное обоснование описывае-
мым явлениям.
Для лучшего запоминания
и ориентировки в текстах ста-
тей жирным прямым шриф-
том выделены имена учёных
и изобретателей. Жирным
курсивом выделены названия
изобретений, а также основ-
ные термины и понятия, вы-
несенные в «Алфавитный ука-
затель» в конце книги.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Плашки «Развитие идеи» рассказывают
о будущем каждого «тематического»
изобретения (открытия) и о его влия-
нии на общее развитие науки и техники.
ПЛАШКИ ОПРЕДЕЛЕНИЙ разъясняют используе-
мые в тексте понятия и термины.
О ЧЕМ КНИГА
Рассказ о развитии науки и техники идёт в историче-
ской последовательности, от простого к сложному: от
каменного топора до высоких технологий XXI в. Все от-
крытия и изобретения предстают в том порядке, в кото-
ром они появлялись на свет, и распределены по разде-
лам, описывающим периоды развития науки и техники:
«Основа основ», «Древний мир», «Средние века»,
«Новое время», «Век электричества», «Век атома
и электроники». В каждом периоде рассказывается
о достижениях в ряде областей человеческой деятель-
ности, охватывающих следующие 16 тем: 1. Орудия
труда; 2. Свет и тепло; 3. Материалы и технологии;
4. Металлургия; 5. Гидротехника; 6. Хранение и пе-
редача информации; 7. Транспорт; 8. Строитель-
ство; 9. Преобразование энергии; 10. Приборостро-
ение; 11. Медицина; 12. Математика; 13. Физика;
14. Химия; 15. Биология; 16. Освоение космоса.
В конце каждого раздела идёт глава «Обзор», кратко
рассказывающая о достижениях данной эпохи, кото-
рые не вошли в основной объём повествования.

СОДЕРЖАНИЕ
ОСНОВА ОСНОВ		НОВОЕ ВРЕМЯ		ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА	 ХОЛОДИЛЬНИК ЛИНДЕ			 158 	 160
ДРЕВНЕЙШИЕ ОРУДИЯ			 4	ТЕЛЕСКОП ГАЛИЛЕЯ		.. 82	ВАКЦИНАЦИЯ	
				И ИММУНОЛОГИЯ			 162
ОСВОЕНИЕ ОГНЯ			 6	БАРОМЕТР		.. 84	АВТОМОБИЛЬ БЕНЦА		
						 164
ЛОДКА И ВЕСЛО			 8	МИКРОСКОП ЛЕВЕНГУКА		.. 86	ТРАНСПОРТ	
					
КЕРАМИКА			 10	КАРЕТА НА РЕССОРАХ		.. 88	НА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯХ	
ЧТО УМЕЛИ НАШИ ПРЕДКИ			 12	САКСОНСКИЙ ФАРФОР		.. 90	и две			 166
				ГРАММОФОН БЕРЛИНЕРА			 168
ДРЕВНИЙ МИР		ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА		.. 92		
		ТЕРМОМЕТР И ШКАЛА		ЭЙФЕЛЕВА БАШНЯ			 170
		ЦЕЛЬСИЯ		.. 94	НЕБОСКРЁБЫ			 172
ПЛУГ			 14	ПРЯДИЛЬНАЯ МАШИНА			
РУЧНОЙ ТКАЦКИЙ СТАНОК					ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ	
		 16	ХАРГРИВСА 		.. 96	АДАМСА			 174
КОЛЕСО И ПОВОЗКА			 18	ОСПОПРИВИВАНИЕ		.. 98	РАДИО ПОПОВА 			 178
КОРАБЛЬ И ПАРУС			 20	ПАРОВАЯ МАШИНА УАТТА		.. 100	КИНЕМАТОГРАФ БРАТЬЕВ	
ГОНЧАРНЫЙ КРУГ И ПЕЧЬ			 22	АЭРОСТАТ		.. 104	ЛЮМЬЕР			 180
ПИСЬМЕННОСТЬ И АЛФАВИТ			 24	МЕХАНИЧЕСКИЙ ТКАЦКИЙ		ТЕХНИКА «ДЛЯ ЖИЗНИ»			 182
МЕДЬ И БРОНЗА			СТАНОК КАРТРАЙТА		.. 106	ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ФУНДАМЕНТ			 186
		 26	ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС			
СЧЁТ И ЦИФРЫ						
		 28	БРАМЫ		.. 108	ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ	
ЕГИПЕТСКИЕ ПИРАМИДЫ			 30	ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И БАТАРЕЯ			
ЖЕЛЕЗО			 32	ВОЛЬТА 		.. 110	ЦЕППЕЛИН			 188
ТОКАРНЫЙ СТАНОК ФЕОДОРА САМОССКОГО			 34	УЛИЧНОЕ ГАЗОВОЕ ОСВЕЩЕНИЕ 		.. 114	ТЕПЛОХОД «ВАНДАЛ»	 САМОЛЁТ БРАТЬЕВ РАЙТ			 190 	 192
ЗАРОЖДЕНИЕ НАУК			 36	ПАРОВОЗ ТРЕТИВИКА 		.. 116	ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА	
АППИЕВА ДОРОГА			 38	ПАРОХОД ФУЛТОНА		.. 118	ФЛЕМИНГА			 194
АКВЕДУК АППИЯ			 40	ПРОКАТНЫЙ СТАН 		.. 120	РОБОТ			 196
РЫЧАГ, ПОЛИСПАСТ		ПРОРЫВ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ		.. 122	ПЕНИЦИЛЛИН			 198
И АРХИМЕДОВ ВИНТ			 42	ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА		ЭЛЕКТРОННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ			 200
КЛЕПСИДРА КТЕСИБИЯ			 44			РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ			 204
ВОДЯНАЯ МЕЛЬНИЦА			 46	ЭЛЕКТРОМАГНИТ		КОМПЬЮТЕР ЭНИАК			 206
АНТИКИТЕРСКИЙ МЕХАНИЗМ			 48	И ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР		.. 126	АТОМНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ			 210
		ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ				
НАСОС ТЕРОНА			 50		.. 128	ИСКУССТВЕННЫЙ СПУТНИК	
КОЛИЗЕЙ			 52	ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ		ЗЕМЛИ			 214
		ТЕЛЕГРАФ		.. 130	ЛАЗЕР			 218
РИМСКОЕ СТЕКЛО			 54	ПОДВОДНАЯ ЛОДКА			
				ПИЛОТИРУЕМЫЙ	
ДОСТИЖЕНИЯ ДРЕВНИХ		ШИЛЬДЕРА		.. 132			 220
ЦИВИЛИЗАЦИЙ			 56	ВЕЛОСИПЕД		.. 134	КОСМИЧЕСКИЙ ПОЛЁТ		
				ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ			 224
					
СРЕДНИЕ ВЕКА		РЕЗИНА ГУДЬИРА		.. 136	СОТОВАЯ СВЯЗЬ		
						 226
		ФОТОГРАФИЯ ДАГЕРА		.. 138	ТРАНСПЛАНТАЦИЯ	
КАМЕРА ОБСКУРА			 60	ЛИФТ ОТИСА				
			.. 140	И ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ			 228
БУМАГА В ЕВРОПЕ			 62	ЦЕЛЛУЛОИД		.. 142	ИНТЕРНЕТ			 230
КОМПАС В ЕВРОПЕ			 64				
		КЕРОСИН И НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА ..	.. 144	ГЕНЕТИКА И КЛОНИРОВАНИЕ			 232
ЛИНЗЫ И ОЧКИ			 66	НЕФТЕДОБЫЧА				
			.. 146	ЧЕГО МЫ ДОСТИГЛИ			 234
МЕХАНИЧЕСКИЕ ЧАСЫ			 68	ЛОНДОНСКИЙ МЕТРОПОЛИТЕН				
			.. 148		
КНИГОПЕЧАТАНИЕ В ЕВРОПЕ			 72			АЛФАВИТНЫЙ	
		ПИШУЩАЯ МАШИНКА		.. 150		
ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ			 74	ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО		УКАЗАТЕЛЬ	238
КАРАВЕЛЛА КОЛУМБА			 76	СГОРАНИЯ ОТТО		.. 152		
УПАДОК И ВОЗРОЖДЕНИЕ			 78	ТЕЛЕФОН БЕЛЛА		.. 156		

ОСНОВА ОСНОВ
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
Ручное рубило
2,5 млн лет до н. э.
Ретушёр
80 тыс. лет до н. э.
Составные орудия
40 тыс. лет до н. э.
Лук
12 тыс. лет до н. э.
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ДРЕВНЕЙШИЕ ОРУДИЯ
Наши далёкие предки добывали пищу, собирая
съедобные растения и охотясь на животных. У лю-
дей нет крепких когтей, чтобы откапывать сочные
коренья, и нет острых зубов, чтобы убивать добы-
чу, зато есть руки, которыми можно взять палку.
Палка стала первым орудием труда - лопатой
для выкапывания корней и оружием - дубинкой
или копьём. А первым техническим достижением
древнего человека стали орудия труда из природ-
ных материалов - дерева, камня, кости.
Рабочий
камень
Тонкие отщепы разных форм с острыми краями,
которые откалывались от нуклеуса, люди использовали
как скрёбла и ножи для снятия шкур с убитых зверей
и для разделки туши
ПЕРВЫЙ ИНСТРУМЕНТ
Кости животных также служили мате-
риалом для орудий. Из кости, напри-
мер, делали инструмент, подобный
долоту, с помощью которого сколы
получались точнее, и нуклеус приоб-
ретал более совершенную форму. Ко-
стяное долото - ретушёр - это первый
инструмент для изготовления других
инструментов. С его помощью человек
смог изготовить специализированные,
тонко обработанные каменные орудия:
острые ножи, скрёбла, пилы, резцы,
свёрла. Благодаря новым инструмен-
там люди смогли обрабатывать камень
более твёрдый, чем галька, - кремень.
Кремнёвые орудия были прочнее
и долговечнее, а их края - острее.
РУЧНОЕ РУБИЛО
Камень - самый прочный материал,
известный древним людям. На бере-
гах рек и морей древние люди нахо-
дили обкатанную водой гальку, такую
удобную для захвата рукой. Овальный
плоский камень мягкой породы стано-
вился нуклеусом - заготовкой будуще-
го орудия. Более твёрдым и крупным
рабочим камнем человек оббивал края
нуклеуса, заостряя их. Результат кро-
потливого труда - древнейшее изго-
товленное человеком орудие, ручное
рубило. Рубилом разрывали землю,
счищали кору, раскалывали орехи,
убивали мелких животных. Первые
подобные орудия были найдены в Аф-
рике, в Олдувайском ущелье.
Изготовление
ручного рубила
Ручные каменные
рубила:
1. Олдувайское ущелье.
Ок. 1,7 млн лет до н. э.
2. Армения. 1 млн -
500 тыс. лет до н. э.
С помощью
кости и когти [
Рабочий	костяного
камень	ретушёра
Многие инструменты делали из
кости: иглы, шила, рыболовные
крючки, зазубренные наконечни-
ки гарпунов. Австралийские або-
ригены до сих пор делают нако-
нечники стрел из острых когтей
крупной птицы - казуара.
Орудия из кости:
1.	Гарпун
2.	Рыболовные крючки
3.	Орудие из когтя
4.	Когти казуара

Ручное сверление
Лучковое сверление
ПОЯВЛЕНИЕ РУКОЯТКИ
Важным этапом развития орудий стало появление рукоят-
ки - древка. Каменные орудия вставлялись в расщеп деревян-
ного древка или зажимались в развилке сучка и крепились
верёвками из растительных волокон или лентами из сырой
кожи. Так получились первые составные орудия - топоры
и копья. Позднее древний человек стал каменными свёр-
лами проделывать отверстия в каменных рубилах. В отвер-
стие вставляли палку-рукоятку и закрепляли её верёвкой -
каменное топорище стало прочно держаться на рукоятке.
СВЕРЛЕНИЕ
Для проделывания отверстий в камнях люди прикрепляли
каменное сверло к рукоятке, которую вращали меж ладоня-
ми. Эту монотонную работу упростило изобретение лучко-
вого сверления. Рукоятку сверла обматывали верёвкой - те-
тивой, натянутой между концами палки, - и двигали палку
от себя и к себе. Сверло при этом вращалось, просверливая
заготовку. Горизонтальное движение руки преобразовыва-
лось во вращательное движение сверла, удерживаемого на
заготовке. Так впервые человек усовершенствовал процесс
ручного труда, изобретя первую технику - лучковую дрель.
ГЕНИАЛЬНОЕ ДОИСТОРИЧЕСКОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Позднее люди нашли новое применение лучковой дрели,
преобразовав её в лук - оружие для метания стрел. Стрелы
древние мастера изготавливали, прикрепляя к палочкам
тонко обработанные мелкие и острые каменные наконеч-
ники. Изобретение лука - высшее техническое достижение
древности, реализация сложной инженерной задачи по-
степенного накопления и резкого высвобождения
энергии. Энергия мышц человека, на-
тягивающего тетиву, накапливалась
в выгнутой деревянной части лука, при-
обретающей свойства сжатой
пружины. При отпуска-
нии тетивы эта энер-
гия резко высвобож-
далась и передава-
лась стреле, бла-
годаря чему она
с силой вылета-
ла из лука.
Древний человек
за изготовлением
орудий труда
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
ЭНЕРГИЯ - свойство материи, способность совер-
шить работу, переместить тело на расстояние.
Наконечники стрел. 
Кремень.	яЯ
Древний лук
Даже после освоения металла каменные топоры ещё
тысячи лет использовались наряду с дорогими металли-
ческими. Умение работать с камнем пригодилось людям
при переходе к оседлому образу жизни: из обработанных
камней стали возводить стены, жилища, храмы. Навыки
обработки камня и кости привели к зарождению искус-
ства. Первые скульптуры - женские фигурки, так назы-
ваемые «Венеры», появились за 35 тыс. лет до н. э.
Каменная
«Венера» Ы
35 тыс. лет мч
Ж»
Bl Топоры бронзового века. 1. Каменные
2 тыс. лет до н. э.:	2. Нефритовые

ОСНОВА ОСНОВ
Костёр
1,5 млн лет до н. э.
Очаг
1 млн лет до н. э.
Получение огня
150 тыс. лет до н. э.
Масляная лампа
20 тыс. лет до н. э.
Древние способы
добычи огня:
Трут
2. Сверление мягкой
древесины твёрдой
деревянной палочкой.
В отверстие вставляли
трут - легко воспламеня-
ющийся материал
(солома, сухой мох,
щепки, волокно)
1. Трение
твёрдой
древесины
о мягкую
ОСВОЕНИЕ ОГНЯ
Люди видели огонь в пожарах, возникающих от
удара молнии или от извержения вулкана. Пожа-
ры были бедствием для всего живого. Но человек
понял, что огонь приносит не только вред, но и
пользу: у догорающего в пожаре дерева можно
согреться, а ночью пламя служит источником све-
та. Огонь - это ещё и защита от диких животных:
вблизи огня звери, боясь пламени, не беспокоили
людей. Огонь может стать хорошим помощником
человеку, нужно только его «приручить».
Лесной пожар
ПРИРУЧЕНИЕ СТИХИИ
Люди приносили с пожарищ к себе в пещеры горящие головни и пользовались
их теплом и светом, пока они не догорали. Потом научились поддерживать
огонь, подбрасывая в пламя ветки. Наблюдательные люди заметили, что дождь
может потушить лесной пожар, а значит, огонь боится воды и с помощью воды
можно остановить распространение пламени. Так у людей появился костёр -
контролируемый и поддерживаемый огонь.
Трут
Ещё люди обнаружили, что, сжигая деревья, огонь оставляет невре-
димыми камни. Камни не горят, следовательно, если окру-
жить костёр камнями, огонь не вырвется за пределы этого
ограждения. Так появился первый очаг. Нагретые кам-
ни долго сохраняют тепло, и возле них можно греть-
ся, даже когда огонь погас.
екание искр
камнями,
о кремнем
ДОБЫТЬ ИСКРУ
Сохранение огня стало важным делом древних женщин,
хранительниц очага. Если пламя гасло, жили в темноте
и холоде, пока случайная молния не воспламенит дерево
или пока соседи не поделятся огнём. Так было до тех пор,
пока люди не научились добывать огонь. Возможно, од-
нажды человек, делая каменное орудие, заметил, как ис-
кра, возникшая от удара камня о камень, воспламенила
солому. Искры возникали и в процессе шлифовки или
сверления камней. Люди стали намеренно высекать
искры ударами камня о камень или добывать огонь
трением деревянных палочек. До середины XIX в.,
до распространения спичек, огонь добывали уда-
рами кусков кремня друг о друга или металлом
(кресалом) по кремню. Кремень и кресало образу-
ют огниво - оно и ныне используется тогда, когда
нельзя положиться на зажигалки и на спички,
которые могут отсыреть.
Туристическое огниво
Стрежень из особого
сплава и стальная
пластина при ударе
друг о друга высекают
искры

СВЕТ И ТЕПЛО • 1,7 млн - 20 тыс. лет до н. э.
СВОЙСТВА ОГНЯ
Огонь не только даёт свет и тепло, но и изменяет свойства
веществ. Обожжённый конец деревянного копья становит-
ся твёрже, а поджаренное на огне мясо - мягче. Обнаружив,
что древесина в костре превращается в уголь, оставляющий
след на камне, люди стали при свете огня рисовать на сте-
нах пещер - возникла графика, новый жанр изобразитель-
ного искусства. В углях стали запекать плоды и коренья,
изменяя их вкус, - так зарождалась кулинария, искусство
обработки пищи.
Наскальный рисунок углём и охрой. Каменный век
Огонь в пещере древних людей. 1 млн лет назад
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Вплоть до XIX в. люди отапливали свои жилища толь-
ко огнём. Используя свойства камня накапливать и со-
1. Очаг из выложенных
кругом камней
2. Освещение огнём
3. Согревание огнём
4. Приготовление мяса
5. Обжиг конца копья
для его укрепления
и заострения
6. Рисование углём
из костра
хранять тепло, люди строили для обогрева каменные
очаги, а позже камины и печи. Огонь был единственным
источником искусственного освещения до появления
электричества. Древнейшие постройки освещал очаг,
а для переноса источника света пользовались горя-
щими головнями, позднее - просмоленными факелами.
С древних времён маленькими источниками света слу-
жили лучины, горящие щепочки. Бедные крестьянские
избы освещались лучинами до XX в.
Ещё в каменном веке люди открыли, что топливом огню
может служить жир животных или растительное масло.
Простейшие масляные лампы - это открытые или за-
крытые плошки с жиром или маслом с погружённым в них
куском верёвки - фитилём. Фитиль пропитывался жи-
ром, его вытянутый из масла конец поджигали. Фитиль
сгорал медленно, ведь топливом огню служил не столько
материал фитиля, сколько масло, постоянно им впиты-
вающееся. По этому же принципу устроены свечи: фи-
тиль проходит по центру длинного цилиндра из твёрдо-
го, но легкоплавкого материала - сала, воска, парафина.
Сальные и восковые свечи появились в Средние века.
Они были дороги, но коптили меньше масляных горелок.
В XIX в. появилось новое «светильное топливо» - газ.
Огонь также стал основой для многих отраслей произ-
водства - керамики, металлургии, стеклодувного дела,
без огня не появились бы порох, паровая машина, возду-
хоплавание и многое другое.

ОСНОВА ОСНОВ
8
Плот
40 тыс. лет до н. э.
Лодка-долблёнка
20 тыс. лет до н. э.
Весло
12 тыс. лет до. н. э.
Каркасные лодки
10 тыс. лет до н. э.
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ЛОДКА И ВЕСЛО
Лодка почти не изменилась с древнейших времён
до наших дней. Острый нос, углубление для раз-
мещения гребца, лопатообразное весло - так вы-
глядела лодка наших предков, таков общий облик
и современной лодки. А изготовлена она может
быть разными способами и из разныхматериалов-
будь то цельный ствол дерева или отдельные доски,
каркас, обтянутый шкурой или современным водо-
непроницаемым материалом, кора или пластик.
Славянская лодка-
долблёнка. X в.
Рыбак с гарпуном
выслеживает рыбу
Человек, управляет
плотом с помощью
шеста, упирая
его в дно
ПЛОТ - ПЛОД НАБЛЮДЕНИЙ
В основе всех открытий и изобретений с древнейших вре-
мён до наших дней лежит любопытство и наблюдатель-
ность. Изобретатели черпают идеи из природы. Древние
люди заметили, что упавший в воду ствол дерева не тонет
и даже удерживает животное, попавшее в поток. Схватив-
шись за плавающее бревно, человек тоже удержится на
плаву. Если связать несколько брёвен, можно на этом соо-
ружении плыть, не погружаясь в воду. Так люди изобрели
плот. Большой плот удержит несколько человек с грузом.
1. Древнее весло-доска. Реконструкция
2. Лопатообразные вёсла. Древний Египет. II тыс. до н. э.
Древние люди на плоту
ВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ
Древним людям приходилось кочевать в поисках мест, где
охотники ещё не переловили дичь, а собиратели не обобра-
ли растительность. Свой скарб было жалко бросать при пе-
реезде, но и тащить на себе по бесконечным степям или че-
рез непролазные джунгли тяжело. Ещё не были изобретены
колесо и повозка, и даже лошадь ещё не была приручена,
да и дорог не было. Но везде были реки, по которым можно
путешествовать со всем скарбом на плотах. Плыли по тече-
нию на мелководье, вдоль берегов, управляя плотом с по-
мощью шеста - длинной палки, которой упирались в дно.
КОГДА ЭТО БЫЛО?
Время изобретения плота подсказывает исто-
рия Австралии. Первые люди появились там
около 40 тыс. лет до н. э. Преодолеть боль-
шое расстояние от ближайших островов
до Австралии без плавсредств невозможно.
И переселенцы, австралийские
аборигены, вероятно, с детьми
и поклажей, явно доплыли туда не
на брёвнах. Вывод: люди плыли
на плотах, следовательно, воз-
раст плота более 40 тыс. лет.
ВМЕСТО УТИНОЙ ЛАПЫ
Возможно, плот изначально использо-
вали только как платформу для рыбал-
ки, чтобы ловить рыбу в удалении от
берега, на глубине, превосходящей че-
ловеческий рост. Но плот относило те-
чением, а двигать плот шестом против
течения было трудно. Человек заме-
тил, что водоплавающие птицы плы-
вут, загребая перепончатыми лапами,
и вырезал из дерева замену «гребной
лапы» - плоскую доску для гребли
и управления плотом. Так поя-
вилось весло, с которым можно
было двигаться и по течению,
и против него и ловить рыбу
не только у берега.
Австралийский абориген на плоту

ТРАНСПОРТ • 40 тыс. - 10 тыс. лет до н. э.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ПРЕВРАЩЕНИЕ БРЕВНА В ЛОДКУ
Изготовление лодки-долблёнки древним человеком
Неизвестно, до чего наши предки додумались раньше - свя-
зать несколько брёвен или слегка обработать одно, чтобы
на нём плыть. Чтобы переправиться через поток, древний
человек мог срубить лёгкое дерево, очистить ствол от вет-
вей, лечь на него и плыть, загребая руками.
Плыть было удобнее тонким концом бревна вперёд, и чело-
век понял, что, если заострить носовой конец бревна, легче
будет «взрезать» поток. Лежать проще на плоской поверх-
ности, и пловец стесал горбыль бревна-лодки. А ещё лучше
сидеть внутри бревна, чтобы вода не заливала и крокодилы
не достали, - надо выдолбить или выжечь углубление для
гребца. Края выдолбленного бревна распирали палками.
Так из бревна получалась лодка-долблёнка. В долблёнке, на-
зываемой также челном, однодеревкой или каноэ, помеща-
лось обычно до трёх человек, но из стволов огромных де-
ревьев делали лодки на десятки человек.
Превращение бревна в лодку-долблёнку
Чтобы борта, ссыхаясь,
не сходились, между
Каменным топором
и долотом стёсывалась
выжженная часть
ними ставили
распорки
Сердцевина
дерева
выжигалась
При выжигании края
бревна смачивали
водой, чтобы
препятствовать
их выгоранию
Необтёсанный ствол Обтёсанное бревно
Бревно с заострённым
концом
Стёсанный
горбыль
Выжженная сердцевина Выдолбленная
(края смочены водой) сгоревшая сердцевина
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Австралийские аборигены, американские индейцы и коренные народы
Сибири делали лодки из коры. С большого дерева цельным пластом сни-
Эскимосский каяк
каркас каяка
мали толстую кору, сохранявшую округлую форму ствола. Кору об-
резали по форме лодки, придавали ей форму распорками, сшивали
борта растительными волокнами, а щели конопатили. Получа-
лась лёгкая лодочка.
Там, где не было лесов и больших деревьев, например
в тундре, люди делали лодки из кож. Из веток мастерили проч-
ный каркас и обтягивали его сшитыми шкурами, оставляя
в центре отверстие для гребца. Получились быстро-
ходные каркасные лодки - каяки и байдарки. В Древ-
нем Египте, где древесина тоже была редкостью,
лодки делали из папируса или из камыша. Плотные пуч-
ки стеблей этих растений связывали меж собой, полу-
чалось подобие длинной корзины с углублением для гребца.
Вёсельные лодки всегда были главным прибрежным водным
транспортом. На вёслах ходили и большие парусные корабли при
отсутствии ветра. До XVI в. были распространены
большие гребные суда - галеры, движимые
десятками и даже сотнями
Современная
лодка из коры
Каркас,
обтянутый
кожей тюленя
Макет папирусной
лодки с гребцами.
камышовая лодка
Современная
гребцов.

ОСНОВА ОСНОВ
10
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Керамика
25 тыс. лет до н. э.
Ленточная керамика
5 тыс. лет до н. э.
Орнамент на посуде
4,5 тыс. лет до н. э.
Обожжённый кирпич
2,8 тыс. лет до н. э.
Виды глины в зависимости
от состава и примесей
бывают разного цвета
и разных пластических
свойств:
1.	Каолин - белая глина
2.	Красная глина
3.	Бентонит
4.	Серая глина
КЕРАМИКА
Керамика в переводе с греческого - глина. Кера-
микой называют как сам материал - обожжённую
глину, так и изделия из глины, обработанные при
высоких температурах. Керамика стала первым
материалом, созданным человеком путём обра-
ботки природного сырья - глины. Самое древнее
керамическое изделие - «Вестоницкая Венера»,
статуэтка, найденная на территории Чехии. Её воз-
раст более 25 тыс. лет.
ПОСЛУШНЫЙ МАТЕРИАЛ
Глина - часто встречающаяся осадочная порода, она пред-
ставляет собой разрушенные и измельчённые в пыль гор-
ные породы (камни, минералы), обычно полевой шпат.
Увлажнённая и спрессованная каменная пыль образует
глинистые пласты. Люди заметили, что глина пластична -
ей можно придать любую форму, и она сохранится, когда
глина высохнет. Из глины можно сделать плошку, набрать
СЧАСТЛИВЫЙ СЛУЧАЙ
Можно предположить, что открытие
воды и принести в пещеру. Но, увы, вода, смешиваясь с гли-
ной, вскоре мутнела, а сама плошка разваливалась.
керамики произошло случайно. Од-
ЛЕНТОЧНАЯ КЕРАМИКА
нажды глиняная плошка попала в ко-
стёр. Когда очаг вычищали, её нашли
среди углей. Плошка не сгорела, а ста-
ла твёрдой, как камень. Люди замети-
ли, что налитая в неё вода не мутнеет
и не размягчает глину - огонь сделал
плошку долговечной. Так появилась
керамика.
Керамические плошки.
Сделать из глины неглубокую плошку просто - надо
смять ком глины и выдавить в нём углубление. Но плош-
ки с тонкими стенками трескались в огне, а толстостенные
после обжига не пропекались и разрушались. Вылепить
крупные высокие сосуды для хранения воды и продук-
тов и успешно их обжечь удавалось редко - они тре-
скались при обжиге. Смекалистые мастера поняли, что
стенки сосуда нужно делать равной толщины по всей
высоте, а куски глины, из которых их лепили, должны
быть хорошо «примазаны» друг к другу, так как даже ма-
лейшая щёлочка приводила при обжиге к трещине.
Сосуды стали лепить из длинных глиняных «кол-
басок». Мастер выкладывал «колбаски» кру-
гами, слой за слоем поднимая стенки сосуда.
Выложив «колбасками» задуманную форму, он
сглаживал стенки изнутри и снаружи, плотно
примазывая «колбаски» друг к другу. Эта
древнейшая технология лепки сосудов
называется ленточной керамикой. Ею
пользуются и современные керамис-
ты. Так можно вылепить сосуд любого
размера и формы: миску, горшок, кув-
шин, бутыль с узким горлом и тарел-
ку. Изделия ленточной керамики об-
жигаются равномерно.

МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ • 25 тыс. - 2,8 тыс. лет до н. э.

НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ТАКАЯ НУЖНАЯ ПОСУДА
С изобретением керамики у людей
появилась посуда для хранения воды
и продуктов. Отныне не надо бегать
к ручью за каждым глотком воды - мож-
но держать в жилище кувшины с во-
дой. А значит, можно поселиться и по-
дальше от источника воды. Без посуды
добытое на охоте мясо или собранные
плоды быстро портились, их растаски-
вали животные, и людям приходилось
часто пополнять запас продуктов. В за-
крытом горшке продукты становились
недоступны грызунам, меньше пор-
тились и дольше сохранялись. Теперь
после удачной охоты или собиратель-
ства можно было подольше отдохнуть,
посвятив свободное время наблюде-
ниям, размышлениям, совершенство-
ванию мастерства. Так керамика по-
влияла на возникновение культуры.
КЕРАМИКА И БЫТ '
------------------1
Огнеупорные свойства керамики позво-
лили освоить новый приём приготовле-
ния пищи - варку. Мясо, овощи, фрукты
можно было залить водой и сварить в ке-
рамическом горшке. Варёная пища доль-
Сосуд с округлым шехраниласы Получив посуду-надёжное
дном, iv тыс. до н.э. место хранения продуктов, люди осво-
или и способы длительного хранения пищи: появилось
копчение на огне, засолка, сушка.
Первые керамические сосуды были
с округлым дном - их вкапывали в
землю для устойчивости. Появле-
ние посуды с плоским дном означа-
ло, что в жилище древних людей
появился прообраз мебели - ров-
ные поверхности: стол, полки, куда
можно было поставить сосуды.
Сосуд с плоским дном.
II тыс. до н.э.
Керамика разных эпох
2.	Горшок, расписанный
цветной глиной. V в. до н. э.
3.	Горшки с вдавленным
точечным орнаментом.
IV в. до н. э.
4.	Женские фигурки.
Ill тыс. до н. э.
5.	Двойной сосуд.
II тыс. до н. э.
6.	Расписной сосуд в виде
птицы. Ill в. до н. э.
1. Сосуд I тыс. до н. э.
ЕЩЁ И КРАСИВО
Примерно в V тыс. до н. э. керамические изделия начинают
украшать орнаментами. Вылепив сосуд или фигурку, ма-
стер расписывал её глиной другого цвета. Обжиг закреплял
орнамент на сосуде. Другая техника нанесения орнамента -
процарапывание его на готовом изделии перед обжигом.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Пластичность глины и долговечность
керамики вдохновили людей на созда-
ние произведений искусства - лепных
фигурок людей и животных. В III тыс.
до н. э. керамикой стали заменять
строительные каменные блоки. Пря-
моугольные ящики набивали глиной,
формуя из неё кирпичи. Высохшие
Фрагмент кирпичной
кладки ворот Иштар
в Вавилоне. VI в. до н. э.
кирпичи обжигали, получался прочный и дешёвый стро-
ительный материал. Керамические кирпичи использу-
ются и сейчас, а ещё из керамики делают облицовочную
плитку, черепицу, сантехнику, огнеупорные материалы
для плавильных печей, электроизоляцию.
Керамика стала
Клинописная табличка.
II тыс. до н. э.
древнейшим писчим материалом.
В Шумере в III тыс. до н. э. на плос-
ком куске глины острой палочкой
стали выдавливать клиновидные
знаки. Затем глиняная табличка
обжигалась, и текст сохранялся на
века. Клинописные таблички до-
шли до наших дней.

ОСНОВА ОСНОВ
12
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Флейта
35 тыс. лет до н. э.
Календарь
30 тыс. лет до н. э.
Жилища из костей
15-10 тыс. лет до н. э.
Одомашнивание
собаки
10 тыс. лет до н. э.
Первая земледельче-
ская культура
9 тыс. лет до н. э.
Флейта из пещеры
Ориньяк (Франция).
Современный
шаманский бубен -
так могли выглядеть
первобытные бубны
ЧТО УМЕЛИ НАШИ ПРЕДКИ
Многие виды деятельности человека, о которых бу-
дет рассказано в этой книге, зародились ещё в до-
исторические времена. Наши предки делали ору-
дия труда, освоили огонь - древнейший источник
тепла и света, шили одежду из шкур, пользовались
водным транспортом, природными материала-
ми, создали искусственный материал - керамику.
Они ловили рыбу удочкой и сетями, владели ме-
тательным оружием, приручали диких животных,
а первым одомашненным зверем стала собака -
помощник на охоте. Древние люди рисовали, тан-
цевали, играли на флейтах, барабанах и бубнах.
человек за пошивом
одежды
Древний человек
ОТ ВЫРАЩИВАНИЯ К ЗЕМЛЕДЕЛИЮ
Древние люди однажды заметили, что просыпанные у вхо-
да в пещеру семена дали всходы, и стали сажать съедобные
растения вблизи жилья. Возможно, ещё 15 тыс. лет назад
в Азии стали высаживать неприхотливые и быстрорасту-
щие бананы. Около 10 тыс. лет назад на территории Пале-
стины уже постоянно сеяли пшеницу и собирали урожай.
Выращивали растения женщины, а мужчины готовили
площадки под посевы, взрыхляя почву мотыгой. Но пока
древние охотники кочевали вслед за мигрирующими жи-
вотными, бросая свои маленькие поля и огороды, выращи-
вание растений не могло стать для них главным источником
пищи. Лишь когда люди стали вести оседлый образ жизни,
выращивание превратилось в постоянный вид деятельно-
сти - земледелие. Люди начали ценить свою обработанную
землю и охранять её, что стало одной из причин возникно-
вения границ и государств.
наконечником
мотыжит землю
СКЛАДЫВАТЬ КАМНИ
Долгое время единственным жи-
льём человека были пещеры, и люди
селились только там, где были эти
естественные убежища. Люди при-
спосабливали пещеры для жизни -
например, сужали входы, наваливая
камни. Примитивные сооружения из
камней делали ещё неандертальцы,
предшественники современного чело-
века. В Швейцарии найдено выложен-
ное из плоских камней подобие сарко-
фага, куда неандертальцы складывали
медвежьи черепа. Возможно, это древ-
нейшая человеческая постройка.

ОБЗОР • 2,5 млн - 5 тыс. лет до н. э.

13
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ПЕРВОБЫТНЫЕ СТРОЙКИ
С потеплением климата люди стали расселяться по откры-
тым пространствам и создавать искусственные убежища.
Это были, например, шалаши из толстых веток, покрытые
шкурами для защиты от дождя и ветра. Там, где было мало
деревьев, люди строили жильё из костей больших живот-
ных. Стены сооружали из черепных костей, укрепляя их
стойками из берцовых костей и бивней мамонтов, крыши
выкладывали плоскими лопаточными костями или ветви-
стыми оленьими рогами. Сооружение покрывали шку-
рами, щели конопатили землёй и травой. Также для
жилья рыли просторные ямы, землянки, куда вели
наклонные спуски или лестницы. Стены землянок
обкладывали брёвнами, завешивали шкурами, по-
толком служил бревенчатый плот, сверху засыпан-
ный землёй. На земляной крыше вырастала трава,
маскируя подземное жилище.
Древнейший лунный
календарь.
Костяная пластина
с процарапанными изо-
бражениями фаз Луны.
Пещера Ориньяк.
30 тыс. лет до н. э.
ДО НАЧАЛА ВСЕХ НАУК
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Крыша, укрытая
шкурами
и дёрном
Древнее жилище
из костей.
Реконструкция
костей
и бивней мамонтов
Окружающий мир для древних людей был загадочен. Но, наблюдая его, люди
научились прогнозировать возникновение некоторых явлений природы, напри-
мер смену времён года. Наши предки много узнали о поведении животных, на
которых охотились, и о свойствах растений, которые собирали. Замечая, какие
растения отыскивают больные животные, люди стали собирать целебные травы
и лечить ими своих больных. В поисках природного материала для изготовле-
ния орудий труда люди изучали свойства разных веществ. Древние изображе-
ния созвездий на стенах пещер говорят, что люди интересовались движением
небесных светил. Из их наблюдений родился древнейший лунный календарь. По-
явилось представление о времени. По смене фаз луны охотники высчитывали,
когда ожидать сезонную миграцию животных. Старики передавали свои знания
молодым, на основе накопленного опыта спустя тысячелетия возникли есте-
ственные науки - физика, биология, медицина, химия, астрономия.
ИНФОРМАЦИЯ И СВЯЗЬ
Древнейшими носителями информации были наскальные
рисунки. Возможно, изображая сцены охоты, опытные
охотники учили молодых или увековечивали свои охот-
ничьи подвиги для потомков. Рисуя животных, обитаю-
щих в округе, люди показывали, на кого здесь можно
охотиться. Те, кто приходил после них, «считывали» эту
информацию.
Вероятно, наши предки использовали средства связи, сходные
с теми примитивными системами оповещения, которые ис-
пользуют современные первобытные народы. Люди с одной
стоянки предупреждали об опасности соседей с другой стоянки
разведённым на определённом месте костром: ночью был виден
свет костра, днём - дым. Таков был древнейший «оптический те-
леграф». Громкий стук или крик в гулком месте, откуда эхо разно-
сило звуки по окрестностям, можно счесть прообразом телефона.
Дымовые сигналы - древнейший «телеграф».
Размахивая куском коры, дым направляли то в одну,
то в другую стороны, подавая условные знаки.

ДРЕВНИЙ МИР
14

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Плуг-coxa и воловья
упряжка
VI тыс. до н. э.
Плуг с полозом
II тыс. до н. э.
Колёсный плуг
с отвалом
I в. н. э.
Вспашка обнажает
плодородный слой
и подрубает корни
сорных растений
ДРЕВНИЙ 1/1ИР
плуг
Тысячелетиями древние люди возделывали землю
мотыгой. Но мотыгой удавалось обработать слиш-
ком мало земли, и урожай не мог прокормить
земледельцев. Приходилось подкармливаться
охотой и кочевать со скотом. Изобретение плуга
изменило жизнь людей - плугом человек возделы-
вал в 20 раз больше земли, чем мотыгой. Обшир-
ные поля стали давать урожай достаточный, чтобы
жить возле них оседло, питаясь плодами земли.
Шумеры с плугом.
Оттиск печати.
2500 г. до н.э.
Египтянин за плугом.
Роспись II тыс. до н.э.
БОРОЗДОВОЕ ОРУДИЕ
Зерно нельзя просто бросить на зем-
лю - оно прорастёт, только если по-
падёт в рыхлую почву, через которую
пробьются его нежные ростки и кореш-
ки. Рыхлением, перекапыванием почвы
также уничтожались сорняки, мешаю-
щие росту культурных растений. Люди
заметили, что взрыхлить верхний слой
почвы проще волочением заостренной
палки. Так наряду с мотыгой появи-
лось бороздовое орудие - палка с острым
суком, направленным вниз, которую
волочили, вспахивая землю. Эта палка
была предшественником плужного ды-
шла, а сук на ней был прообразом леме-
ха (сошника).
давить и волочить
Для эффективной вспашки лемех надо глубже вдавливать
в землю. Над лемехом укрепили ручки-держаки, на которые
давил пахарь, - получился примитивный плуг или соха (на
Руси это орудие называли «рало»). Но пахарь не мог одно-
временно давить на орудие и волочить его. Нужна была
тягловая сила - то, что будет тянуть плуг. В Древнем Египте
плуг тянули коровы или рабы.
Пахота с помощью людской упряжки.
Прорисовка древнеегипетской росписи
Простейшее бороздовое орудие
прототип дышла
ч 
л ri= Д
Примитивный плуг (соха, или рало)
дышло
рукоятка-держак
лемех
прототип Бороздовое орудие
лемеха с ручкой-де ржа ком
Ассирийский плуг-сеялка.
Прорисовка
рельефа
семяпроводы
ручка-держак
дышло
лемех
Предположительная
реконструкция китайской
сеялки
ВСПАХАТЬ И ЗАСЕЯТЬ ]
За плугом шёл сеяльщик, разбрасывая семена на све-
жераспаханную почву. После сева на поле выгоняли баранов,
чтобы стадо втоптало семена в почву. Присыпанные землёй
семена не выгорали на солнце, их не склёвывали птицы, и они
лучше прорастали. Шумеры придумали, как равномерно высеи-
вать семена в борозду - около 1500 г. до н.э. они соединили плуг
с сеялкой. Вероятно, у лемеха крепили семяпровод - длинную
коническую банку с маленьким отверстием на узком конце.
Засыпанные в банку зёрна по одному высыпались из отвер-
стия точно в борозду. Ассирийцы снабдили свои плуги сеялкой
с несколькими семяпроводами. Но эти изобретения не получили
распространения ни в Египте, ни в Греции, ни в Риме. Сеялку забыли на многие
века, и в Европе сеялки появились лишь в XVI в. Считается, что их заимствовали
из Китая. Китайцы, придумавшие свой плуг в I тыс. до н. э., во II в. до н. э. изобрели
удобную сеялку с двумя семяпроводами.

ОРУДИЯ ТРУДА • IV тыс. до н.э. - I в. н. э.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
15
Шумерский пахарь
Плуг с полозом
дышло
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
воловья
упряжка
ярмо
дышло
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
лемех сеялка-семяпровод
полоз
ПЛУГ ПРОТИВ мотыги
В Шумере в плуг впрягали быков (волов),
прикрепив к дышлу ярмо. Быков шуме-
ры приручили в VI тыс. до н. э., вероят-
но, тогда же появились и первые плуги.
Но несовершенные плуги не могли вы-
теснить мотыгу. Об этом говорит шу-
мерская поэма, написанная на глиняной
табличке в IV тыс. до н. э.: в споре плуга
и мотыги шумерский бог Энлиль при-
судил первенство мотыге. Но Энлиль
ошибся - плуг усовершенствовался
и ко II тыс. до н. э. вытеснил мотыгу.
полоз
прокладывал
неглубокую
ровную борозду
деревянным
две ручки-
держака
ПОЛОЗ ПО ЗЕМЛЕ ПОЛЗЁТ
Египтяне снабдили лемех плуга широкой подошвой - по-
лозом. Полоз шёл параллельно земле и подрезал верх-
ний слой почвы, перерубая корни сорняков. Он неглубоко
вспахивал землю и годился лишь для мягких плодородных
почв. Плугом с полозом пользовались и древние
греки, делая полоз из твёрдого дуба. Позднее по-
лоз оковывали бронзой или железом.
Шумерские, египетские и греческие плуги были примитивными, такой тип орудий чаще называют
сохой, или ралом. Настоящий плуг не только поднимает слой почвы, но и переворачивает его, выно-
ся на поверхность глубокий плодородный слой. Для этого плуг должен быть снабжён отвалом. Такой
плуг изобрели римляне, когда стали осваивать степную целину. В степи травы глубоко врастают
корнями в почву, а полоз не проникал глубже дернины - густого переплетения корней -ине доставал
до плодородного слоя. Римляне прикрепили к лемеху доску-отвал - треугольную «лопату», постав-
ленную под углом к поверхности земли. Отвал врезался глубоко в почву, поднимал слой и, проходя
дальше, переворачивал её широкими лопастями. Но широкий пласт плохо распадался, крошился и за-
сыпал дно борозды. Тогда к дышлу плуга перед отвалом прикрепили длинный нож - отрез. Отрез
взрезал почву, отвал поднимал разделённый надвое пласт и переворачивал его половинки, аккуратно
ложившиеся вдоль образующейся борозды.
Однако управлять плугом с отвалом оказалось трудно, борозды получались неровными и разной глу-
бины. И людей выручило... колесо. Поставив плуг на передок с двумя колёсами, пахарь добился устой-
чивости - плуг больше не вилял из стороны в сторону. Колёса удерживали отвал на определённом
уровне, не давая ему врезаться в почву глубже, чем нужно. Римский колёсный плуг I в. до н. э.
так легко управлялся, что пахать им мог даже подросток. Принцип колёсных плугов не ме-
нялся веками, совершенствовался только отвал, и добавлялись дополнительные лемехи.
передок
с колёсами
Римский колёсный плуг
ручки-
держаки
отвал
глубокая
и широкая
ровная
борозда
перевёрнутые
пласты почвы
отрез взрезал
слой почвы
отвал поднимал
и переворачивал
толстый пласт почвы

ДРЕВНИЙ МИР
И <\>$ 4Ш6*4? $®©Л-/А
1РЕВНИЙ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Прядение
VII тыс. до н. э.
Ручное ткачество
(плетение)
VII тыс. до н. э.
Ручной вертикальный
ткацкий станок
V тыс. до н. э.
ручной ТКАЦКИЙ СТАНОК
Ткачество изменило жизнь и облик человека - вме-
сто звериных шкур люди стали носить одежды из
тканей. Благодаря ткачеству появились мешки,
ковры, занавеси, постельное и столовое бельё,
обивочные ткани, паруса, под которыми люди пе-
ресекали моря и океаны. Изготовление тканей -
трудоёмкий процесс, и для облегчения монотон-
ного труда люди изобрели ткацкий станок.
Пенелопа у ткацкого
станка. Фрагмент
росписи вазы.
Греция. 440 г. до н. э.
ОТ КОРЗИНЫ К ПОЛОТНУ
Рассмотрите ткань - отдельные нити
там переплетаются, как прутья в кор-
зине. Плетение намного древнее ткаче-
ства. Люди ещё шили одежду из шкур,
но уже плели из гибких прутьев корзи-
ны, из лыка (мягкой части коры) - ку-
зовки, из стеблей растений - циновки.
Технологию плетения использовали
и при изготовлении тканей, она стала
основой ткачества.
Пряслица разных времён
Камень, керамика, бронза
Плетение
1. Из прутьев (корзина)
2. Из лыка (кузовок)
3. Из стеблей (циновка)
4. Плетёная основа ткани
ОТ ВОЛОКНА К НИТИ
Грубые прутья или стебли не годи-
лись для изготовления тканей, нужны
были тонкие, ровные и прочные нити.
С древности люди получали волокно
из стеблей льна, крапивы, конопли,
из ворсистого опушения семян хлоп-
чатника, из шерсти животных. Во-
локно превращали в нить прядением.
Ком волокна укрепляли на прялке -
палке с рогаткой. Из кома вытягива-
ли пучок волокон и присоединяли
к веретену - палочке с насаженным на
неё пряслицем (грузиком с дырочкой).
Веретено закручивали и отпускали.
Повиснув в воздухе, оно быстро враща-
лось, скручивая волокно в нить. Враще-
ние поддерживалось за счёт тяжести
пряслица, и из волокна вытягивалась
скрученная нить. Готовую нить - пряжу
- наматывали на веретено.
ИЗ ЧЕГО ПРЯСТЬ |
Потребности в материале для прядения и ткачества привели к развитию
растениеводства: кроме съедобных растений стали выращивать прядиль-
ные - лён, хлопок, коноплю. В животноводстве тоже появилась новая от-
расль: ради прядильной шерсти стали разводить овец. В Азии также пряли
из шерсти верблюдов и горных коз, индейцы использовали шерсть лам. В Ки-
тае ещё в III тыс. до н.э. материалом для прядения стали волокна, окуты-
вающие куколки гусениц бабочек тутового шелкопряда. Из них получалась
очень прочная, тонкая, гладкая и блестящая нить - шёлк. Шёлковые ткани
по торговым путям пришли из Китая на Запад и покорили европейцев. Кроме
красоты и долговечности шёлк обладал ещё одним ценным качеством - блохи
и клопы избегают шёлковых тканей, а при трудностях с гигиеной в Древнем
мире это было очень важно. Китайцы веками хранили секрет производства
шёлка и сами продавали шёлковые ткани всему миру. О том, как ценился шёлк,
говорит название главной торговой артерии между Востоком и Западом - Ве-
ликий шёлковый путь.

ОРУДИЯ ТРУДА • V тыс. до н. э.
НОВОЕ ВРЕМЯ
? йь Ш IB S' □ Й® $ ti *
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
17
НИТОЧКИ НА ПАЛОЧКАХ
РЕМЕЗ В ПОМОЩЬ
Нити не прутики, они легко запутыва-
ются, и плетение из них требует особо-
го устройства - станка. Примитивный
ручной ткацкий станок - перекладина
на подпорках чуть выше человеческо-
го роста. К перекладине привязыва-
лись свисающие нити с подвесками
(грузиками) на концах - это была ос-
нова полотна. Через нити основы про-
пускали горизонтальную нить - уток,
веретено с пряжей. Уток оставлял чёт-
ные нити основы сверху, а нечётные -
снизу, и наоборот. Вертикальные нити
переплетались с горизонтальной.
Ткачество на вертикальном ткацком станке без ремезов
уток на веретене перекладина
Мастер выполнял сотни движений, поочерёдно пропуская
уток то над нитью, то под нитью. Вскоре придумали, как
вдвое сократить объём работы: концы чётных нитей привя-
зали к горизонтальной палочке - ремезу. Поднимая ремез
с половиной нитей основы, мастер прокидывал под ним
уток, проходя разом под всеми чётными нитями и над все-
ми нечётными - ряд был выткан. Но нечётные нити поднять
другим ремезом нельзя - они наталкивались на первый ре-
мез. Обратный ряд ткали по-старому.
Проблему решили, превратив первый ремез в делительную
палочку, которой поднимали чётные нити, чтобы проки-
нуть под ними уток. Нечётные нити привязали ко второму
ремезу ниточками - ремезками. Ремезки проходили между
чётными нитями и при поднятии второго ремеза вытягива-
ли нечётные нити вперёд, позволяя и под ними прокинуть
уток. Так попеременно вверху оказывались то чётные, то
нечётные нити основы, и уток свободно прокидывался в обе
стороны. Работа упростилась в сотни раз.
готовое
полотно
подвески
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Подвески на нитях.
Греция. V—III вв. до н. э.
уток,
проходящий
над нечётными
нитями
основы
подпорки подвески
уток
ремез 7
нечётные нити основы, поднятые
ремезками, привязанными к ремезу
для прохождения под ними утка
нити
основы
Схема использования ремеза и делительной палочки
при ткачестве на вертикальном ткацком станке
делительная палочка,
поднимающая
чётные нити основы
ремезки
Станковое ткачество остава-
лось неизменным тысячи лет.
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ВАРИАНТ |
Существовал также горизонтальный ткацкий
станок. Нити основы привязывали к низкой переклади-
не. Другие концы чётных нитей привязывали к воткну-
тым в землю столбикам, а концы нечётных нитей - к ре-
мезу. Прокидывая уток в одну сторону ремез опускали,
и нечётные нити, проходя между чётными, оказывались
внизу. Прокидывая уток в другую сторону, ремез подни-
мали - нечётные нити поднимались над чётными.
Лишь в Средневековье придумали
управлять ремезами с помощью
ножной педали, оставляя руки сво-
бодными для прокидывания утка.
Изобретение такой самопрялки
ускорило процесс ткачества.
ремез с чётными
нитями основы (поднят)
Горизонтальный ручной ткацкий станок
нечётные нити основы,
привязанные
к
уток
перекладина
для крепления
нитей основы
ремез
опущен

ДРЕВНИЙ МИР
18
КОЛЕСО И ПОВОЗКА
Глиняная модель
повозки
IV тыс. до н. э.
Колесо и повозка
III тыс. до н. э.
Колесо со спицами
II тыс. до н. э.
Макет
повозки.
Керамика. Баденская
культура. Ill тыс. до н. э.
Колесо - величайшее изобретение человечества -
появилось благодаря наблюдательности. Люди
видели, как катятся по склону упавшие стволы де-
ревьев или камни с горы при обвалах. Заметили,
что по перекатывающейся гальке легче подта-
щить лодку к воде. А если подложить под тяжёлую
долблёнку брёвна, то лодку можно будет катить
с меньшими усилиями. Такие опыты стали
первыми шагами к изобретению
колесо.
БРЕВНО - СКАТ - КОЛЕСО
Возможно, что катящиеся брёвна поначалу использовали
не как транспортное средство, а как «подвижную дорогу» -
прототип конвейера. Из обтёсанных брёвен выкладыва-
ли путь для прокатки груза. Брёвна, по которым груз уже
прокатили, переставляли вперёд, продлевая дорогу. Так
с меньшими усилиями перемещали тяжести. По мере ис-
пользования середина брёвен-катков истончалась от тре-
ния перекатываемого по ним груза. Такие брёвна меньшей
поверхностью соприкасались с землёй и катились лучше.
Люди стали выжигать среднюю часть брёвен, делая её тонь-
ше, чем на краях, - получились скаты.
Следующий шаг - изобретение платформы для гру-
за, поставленной на один или несколько скатов.
Скат преобразовался в ось с валиками на кон-
цах, вытачиваемую из цельного
куска дерева. Потом
валики стали делать
отдельно от оси
и прочно скреплять
с ней. Эти валики
уже были настоя-
щими колёсами.
Превращение бревна
в ось с колёсами
1. Бревно-каток
с истончённой средней
частью
3. Ось с валиками
на концах из цельного
куска дерева
Макет повозки. Керамика.
Трипольская культура.
IV тыс. до н. э.
Макет повозки.
Керамика.
Мохенджо-Даро.
Ill тыс. до н. э.
ИГРУШКА ИЛИ МАКЕТ
Первые известные нам колёса были обна-
ружены на... игрушках! ВIV тыс. до н. э.
жившие на Днепре люди, создатели
трипольской культуры, сделали кера-
мическую модель повозки с вращающи-
мися колёсами на оси. Неизвест-
Перетаскивание тяжёлой
лодки по брёвнам-каткам
ПОВОЗОК
культу-
но, пользовались ли трипольцы
повозками как транспортом
и по их подобию сделали
игрушку или только опро-
бовали идею колеса на кера-
мической модели. Вскоре
макеты глиняных
появились во многих
рах, от Южной Европы (баденская
культура) и Междуречья Тигра
и Евфрата (Шумер) до древних
городов Индии Мохенджо-Даро и
Хараппа. Реалистичность моделей по-
возок с тянущими их фигурками жи-
вотных убеждает нас, что их создатели
уже ездили на колёсных повозках.
2. Скат с выжженной
средней частью
4. Ось с неподвижно
прикреплёнными к ней
колёсами
АМЕРИКА БЕЗ КОЛЁС |
Индейцы Южной Америки создали могущественные
государства, развили земледелие, торговлю, жили
в больших городах, строили гигантские пирамиды, но
не пользовались колёсами! Единственные колёса доко-
лумбовой Америки - колёсики, прикреплённые к фигур-
кам животных. Идея колеса в Америке нашла примене-
ние только в игрушке.

ТРАНСПОРТ • IV тыс. - середина I тыс. до н. э.
19
Индийская одноосная
двухколёсная повозка
НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА_____________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
вали
ЭВОЛЮЦИЯ КОЛЕСА
ТРЕНИЕ - это внешнее механическое сопротив-
ление, возникающее при касании двух тел при их
перемещении относительно друг друга.
Изображение шумерской повозки.
Штандарт (знамя), г. Ур.
Ок. 2600 г. до н. э.
Шумерская двухосная
четырёхколёсная повозка
Модель индийской
повозки. Мохенджо-Даро.
Ill тыс. до н.э.
КОЛЕСО К ПОВОЗКЕ
Платформу преобразовали в повозку - первое сухопут-
ное транспортное средство. Повозки возили одомаш-
ненные быки, ослы, лошади. У первых повозок пар-
ные колёса жёстко сидели на оси и вращались вместе.
Такая конструкция позволяла ехать по прямой, но
при повороте ось часто ломалась. Колёса, связанные
одной осью, не могли вращаться с разной скоростью, а ведь
на поворотах одно колесо должно пройти больший путь,
чем другое. Заставить колёса вращаться с разной ско-
ростью удалось с изобретением ступицы - отверстия
в центре колеса. Ось оставалась неподвижной, а колё-
са стали вращаться независимо друг от друга и от оси.
Для уменьшения трения ступицы об ось ось смазы-
жиром или дёгтем. Первые повозки
Запада были четырёхколёсными на
двух осях, а индийские - двухко-
лёсными с одной осью.
ОСЬ
Колесо со ступицей
ступица
Первые колёса вырезались из цельных кусков дерева. Они
были тяжёлыми и вращались медленно. Для облегчения
в них выпиливали вырезы, прочность колёсам придавали
поперечные скрепы. С открытием металлов обод колеса ста-
ли укреплять медью, бронзой, а позднее железом. Укрепле-
ние внешней части сделало возможным изобретение лёгко-
го и быстрого колеса со спицами. Парой таких колёс на одной
оси были снабжены быстроходные египетские
колесницы, появившиеся
в середине I в. до н. э.
1. Тяжёлое колесо
из цельного куска дерева
2. Лёгкое колесо со спи-
цами
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
СПИЦЫ
обод
из металла
Изобретение колеса дало мощный толчок развитию
техники. На колёсных повозках стало легче перемещать
грузы, что позволило людям заселять удалённые терри-
тории, торговать, путешествовать, воевать. Колесо -
это не только транспорт, идея колеса лежит в основе
таких изобретений, как жернов, гончарный круг, блок,
мельница, прялка, токарный станок. Колёсная зубчатая
передача используется во многих механизмах - от часов
до швейной машинки. Колесо - это штурвалы каравелл
и гребные колёса пароходов, турбины и моторы, венти-
ляторы и гидроэлектростанции.
КАТИТЬ - НЕ ТАЩИТЬ |
Попробуйте протащить по стек-
лу ленту приклеенного к нему
скотча - скотч порвётся, но не
сдвинется. Но если отрывать
скотч с одного конца, как бы про-
катывая его по стеклу, он отой-
дёт без усилий. Все тела (предме-
ты), даже нелипкие, соприкасаясь,
«приклеиваются» друг к другу -
меж их поверхностными части-
цами, молекулами, возникают ад-
гезионные связи. При движении
эти связи рвутся, и ощущается
сопротивление движению - сила
трения. Когда мы тащим одну
поверхность по другой, мы рвём
сразу все адгезионные связи меж
ними, что требует усилий. При
качении связи рвутся постепен-
но, и когда мы катим предмет,
то тратим меньше сил (энергии).
Так колесо экономит энергию.
Тащить адгезионные у Катить * t
связи	У /
~ ---- -  1

ДРЕВНИЙ МИР
20
ОСНОВА ОСНОВ ДРЕВНИЙ МИР_____________________________________________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первый корабль
(египетская барка)
Рубеж IV-III тыс. до н. э.
Парус
3200 г. до н. э.
Финикийская бирема
1500 г. до н.э.
Греческая трирема
VII в. до н. э.
КОРАБЛЬ И ПАРУС
«Солнечная ладья».
Гребное судно.
Египет. 2500 г. до н. э.
высокий нос повторяет
традиционную форму
тростниковых лодок
длинные
кедровые
доски
Река Нил, на берегах которой зародилась великая
цивилизация Древнего мира - Египет, каждый год
разливалась, затапливая всю страну. На 4 месяца
города и сёла превращались в острова, и в этот
период лодки становились нужнее повозок. Нил
был и главным путём, связывавшим концы страны.
Поэтому первые корабли появились именно на
Ниле, здесь был придуман и парус - первый дви-
гатель, изобретённый человеком.
Египетская
барка. 3000 г. до н. э.
Палуба и борта обшиты
маленькими акациевыми
досками
ДОЩАТЫЙ корабль
На рубеже IV—III тыс. до н. э. на смену тростниковым лодкам пришли большие
(до 16 м длиной) дощатые корабли - египетские барки. Их основой служили
продольные и поперечные балки из дефицитных стволов привозных деревь-
ев, игравшие роль киля (продольного бруса посреди днища судна) и шпанго-
утов (корабельных «рёбер»). В Египте росла только волокнистая акация, из
которой не сделаешь длинных досок, и борта судов обшивали маленькими,
как кирпичики, досками, скреплёнными по принципу пазла. Египетские барки
сохранили форму папирусных лодок: высоко поднятые носи корме удерживались
натянутым меж ними тросом на подпорках. Барка была первым судном с палубой.
1, 2. Реконструкция
египетской барки.
IV тыс. до н. э.
опущенная
на подпорку
двуногая мачта свернутый
парус
В III тыс. до н. э. из Малой Азии в Египет стали возить строевой лес - ливанский
кедр. Из длинных прочных кедровых досок египтяне стали строить суда 50-мет-
ровой длины, на которых ходили и по реке, и по морю вдоль берегов.
складная мачта-
однодеревка
3. Реконструкция египетского
корабля. Ill тыс. до н. э.
палуба
из досок
акации
широкий
льняной
парус
реи
двуногая
мачта
вытянутый вертикально X
папирусный парус тросы на подпорках,
лучше улавливал поддерживающие
А / ветер над высокими нос и корму
берегами Нила
высокая
корма
в форме
цветка
лотоса
подпорка для
снятой мачты
акациевые
доски обшивки
скреплены у
\ в паз /
нос
канаты,обтягивающие
корпус судна для
прочности
корма
балка,
заменявшая
киль
гребные'
вёсла
рулевые весла
веревочные уключины
на планшире
(верхней балке борта)
длинные
кедровые
доски обшивки
каюта /
на палубе
рулевые
вёсла

ТРАНСПОРТ • IV тыс. до н. э. - IV в. до н. э.
21
НОВОЕ ВРЕМЯ	ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА	ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
КТО ДВИГАЛ КОРАБЛИ
Египетские барки, как лодки, ходили на коротких лопато-
образных вёслах, а на кормовом помосте были укреплены
большие рулевые вёсла, направляющие движение судна.
Тяжёлые корабли III тыс. до н. э. приводили в движение до
40 гребцов с длинными вёслами. Были придуманы верёвоч-
ные уключины - упоры для вёсел, позволяющие делать гре-
бок мощнее. Строительные блоки египтяне перевозили на
судах длиной почти 60 м, а шириной 21 м, без вёсел и пару-
сов - их тянули упряжки волов, идущих по берегу. А на стене
гробницы царицы Хатшепсут (ок. 1450 г. до н. э.) изображён
огромный корабль, буксируемый 27 лодками с 900 гребцами.
ДВИГАТЕЛЬ — устройство, преобразующее какой-
либо вид энергии в механическую работу, в дви-
жение. Самым примитивным двигателем можно
назвать парус, с помощью которого энергия ветра
преобразуется в работу, движение судна.
ВЕТЕР НА СЛУЖБЕ
Нил течёт с юга на север, к Средиземному морю. Когда суда
шли к морю, гребцы легко гребли по течению, обратный
путь против течения был тяжёл. Египтяне, думая облегчить
труд гребцов, обратили внимание на ветер, дувший на Ниле
обычно против течения, с моря. Если ветер сдувает камы-
шовую крышу и переносит её на расстояние, почему бы не
заставить его двигать корабли? Надо создать упор, «толкая»
который ветер переместит и то, что связано с этим упором.
Таким упором на корабле стал папирусный парус на мачте,
а ветер стал первой природной силой, использованной
людьми как источник энергии. В древности под парусом хо-
дили только при попутном ветре. Если ветер менялся, мачту
и парус складывали и пересаживались на вёсла.
СКОЛЬКО НОГ У МАЧТЫ
Паруса египтяне использовали ещё
на папирусных лодках. Узкий и высо-
кий прямоугольный парус держался
на двуногой мачте в форме буквы «А».
Две «ноги» делали мачту устойчивее
на хлипком судне. Но когда суда ста-
ли прочнее, появились привычные
нам мачты-однодревки, к 2200 г. до н. э.
вытеснившие двуногие мачты.
А|
ЛОВИТЬ ВЕТЕР |
Египтяне ходили на парусах только
при попутном ветре. Прошли века,
прежде чем люди научились ходить
против ветра, поворачивая паруса.
Эта идея пришла с Востока — мир
познакомился с китайским рейко-
вым парусом в форме косого раз-
ностороннего четырёхугольника и
придуманным в Азии треугольным
латинским парусом.
Куда бы ни дул ветер (W), он
всегда толкает (www) парус
перпендикулярно его плоскости (РР). Если ветер встречный,
противоположный курсу судна (АВ), то парус разворачива-
ют под острым углом к ветру (О), и ветер толкает корабль
в бок. Тут в противовес направлению силы ветра вступает
сопротивление воды, давящей на всю длину борта судна
(sss). Эти две противоположные силы как бы выталкивают
корабль вперёд, примерно по средней линии приложе-
ния сил ветра и воды (С). Так мы выстреливаем косточкой
сливы, сдавливая её с боков пальцами. Но так корабль
движется не по заданному курсу (АВ), а под острым углом
к нему. Чтобы держать нужный курс, парус поворачивают то
одной, то другой стороной к ветру, и судно идёт зигзагами -
галсами, - соблюдая общее направление.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Около 1500 г. до н. э. лидером в су-
достроении стала Финикия, где
рос ливанский кедр - лучший кора-
бельный лес. На больших финикий-
ских кораблях - биремах - длиной
до 30 м и шириной до 5 м было два
ряда гребцов, сидящих в шахмат-
ном порядке друг над другом, на
разных «этажах». Чем больше было
гребцов, тем быстрее шло судно.
В Древней Греции в 600-300-е гг.
до н. э. главным типом корабля
стала трирема - судно длиной до
40 м, шириной до 6 м, с тремя ря-
дами вёсел. На биремах и триремах
с прямоугольными парусами ходили
только по ветру. На триреме был
ещё малый парус (артемон) на на-
клонной мачте (бушприте) на носу
корабля, вероятно, позволяющий
ходить и при боковом ветре. Хож-
дение под парусом позволило лю-
дям изучить свойства ветра и ис-
пользовать эти знания не только
в мореходстве, но и, например, при
создании ветряной мельницы и ле-

ДРЕВНИИ МИР

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Ручной гончарный
круг
IV тыс. до н. э.
Печь для обжига
керамики
IV-III тыс. до н. э.
Ножной гончарный
круг
II тыс. до н. э.
Работа на гончарном круге
ГОНЧАРНЫЙ круг И ПЕЧЬ
Вылепляя сосуды ленточным способом («колбас-
ками»), древние гончары задумались о том, как
облегчить работу, заменив круговые движения рук
вращением самой заготовки изделия. С приёма-
ми вращения люди познакомились с открытием
колеса, и колесо стало основой гончарного круга.
Следующим шагом в развитии гончарного дела
стало изобретение печей для обжига. Сосуды, из-
готовленные на гончарном круге и обожжённые
в печах, получались изящными, прочными и долго-
вечными.
КРУТИТЬ И ЛЕПИТЬ
Египетский гончар
за ручным гончарным
кругом.
Статуэтка из гробницы
Никауинпу. Керамика.
Ill тыс. до н. э.
Ручной гончарный круг
ровная рабочая планшайба -
Вращать заготовку сосуда из сырой глины неудобно - глина
липнет к подставке, - нужно вращать её вместе с подставкой
(планшайбой). Планшайбу - диск - насадили на ось, как на-
саживали колесо на ось повозки. Рабочая поверхность дис-
ка должна быть ровной, поэтому верхний конец оси станка
не выступал наружу. Нижним концом ось втыкали в зем-
лю, крепили к подставке или к скамейке, на которой сидел
гончар. Диск вращали левой рукой, а правой рукой кусоч-
ком мягкой глины обводили стенку сосуда, наращивая её
по спирали вверх. Так работали на ручном гончарном круге.
Древнегреческие вазы. Греки разработали сотни форм сосудов для питья и подачи
блюд, для хранения напитков, продуктов и благовоний. Эти формы получили название
и стали традиционными для древнегреческой керамики. После обжига керамика
приобретала красноватый оттенок, её расписывали жидкой, подкрашенной чёрным
глиной и снова обжигали. Также посуду украшали рельефами.
1.	Амфора (для хранения вина, масла). 700-е гг. до н. э
2.	Гуттус (для благовоний). 410 г. до н. э.
3.	Пиксида (туалетный сосуд). 750 г. до н. э.
4.	Канфар (для питья). 550 г. до н. э.
5.	Ойнохоя (для разлива напитков). 300 г. до н. э.
6. Ольпа (кувшин). 580-е гг. до н. э.
ВРАЩЕНИЕ И МАХОВИК [
Рабочий диск ручного гончарного круга был и планшай-
бой, и маховиком - механизмом вращения. Маховик, рас-
кручиваясь под воздействием внешней силы (например,
силы гончара), накапливает энергию за счёт разгона,
а затем расходует её на поддержание вращения - коле-
со крутится по инерции, т. е. сохраняя полученную ско-
рость. Чем тяжелее маховик, тем дольше он поддер-
живает вращение. Пряслице на конце веретена - тоже
миниатюрный маховик.
РУчка	керамический
Реконструкция ручного гончарного круга.
Шумер, г. Ур. III-II тыс. до н. э.
Деревянные диски древних гончарных кругов
были небольшими и лёгкими. Но в Уре был най-
ден большой и тяжёлый керамический диск
гончарного круга с ручкой на нижней поверхно-
сти. Этот диск резко и с силой раскручивали,
и он вращался долго и равномерно, позволяя
гончару не отвлекаться от лепки. Мастер, из-
готовивший такой круг, понимал свойства вра-
щения и намеренно сделал свой диск-маховик
тяжёлым.
диск-маховик

ОРУДИЯ ТРУДА • IV-II тыс. до н. э.

НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
КАК НОГИ ОСВОБОДИЛИ РУКИ
Чтобы лепить двумя руками, мастеру нужен был помощ-
ник, вращающий гончарный круг. Двумя руками гончары
смогли делать тонкостенные (до 3 мм толщиной) сосуды
сложных форм. Потом придумали крутить гончарный круг
ногами. Идею подсказал принцип работы колёс повозок -
два колеса поставили на вертикальную ось, и так появился
ножной гончарный круг, заменивший гончару помощника.
Нижний диск служил маховиком, он вращался на оси, вры-
той в землю или укреплённой на подставке. Другой осью
маховик был жёстко связан с верхним диском - планшай-
бой. Вращая маховик ногами, мастер раскручивал
и скреплённую с ним планшайбу с заготовкой изделия.
ось,
отверстие
для выхода дыма
Печь для обжига керамики
костровая
яма
полка для установки
обжигаемых изделий
устье печи
для закладки топлива
скрепляющая
планшайбу
с маховиком
ось, на которой
вращается
маховик
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
23
Гончар за ножным
подставка
МАХОВИК - массивное вращающееся колесо,
использующееся для накопления энергии.
ИНЕРЦИЯ - свойство тела сохранять свою скорость
(или неподвижность), если на него не действуют
другие тела.
Ножной гончарный круг
300 °C, при которой
ПЕЧЬ ДЛЯ ОБЖИГА
Усовершенствовалась и техника об-
жига керамики. На открытом огне не
удавалось поддерживать температуру выше
печи для обжига	керамика пропекалась слабо. Опыт использования примитивных
печей для приготовления пищи подсказал, что температура в печи выше,
чем на открытом огне, - ведь в печи жар идёт не только от огня, но и от её
раскалённых стенок. Гончары стали строить печи для обжига своих изделий.
Над костровой ямой возводили каркас из палок и обмазывали его толстым
слоем глины, оставляя отверстия для укладки топлива и керамики и для
выхода дыма. Когда глиняные стенки высыхали, в печи разводили огонь
и обжигали саму печь. Деревянный каркас выгорал, оставался прочный
керамический купол. Керамические стенки, раскаляясь, отлично держа-
ли жар, и температура в печи доходила до 900 °C. При такой темпера-
туре частички глины хорошо спекались, и изделия становились прочнее.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Гэнчарные круги используют и по сей день для создания штучных гончарных изделий, но современ-
ные станки вращают не руками и ногами, а электроприводом.
Принцип действия маховика, открытый благодаря изобретению гончарного круга, позднее был ис-
пользован в механизмах ветряной и водяной мельниц. Маховики есть во многих современных механиз-
мах, например в автомобилях. Раскрученный маховик удерживается в плоскости вращения, сохраняя
своё положение в пространстве. Так, юла, пока крутится, стоит вертикально на тонком стержне.
Узкие велосипедные колёса, пока вращаются, удерживают велосипед и седока в вертикальном по-
ложении. Это свойство вращения называется гироскопическим эффектом. На нём основано дей-
ствие гироскопов, применяющихся, например, в навигации. По гироскопу уточняют курс кораблей,
самолётов, ракет. Принцип действия, заложенный в древнем изобретении - гончарном круге, - ис-
пользуется во многих высокотехнологичных современных устройствах.
Не меньшее влияние на развитие техники и технологий оказало изобретение гончарной печи - её
принцип лёг в основу печей для выплавки металлов.

ДРЕВНИЙ МИР
24	\
------------------*
ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Шумерская
письменность
Первая половина
IV тыс. до н. э.
Египетские
иероглифы
Конец IV тыс. до н. э.
Финикийский алфавит
XV в. до н. э.
ПИСЬМЕННОСТЬ И АЛФАВИТ
С развитием общества остро встала проблема
хранения и передачи информации. Торговля нуж-
далась в регистрации договоров, управление го-
сударством требовало фиксации законов, объём
накопленных знаний надо было донести до новых
поколений. Изобретение письменности дало на-
дёжный способ кодировать информацию для её
сохранения и перемещения в пространстве.
Кипу - узелковое письмо.
Перу
Вампум - «письмо-ожерелье»
УЗЕЛОК НА ПАМЯТЬ
Издревле для переда-
чи информации ис-
пользовали предме-
ты: например, чтобы
объявить войну, могли
послать меч. Предмет-
ное письмо использовали
многие народы - так, американские ин-
дейцы-ирокезы кодировали послания,
нанизывая в определённом порядке на
шнур цветные ракушки. Такое письмо
называлось вампум. Подобное пись-
мо - кипу, набор разноцветных ниток
с узелками, - было и у индейцев в Перу.
ПИКТОГРАММА - схематический рисунок, изобра-
жающий объект или явление.
МОРФЕМА -мельчайшая неделимая единица язы-
ка в составе слова, например корень, суффикс,
приставка.
АЛФАВИТ -стандартный набор письменных знаков
(букв), обозначающих звуки.
Палетка Нармера.
Конец IV в. до н. э.
Древнейший письменный
документ Египта.
Сочетает пиктограммы
и иероглифы
Статуя писца.
Древний Египет.
2500-2350 гг. до н. э.
ПИСАТЬ, РИСУЯ
Развившиеся из наскальных рисунков графиче-
ские знаки оказались самым удобным способом
хранения и передачи информации. Возникло
пиктографическое письмо. Пиктограммами -
знаковыми рисунками - изображали предме-
ты (человека, дом, быка) и простые действия
(бежать, стоять, спать). Пиктограммы, обозначающие
сложные понятия (болезнь, война, обмен) называются идео-
граммами. Их смысл не всегда очевиден. Так, скрещенные
руки обозначали «обмен», а могли обозначать и «войну».
Чтобы правильно «прочесть» идеограмму, надо заранее до-
говориться, что она будет значить. У разных народов возник-
ла своя система пиктограмм и идеограмм, передающаяся
из века в век. Со временем всё больше понятий отражалось
письменно, и знаков становилось всё
больше. Для быстроты запоминания
и записи формы знаков упрощались.
В знаках уже не угадывался исходный
рисунок, зато они приобрели опреде-
лённую и постоянную форму.
Наскальная пиктограмма -
рисуночное письмо
каменного века
ТЫСЯЧА И ОДИН ЗНАК
Пиктограммами и идеограммами можно было передать
сообщение и даже записать простой рассказ, но невозмож-
но передать абстрактную мысль или написать имя. В кон-
це IV тысячелетия до н. э. египтяне придумали иероглифы,
обозначающие не только целые слова, но и морфемы, слоги
и звуки. То, что невозможно было изобразить одним знаком,
изображали несколькими, составляя из них нужное слово
по звучанию или по смыслу. Иероглифами можно передать
всю сложность и образность языка. Недостаток этого вида
письменности в огромном числе иероглифов, необходимых
для передачи информации. Писец тратил годы на запоми-
нание тысяч знаков и их сочетаний. Но у этой сложной си-
стемы письма оказалось большое будущее - иероглифами
и поныне пользуются китайцы, японцы, корейцы.
Иероглифы «змея» и
«кисть руки» по отдельно-
сти обозначают предме-
ты - змею и кисть руки.
Но эти же иероглифы
обозначают и звуки «дж»
и «д». Поставленные в
строке один под другим,
они читаются как «джд» -
«говорить».
Змея	Кисть руки
Говорить Змея говорит

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • IV тыс. до н. э. - XV в. до н. э.
НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Табличка из Киша.
3500 г. до н.э. Шумер.
Древнейший пись-
менный документ.
Пиктографическое
письмо
Шумерская
клинопись.
2500-2350 гг. до н. э.
КЛИНЬЯ ИСТОРИИ I
1
Письменность первыми изобрели шумеры. Их древнейшие
письменные документы относятся к 3500 г. до н. э., и на-
писаны они пиктограммами. Но через 1000 лет шумерское
письмо стало идеографическим - рисунки преобразились
в знаки. Во второй половине III тыс. до н. э. шумерское пись-
мо сближается с иероглифическим - его знаки обозначают
уже и слова, и слоги, и звуки. Так записаны сложные шумер-
ские тексты - своды законов, поэмы, сказания. Форму зна-
ков шумерского письма определил писчий материал: глина
и заострённая палочка с треугольным концом - калам. Ка-
ламом вдавливали в глине клиновидные чёрточки, склады-
вающиеся в знаки письма. Отсюда название - клинопись.
Глиняные таблички обжигались, приобретая долговеч-
ность, и многие из шумерских текстов дошли донашихдней.
Шумеры создали первые библиотеки - хранилища знаний.
Развитие шумерской
клинописи на примере
знака «голова»
1. Пиктограмма
3000 г. до н. э.
2. Перевёрнутая
пиктограмма.
2800 г. до н. э.
Идеограммы 2500-
2350 г. до н. э.:
-----1 3. для высе-
чения в камне
5. Иероглиф.
1000 г. до н. э.
4. для выдав-
ливания
в глине
ОТ А ДО Я БЕЗ БУКВАРЯ
Финальным шагом в развитии письменности стало появ-
ление алфавитного письма, в котором простыми знака-
ми - буквами - обозначаются звуки или звукосочетания.
Письменность стала подражать устной речи. В алфавитном
письме мы буквами записываем звуки в порядке их про-
изнесения в словах. Человеческая речь состоит всего из не-
скольких десятков звуков, и для обозначения их достаточно
такого же количества знаков. Письмо упростилось - вместо
тысяч иероглифов выучивали всего 2-3 десятка букв.
Изобретатели алфавита - финикийцы. Примерно в 1500 г.
до н. э. они преобразовали пиктограммы в буквенные сим-
волы. Каждая буква озвучивалась определённым звуком,
имела название и порядковое место в списке букв - в алфа-
вите. Финикийский алфавит лежит в основе древнегрече-
ского, еврейского, арабского, грузинского, армянского и
индийского алфавитов. Латиница (алфавит, которым поль-
зуется большинство европейцев и американцев) и кирил-
лица (славянский алфавит) - прямые потомки древнегрече-
ского алфавита, «внуки» финикийских букв.
Образцы египетской (1)
и китайской (2) иероглифических записей
Развитие финикийского алфавита
буква
алеф
И kftr
пиктограмма чг идеограмма
«бык» (алеф)	«бык» (алеф)
Сравнительная таблица 5 букв алфавитов,
созданных на основе финикийского

РАЗВИТИЕ ИДЕИ
1%)
Человеческая жизнь коротка - начав с нуля, человек не-
много успеет узнать от рождения до смерти. Челове-
чество топталось бы на месте, из поколения в поколе-
ние постигая азы знаний, если б не научилось сохранять
накопленный опыт. Новое поколение начинает свой путь,
опираясь на знания предков, почерпнутые из письменных
источников, и движется вверх по лестнице познания.
Записывая свои открытия, каждое поколение надстраи-
-tit*
вает новые ступеньки на этой лестнице.

ДРЕВНИЙ МИР
26
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
МЕДЬ И БРОНЗА
Открытие меди
Начало IV тыс. до н. э.
Открытие бронзы
Рубеж IV-III тыс. до н. э.
XII в. до н. э. Кипр
1. Руда медный колчедан
2. Самородок меди
Открытие свойств металлов - важнейшая веха
в истории человечества, переход от каменного
века к веку бронзовому. Первым металлом, кото-
рый люди научились обрабатывать, стала медь. Но
мягкая медь не могла заменить прочные каменные
орудия. Не медь, а открытая вскоре за ней твёрдая
бронза и появление бронзовых орудий произвели
промышленную революцию древности.
Литьё в открытой форме
расплавленная
в керамическом
тигле медь
САМОРОДОК - сформировавьыийся естествен-
ным образом (в природе) кусок металла, обычно
без примесей.
РУДА - природное минеральное образова-
ние, содержащее металл с примесями других
минералов.
форма для литья
в виде фигурной
ямки в песке
медь остывала в форме
Бронзовые статуэтки:
3. Танцовщица.
2500-е гг. до н. э.
Древняя Индия.
Мохенджо-Даро.
4. Бог Озирис.
VIII—VII вв. до н. э.
Древний Египет
5. Воин. V в. до н. э.
Древняя Италия. Касция
готовое изделие
плоский
верх
НЕКАМЕННЫЙ КАМЕНЬ
В поисках материала для изготовления
орудий люди находили похожие на
камни медные самородки. Мастера об-
наружили, что под ударами каменно-
го молота медь меняет форму (дефор-
мируется). Куску меди придавали
нужную форму не сколами, как кам-
ню, а расплющивающими ударами -
холодной ковкой. Прокованная медь
становилась твёрже, её можно было
затачивать и делать ножи и топоры.
ОТЛИВАТЬ И ВЫПЛАВЛЯТЬ
Возможно, свойства меди люди обнаружили, когда кусок
металла случайно попал в печь. От жара медь расплави-
лась, а остыв, приобрела форму поверхности, по которой
растеклась. Люди смекнули, что расплавленную медь мож-
но залить в форму. Открытые формы для отливки делали
из глины или даже копали фигурные ямки в песке. Медь
плавили в печах, похожих на гончарные печи, но с подду-
вом для нагнетания большего жара - ведь медь плавится
при 1083 °C. Так появилось литьё. В IV тыс. до н. э. научи-
лись выплавлять медь из руды: пережигание в плавильных
печах с углём очищало медь от окислов и примесей.
СТАРЕЙШИЕ ЦЕННОСТИ
Образцы
древнейших
ювелирных изделий.
Погребения
в Микенах. Греция.
XVII-XVI вв. до н. э.:
1. Погребальная
маска. Золото. Чеканка
2. Ожерелье.
Золотая проволока
Вероятно, первым открытым
людьми металлом было золо-
то - ведь самородки золота
встречались не реже, чем само-
родки меди, а благодаря своей
мягкости и пластичности золо-
то поддаётся обработке легче,
чем медь. На золоте древние
мастера опробовали разные
приёмы работы с металлами,
например из золотых стержней
научились волочить проволоку.
Серебро также легко поддаётся
3. Ритон (сосуд для питья)
в виде оленя. Серебро.
Полое литьё
обработке, но его открыли поз-
же золота и меди.
РУДОКОПЫ И МЕТАЛЛУРГИ
Там, где были богатые залежи медной
руды, возникли древние центры ме-
таллургии. Уже в III тыс. до н. э. мед-
ные рудники появились на о. Кипр - от
его имени (Сургит), возможно, пошло
латинское название меди - купрум
(cuprum). Другой древнейший центр
металлургии в 1600 г. до н. э. возник
в центре Европы на месте современно-
го Зальцбурга (Австрия). Медную руду
там добывали из уходящих на 100 м под
землю шахт, своды которых укрепляли
подпорками и проделывали в них вен-
тиляционные отдушины. Был органи-
зован подъём руды на поверхность, где
её переплавляли в специальных печах.

МЕТАЛЛУРГИЯ • IV-III тыс. до н. э.
Литьё в разъёмной каменной форме
расплавленную готовое изделие
бронзу вливали
через отверстие
СОЮЗ МЕДИ И ОЛОВА
Острым медным топором рубили ку-
старник в 3 раза быстрее, чем камен-
ным, но с толстыми стволами мягкая
медь не справлялась. Многие орудия
труда оставались каменными до откры-
тия бронзы- сплава меди и олова. В при-
роде олово встречается в составе мине-
ралов, редко - самородками. Древние
металлурги обнаружили, что, если
олово добавить при выплавке к меди,
получится сплав более текучий, чем
чистая медь, из него проще отливать
сложные формы, а остыв, он становит-
ся твёрже меди. Так появилась бронза.
Бронзовые инструменты превосходили
каменные орудия - они были проч-
ны, долговечны и остро затачивались.
Древние бронзовые изделия:
1.	Голова быка. Ill тыс. до н. э. Шумер
2.	Топор. II тыс. до н. э. Вавилон
3.	Котёл с припаянными ручками и выгравированным
орнаментом. XVI в. до н. э. Греция. Микены
4.	Ритуальный топор. VII в. до н. э. Греция
5.	Треногий сосуд для вина. XIV-XI вв. до н. э. Китай
6.	Котёл на треножнике с приклёпанными ручками.
XVI в. до н. э. Греция. Микены
7.	Фрагмент застёжки (фибулы) из бронзовой проволо-
ки. VII в. до н. э. Древняя Италия
8.	Подвесной светильник. Ill в. до н. э. Древняя Италия
9.	Проволочный браслет. V в. до н. э. Древняя Италия
10.	Масляная лампа. VII в. до н. э. Древний Египет
Бронзовые зеркала:
11.	Середина II тыс. до н. э. Египет
12.	V в. до н. э. Греция
13.	Ill в. Древний Рим
половинки камня
с вырезанной
формой для отливки
форму использовали
многократно
Литьё в закрытой форме
соединённые
половинки
формы
Восковую модель изде-
лия обмазывали глиной
и обжигали. При обжиге
воск выгорал, и в кера-
мике образовывалась
фигурная полость.
В полость через отверстие
вливали расплавленную
бронзу
БРОНЗОВЫЕ ДРЕВНОСТИ
Техника литья совершенствовалась:
простые объёмные изделия отливали
в разъёмных формах, сложные изделия
отливали по восковой модели в закры-
тых формах. Из бронзы отливали
и грубые топоры, и изящные статуэт-
ки. Ножи и мечи выделывали горячей
ковкой', бронзовые заготовки накаляли
до размягчения, ударами молота при-
давали им нужные формы, а потом
затачивали. Холодной ковкой дела-
ли ободы для колёс, котлы и блюда,
стержни для треножников и светиль-
ников, формировали литые доспехи
(шлемы, панцири, наручи, поножи).
Мелкие детали к изделиям (ручки
к котлам) научились припаивать или
приклёпывать. Поверхность изделий
украшали гравировкой или чеканкой.
В конце III тыс. до н. э. освоили поли-
ровку бронзы для создания бронзо-
вых зеркал.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Керамическую форму
разбивали, извлекая
готовое изделие
V Бронзовое оружие
и доспехи
14. Скифский меч
(акинак). VIII в. до н. э.
Северный Кавказ
15. Понож.
V в. до н. э. Греция
16. Шлем. III-II вв. до н. э.
Древний Рим
Самое большое сооружение из брон-
зы - колосс Родосский 280-х гг.
до н. э., одно из семи чудес света.
Полая бронзовая статуя (высота
36 м, вес 12 т) опиралась на камен-
ный каркас. Колосс простоял 65 лет
и был разрушен землетрясением.
В XIV-XIX вв. бронза была главным
металлом для отливки артилле-
рийских орудий. Медь сейчас широ-
ко применяется в электротехнике,
из медной проволоки делают те-
леграфные, телефонные и интер-
нет-кабели. В атомных реакторах
устанавливают медные трубки.
Рука гигантской
статуи
императора
Константина.
Бронза. IV в. Рим
(рука человека
для сравнения).
Статуя
Константина
была в 4,5
раза меньше
колосса
Родосского. 1
Колосс
Родосский

ДРЕВНИЙ МИР
28

ОСНОВА ОСНОВ
Первые системы
нумерации
Рубеж II-III тыс. до н. э.
Римские цифры
500 г. до н. э.
Арабские
(индийские) цифры
400 г.
Шумерский сосуд
для токенов. Ill тыс. до н. э.
СЧЁТ И ЦИФРЫ
Право считаться основателями математики как
науки оспаривают египтяне, вавилоняне и китайцы.
На рубеже III-II тыс. до н. э. эти народы придумали
обозначения для цифр и написали первые мате-
матические труды с примерами простых ариф-
метических действий (сложение, вычитание, умно-
жение и деление), действий с дробями, решений
уравнений, вычислением площадей и объёмов
некоторых фигур. Математические знания приме-
нялись в торговле, строительстве, сельском хозяй-
Реконструкция
римского а ба ко-
нка ль кули».
Дощечка с желобками,
по которым перемещали
камешки для подсчётов
стве, мореплавании, астрономии.
КАМЕШКИ И ПАЛЬЦЫ
Уже первобытные народы сталкивались с проблемой: как
разделить добычу поровну меж соплеменниками? Сколь-
ко наконечников стрел изготовить для охоты? Древние
люди не видели числового равенства между одним бизо-
ном и одним топором, не отделяли число от объекта счё-
та. Для подсчётов использовали предметы, обозначаю-
щие считаемые объекты. Выпуская овец на выгон, пастухи
на каждую овцу откладывали камешек, а вечером по ка-
мешкам сверяли число овец - если остался лишний, надо
искать пропавшую овцу. Древнейшими «счётами» были
пальцы - они всегда «под рукой». Археологи находили
кости, на которых люди ещё 30 тыс. лет назад, пересчи-
тывая что-то, делали зарубки, группируя их по 5. Число
55 древний арифметик изобразил 11 группами по 5 зару-
бок - явно считал по пальцам. На руках 10 пальцев - от-
сюда используемая и поныне десятичная система счисле-
ния. Некоторые народы считали двадцатками, учитывая и
пальцы на ногах. Но этот способ не прижился, возможно,
из-за распространения обуви.
ОДИН. ДВА. МНОГО
Для удобства числам стали давать
имена. Не «отрывая» число от объекта
счёта, шумеры называли числитель-
ные примерно так: «двеовцы», «два-
мешказерна», «двекоровы», «трикоро-
вы», и так на каждый объект счёта в его
количественном выражении.
Первыми осознанными числами ста-
ли «один» и «два». Солнце одно, и нос
один, а рук и ног - по две. Это понять
несложно. А то, что больше двух, -
«много». И у некоторых современных
первобытных народов всего 3 числа:
«один, два, много».
Потом «много» стали разлагать на
известные «один» и «два». Так 3 - это
«два и один», 4 - «два и два», 5 - «два,
два и один» и так до 10. А после 10 -
снова «много».
КАМЕШЕК К КАМЕШКУ |
Вавилоняне изобрели абак- счёт-
ную доску, разлинованную на ко-
лонки, в которых двигали камешки
для счёта. Египетский абак- про-
волочки с нанизанными камешка-
ми - напоминал счёты, которыми
ещё недавно, до появления каль-
куляторов, пользовались счето-
воды. Римляне называли свой абак
«калькули» (от лат. calculatore -
вычислять) - отсюда произошло
слово «калькулятор».
ЗАПИСЬ КОЛИЧЕСТВА
Прообраз цифр в начале IV тыс. до н. э. создали шумеры.
Они вели учёт имущества глиняными фишками разных
форм, обозначающих разные товары, - токенами. Токены
складывали в глиняный сосуд и запечатывали его, чтобы
не растерять фишки. Чтобы каждый раз при пересчёте
не разбивать сосуд, на его стенках, пока глина не высохла,
делали отпечатки положенных в него токенов. А потом то-
кены просто стали отпечатывать на куске глины. Отпечатки
сменились пиктограммами шумерских числительных («две-
овцы», «трикоровы»). С развитием письменности пикто-
граммы превратились в клинописные знаки, но так как число
всё ещё оставалось связанным с предметом, цифрами эти
знаки ещё не были.

▼▼2
▼▼▼
МАТЕМАТИКА
25 тысяч - 2,8 тысячи лет до н. э.
НОВОЕ ВРЕМЯ	ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА	ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
число - основное понятие математики, используе-
мое для описания количества или для нумерации.
ЦИФРА - знак для записи числа.
Клинописная табличка с цифрами. Вавилон. II тыс. до н. э.
Числа от 1 до 9 вавилоняне записывали нужным количеством знаков v, поставленных
рядами друг на друга. Десятки (10, 20, 30...) они писали, добавляя < . Числа, где есть де-
сятки и единицы, записывали, ставя нужное количество < перед нужным количеством v.
1
V
ИЗОБРЕТАТЕЛИ ЦИФР
«Оторвали» число от предмета вави-
лоняне, наследники шумерской куль-
туры. Появились числа, применяемые
к любым объектам: вместо «двеовцы»
стало «2 овцы». Вавилоняне раздели-
ли числа на разряды и ввели числовой
ряд до 60. Шестидесятиричная система
счисления дошла до нас в делении часа
на 60 минут, а круга на 360 градусов.
Цифры (нумерация) в Вавилоне возник-
ли во II в. до н. э., о чём свидетельству-
ют вавилонские клинописные таблич-
2	3	4	5	6	7	8	9	10 11	15	23	34	45	59
VV VW VW VW VW VW VW VVV < <v <vvv «VVV <«vvv «VVV <«vw
V VV VVV VVV VVV VVV	VV	V «VV «VW
V VV VVV	VVV
Число 60 обозначалось тем же знаком, что и единица, но отделялось от остальных про-
белом. От 60 до 119 (60 + 59) счёт вели, прибавляя числа к 60. В числах старше 119 со-
блюдался принцип позиционности (зависимости значения символа от его местополо-
жения в записи числа) с основанием 60: каждое смещение на разряд влево означало
новую степень числа 60, на которую умножалось записанное в этом разряде число.
Число	Арифметический состав числа	Разряды		
		Разряд  602	Разряд  60'	Десятки (до 59) и единицы
62	60 + 2		V	W
72	60 + 12		V	<w
119	60 + 59		V	<««VWVWVW
363	6  60' + 3		WWW	VVV
1974	32  60' + 54		«<w	<«« vwv
18124	5  602 + 2  60' + 4	VVVVV	W	vvvv
Египетская таблица
ки. Тогда же свои
цифры-иероглифы
изобрели египтяне
и китайцы. Егип-
тяне могут считать-
ся изобретателями
современной деся-
тичной системы
счислений.
Клинописная
табличка с цифрами.
Вавилон. II тыс до н. э.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Римские цифры
1 I unus (унус)
5 V quinque(KBHHKB3)
10 X decern (дэцем)
50 L quinquaginta
(квинквагинта)
100 С centum (центум)
500 D quingenti (квингэнти)
1000 М mille (миле)
Фраза для запоминания
порядка римских числовых
обозначений:
Мы Оарим Сочные Ьимоны,
Хватит VceM lx
1.	I unus (унус)
2.	II duo (дуо)
3.	Ill tres (трэе)
4.	IV quattuor (кваттуор)
5.	V quinque (квинквэ)
6.	VI sex (сэкс)
7.	VII septem (сэптэм)
8.	VIII octo (окто)
9.	IX novem (новэм)
10.	Х decern (дэцем)
Запишем год Победы 1945
римскими цифрами:
1000 - М, 900 - СМ (1000 минус
100), 40-XL (50 минус 10), 5-V
MCMXLV
Египетские цифры-иероглифы
1	10 100 1000 10000 100000 1000000
с записью чисел.
Фрагмент плиты
с гробницы
принцессы
Неферетиабет.
2500-е гг. до н. э.
Запись числа 1 253 437
Китайские цифры-иероглифы
Древнейшие цифры, использующиеся и по сей день, -
римские цифры. Римляне ввели обозначения цифр
от 1 до 1000. Они употребляли особые знаки для де-
сятичных разрядов: I = 1, X =10, С = 100, М = 1000;
и для их половин: V = 5, L = 50, D = 500. Причём если
большая цифра стоит перед меньшей, то они скла-
дываются (6 = 5 + 1 = V + I = VI), если же меньшая -
перед большей, то меньшая вычитается из большей
(4 = 5- 1 = V-1 = IV). Это придумано для того, чтобы
один знак в числе не повторялся более трёх раз.
Используемые нами арабские цифры были изобре-
тены в Индии в V в. и попали в Европу через арабов.
Начертания индийских цифр сильно преобразовались,
и сейчас арабские цифры, которыми пишут в Египте
и в арабских странах Востока, значительно отли-
чаются от цифр, которыми пользуются в большин-
стве стран мира. Индийская система записи чисел
основана на десятичной позиционной системе. Каж-
дый разряд занимает в числе своё место, становясь
впереди меньшего разряда. Десятки пишутся впере-
ди единиц, сотни - впереди десятков, тысячи - впе-
реди сотен и т. д.
Арабские цифры
а) Современные
индийские цифры
б) Индийские (арабские)
цифры, используемые
в Египте и в странах
арабского Востока
в) Арабские цифры
© О © ♦ ©0
?	>	I
?	Y	2
3	г	з
V	*	4
Ц	О	5
€	п	6
ь	V	7
С	л	8
Я 9

ДРЕВНИЙ МИР
Пирамида Хеопса
2560-2540 гг. до н. э.
Высота - 139 м
Вес - 6 250 000 т
Площадь основания -
53 000 м2
Периметр основа-
ния - 922 м
Количество блоков -
более 2 млн
Средняя масса
одного каменного
блока - 2,5 т
Самый тяжёлый
каменный блок -
около 35 т
ЕГИПЕТСКИЕ ПИРАМИДЫ
Показателем научных и технических достижений
древних стали египетские пирамиды. Проектиро-
вание пирамид требовало сложных математиче-
ских расчётов, а воплощение проекта - непро-
стых технических решений. Некоторые технологии,
отработанные на пирамидах, вероятно, потом
использовали в разных сферах деятельности, но
многое в их строительстве остаётся тайной.
Самая большая пирамида Хеопса (Хуфу) - един-
Пирамида Хеопса
РЕКОНСТРУКЦИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА
ПИРАМИДЫ ХЕОПСА
В середине III тыс. до н. э„
когда строили пирамиду
Хеопса, египтяне ещё не
знали колёсной повозки,
уже изобретённой шуме-
рами и индийцами. Егип-
ственное сохранившееся из семи чудес света. Её
строили в период наивысшего взлета древнееги
петскои цивилизации, на пике ее науки и техники
нивелир
угольник
колотушка
медное
долото
шпатель
для затирки
тяне использовали только
брёвна-катки и придума-
ли блок, основанный на
принципе колеса.
И бронзу в Египте ещё
не производили, мягкий
известняк обрабатывали
медными инструмента-
ми, а твёрдый гранит вы-
пиливали пилами из проч-
ного камня долерита.

СТРОИТЕЛЬСТВО
середина III тыс. до н. э.

31
НОВОЕ ВРЕМЯ	ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА	ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ПИРАМИДА ВНУТРИ
Пирамида Хеопса (точное название «Ахет-Хуфу» - «Горизонт Хуфу») стоит на есте-
ственном основании - выровненном скальном выступе. В древности она была обли-
цована полированным известняком и сияла на солнце.
Внутри пирамида - это сплошная кладка из плотно пригнанных блоков известняка,
базальта и гранита, в которой есть несколько полостей - коридоров и погребальных
камер. Вход в пирамиду находится в 17 м над землёй, по окончании строительства он
был закрыт и замаскирован. Тем не менее внутренние помещения были разграблены
ещё в древности и сейчас пусты.
Галерея от входа раздваивается на 2 коридора - нисходящий коридор ведёт к под-
земной камере, от восходящего коридора горизонтальная галерея ведёт в так на-
зываемую «Камеру царицы», а сам коридор расширяется, переходя в «Большую
галерею». Эта галерея ведёт в «предкамеру» и через неё в «Камеру фараона» с пу-
стым каменным саркофагом. Камеры выложены тяжёлыми, идеально подогнанными
гранитными блоками. Чтобы потолок «Камеры фараона» не обрушился под весом
миллиона тонн находящейся над ним кладки, над потолком сделано 5 разгрузочных
полостей, отделённых друг от друга гранитными плитами и заканчивающихся двускат-
ным перекрытием - первой аркой в истории архитектуры.
КАК ЭТО БЫЛО
Пирамиду Хеопса строили 20 лет, на
строительстве работали тысячи рабов
и свободных строителей-специалис-
тов. Письменных свидетельств о том,
как строились пирамиды, нет. Учёные
пытаются реконструировать процесс
строительства, опираясь на данные
исследований самих пирамид и архео-
логические находки.
лучковое
сверло
Добыча блоков
известняка в карьере
1.	Контур блока в скале
намечали линиями. По
ним высверливали отвер-
стия и забивали в них де-
ревянные клинья. Клинья
поливали водой, они раз-
бухали, раскалывая ка-
мень между отверстиями.
долеритовая пила
2.	Образовавшиеся тре-
щины расширяли мед-
ным зубилом, распилива-
ли долеритовыми пилами
и брёвнами-рычагами вы-
ламывали блок из скалы.
3.	Доставка блоков. От
карьера до пирамиды
проложили дорогу с де-
ревянными рельсами. На
рельсы ставили сани-воло-
кушу с каменным блоком.
Сани тащили упряжки
быков или рабы. Для луч-
шего скольжения рельсы
поливали маслом.
4.	Точность размеров
блоков проверяли, заме-
ряя их отрезками верёвки
нужной длины, правиль-
ность углов проверяли
угольником. Под размер
блоки подгоняли, скалы-
вая лишнее медным до-
лотом, по которому били
колотушкой.
5.	На нижний ярус пира-
миды блоки затаскива-
ли на санях-волокушах
по наклонной насыпи с
использованием брёвен-
катков.
6.	Сани-волокуши воз-
вращали в карьер за но-
выми блоками.
7.	Блоки укладывали
с помощью рычажных
подъёмников: к одному
плечу рычага привязыва-
ли блок, другое плечо тя-
нули вниз, приподнимая
блок. Облицовочные бло-
ки качественно обраба-
тывали и идеально под-
гоняли друг к другу, блоки
для внутренней кладки
обрабатывали грубее.
8.	Точность укладки блоков
проверяли с помощью ни-
велира (уровня). На строго
горизонтальной поверхно-
сти подвешенный к верх-
нему углу нивелира грузик
указывал точно на центр
подставки нивелира.
Если грузик отклонялся, зна-
чит, поверхность не строго
горизонтальна и блок надо
выровнять.
9.	После укладки по-
верхность облицовочных
блоков шлифовали с
помощью шпателя для
затирки, песка и воды.
Шлифовальщики рабо-
тали, стоя в люльке, при-
вешенной на канатах.
10.	Тяжёлые гранитные
плиты для «Камеры фара-
она» поднимали по полу
будущей «Большой гале-
реи» с помощью блочного
подъёмника. Через колёс-
ные блоки подъёмника
перекидывали канаты,
прикреплённые к гранит-
ной плите, и тянули за них с
другой стороны. Так егип-
тяне меняли угол прило-
жения сил, поднимая груз.
11.	Блок подъёмника - ко-
лесо с жёлобом по окруж-
ности, вращающееся во-
круг своей оси. Жёлоб
предназначен для каната.
Ось блока прикреплена
к балке подъёмника.
12.	Архитектор пирамиды
Хемиун обсуждает с фа-
раоном Хуфу (Хеопсом)
планы строительных ра-
бот, рассматривая выпол-
ненные на папирусе чер-
тежи.

ДРЕВНИЙ МИР
Первые
свидетельства
о выплавке железа
III тыс. до н. э.
Распространение
железа
I тыс. до н. э.
Ill тыс. до н. э.
. Железный
кинжал
из гробницы
Тутанхамона.
До 1323 г. до н. э.
2. Бусины
из метеоритного
железа из египетской
гробницы - древнейшие
из известных железных
изделий мира.
ЖЕЛЕЗО
Железные руды встречаются гораздо чаще, чем
медные. Однако люди стали использовать желе-
зо намного позже меди - ведь этот металл нужно
было ещё выплавить из руды, а температура плав-
ления железа в 1,5 раза выше, чем у меди. В древ-
них печах не могли достичь такой температуры. Во
11-1 тыс. до н. э. люди придумали добывать годный
металл, не доводя железо до плавления, и прочное
железо стало самым распространённым мате-
риалом для изготовления орудий труда. Появление
дешёвых и прочных железных инструментов вызва-
ло бурное развитие техники, ремёсел и земледе-
лия - начался железный век.
Руда магнитный
железняк
ДАР НЕБЕС И ПЛУГ ЭЕТА
Люди узнали железо задолго до начала железного века.
Сплав железа и никеля встречается в составе многих мете-
оритов, падающих на Землю. Метеоритное железо не надо
выплавлять, нужную форму ему можно придать горячей
ковкой (размягчив в печи и обработав ударами молота).
«Небесный» металл ценился выше золота, из него делали
оружие и украшения царей. Вероятно, из метеоритного же-
леза выкованы шумерский кинжал из г. Ура (ок. 3100 г. до н.
э.) и кинжал фараона Тутанхамона (до 1323 г. до н. э.). А вы-
плавлять железо из руды, возможно, первыми научились
народы Кавказа ещё в II тыс. до н. э. В мифе об аргонав-
тах рассказывается, что Эет, царь Колхиды (государства на
территории нынешней Грузии), дал Ясону диковинный для
греков железный плуг, чтобы тот вспахал поле.
Древние ^^к '
железные ^^к
изделия:	^^к
1,2, 3. Наконечник
копья и мечи.
Греция. IV в. до н. э. Ч
4. Клинок кинжала. ’
Кавказ. VIII в. до н. э.
5. Треножник. Греция.
Микены. VII в. до н. э.
6. Топор. Кавказ. I в.
7. Кутубова колонна.
Индия. IV в. Высота 7 м,
вес 6 тонн.
ХИМИЯ ПРОЦЕССА
Железные руды (красный, бурый или маг-
нитный железняк) - это разные соединения
железа (Fe) и кислорода (О) - окислы железа.
Чтобы выделить (восстановить) железо из
руды, нужно избавить его от кислорода, что
делали, пережигая руду с углём. При горении
угля, почти целиком состоящего из углерода
(С), атомы углерода объединяются с атома-
ми кислорода из воздуха и образуется угарный
газ (СО). При сильном нагреве между рудой
(окислом железа) и угарным газом (окислом
углерода) происходит химическая реакция,
при которой углерод отбирает атомы кисло-
рода у железа, образуя углекислый газ (СО2).
Газ улетучивается, остаётся чистое железо.
Процесс восстановления железа из магнитного железняка (Fe2O3)
в химических формулах:
I. Образование угарного газа (СО): 2С + О2 = 2СО
II. Образование чистого железа и углекислого газа (СО,):
ЗСО+ Fe2O3 = 2Fe + ЗСО2

МЕТАЛЛУРГИЯ • II-I тыс. до н. э.
ЙФЯ Х У	<1
НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА_____________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ГОРН - СЫРОДУТНАЯ ПЕЧЬ
Древние металлурги, конечно, не зна-
ли химических формул и открыли
способ выплавки железа опытным
путём. Задолго до открытия железа
люди искали методы очистки добы-
ваемых металлов от примесей, прока-
ливая руды с разными известными им
веществами. И однажды в результате
прокаливания железной руды с дре-
весным углём образовалось кричное
(губчатое) железо - крица.
Для выплавки железа нужны 3 усло-
вия: высокая температура, много угля
и воздуха. Для создания нужной темпе-
ратуры придумали высокие горны - сы-
родутные печи, куда мехами нагнетали
неподогретый, «сырой» воздух. Отсю-
да и название - «сыродутная». На дно
горна клали слой угля, на него - около
20 кг измельчённой руды - шихты, свер-
ху снова засыпали уголь. Температура
в горне доходила до 1100-1350 °C. Все
примеси в руде расплавлялись, обра-
зуя шлак, а железо размягчалось, но не
плавилось. Будучи тяжелее шлака, те-
стообразная масса крицы (около 4 кг)
оседала на дне ямы. Горячую крицу
выгребали и проковывали, выдавливая
из неё остатки шлака ударами молота.
СТАЛЬ И КУЗНЕЧНОЕ РЕМЕСЛО
Чистое железо - слишком мягкий мате-
риал, непригодный для изготовления
инструментов. Для получения прочно-
го «хорошего железа» крицу ещё раз
прокаливали с углём, и она обогаща-
лась углеродом. Соединение железа
с углеродом (от 0,25 до 2% углерода),
Устройство сыродутной печи. Горн представлял собой круглую яму (1), обмазанную
толстым слоем глины или выложенную камнями. Над ямой строили высокую конусо-
образную печь (2). К яме прорывали тоннель (3) для выгребания крицы и узкий воздухо-
вод (4) для нагнетания воздуха мехами (5).
Вторая закладка горна - получение
Первая закладка горна - выплавка железа ГТоли
<_1чли ударами молота
кожаный мешок	из крицы удалили шлак
Железоплавильные печи и способы обработки железа
постоянно совершенствовались. Наибольших успехов
в производстве стали и кузнечном деле добились народы
Передней Азии. Ещё в V в. до н. э. там научились делать
дамасскую сталь, булат, как её позже называли на
Руси. Стальные заготовки с разным содержанием угле-
рода (1) сваривали меж собой (2). Из такого «слоёного
пирога» (3, 4, 5) ковали клинки. Комбинируя сорта стали,
кузнецы придавали материалу желаемые свойства: проч-
ность, гибкость, остроту при заточке. Разные сорта
стали отличались по цвету и в готовом клинке образо-
вывали причудливый узор.
Изготовление дамасского клинка
Сплавляя насыщенное углеродом железо с другими ме-
таллами, люди получали разные сорта стали для раз-
33
придающим железу прочность, назы-
вают сталью. Расплавить железо (сталь)
до жидкого состояния древние люди не
могли, и необходимую форму издели-
ям придавали не литьём, а ковкой. Так
возникло кузнечное ремесло. Изделия
из стали закаливали - раскаляли до-
красна и резко остужали в холодной
воде. От этого структура металла ме-
нялась, и изделие становилось твёр-
дым, его можно было остро заточить.
ных нужд. Одно из важнейших открытий в этой области
в 1913 г. сделал английский инженер Г. Бреарли. Изучая
свойства разных сплавов для ружейных стволов, он обна-
ружил, что сталь, сплавленная с хромом, не поддаётся
коррозии - не ржавеет. Нержавеющая сталь
нашла широкое применение в промышленно-
сти и до сих пор остаётся универсальным
материалом.
Посуда из нержавеющей стали

ДРЕВНИЙ МИР
34
Древнейший
сверлильный станок
VII тыс. до н. э.
Древнейший
токарный станок
V тыс. до н. э.
Токарный станок
Феодора Самосского
VI в. до н. э.
ТОКАРНЫЙ СТАНОК ФЕОДОРА САМОССКОГО
Токарный станок предназначен для создания ци-
линдрических, конусообразных, круглых, овальных
изделий (т. н. форм тел вращения) из разных ма-
териалов (дерева, кости, камня, металла). Идея
токарного станка в том, что заготовка вращается
вокруг своей оси, а поднесённый к ней резец слой
за слоем, по кругу снимает с неё лишний мате-
риал, придавая ей нужную форму. Одно из чудес
древней техники - токарный станок древнегрече-
ского мастера Феодора Самосского.
Древние токарные
изделия:
1. Каменная ваза. Египет.
Ill тыс. до н. э.
2. Мраморный шар
(деталь скульптуры
«Лев»), Древний Рим.
I в. до н. э.
ДРЕВНЕЙШИЙ СТАНОК
Прообразом станка - машины для обработки материа-
ла - была лучковая дрель, преобразующая поступательное
(линейное) движение руки с луком во вращательное движе-
ние сверла. Лук в лучковой дрели выполнял роль привода.
В древнейшем из всех станков - в сверлильном станке камен-
ного века - уже появились и другие характерные узлы стан-
ка: бабки - врытые в землю столбы, станина - сама земля
и неподвижная горизонтальная перекладина, в которой с по-
мощью лучкового привода вращался шпиндель со сверлом.
Древнейший сверлильный станок
ПЕРВЫЕ ТОКАРНЫЕ
Сверление подсказало идею обработки изделий, основанную
на вращении, - и так появился токарный станок. Египтяне
использовали токарные станки уже в V тыс. до н. э. На проч-
ной и удобной станине крепились бабки с центрами (дер-
жателями заготовки). Шпинделя не было, заготовку вращал
лучковый привод. Мастер обрабатывал заготовку резцом, дер-
жа его в руке. На станке работали 2 человека - один отвечал
за движение привода (лука), а другой действовал резцом.
ПРИВОД - энергосиловое устройство, приводя-
щее в движение механизм. Привод состоит из
источника энергии, передаточного механизма
и аппарата управления.
СТАНИНА — основная неподвижная часть станка,
на которой размещаются остальные его узлы.
БАБКА - узел станка для точного поддержания
и перемещения заготовки относительно режуще-
го инструмента.
ШПИНДЕЛЬ - вращающийся вал токарного станка,
снабжённый устройством для закрепления обра-
батываемого изделия (заготовки).
Древние токари пользовались и станком с лучковоножным
приводом. К двум деревьям, служившим бабками, крепили
центры, держащие заготовку. Заготовку вращали верёвкой.
Верхний конец верёвки привязывали к ветке, середина верёв-
ки оборачивалась вокруг заготовки, а нижний конец закан-
чивался петлей. Вставив ногу в петлю, мастер вращал заго-
товку. Прикреплённая к стволам доска служила подставкой
Древний лучковоножный токарный станок

ОРУДИЯ ТРУДА • VI в. до н. э.
35
ЛЕГЕНДА О ФЕОДОРЕ
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
В VI в. до н. э. жил на греческом острове Самос изобретатель, архитектор, скульптор, кузнец
и ювелир Феодор. О нём и его творениях спустя 100 лет рассказали знаменитые историки древно-
сти Гэродот и Павсаний. Они приписывали Феодору изобретение плотницкого угольника и способа
отливки полых изделий, утверждали, что он построил храм Гэры на Самосе. Павсаний записал ле-
генду об изобретении Феодором Самосским замка с ключом.
Ограбили однажды сокровищницу царя Самоса Поликрата. Царь призвал к себе Феодора и велел
ему сделать такие прочные и хитрые замки, чтоб ни один вор не смог их вскрыть. Феодор начер-
тил схему замка. Но как его сделать? Для задуманного замка нужны были цилиндрические детали,
мелкие да точные. И сделать их надо из прочного металла. На лучковом станке Феодору не удалось
обточить металл - скорости вращения не хватало для работы со столь твёрдым материалом.
И тогда Феодор придумал токарный станок, на котором и выполнил царский заказ.

ЧУДО-СТАНОК
О токарном станке древнегреческого мастера Феодора Са-
мосского известно крайне мало. Обобщив описания древ-
них историков, проанализировав технические достижения
того времени, исследователи представили, как мог быть
устроен токарный станок Феодора.
Считается, что Феодор заменил лучковый привод ножным.
Токарь ногой давил на педаль, которая дёргала верёвку,
привязанную к ручке маховика. Маховик раскручивался, на-
бирая скорость, и передавал вращательное движение укре-
плённому на бабке шпинделю. Шпиндель был снабжён
центром для крепления детали. Если деталь была длинной,
её поддерживал также центр на другой бабке. Бабки крепи-
лись к станине - деревянной конструкции, удерживавшей
все детали станка. Мастер, чтобы не держать резец на весу,
упирал его в специальную перекладину между бабками.
рукоятка
маховика
Токарный станок
Феодора Самосского
маховик
подставка
педаль ножного
правый
центр
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Схема действия суппорта
формируя узкое горлышко,
суппорт с резцом приближался
к заготовке
направляющая
широкий бок, суппорт с резцом
отодвигается от заготовки
После смерти Феодора его станок превратился в легенду, потому что де-
лать такие станки было слишком сложной технологической задачей для
того времени. И токари веками трудились на примитивных лучковых стан-
ках. Устройство станков было различным, но все они имели одну особен-
ность - заготовка вращалась, а резец держал мастер. Лишь в XVIII в. был
изобретён суппорт - держатель резца, совершивший переворот в то-
карном деле. В России станок с суппортом сконструировал А.К. Нартов,
механик Петра I. Суппорт с резцом двигался только в двух направлениях:
параллельно шпинделю с заготовкой (перемещаясь по длине заготовки)
и перпендикулярно к ним (приближаясь и удаляясь от заготовки). Суппорт
точно направлял резец, чтобы он не мог дёрнуться в руке мастера, что
резко повысило точность изготовления токарных изделий. Нартов приду-
мал и токарно-копировальный станок: изделие-образец он поместил на
одной оси (центре) с заготовкой, а суппорт с резцом связал с суппортом,
держащим копировальный «палец». «Палец» прижимался к образцу и ходил
вдоль его контуров, в узком месте подаваясь вперёд, в широком - назад.
А резец, повторяя движение «пальца», вытачивал из заготовки копию об-
разца. Так стали изготавливать изделия по стандартной форме.

ДРЕВНИЙ МИР
36
ОСНОВА ОСНОВ
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Древнейший матема-
тический текст
1600-е гг. до н. э.
Учение Пифагора
Середина VI в. до н. э.
Евклидова геометрия
Начало IV в. до н. э.
Физика Аристотеля
Середина IV в. до н. э.
Фрагмент Московского
папируса
ЗАРОЖДЕНИЕ НАУК
Письменность позволила людям накопить знания
об окружающем мире. Потребности торговли,
строительства, хозяйственной деятельности при-
вели к зарождению арифметики, геометрии, ал-
гебры, астрономии, механики и других наук. Эти
разрозненные знания нужно было систематизи-
ровать для того, чтобы, с одной стороны, полнее
использовать их на практике, а с другой стороны,
продолжить изучение действительности, опираясь
на собранный опыт. Систематизировать знания
начали древние греки, основав науки.
Пифагор
(ок. 570-500 гг. до н. э.)
ПРАКТИЧНЫЙ ВОСТОК
Наука египтян и вавилонян носила практичный характер,
т. е. была прикладной. Она решала задачи, нужные для
жизни: сколько зерна вместится в построенный амбар? На
сколько голов увеличится стадо через год? Египтяне и вави-
лоняне умели, например, вычислять площади и объёмы мно-
гих фигур. В древнейшем из дошедших до нас математиче-
ских документов Египта, в Московском папирусе 1600-х гг. до
н. э. (им владел русский египтолог В.С. Голенищев, и сейчас
он хранится в Москве, в Музее изобразительных искусств
им. А.С. Пушкина), приведено 25 задач и формула вычисле-
ния объёма усечённой пирамиды. ПапирусРинда (II тыс. до н. э.)
содержит 84 математические задачи с решениями. Вави-
лонские клинописные таблицы II тыс. до н. э. доносят до нас
примеры решения уравнений, методы работы с прогрессиями.
Евклид
(ок. 325 - до 265 г. до н. э.)
ГРЕЧЕСКИЕ ТЕОРЕ
Египетская и вавилонская наука сводилась к практическим
рецептам, отвечая на вопрос «Как?». Древнегреческие учё-
ные пошли дальше, допытываясь «Почему именно так?».
Греки, постигая законы природы, создавая учения, объяс-
няющие суть явлений и строение нашего мира, основали
теоретическую науку.
Пифагорейцы, последователи учения древнегреческого ма-
тематика Пифагора, в VI в до н. э. считали число основой
и началом всего существующего. Они полагали, что задача
познания состоит в нахождении в окружающих вещах за-
кономерностей, присущих числам. Первые теоретические
трактаты по математике написал грек Евклид. В труде «На-
чала» IV в. до н. э. Евклид подвёл итог развитию греческой
математики и основал евклидову геометрию - геометрию
плоскостей, ставшую фундаментом для дальнейшего разви-
тия математики. Сейчас евклидову геометрию учат в школе.
НАУКА - сфера деятельности, вырабатывающая
и систематизирующая объективные знания о дей-
ствительности.
ТЕОРИЯ - учение, система идей какой-либо обла-
сти знания, обобщение опыта и практики, отража-
ющее природные закономерности.
ТЕОРЕМА - положение, нуждающееся в доказа-
тельстве и доказуемое.
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ
ПЛОЩАДЬ - мера плоской фигуры, равная коли-
честву квадратов со стороной в 1 условную едини-
цу (км, м, см), на которые можно разбить данную
фигуру. Площадь (S) прямоугольника равна произ-
ведению длины его смежных сторон (а и b): S = аЬ.
ПЛОЩАДИ СЛОЖНЫХ ФИГУР вычисляются по выве-
денным формулам.
ОБЪЁМ - мера объёмной фигуры, характеризую-
щая вместимость области пространства, которую
оно занимает, и равная количеству кубов со сто-
роной в 1 условную единицу (км, м, см), на кото-
рые можно разбить данную фигуру. Объём (V) па-
раллелепипеда равен произведению его высоты,
длины и ширины: V = абс.
УРАВНЕНИЕ - равенство с одним неизвестным чис-
лом, обозначаемым буквой (например, х). Решить
уравнение означает найти значения, которые мож-
но подставлять вместо этой буквы, чтобы получи-
лось верное равенство.
ПРОГРЕССИЯ - последовательность чисел, получае-
мых по некоторому правилу. Чаще всего встречают-
ся две прогрессии - арифметическая (каждое сле-
дующее число получается прибавлением одного и
того же числа к предыдущему) и геометрическая
(каждое следующее число получается умножени-
ем предыдущего числа на одно и то же число).
Аристарх Самосским
(ок. 310-230 гг. до н. э.)

МАТЕМАТИКА И ФИЗИКА • VI-IV в. до н. э.
НОВОЕ ВРЕМЯ__________________________________ ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ____________________________________ ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
90°
А
ТЕОРЕМА ПИФАГОРА |
В прямоугольном треугольнике сторона, противоположная прямому углу называется гипотенуза.
Стороны треугольника, прилегающие к прямому углу - это катеты. Теорема о вычислении длины
гипотенузы была известна ещё вавилонянам в 1700-х гг. до н. э., но Пифагор, вероятно, был первым,
кто её доказал, поэтому теорема носит его имя. Сейчас известно более 350 разных способов дока-
зать верность теоремы Пифагора, ни одна другая теорема не имеет столько доказательств.
Теорема Пифагора в формулировке Пифагора: в прямоугольном треугольнике площадь ква-
драта, построенного на гипотенузе, равна сумме площадей квадра-
 тов, построенных на катетах.
Современная формулировка теоремы Пифагора: в прямоугольном
треугольнике квадрат длины гипотенузы (с) равен сумме квад-
ратов длин катетов (а, Ь): с2 = аг + Ь2.
Теорема Пифагора широко применяется на практике, напри-
мер в мобильной связи. Нужно определить высоту АВ антенны (вышки), что-
бы сигнал от неё передавался на расстояние 30 км, до точки С.
ВС - касательная к окружности Земли, следовательно, она перпендикулярна
радиусу Земли ОС. Имеется прямоугольный треугольник ВСО, его гипотенуза -
ОА +АВ (высота антенны + радиус Земли 6371 км). Известна длина его катетов:
ВС - 30 км, СО -6371 км, вычисляем длину гипотенузы:
302 + 63712 = 900 + 40589641 = 405905541 (квадрат длины гипотенузы).
Длина гипотенузы: \40590541 = 6371,070632162227 км.
Высота антенны: 6371,070632162227 - 6371 = 0,070632162227 км ~ 70 м.
В
НАТУРАЛЬНАЯ ФИЛОСОФИЯ
Древние мыслители, пытаясь создать картину
мира - представление о строении Вселенной и её
законах, основали натуральную философию - нау-
ку о природе. Они обладали глубокими знаниями
о движениях небесных светил - уже в VI в. до н. э.
древнегреческий философ Фалес предсказал сол-
нечное затмение. Центром Вселенной тогда
Аристотель
(384-322 гг. до н. э.)
считали Землю (геоцентрическая система, от
греч. «гео» - земля), вокруг которой враща-
Фалес	Демокрит
(640/624-548/545 гг. до н. э.) (ок. 460-370 гг. до н. э.)
ются Солнце, планеты и звёзды. Первым высказал идею,
что Земля вращается вокруг Солнца, пифагореец Аристарх
Самосский в III в. до н. э. (гелиоцентрическаясистема, от греч.
«гелиос» - солнце). Демокрит в IV в. до н. э. предположил,
что все тела состоят из мельчайших неделимых частиц -
атомов, - находящихся в постоянном движении. Догад-
ки античных учёных блестяще подтвердились через века.
Древнегреческий философ Аристотель основал физику как
науку, введя термин «физика» и поставив её главной зада-
чей выяснение первопричин всех природных явлений. Фи-
зика Аристотеля основана на учении о четырёх элементах
(стихиях) - огне, воздухе, воде и земле, об отношении меж-
ду ними, об их развитии и воплощении в явлениях приро-
ды. Авторитет Аристотеля оставался непререкаемым мно-
гие столетия. Например, никто не усомнился, что тяжёлые
предметы падают быстрее, чем лёгкие, - это заблуждение
Аристотеля лишь в XVI в. опроверг Галилей.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Многие современные науки заро-
дились в Древней Греции, поэто-
му и называются они по-гречески:
математика (изучение, наука),
геометрия (землемерие), физика
(природа), астрономия (законы
звёзд). Современная наука поль-
зуется греческими буквами для
обозначения некоторых величин,
математическими и физическими
формулами, выведенными в ан-
тичности. Фундаментальные про-
блемы, поставленные древними,
определили планы исследований
на столетия вперёд.

ДРЕВНИЙ МИР
38
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
АППИЕВА ДОРОГА
Древнейшая дорога
(у г. Ур. Шумер)
IV тыс. до н. э.
Древнейшая
мощёная дорога
(на о. Крит)
III тыс. до н. э.
Аппиева дорога
312 г. до н. э.
Дорожная сеть
Римской империи
1-11 вв.
Колонна в конце
Аппиевой дороги
в порте
Бриндизи.
Восточное
побережье
Италии
Появление колёсного транспорта привело к разви-
тию дорог. Колёса хорошо катятся только по ров-
ной и твёрдой поверхности, поэтому дороги расчи-
щали от зарослей, ровняли, утрамбовывали или
мостили. Дороги становились торговыми путями
между городами и странами, по ним быстро пере-
брасывались войска, ездили чиновники, осуществ-
ляя управление государством. Наиболее развитая
дорожная система Древнего мира сложилась
в Римской империи, а положила начало бурному
дорожному строительству Аппиева дорога.
Римский пешеходный переход для перехо-
да залитой дождём улицы. Камни перехо-
да также играли роль «лежащих полицей-
ских» - чтобы проехать колёсами между
ними, экипажи замедляли ход.
Участок Аппиевой дороги.
Современный вид
ВАЖНЫЙ путь
в середине IV тыс.
ДОРОЖНАЯ ИСТОРИЯ
Древнейшую дорогу проложили шумеры
до н. э., затем в Британии построили и настелили дубом до-
рогу Свит-Трек. На о. Крит уже в III тыс. до н. э. дороги мо-
стили известняковыми плитами, а в Индии в I тыс. до н. э.
возникли кирпичные дороги. Дорожные полосы придумали
китайцы во II в. до н. э.: по центральной полосе ездил только
император, а боковые полосы предназначались для движе-
В Древнем Риме в V в. до н. э. нормы до-
рожного строительства были записаны
в кодексе законов «Законах XII таблиц».
Одна из важнейших и древнейших мо-
щёных дорог Рима - Аппиева дорога
(Виа Annua) между Римом и Капуей
(городом в Южной Италии) - была по-
строена в 312 г. до н. э. цензором (долж-
ностным лицом) Аппием Клавдием Це-
ком. Аппиева дорога длиной 296 км
стала важной военной магистралью и
помогла римлянам завоевать Южную
Италию. Потом её продлили до вос-
точного побережья, сделав основной
торговой артерией на Восток. Ширина
Аппиевой дороги -4 м, этого достаточ-
но для проезда двух повозок в разных
направлениях. На поворотах ширина
дороги удваивалась, чтобы поворачи-
вающие экипажи не сцепились колё-
сами. Каждую римскую милю (1478 м)
на Аппиевой дороге отмечал мильный
столб, указывающий расстояние до
Рима. На расстоянии 10 миль друг от
друга на дороге стояли гостиницы для
проезжающих.
ния в разные стороны. Персы в V в. до н. э., проложив Цар-
скую дорогу из Малой Азии в Междуречье (2600 км), устано-
вили на ней столбы с указанием расстояний, и на каждом
отрезке, равном дневному переходу, поставили гостиницы.
РИМСКИЕ ЭКИПАЖИ |
По дорогам шириной от 4 м ездили на повозках. Рим-
ские повозки разделяют на 3 типа: колесница, коляска
и телега. В отличие от двухколёсных боевых колес-
ниц у колесниц для поездок было 4 колеса, в них ездили
1-2 человека, а компаниями путешествовали в крытых
колясках. На телегах ездили простые люди и перевози-
ли груз. Колёса всех повозок обивали железом.

СТРОИТЕЛЬСТВО • IV в. до н. э.
39
1*Л1
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Разметка дороги римскими землемерами
вехи (колышки с натянутой
верёвкой) отмечали линию
землемер, присматриваясь
от одной нити громы
к другой, определял направ-
карта с маршрутом
дороги
ление для установки вех
хоробат (определял
угол наклона поверх-
ности по уровню
в жёлобе)
дождевая вода стекала по выгнутой поверхности дороги
в канавки вдоль бордюров и впитывалась в землю
РОЖДЕНИЕ ДОРОГИ
Римляне стремились соединять города прямыми дорога-
ми, ведь прямая - это кратчайшее расстояние между двумя
точками. Проектировщики, изучив местность, прокладыва-
ли дорогу на карте, обходя лишь те участки, где прокладка
дороги невозможна (горные кряжи, болота, топкие берега
рек). Но Аппиеву дорогу проложили через Понтийские бо-
лота, которые Аппий осушил, проведя каналы. С картой до-
роги на место строительства выезжали землемеры и разме-
чали её маршрут для строителей. Строительство начинали
сразу на нескольких участках, которые потом соединяли. На
стыках участков Аппиевой дороги допущены лишь неболь-
шие отклонения, что говорит о высокой точности расчётов.
Место под дорогу освобождали от зарослей и выравнивали,
засыпая ямы и срывая бугры. В низменности дорогу подни-
мали насыпью, чтобы избежать подтопления: вдоль дороги
рыли канавы для стока воды, а земля из них шла на насыпь.
На насыпи или на ровном участке по ширине дороги вы-
капывали траншею для укладки слоёв дорожных покрытий.
КАМЕННЫЕ МОСТЫ |
Если маршрут дороги пересекала
река, дорогу подводили к броду или
строили деревянный мост. Ка-
менные мосты в Риме появились
el в. до н. э. За строительство мо-
стов отвечали кураторы дорог.
По приказу куратора дорог Луция
Фабриция в 62 г. до н. э. к остро-
ву Тиберин на Тибре в центре
Рима проложили первый римский
каменный мост - мост Фабри-
чио. Опоры этого моста соедине-
ны арками, а небольшая арочная
ниша в центральной опоре об-
легчает конструкцию и снижает
напор воды при наводнении. Арки
появились ещё во II тыс. до н. э.
в Междуречье, но в римской архи-
тектуре мост Фабричио - веро-
ятно, первая постройка с арками.
Строительство дороги в низине
бадья с цементом
для закрепления
каменных плит и «затирки»
швов между ними
канава для стока
дождевой воды
насыпь
фундамент
дороги
из необработанных
камней (базальта)
траншея
до 1,5 м глубиной
рабочие, вбивающие
выступающую плиту в гравий
мощение дороги
полированными
слой гравия
слой смешанной
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
мильный столб
с песком глины,
препятствующий
проникновению
грунтовых вод
в верхние слои
дороги
Мост Фабричио. Рим. 62 г. до н. э.
Длина 62 м, ширина каждой арки 24,5 м
Римляне охватили густой дорожной сетью и свои зем-
ли, и завоёванные территории, скрепив и объединив
дорогами огромную империю. Общая протяжённость
римских дорог в 1-11 вв. доходила до 300 000 км. Дороги
стали разделять на категории по значимости. Важней-
шие города соединяли мощённые камнем консульские
дороги шириной 6-12 м. Просёлочные дороги шириной
около 4 м были грунтовыми или посыпались гравием.
Эти общественные дороги проходили по государствен-
ной земле и содержались на государственные деньги.
Частные дороги между поместьями проходили по част-
ным владениям, их строили и содержали хозяева земель.

ДРЕВНИЙ МИР
Медный водопровод
в Египте
2500 г. до н. э.
Водопровод в садах
Семирамиды
VI в. до н. э.
Акведук Аппия
312 г. до н. э.
Строительство
римских акведуков
312 г. до н. э. - 226 г.
АКВЕДУК АППИЯ
Человеку для жизни нужна вода, и люди стреми-
лись приблизить воду к себе. В засушливом Меж-
дуречье вавилоняне в IV тыс. до н. э. создали на
своих полях оросительную (ирригационную) си-
стему - огромную сеть каналов, наполняющихся
водой рек. Для доставки воды в города строили во-
допроводы. Самую развитую систему водоснаб-
жения создали римляне, а первым римским водо-
проводом стал акведук Аппия.
Акведук Аппия.
Современный вид
ТОННЕЛИ ДЛЯ ВОДЫ
Первые водопроводы появились в Египте и Вавилоне. Воду
источника направляли в искусственное русло - керамиче-
ские желоба, проложенные на поверхности земли. Во избе-
жание загрязнения воды водопровод стали делать закры-
тым, из труб, спрятанных в подземные траншеи. Керамику
впоследствии заменили более прочным материалом - ме-
дью или бронзой. Вода по трубам поступала в общедоступ-
ные резервуары, а подвести воду непосредственно в жильё
могли себе позволить лишь цари. Медный водопровод
2500 г. до н. э. обнаружили в Египте при раскопках дворцо-
вой части пирамиды в г. Абусире.
В I тыс. до н. э. водопроводные трубы стали делать из свин-
ца. Мягкий металл свинец не годился для изготовления ору-
дий труда, но из него легко было выковать лист и свернуть
его в трубу, свинец был дёшев и не ржавел. Свинцовые тру-
бы установили в водопроводе одного из Семи чудес света -
СМЕРТЬ ИЗ ТРУБЫ |
Свинец образует ядовитые со-
единения, растворимые в воде,
а римляне, не подозревая об этом,
пили воду из свинцовых труб, по-
глощая этот яд. Свинец накапли-
вался в организме, отравляя его,
и римляне, потреблявшие воду
из нового водопровода, не дожи-
вали даже до 30 лет. Но богатая
кальцием горная вода постепенно
образовывала на трубах налёт,
сходный с накипью на стенках
чайника, и в старых водопроводах
толстый слой налёта защищал
воду от свинца, не давая проник-
нуть в неё вредным соединениям.
висячих садов Семирамиды в Вавилоне. В Европе много место-
рождений свинца, и римляне, добывая до 80 000 тонн свинца
в год, делали из него дешёвые водопроводные трубы.
3-5 мм
2-30 см
Края трубы спаивали,
а стержень вынимали
Свинцовый лист
сворачивали вокруг
деревянного стрежня
Свинцовые трубы римского водопровода.
I в. до н. э. - III в.
Римская водопроводная
труба в древней мостовой
Отдельные трубы длиной
до 3 м при прокладке
водопровода спаивали,
образуя непрерыв-
ный канал
Краны римских
фонтанов.
Бронза
I в. до н.э. - III в.
ПЕРВЫЙ РИМСКИЙ ВОДОПРОВОД
ВIV в. до н. э. Рим, центр растущего государства, становился
одним из крупнейших городов мира. Грязная вода реки Тибр,
на которой стоит Рим, была непригодна для питья, а воды
в городских колодцах и источниках уже не хватало для уве-
личившегося населения Рима. Риму требовался водопровод
(акведук), и его построил цензор Аппий Клавдий Цек в 312 г.
В горах в окрестностях Рима был найден обильный источ-
ник качественной воды. Маршрут водопровода проло-
жили по местности, довольно ровно спускавшейся
к Риму. По широким кирпичным оштукатуренным ка-
налам вода с гор сама стекала к Бычьему рынку в Риме,
где наполняла цистерны. Из цистерн по свинцовым
трубам, проложенным в мостовых улиц, вода разлива-
лась по городу и круглосуточно вытекала из кранов в мно-
гочисленные городские бассейны, откуда её и набирали.

ГИДРОТЕХНИКА • IV в. до н. э.
НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ВЫХОД НА ПОВЕРХНОСТЬ
Для сохранности и безопасности водопроводные каналы
убрали под землю, и большая часть акведука Аппия про-
тяжённостью 16,5 км скрыта от глаз. Но Рим стоит на хол-

БАЛКИ И АРКИ
41
мах, и на пути водопровода оказалась низменность между
холмами Целий и Авентин. Холмы соединили арочным
мостом с каналом для воды. Эту надземную часть водопро-
вода обычно и называют акведуком, хотя акведук (от лат.
aqua - вода, duco - веду) - это весь водопровод, включающий
и каналы, и трубы. Опоры наземной части акведуков соеди-
нены арками, поддерживающими пролёты, внутри которых
по оштукатуренному закрытому каналу текла чистая вода.
Рим
трубы в мостовых города	Строительство акведука Аппия
кирпичная «крыша» защищает
акведук от осадков
канал
закрытый
водопроводный
канал
небольшой уклон (начало
акведука делали выше
его конца, чтобы
вода текла
к Риму)
деревянные
кружала
для кладки
сводов арок
свинцовые трубы длиной 3 м для прокладки
водопровода на городских улицах
цемент для скрепления
строительные
леса
камней
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Перекрытие - это несущая го-
ризонтальная конструкция зда-
ния, соединяющая вертикальные
элементы (простенки между ок-
нами или дверями, опоры моста)
и поддерживающая надстройку
над ними (стену, пролёт моста).
В Древней Греции все постройки
были основаны на простейших пе-
рекрытиях, на балках - брусе, по-
ложенном на опоры.
балка
опора
опора
Надстройка давит на балку вертикально. Часть
нагрузки ложится на опоры, но большую часть
её принимает на себя балка, особенно её цен-
тральная часть, лишённая поддержки.
Арка - это криволинейное пере-
крытие. Арки появились в кирпич-
ных сооружениях вавилонян во
II тыс. до н. э., а наиболее широко
их стали применять римляне.
замковый
надстройка
‘ камень
надстройка
опора.
пятовые
камни -J
Тяжесть надстройки
давит на камни свода
арки. Трапециевид-
ная форма камней
переводит вертикаль-
ную нагрузку в гори-
зонтальную - камни
распирают друг дру-
га и давят на пятовый
камень - верхний
камень вертикальной
опоры арки. Тяжесть
надстройки равно-
мерно распределя-
ется между перекры-
тием и опорами.
В Риме были популярны бани (термы), где не только мылись, но и проводили досуг. Из-за пристра-
стия к купаниям каждый римлянин в день потреблял до 600 л воды - больше, чем современный
горожанин. Такое количество воды в Рим поставляли 11 водопроводов, построенных за 500 лет -
с 312 г. до н. э. до 226 г. Разрастаясь, Римская империя подарила водопроводы и другим народам.
До наших дней сохранились римские акведуки во Франции, Испа-
нии, Гэрмании и др. С падением Римской империи строитель-
ство водопроводов в Европе прекратилось - обходились колод-
цами. Первым городской водопровод получил Лондон в 1613 г.,
а масштабное строительство водопроводов возобновилось
лишь в XIX в. Первый русский городской водопровод построили в
Москве при Екатерине II, в конце XVIII в. От него до наших дней
сохранился лишь Ростокинский акведук.
Двухъярусный римский акведук в г. Сеговии,
Испания. I в. Длина 728 м

ДРЕВНИЙ МИР
42
Годы жизни Архимеда
около 287 г.аон.э,-
212 г. до н. э.
Закон рычага,
закон Архимеда,
архимедов винт
около 250 г. до н. э.
РЫЧАГ, ПОЛИСПАСТ И АРХИМЕДОВ ВИНТ
Древнегреческий учёный Архимед родился около 287 г. до н. э. в Си-
ракузах, греческой колонии на о. Сицилия. Как математик Архимед
открыл число тт (пи) для вычисления длины окружности по её радиусу,
Архимед
нашёл объём шара, применил математику для решения физиче-
ских задач, например вычислил расстояние от Земли до некоторых
планет. Его считают создателем механики - раздела физики, изуча-
ющего движение тел. Открытые им физические законы Архимед-ин-
женер применил для строительства сложных механизмов. Военные
машины Архимеда два года сдерживали натиск мощного римско-
го флота, осаждавшего Сиракузы. Архимед погиб, когда в 212 г.
до н. э. Сиракузы пали из-за измены.
Я СДВИНУ ЗЕМЛЮ!
Рычаг - перекладина, лежащая на опоре, - простейший
механизм, который с древнейших времён использова-
ли для поднятия тяжестей. Архимед объяснил принцип
действия рычага. Он обнаружил, что в каждом теле есть
центр тяжести - точка, за которую можно подвесить это
тело, чтобы оно сохранило равновесие - своё первоначаль-
ное положение. Уравновешивая концы перекладины - пле-
чи рычага - с грузами разной массы, Архимед вывел закон
рычага: во сколько раз больше масса на одном из плеч уравно-
вешенного рычага (или сила, приложенная к этому плечу), во
столько же раз это плечо должно быть короче другого. Если
F - это сила, a D - длина плеча рычага, то: F1 • D] = F2 • D2.
По преданию, Архимед, открыв этот закон, воскликнул:
«Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!» Архимед
сконструировал рычажные метательные машины, бросаю-
щие огромные камни. Он придумал рычажные весы, пред-
ставляющие собой равноплечий рычаг: если он уравнове-
шен, значит, вес предмета в чашке одного его плеча равен
весу гирек в чашке другого плеча.
АРХИМЕДОВ ВИНТ
Архимед, вероятно, был изобретателем устройства для подачи
воды из водоёма в вышележащие оросительные каналы. Это А л з**
похожее на штопор устройство известно под названием архи- ф ' 1 । 1 1 v Л . р
1 1 Д * 4
1. Линейка, лежащая на карандаше, - это рычаг. Ка-
рандаш О - опора рычага, а отрезки линейки ОА и ОВ -
плечи рычага. Положим карандаш под середину ли-
нейки. Линейка не качается и сохраняет то же горизон-
тальное положение, как если б она лежала на столе,
т. е. находится в равновесии. Значит, центр тяжести ли-
нейки находится в её середине.
А, л Г, , , t t л В
2. Положим на концы линейки по ластику Л - плечи ры-
чага останутся в равновесии.
3. Добавим на плечо ОА ещё 2 ластика, и оно переве-
сит плечо ОВ с одним ластиком. Это значит, что центр
тяжести линейки с ластиками сместился.
Л i
л Л а	к
А, Л Ь £ 1 I » у Л Л >В
4. Уравновесим линейку четырьмя ластиками, сместив
карандаш-опору ближе к трём ластикам. Плечо ОА
стало короче плеча ОВ на столько же, насколько один
ластик, легче двух. ЗА : 1Л = ОВ : ОА
Архимедов медов винт и представляет собой стержень с навёрну-
канал той него жёсткой «лентой». Вращая штопор, мы погружаем его
«лента»- В Пробку, КЭК бы НЭКруЧИВЭЯ Пробку НЭ ВИНТ ШТОПОра. Та-
Л°винта ким же образом архимедов винт «накручивает» 5
на себя воду. Но т. к. винт укреплён на од-
ном месте и не продвигается в глубь
воды (как штопор в глубь пробки),
то вода сама поднимается по виткам вра-
щающегося винта, а полая труба, в кото-
рую помещён винт, не даёт ей растекаться.
полая труба
источник
5. Сдвинем карандаш
дальше, ещё укоротив
плечо ОА, и один ластик
перевесит два ласти-
ка. Получается, что сила
(масса), приложенная
к длинному плечу рычага,
выше силы (массы), при-
ложенной к короткому
плечу. Так, делая плечо
рычага с грузом короче
другого плеча, можно
экономить силы на подня-
тие этого груза.
Штопор и пробка

ЭВРИКА! |
По преданию, правитель Сиракуз Гиерон велел Архимеду выяснить, из чистого ли
золота сделана его новая корона. Корона весила столько же, сколько золото, вы-
деленное для её изготовления, но мастер мог заменить часть золота серебром
того же веса. Был бы металл в слитке, можно было б отлить слиток из такой
же массы чистого золота и проверить, равны ли объёмы этих слитков. Но как
узнать объём короны сложной формы? Размышляя, Архимед залез в ванну, и из
полной ванны вытекла вода. Учёный догадался, что он вытеснил из ванной объ-
ём воды, равный объёму своего тела. Архимед выскочил из ванны с криком «Эв-
рика!» - «Нашёл!». Погрузив корону в сосуд с водой, он узнал её объём по объёму
вытесненной ею воды. Слиток чистого золота этого объёма оказался тяжелее
короны. Значит, в корону подмешано более лёгкое серебро. Мастера наказали, а
Архимед вывел закон: «Объём жидкости с погруженным в неё телом увеличива-
ется на величину объёма тела». Этот закон называют «законом Архимеда».
Слиток чистого золота,
равный объёму воды,
вытесненному короной

Неподвижный блок с ве-
рёвкой вращается вокруг
своего центра О, жёстко
прикреплённого к че-
му-либо. Такой блок мож-
но рассматривать как
рычаг, его плечи - радиу-
сы окружности блока, ле-
жащие на одной прямой
ОА и ОВ, и они равны меж
собой. По закону рычага,
чтобы поднять груз массой
Р, мы должны приложить
силу, равную его массе:
F = Р. Так выигрыша в силе
этот блок не даёт, а лишь
меняет направление при-
ложения этих сил (тянем
вниз, поднимаем вверх).
Подвижный блок «катится»
по обхватывающей его
верёвке, одним концом
прикреплённой к опоре.
Груз массой Р подвешен
к центру блока А. Тянем за
свободный конец верёвки,
и вся конструкция (блок
и груз) вращается вокруг
точки О - опоры рычага
с плечом ОВ. Груз Р подве-
шен в центре плеча, т. е.
плечо груза ОА в 2 раза
короче ОВ. По правилу ры-
чага, приложенная сила F
в 2 раза меньше массы
груза: F=1/2P.
ОБЛЕГЧИТЬ НОШУ
Блок, вероятно, использовали ещё египтяне при строитель-
стве пирамид. Открытие закона рычага помогло Архимеду
понять принцип действия блоков и придумать сложные
системы подвижных и неподвижных блоков - полиспастов
(от греч. polyspastos - «натягиваемый многими веревками»).
В полиспасте неподвижные блоки дают возможность пра-
вильно выбрать угол приложения сил, а каждый подвиж-
ный блок вдвое сокращает усилия по перемещению груза.
Легенда утверждает, что с помощью полиспаста собствен-
ной конструкции Архимед в одиночку подтянул к воде
огромный корабль.
Полиспаст из 1 подвижного и 1 неподвижного блока меняет угол приложения силы
и экономит в силе в 2 раза. С прибавлением каждой группы из подвижного
и неподвижного блока приложение сил уменьшается в 2 раза.
12F
6F
Рычаг в ножницах: короткие
плечи с кольцами давят,
а длинные - режут
Полиспаст
подъёмного
крана
О
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Архимедов винт
в мясорубке
Рычаги, блоки, полиспасты, архимедовы винты - ме-
ханизмы, широко используемые и по сей день, мы видим
их повсюду. Детские качели, на которых катаются вниз
и вверх, журавль, поднимающий ведро с водой из колодца,
весы-коромысло с чашками, гаечный ключ, легко вращаю-
щий туго закрученную гайку, ножницы - это рычаги.
Блоки и полиспасты используют строители в подъём-
ных кранах, и альпинисты в страховочных тросах, и швеи
в шпульках швейных машин, моряки в корабельных снастях.
С помощью архимедова винта до сих пор осушают болота,
выкачивая воду. Разобрав мясорубку, вы увидите архимедов
винт, продвигающий мясо к вращающемуся ножу. Сверло
в дрели - тоже миниатюрный архимедов винт.

ДРЕВНИЙ МИР
44

1РЕВКИЙ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Солнечные часы
XV в. до н. э.
Водяные часы
1417-1379 гг. до н. э.
Клепсидра Ктесибия
Середина III в. до н. э.
Песочные часы
I в. до н. э.
КЛЕПСИДРА КТЕСИБИЯ
восток
полдень ЗАПАД
гномон
всчсе\ утро
положение
Древнегреческие
солнечные часы.
Ill в. до н. э. Малая Азия.
Эфес
положение
солнца
«разное
врелля суток:
Древнеегипетский
обелиск середины XIII в.
до н. э. Египетские
обелиски часто
служили гномонами
солнечных часов
тени
е роемое
врелля сутсж
Древнейшим «инструментом» измерения времени было солнце.
Проходя свой ежедневный путь по небу, солнце безошибочно ука-
зывало время суток. Но с развитием общества потребовались бо-
лее точные временные указатели. Египтяне разделили сутки на 2 пе-
риода (день, ночь), по 12 часов каждый. А вавилоняне применили
свою шестидесятеричную систему счисления к отсчёту времени,
разделив час на 60 минут. Отслеживать время по часам помогли
солнечные часы, а затем и водяные часы - клепсидры.
ТЕЧЕНИЕ ВРЕМЕНИ, ТЕЧЕНИЕ ВОДЫ
У солнечных часов есть большой не-
достаток - ими нельзя пользоваться
ЖИТЬ ПО СОЛНЦУ
Солнечные часы - первый прибор для измерения времени.
Изобрели их, вероятно, египтяне в XV в. до н. э. Стрелка
этих часов - тень от стержня (гномона), меняющая направ-
ление и длину в течение светового дня в зависимости от по-
ложения солнца на небе. Солнце встаёт в восточной части
неба, а заходит - в западной, поэтому утром тени тянутся
в западную сторону, днём (в северном полушарии) - на се-
вер, а вечером - в восточную. Тень от гномона скользит по
циферблату с делениями, обозначающими часы, перекры-
вая деление текущего часа. В некоторых солнечных часах
время отмечали по изменению длины тени - утром и вече-
ром, когда солнце ещё близко к горизонту, тени длинные,
а в полдень, когда солнце в зените, тени короткие.
В разные месяцы года солнце встаёт и заходит в разное вре-
мя - для сохранения точности солнечных часов, для каждо-
го месяца на циферблате наносили свои деления.
ночью, в пасмурную погоду и в поме-
щении. Универсальным прибором для
Древнейшие водяные часы.
Египет. 1417-1379 гг. до н. э.
отсчёта времени стали водяные
часы. Считается, что древнейшие
водяные часы появились в Египте
в 1417-1379 гг. до н. э. Это была ка-
менная чаша с отверстием внизу, из
которого равномерно вытекала вода.
Уровень воды в чаше понижался, и по
внутри
чаши
метки
струя воды
из отверстия
чаши
меткам внутри её определяли, СКОЛЬКО Древнегреческая клепсидра
времени прошло. Древние греки
называли водяные часы клепси-
дрой - «воровкой воды» - и отмеря-
ли ею время выступления ораторов в
суде и на собраниях.
Недостаток клепсидр - неточность.
Из полного сосуда вода течёт под
давлением и вытекает быстрее, а по
мере опустошения сосуда, давле-
ние падает, и ток воды замедля-
ется. Чем крупнее сосуды в часах,
тем сильнее эти часы «отстают».
СИФОН |
По закону гидравлики в сообща-
ющихся сосудах уровни жидкости
выравниваются, как только жид-
кость достигает места их соеди-
нения. Трубка, соединяющая эти
сосуды, называется сифоном.
Наполненный жидкостью сифон
будет переливать жидкость из
сосуда с более высоким уровнем
жидкости в сосуд с более низким
уровнем жидкости, пока уровень
жидкости в них не сравняется.
сифоны

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • середина III в. до н. э.
ГИДРАВЛИКА (от греч. «гидра)) - вода) - раздел физики, прикладная наука о зако-
нах движения и равновесия жидкостей и о применении этих законов для реше-
ния инженерных задач.
ХИТРОУМНЫЙ МЕХАНИЗМ
Древнегреческий математик и механик Ктесибий, работав-
ший в египетском городе Александрии в 285-222 гг. до н. э.,
поражал своих современников хитроумными клепсидра-
ми собственной конструкции с двигающимися фигур-
ками, указывающими текущий час, день и месяц. Дви-
жение фигурок и вращение цилиндра с делениями,
обозначающими часы, дни и месяцы, обеспечивалось
законами гидравлики и не требовало участия чело-
века. Ктесибий так точно рассчитал действие всего
механизма, что цилиндр совершал полный оборот
ровно за год, всегда указывая правильное время.
Реконструкция клепсидры Ктесибия
Внутри фигурки амура (1) спрятана трубка подачи воды (2) из источника
(3). Вода по трубке вытекала из глаз амура каплями, как слёзы, сливаясь
в трубку (4), и по ней перетекала в резервуар (5) - отделение каменной
«тумбы» часов с пробкой-поплавком (6). По мере повышения уровня воды
в резервуаре (5) поднимался и поплавок. К поплавку штырём (7) крепи-
лась фигура амура (8), указывающего пальчиком на деление на враща-
ющемся цилиндре (9). Изогнутые горизонтальные линии (10) на цилиндре
обозначали часы. У древних греков сутки были разделены на день - от
восхода до заката, и ночь - от заката до восхода. 1 час равнялся 1/12 дня
или ночи. Летом дни длиннее ночей, а зимой - наоборот, и длительность
дневных и ночных часов менялась в течение года. Кривизна часовых линий была рассчитана так, чтобы указывать верный час в любой день года.
Вертикальными линиями (11) цилиндр делился на 365 частей - по числу дней в году. По мере наполнения резервуара (5) по закону сообщаю-
щихся сосудов наполнялась трубка-сифон (12). Когда уровень воды достигал изгиба сифона, вода из резервуара (5) сливалась в сосуд (13)
на одной из лопастей вращающегося колеса (14). Под тяжестью наполненного сосуда колесо проворачивалось, вращая и сцепленное с ним
зубчатое колёсико (15). Это колёсико проворачивало ось (16) и цилиндр (9) на 1/365 часть окружности так, что пальчик амура (8) указывал сле-
дующий день. Сосуд (13) на лопасти при повороте колеса (14) опрокидывался и опустошался. Запускался новый виток работы механизма.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Песочные часы
сообщающиеся
стеклянные
сосуды
песок
Китайские
огненные
часы-будильник
из смеси
свеча
д —• ароматических
масел и растёртой
в порошок древесины
часовые
метки
привязанный
к метке шарик
нитка
перегорела,
шарик падает
в плошку
Водяные часы были самым точным прибором измерения времени до появ-
ления механических часов, да и первые механические часы были слишком
дороги, и клепсидры оставались в ходу вплоть до XVII в.
Песочные часы действуют по тому же принципу, что и клепсидры, но
вместо воды время в них отмеряет песок, равномерно пересыпающийся из
верхнего стеклянного сосуда в сообщающийся с ним нижний. После опусто-
шения верхнего сосуда часы переворачивали, и отсчёт временного проме-
жутка начинался снова. Песочные часы появились в конце I в. до н. э., когда
из стекла научились выдувать настолько гладкие сосуды, что песчинки не
застревали в неровностях их стенок. Песочные часы неудобны тем, что за
ними надо следить, вовремя переворачивая. Однако на кораблях ими пользова-
лись до XIX в., отмеряя время несения вахты (корабельного дежурства). Из-за
стеклянных колб моряки прозвали песочные часы «склянками», а о смене вахты
на корабле оповещал удар колокола - отсюда и выражение «бить склянки».
Китайцы издревле пользовались солнечными и водяными часами и изобре-
ли огненные часы - свечку с делениями, обозначающими часы. На сколько
делений свечка сгорела, столько часов прошло. Храмовые свечи достига-
ли нескольких метров и горели месяцами. Китайцы изобрели и будильник -
ставили свечку в медную плошку и к нужному делению привязывали нитку
с шариком. Свеча догорала до этого деления, пережигала нитку, и шарик со
звоном падал в плошку.

ДРЕВНИЙ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Водочерпальное
колесо
V в. до н. э.
Водяное колесо
III в. до н. э.
Водяная мельница
II в. до н. э.
ВОДЯНАЯ МЕЛЬНИЦА
Зернотёрка.
Каменный век
Жернова
отверстие
для засыпки
зерна
Ступка и пестик
для толчения
зерна.
Каменный
век
центральная ось,
вокруг которой вращается
верхний жернов
мука
Жернова, которые
вращает ослик
КОЛЕСО И РЕКА
рукоятка
верхнего
жернова
Наша главная пища - хлеб. Он готовится из муки,
а её получают, измельчая зерно. Перемалывание
муки-тяжёлыйтруд,и, когдасразвитиемсельского
хозяйства стали производить много зерна, пробле-
ма с его переработкой встала особенно остро.
Неудивительно, что именно в мукомольном деле
возникла одна из первых в истории машин - водя-
ная мельница, вращаемая энергией течения рек.
ЧЕМ МОЛОТЬ МУКУ
В древнейшие времена зерно толкли
пестиком в ступке, потом выяснили,
что легче растирать зерно между двумя
камнями, в зернотёрке. Идея использо-
вать вращательные движения при расти-
рании зерна пришла с изобретением
колеса. Так появился ручной жёрнов - два
дисковидных камня, скользящих один
по другому, между которыми перети-
ралось зерно. В Древней Греции и Риме
уже были жернова всех размеров. Ма-
ленькие жернова, наподобие кофемо-
лок, одной рукой держали, а другой
вращали. Большие жернова ставили на
колоду и вращали двумя руками. Были
и огромные жернова, которые крутили
рабы, быки или ослы. Монотонность
Жернова в разрезе
зерно
мелющий пояс (полоз)
этой работы натолкнула на мысль
придумать двигатель, заменив им му-
скульную силу человека и животных.
Чадуфон, вращающийся
течением
жёлоб,
ведущий
к каналу
лопатки
Водяное колесо, вращаю-
щееся искусственным
водопадом
Прототип мельничного колеса - водочерпальное колесо, чаду-
фон, который появился ещё в V в. до н. э. в Египте, Китае и
Индии. Чадуфоны поднимали из реки воду для орошения
полей. По периметру большого обода, нижней частью по-
гружённого в реку, насаживались черпаки. Обод вращал-
ся, черпаки по очереди опускались воду, зачерпывали её,
поднимались наверх и опрокидывались в жёлоб, ведущий
к оросительному каналу.
Первые чадуфоны вращались вручную, но там, где течение
быстрое, обод стали снабжать лопатками - появилось водя-
ное колесо. Течение напирало на лопатки и проворачивало
колесо - так появилась поливальная машина, первый меха-
низм, работающий без участия человека, за счёт природной
энергии. Там, где течение было недостаточно сильным для
вращения колеса, реку перегораживали плотиной, созда-
вая искусственный водопад, а колесо ставили под ним так,
чтобы вода вращала его, падая на лопатки сверху.
Изобретение такого природного двигателя породило идею
его использования и для других целей - например, для вра-
щения жерновов.

КОЛЁСНАЯ ПЕРЕДАЧА
Водяное колесо вращается в вертикальном положении,
а жернова вращаются в горизонтальном положении. Как
передать движение от водяного колеса к жерновам?
Древние изобретатели, например Ктесибий, уже исполь-
зовали для аналогичных устройств колёсную (зубчатую) пе-
редачу. Если 2 колеса плотно соприкасаются, то, как толь-
ко одно начинает вращаться, другое из-за возникающей
между ними силы трения тоже будет вращаться. Но глад-
кие колёса проскальзывали, и «связку» меж ними усилили
с помощью зубцов. Зубчатое колесо также называют шесте-
рёнкой. Вращающееся колесо называется ведущим, а колесо,
которому передаётся вращение, - ведомым.
Ведущее и ведомое ко-
лёса, находящиеся в од-
ной плоскости, враща-
ются в противоположных
Если ведущее и ведомое
колёса равны по числу
зубцов, они вращаются с
одинаковой скоростью (S).
Если ведомое колесо
вращается медленнее,
стоит перпендикулярно
к ведущему, то и враще-
ние из одной плоскости
чем ведомое колесо, и
наоборот. Скорость вра-
щения малого колеса
В колёсной передаче зубцы одного колеса должны точно
попадать во впадины другого. При слишком малом зазоре
зубцы будут застревать. При слишком большом зазоре зуб-
цы будут биться друг о друга и ломаться.
переходит в другую. Так,
ведущее водяное колесо
передаёт своё вертикаль-
ное вращение ведомому
горизонтальному колесу,
вращающему жернова.
настолько же превышает
скорость вращения боль-
шого, на сколько количе-
ство зубцов (N) малого ко-
леса меньше количества
зубцов большого колеса.
УСТРОЙСТВО МЕЛЬНИЦЫ
Водяная мельница появилась во II в. до н. э. и состояла из
трёх основных частей: двигательного механизма (водяного
колеса), передаточного механизма (системы зубчатых пере-
дач) и исполнительного механизма (жерновов).
Водяная мельница
Рядом с рекой, на которой установлено водяное колесо (1), строилось здание (2),
в котором помещался мельничный механизм. На одной оси (3) с водяным колесом
крепилась вертикальная шестерёнка (4). Она вращала горизонтальную шестерёнку
(5), образуя первую зубчатую передачу. Шестерёнка (5) через общую ось передавала
вращение шестерёнке (6), а та второй зубчатой передачей заставляла вращаться гори-
зонтальную шестерёнку (7). Шестерёнка (7) и насаженный на её ось нижний жёрнов (8)
вращались вместе. Нижний жёрнов на полу второго этажа скользил в полозе неподвиж-
ного верхнего жёрнова (9), прикреплённого к потолку. На третьем этаже находилась
воронка (10) для подачи зерна в жернова. Мешки с зерном (11) наверх поднимались
с помощью полиспаста (12). Смолотая мука из отверстия нижнего жёрнова по деревян-
ной трубе (13) ссыпалась в мешки на первом этаже (14). Для отключения мельницы пе-
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Водяные мельницы в мукомольном
производстве использовались до
начала XX в. В качестве гидрав-
лических двигателей водяные
колёса применялись для насосов
в шахтах и рудниках, для размола
бумаги на бумажных фабриках, для
аздувания кузнечных мехов, для ле-
сопилок и разных станков. С XII в.
наряду с водяными стали появ-
ляться ветряные мельницы. Они
были устроены так же, как и во-
дяные, но приводились в движение
энергией ветра, а не воды. В наше
время устройства, подобные во-
дяным и ветряным мельницам,
вырабатывают электроэнергию -
водяные колёса применяются в гид-
ростанциях, а ветряные вертуш-
ки-в ветрогенераторах.
Ветряная
мельница XVIII в.
и современные
ветрогенераторы

ДРЕВНИЙ МИР
48
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
АНТИКИТЕРСКИЙ МЕХАНИЗМ
Антикитерский
механизм
150-100 гг. до н. э.
Астролябия
Апполония
III в. до н. э.
Классическая
астролябия
IV в.
В 1901 г. на дне Эгейского моря вблизи греческого острова Антиките-
ра среди остатков римского корабля был найден бесформенный
кусок бронзы, в котором угадывались очертания зубчатых колёси-
ков. Учёных заинтересовал загадочный предмет, названный «анти-
китерским механизмом». После длительных исследований учёные
поняли, что перед ними сложнейший прибор, астрономическое вы-
числительное устройство, созданное во II в. до н. э.
Фрагменты
антикитерского
механизма.
Греция. II в. до н. э.
Одна из технологий
исследования
антикитерского
механизма
УВИДЕТЬ СКРЫТОЕ
Детали антикитерского механизма буквально срослись от
многовекового пребывания на дне моря. Заглянуть внутрь
механизма и разобрать изображения и надписи на его
деталях смогли с помощью рентгена, особой фотосъёмки
и компьютерной томографии. Взорам учёных предстали
символы Луны и Солнца, планет и зодиакальных созвездий,
деления, цифры и надписи, выгравированные на цифер-
блатах. Исследователи сделали вывод, что с помощью ан-
тикитерского механизма выясняли, как будут расположе-
ны светила и планеты в любой день на десятилетия вперёд,
и точно рассчитывали даты полнолуний и солнцестояний,
лунных и солнечных затмений. По этим «небесным событи-
ям» астрологи составляли гороскопы,
жрецы определяли даты религиозных
праздников, а земледельцы - сроки
полевых работ.
Схема расположения
шестерён
антикитерского
механизма
Реконструкция задних
циферблатов антики-
КАК ЭТО РАБОТАЛО?
Бронзовые шестерёнки (зубчатые колёса) механизма, вероятно, помещались вну-
три деревянного корпуса чуть длиннее и толще обычной книги. На корпусе с двух
сторон были бронзовые циферблаты. Большой передний циферблат отображал
устройство Вселенной по представлению древних греков: в центре - Земля, во-
круг неё стрелки с изображениями Солнца, Луны и известных грекам планет -
Марса, Юпитера, Сатурна, Венеры и Меркурия. Обод циферблата был разделён на
12 месяцев и 365 дней, на даты указывала стрелка-указатель. Стрелки вращались
разными шестерёнками внутри механизма. Боковой ручкой стрелку-указатель
наводили на нужную дату, и стрелки с небесными телами вставали в том поряд-
ке, в котором светила и планеты будут находиться в указанный день.
Указателем управляла ведущая шестерёнка. Её движение приводило во враще-
ние сцепленные с ней шестерёнки внутри механизма. За счёт разницы в количе-
стве зубцов на шестерёнках скорость их вращения получались разной. Древний
механик сочетанием 37 шестерёнок добился того, что каждая шестерёнка, управ-
ляющая стрелкой с изображением небесного тела, вращалась со своей скоро-
стью, моделируя реальное движение этого тела на небе.
Два циферблата на задней стороне корпуса предназначались для расчёта време-
ни солнечных и лунных затмений, закатов и восходов, зимнего и летнего солн-
цестояния, равноденствий и фаз луны. Эти явления происходят с определённой
цикличностью. Древние астрономы высчитали продолжительность этих ци-
клов, а гениальный механик с помощью шестерёнок заставил стрелки совершать
обороты, соответствующие этим циклам.
терского механизма

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • II в. до н. э.
НОВОЕ ВРЕМЯ
SS’ ?SbnT £Й %
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
49
АСТРОЛЯБИЯ |
*
Один из старейших астрономических и измерительных инструментов -
астролябия. Создание простейшей астролябии приписывают древне-
греческому учёному III в. до н. э. Аполлонию Пергскому. Неизвестно, как
выглядела его астролябия, но классическая астролябия в IVв. представ-
ляла собой тарелку с подвесным кольцом, на бортике которой нанесе-
ны градусы и часы. В тарелку вкладывался диск- тимпан, с выграви-
рованными линиями и точками небесной сферы, необходимыми для
астрономических наблюдений. Поверх тимпана ложилась ажур-
ная решётка - паук - с изображением эклиптики (круга годового
движения солнца) и «веточек» - указателей самых ярких звёзд
небосвода. Все детали скрепляла ось в центре тарелки. На этой
же оси, подобно стрелке, крепилась визирная линейка - алиада.
У астролябии было множество функций. С её помощью, напри-
мер, можно было определить своё местонахождение. Для этого
в полдень нужно было, держа астролябию за подвесное кольцо, стро-
го перпендикулярно к горизонту, направить алиаду на солнце, и тогда
её конец укажет на деление на бортике, обозначающее высоту солнца.
Зная высоту полуденного солнца и дату наблюдения, по формуле вычис-
Средневековая астролябия
линии	подвесное
I UUCAMJ
И ТОЧКИ	кольцо
небесной тимпан
сферы
шкало часов
и градусов
Измерение угла к горизонту
и высоты солнца
с помощью
астролябии
ляли координаты своего местонахождения (широту).
Узнав высоту солнца, паук поворачивали так, чтобы точка эклиптики,
соответствующая дате наблюдения, оказалась на линии тимпана,
обозначающей эту высоту. Тогда все остальные указатели све-
тил вставали так, как они располагались на небосводе в данное
время и в данном месте, составляя карту звёздного неба. Указа-
тели звёзд оказывались над теми линиями и точками тимпана,
которые указывали их координаты и высоту в момент наблюде-
ния. Сверяясь с астролябией, моряки ориентировались по звёздам.
паук
эклиптика
алиада
указатели
звёзд
Реконструкция переднего циферблата
антикитерского механизма
Меркурий шкала дат указатель Солнце Юпитер
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Открытие антикитерского механизма перевернуло
представление об истории развития техники. Счита-
лось, что зубчатые механизмы такой сложности появи-
лись лишь в XIII в. в башенных часах. Но оказалось, что
и более хитроумные приборы, да ещё и портативных
размеров, создавали древнегреческие механики. Секрет
их изготовления перекочевал из Гоеции в Рим. С падени-
ем Римской империи на Западе забыли о шестерёнках, но
их продолжали создавать в Византии. В византийском
Ливане был сделан второй по древности после анти-
китерского механизма шестерённый механизм, дошед-
ший до наших дней, - астролябия 520 г., показывающая
фазы Луны. От Византии секреты шестерёнок переко-
чевали к арабам, а арабская культура проникла в Евро-
пу во времена арабского завоевания Испании и Кресто-
вых походов. Сделав крюк во времени и пространстве,
шестеренные механизмы вернулись в Европу и нашли
достойное применение в механических часах.

ДРЕВНИИ МИР
50
ОСНОВА ОСНОВ
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Насос Герона - I в.
Эолипил-1 в.
Герон Александрийский
НАСОС ГЕРОНА
Древнегреческий изобретатель Герон, живший,
вероятно, в I в. н. э. в Александрии, продолжил ис-
следования Ктесибия в области гидравлики и пнев-
матики и создал ряд механизмов, приводившихся
в действие давлением воды, воздуха или пара.
Многие изобретения Герона были забыты. Но на-
сос Герона в Древнем мире широко использо-
вался для тушения пожаров, а спустя века принцип
его действия был использован в целом ряде важных
приборов и механизмов, например в медицин-
ском шприце, термометре и паровой машине.
В ПОМОЩЬ ОГНЕБОРЦАМ
В одном из своих научных трактатов, книге «Пневматика», Герон Александрий-
ский описал устройство насоса, которым 2 человека могли качать воду из во-
доёма. Основой действия этой машины служили два цилиндра с отверстиями
(клапанами) внизу для поступления воды и поршни, по трубкам выталкивающие
эту воду наружу. Насос Герона применялся в основном для тушения пожаров
и помогал эффективнее бороться с огнём. По иронии судьбы, меньше чем через
три сотни лет свитки с научными трудами изобретателя пожарного насоса сго-
рели вместе с другими рукописями при пожаре Александрийской библиотеки.
Труды Герона дошли до нас только в списках его учеников и последователей.
Медицинский шприц
действует по принципу
насоса. Из стеклянной
колбы (1) через отвер-
стие в игле (2) поршнем
(3) выдавливается воздух.
Когда поршень отводят
назад (4), погрузив иглу
в жидкость (5), жид-
кость под воздействием
внешнего (атмосфер-
ного) давления (6) через
отверстие иглы вслед
за поршнем начинает
втягиваться в колбу (7),
где почти нет воздуха
и образовалось низкое
давление (вакуум).
Из наполненной колбы
жидкость поршнем вы-
тесняется через иглу (8).
Устройство насоса Герона
Рычаг (1) насоса поочерёдно опускал и поднимал поршни (2) внутри цилиндров (3).
Когда поршень поднимался, под ним в цилиндре образовывалось пустое, безвоздуш-
ное пространство, вакуум, куда под давлением атмосферы устремлялась вода из
источника, поступающая через открывшийся клапан (4). По закону сообщающихся
сосудов вода заполняла и соединённые с цилиндром трубки (5). Опускаясь, поршень
закрывал клапан (4), и вода устремлялась в единственный выход, в трубку (5). В трубке
создавалось такое высокое давление воды, что она струёй вылетала из её отверстия
(6). Поочерёдное действие двух поршней в насосе создавало непрерывный ток воды
из трубки. Присоединяя к трубке гибкий шланг, движение воды направляли в нужную
сторону, например на пламя пожара.
ПНЕВМАТИКА (от греч. «пневма» - дыхание) - при-
кладная наука о законах движения и равновесии
газов (в т. ч. пара) и применении этих законов на
практике.
ПОРШЕНЬ - цилиндрическая деталь, двигающаяся
внутри полого цилиндра и служащая для преобра-
зования давления газа или жидкости в механиче-
скую работу.
ШАР ЭОЛА |
Вода при температуре 100 °C переходит в газообраз-
ное состояние (пар). Гэрон, изучив свойства пара,
придумал удивительный механизм - зол и пил (от греч.
«Шар бога ветров Эола»), Пар, нагнетённый в полый
шар, выходил из него через сопла и, на диву
зрителям, с огромной скоростью
(до 3500 оборотов в минуту)
раскручивал этот шар.
Устройство эолипила
Влив воду в отверстие (1) в запаянной крышке
котла (2), его затыкали, а под котлом разводи-
ли огонь. Вода, нагреваясь, превращалась в
пар, который по припаянным к крышке труб-
кам (3) поднимался и нагнетался в полый шар
(4). В шаре были два отверстия с припаянными
Г-образными трубками - соплами (5). Пар под
большим давлением вылетал из узких сопел в
одном направлении, толкая сопла в обратную
сторону и раскручивая шар.

ОРУДИЯ ТРУДА • I в.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
КАК РАБОТАЕТ ДАВЛЕНИЕ
Герои придумал множество хитро-
умных механизмов, работающих по
открытым им законам пневматики.
Фонтан Герона - система из трёх со-
единённых меж собой сосудов, в ко-
торой давление воды и воздуха вы-
зывало автоматическое извержение
водяной струи. Чудесные механизмы
Герона вызывали восторг и удивление
его современников, и ими с радостью
пользовались жрецы для привлечения
народа в храмы. Одним из этих чудес
было автоматическое раскрывание
дверей храма. Не меньшим чудом был
изобретённый Героном музыкальный
инструмент гидравлос, подобие совре-
менного органа. Звуки в нём создава-
лись потоками воздуха, проходящими
через трубы разной величины, а по-
давало воздух в трубы давление воды,
накачанной насосом, работавшим от
миниатюрной ветряной мельницы.
В усовершенствованном римлянами
гидравлосе насос качал воздух в трубы
напрямую, без посредничества воды.
фонтана Герона
Вода из открытого верх-
него сосуда (1) по иду-
щей вниз трубке (2)
поступала в закрытый
нижний сосуд (3). Дав-
ление текущей вниз воды
вытесняло из сосуда (3)
Устройство римского органа
Ветряная мельница (1) вращала колесо (2). При про-
кручивании колесо стержнями (3) давило на рычаг (4)
поршневого насоса (5). Поршень по трубке (6) нагне-
тал воздух к трубам (7) органа. Трубы снизу закрывались
клапанами (8), которыми управлял музыкант, нажимая
на клавиши (9). Открывая нужную трубу, музыкант вы-
пускал из неё воздух, создавая один звук. Меняли звук,
закрывая одну трубу и открывая другую.
воздух, который по дру-
гой трубке (4) поступал
в закрытый средний со-
суд (5) с водой. Давление
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
воздуха вытесняло воду
из сосуда (5), и вода че-
рез открытую трубку (6)
выбрасывалась струёй
и падала в сосуд (1).
Устройство работало не-
По принципу насоса Гэрона рабо-
тали насосы для откачки воды
из трюмов кораблей и пожарные
помпы. Поршневые механизмы
прерывно, пока в сосуде
есть в медицинских шприцах
и в гидравлических прессах,
в затворах артиллерийских ору-
дий и в пневматическом оружии,
в паровых двигателях и двига-
телях внутреннего сгорания.
Изобретение эолипила обогнало
свое время: лишь уровень науч-
но-технического развития того
периода не позволил Герону от-
крыть принцип паровой машины
и применить его на практике. Эоли-
пил можно считать и прототипом
реактивного двигателя, кото-
рый в XX в. поднял в небо самолёты
и запустил в космос ракеты.
На алтаре (1) разжигался огонь. Нагретый огнём воздух по трубке (2) поступал в за-
крытый сосуд с водой (3), спрятанный в подвале храма. Воздух вытеснял из сосуда (3)
воду, и она по трубке (4) поступала в бадью (5). Под тяжестью наполняющей её воды
бадья опускалась и с помощью блока (6) тянула канат (7), вращающий цилиндры (8).
Цилиндры приводили в движение поворотные двери (9), и они медленно раскрыва-
лись. Вечером огонь тушили, воздух переставал давить на воду в сосуде (3), и вода из
бадьи (5) по принципу сообщающихся сосудов переливалась обратно в сосуд (3).
Противовес-гиря (10) тянул канаты (11), раскручивая цилиндры (8) в обратную сторону.
Двери закрывались, пустая бадья поднималась в исходное положение.

ДРЕВНИИ МИР
52
ПлЗмлШЕжЗшл
КОЛИЗЕИ
самые
свод - и
самый
Колизей
(амфитеатр Флавиев)
75-80 гг.
под ареной
собой

Внешний эллипс
187,77 м на 155,64 м
Длина окружности
эллипса 527 м
Площадь 3357 м2
Высота стен 49 м
3 пояса аркад
по 80 арок
(всего 240 арок)
Эллипс арены
85,75 м на 53,62 м
Вместимость
60 000 зрителей
Колизей (амфитеатр Флавиев) - крупнейшее
здание Рима, древнеримский «стадион». В Коли-
зее воплотились лучшие технические достижения
того времени. Размеры Колизея требовали мощ-
ных опор, и римляне употребили для них
надёжные конструкции - арку и
прочный материал - бетон.
Основание массивного
здания Колизея - фунда-
мент (1) - залитая бето-
ном яма глубиной 13 м,
окружающая углубле-
ние под ареной (2).
сердцевина стены -
бетон со щебнем
и битым кирпичом
Стена Колизея
облицовка из кирпича
Каменную или кирпичную
кладку римляне скрепля-
ли цементным раство-
ром - вяжущей смесью
извести и воды (3) с пес-
ком (4) и отложениями
вулканического пепла.
Из цементного раствора
с заполнителями (щеб-
нем (5), битым кирпичом
и пр.) делали самосто-
ятельный строительный
материал - бетон. Засты-
вая, бетон превращался
в монолитную каменную
массу заданной формы,
по прочности превосхо-
дившую каменную и кир-
пичную кладку. Бетон
римляне использо-
вали со II в. до н. э.
Углубление
представляло
бетонный бассейн (6),
окружённый подземным
рвом. Ров наполнялся
водой по трубам водо-
провода. Через шлюзы
вода из рва быстро за-
полняла бассейн для
проведения зрелищных
морских сражений. По-
сле представления воду
сливали обратно в ров,
а бассейн накрывали
настилом из досок (7),
превращая в арену для
гладиаторских боёв. При
императоре Домици-
ане под ареной на ме-
сте бассейна устроили
подземные помещения
для клеток со зверями,
размещения декораций
и механизмов их подъё-
ма на арену. Проводить
морские сражения ста-
ло невозможно, зато дру-
гие представления полу-
чались зрелищнее.
£
На фундаменте, повторя-
ющем очертания будуще-
го здания, из камня тра-
вертина были возведены
основания 80 радиально
расходящихся несущих
стен (8), соответствующих
80 аркам-входам. Арки
(9) возводили из камен-
ных блоков, соединён-
ных стальными скобами.
Стены делали из бетона,
заливая его между двумя
облицовками (10) из кир-
пича (или камня).

УДОБНО И КРАСИВО
Колизей (от лат. colosseus - громадный) построен при импе-
раторах Веспасиане и Тите из династии Флавиев для прове-
дения сражений рабов-бойцов - гладиаторов, - травли зве-
рей, морских сражений и пр. Эллиптическую арену Колизея
окружают ступенчатые ряды зрительских мест, опирающи-
еся на три яруса аркад и сводов, перекрывающих внутренние
лестницы и галереи для прохода зрителей к местам. Через
арки верхних ярусов эти помещения освещались и прове-
тривались, а арки нижнего яруса служили входами в амфи-
театр. Представления были бесплатными, зрителей было
много, но из-за обилия входов давки не создавалось.
Колизей (амфитеатр Флавиев)
Современный вид
Концентрично сходящи-
еся к арене эллипсы
аркад соединяли пере-
крытиями в виде цилин-
дрических сводов (11),
образуя галереи для
прохода к зрительским
местам. На деревянных
кружалах (12) выклады-
вали основу свода - кар-
кас из плоских кирпичей
(13), поставленных на
рёбра. Поверх карка-
са заливали бетон (14),
Фасад (наружная часть)
Колизея - 3 яруса аркад,
заканчивающихся порти-
ком (21), стеной из кам-
ня травертина, кирпича
и бетона, опирающейся
на колоннаду. Сверху
к портику были прикре-
плены 240 мачт (22) для
тента, который растяги-
вали над всем амфитеа-
тром, защищая зрителей
от дождя и солнца.
Ордер - это тип архитек-
турной композиции из
вертикальных опор (ко-
лонн) и горизонтального
оформления балочного
перекрытия (антаблемен-
та), поддерживающего
кровлю. Колизей построен
не по ордеру, это сводча-
то-арочная конструкция,
и колонны на фасаде
не несут конструктивной
нагрузки, а служат лишь
украшением.
Строительство Колизея шло 5 лет, в нём участвовали
15 000 рабочих (рабов и наёмных специалистов) разных
специальностей, работавших посменно. Рабочие были
организованы в цеха (подразделения) по специально-
стям. Каменотёсы (26) добывали в карьерах и обраба-
тывали каменные блоки и плиты. Каменщики (27) клали
камни, кирпичи, заливали бетон. Скульпторы вырезали
из мрамора капители (28) и статуи (29) для украшения
фасада. Плотники (30) строили леса и подъёмники.
Разнорабочие (31) замешивали строительные смеси,
носили тяжести. Для переноса тяжестей использовали
носилки (32) и тачки (33). Строительные материалы до-
ставляли на телегах (34).
формируя свод и пол
верхнего этажа.
Мраморные скамьи (15)
для зрителей установили
на наклонном своде из
бетона (16), возведённом
над арочными сводами
галерей.
Для строительства на
высоте использовали пе-
редвижные деревянные
помосты-леса (17). Кир-
пичи, бадьи с жидким бе-
тоном и цементом под-
нимали вручную (18) или
блочными подъёмниками
(19), а тяжёлые каменные
блоки - мощными подъ-
ёмными кранами (20) на
верёвках, перекинутых че-
рез полиспасты. Верёвки
тянули, наматывая их на
бобину крана, которую
крутили большим коле-
сом-воротом.
Фасад был облицован
плитами из мрамора
и травертина и украшен
колоннами с капителями
(верхней частью колонн)
греческих ордеров - дори-
ческого (23), ионического
(24) и коринфского (25).
КУПОЛ ПАНТЕОНА |
Римляне создавали цилиндрические, крестовые своды
и купола. До XIX в. самым большим в мире куполом оста-
вался бетонный купол Пантеона - храма, построенно-
го в 126 г. в Риме. Его возводили на полусферических
(по форме купола) кружалах (а) из досок. Нижняя часть
купола строилась на кирпичном каркасе (б) в виде яче-
ек, которые заливались бетоном (в). Внутрь ячеек
ставили деревянные формы - ступенчатые пирамидки
(г) для создания выемок в куполе - кессонов (д). Кессо-
ны не только украшали купол, но и облегчали бетонную
массу, чтобы купол не развалился под своей тяжестью.
Верхняя часть купола, вероятно, возводилась без кар-
каса - пирамидки крепили прямо на кружала и заливали
сверху бетоном. На вершине оставили круглое окно
для света. Когда бетон застыл, кружала разобрали,
пирамидки вынули и получили купол с рядами кессонов.

ДРЕВНИЙ МИР
54
ОСНОВА ОСНОВ
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Египетское стекло
Ок. Ill тыс. до н. э.
Стеклодувное
производство
I в. до н. э.
Римское стекло
и оконные стёкла
I в.
РИМСКОЕ СТЕКЛО
Глазурованные плитки
из египетской пирамиды
Джосера
Один из древнейших
примеров употребления
стекла. Ок. 2650 г. до н. э.
Стекло - один из древнейших искусственных ма-
териалов. Считается, что его открыли египтяне не
менее 5000 лет назад. Почти в то же время первые
стеклянные изделия появились и в Междуречье. Но
широкое распространение стекло получило лишь
после открытия в I в. до н. э. стеклодувной техники.
В I в. лидером в производстве стеклянных изделий
стала Римская империя.
Этапы изготовления
египетских полых
сосудов из стекла
1.	Выкладывание «колба-
сками» размягчённого
стекла по песчаной
форме
2.	Размягчение изделия
в печи
3.	Обкатка на ровной
плите
КАК ПОЛУЧИТЬ СТЕКЛО?
Стекло - это сплав кварцевого песка (кремнезёма), извести
(оксида кальция) и соды (карбоната натрия), иногда с добав-
лением других веществ. Залежи природной соды образуются на
берегах некоторых озёр, вода которых насыщена этим минералом.
Несколько содовых озёр находятся в Африке. Африканскую соду по-
ставляли во многие страны Древнего мира для кулинарных нужд. По
легенде, финикийские купцы, торгующие содой, отдыхая на песчаном
Римские стеклянные
пляже, развели костёр, а очаг сложили из блоков спрессованной соды.
Утром в погасшем очаге они обнаружили стеклянный слиток - сода расплави-
лась и, смешавшись с песком и золой, превратилась в стекло.
Египетский «фаянс» -
сосуды из цветного
непрозрачного стекла.
XV-XIV вв. до н. э.
СТЕКЛЯННАЯ ГЛАЗУРЬ
В III тыс. до н. э. египетские стеклоделы плавили смесь
для изготовления стекла в керамических тиглях на откры-
том очаге, получая фритты - спёкшиеся куски стекла.
Примесь меди в песке смеси окрашивала фритту в зеле-
новатый цвет. Фритты перемалывали
жерновами и снова плавили уже в
закрытой печи. Готовое стекло расти-
рали в порошок, смешивали с водой,
этой смесью покрывали керамику
и обжигали её в печи. Вода испаря-
лась, а порошок плавился, образуя
цветной стекловидный слой - глазурь.
Украшение в виде сокола
Египет. Ок. 1352 г. до н. э.
Кусочками цветного стек-
ла наряду с драгоценны-
ми камнями инкрустиро-
вали ювелирные изделия.
СДЕЛАНО В ЕГИПТЕ
Во II тыс. до н. э. египтяне стали использовать окрашенное в разные
цвета стекло как самостоятельный материал. При плавлении стек-
ло не сразу становится жидким, при температуре около 1200 °C оно
превращается в пластичную тягучую массу, похожую на карамель.
Пока стекло не остыло, ему можно придать любую форму. Размягчённое
стекло вдавливали в углубления, придавая ему несложные формы блюд и чаш.
Остывая, стекло становится твёрдым и хрупким, и, если не успеть превратить его в изде-
лие, его придётся расплавить заново. Полые стеклянные сосуды египтяне делали, обма-
тывая «колбаски» тягучего раскалённого стекла вокруг формы, вылепленной из сырого
песка. Когда стекло застывало, из сосуда вытряхивали песок и снова ненадолго стави-
ли в печь, чтобы разноцветные «колбаски» запеклись, и выравнивали изделие, прока-
тывая его по гладкой плите. Стекло в Египте ценилось почти как драгоценные камни.

МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ • I в.
ПРОЗРАЧНЫЙ ПУЗЫРЬ
Неподкрашенное египетское стекло из-за низкой темпера-
туры плавления получалось матовым. В I в. до н. э. в ближ-
невосточных провинциях Римской империи научились
варить прозрачное стекло и изобрели выдувную трубку.
Возникло стеклодувное производство. Сосуды выдували
из порции расплавленного стекла, насаженного на трубку,
формируя полость давлением выдыхаемого воздуха. Тех-
нология оказалась довольно проста, и стеклянные изделия
стали широко использовать в быту. Римляне массово про-
изводили стеклянную посуду, вазы, флаконы, бутыли для
вина и ёмкости для хранения продуктов. Выдувные формы
украшали ручками и орнаментами из стеклянных «колба-
сок». Из стекла делали небольшие статуэтки и фигурные
подвески, вдавливая размягчённое стекло в формы. Нео-
стывшие стекла украшали рельефными оттисками, а гото-
вые стеклянные изделия покрывали резьбой.
ОКОННЫЕ СТЁКЛА
Римляне стеклили окна стеклянными
Римское стекло I—IV вв.
1.	Фрагмент сосуда
из цветного стекла
с рельефными изобра-
жениями рыб
2.	Графин из прозрачно-
го стекла
3.	Двойной флакон
для благовоний
4.	Статуэтка (формован-
ное стекло)
5.	Чаша из Помпей
(украшена вдавленными
рельефами)
6.	Розетка (формован-
ное стекло)
7.	Александрийское
«золотое» стекло -
пластина с изображени-
ем, выложенным золотой
фольгой меж двух слоёв
стекла
8.	Стеклянная плитка
с вдавленным изображе-
нием рыбы	ZT4.
кругами диаметром до 20 см, кото-
рые получали из отрезанных донышек
крупных выдувных сосудов. Отлить
на поддоне большое плоское стек-
ло не удавалось - при остывании оно
трескалось из-за разницы температур
остывавших стекла и поддона. Но на
поддоне отливали небольшие тол-
стые стеклянные плитки. Их ещё
горячими извлекали из поддона,
раскатывали как тесто, выре-
зали прямоугольники и осту-
жали. Такие оконные стёкла
были найдены при раскопках
в Помпеях, римском городе,
погибшем в 79 г. при извер-
жении вулкана Везувия.
Оконное стекло из г. Помпеи
I в. Примерно 50 см на 25 см.
С падением Римской империи многие технологии были утеряны, и оконные
стёкла появились вновь только в позднем Средневековье. Их делали так: из
стекла выдували шар, плющили его на медной дощечке и отрывали труб-
ку от неостывшего стекла, получая толстые стеклянные кружочки. Также
ровное стекло делали, разрезая и расправляя стенки выдувных стеклянных
цилиндров. Стёклышки получались небольшими, их часто делали разноцвет-
ными и, скрепляя оловянными оправами, собирали в мозаичные витражные
окна. В конце XIX в. стали производить искусственную соду для стекольной
смеси и придумали дешёвые способы массового изготовления листового
стекла. Одним из этих способов пользуются и сейчас: жидкое стекло выли-
вают в ванну с расплавленным оловом, по которому оно растекается тонким
слоем, как масло по воде, и, остывая, превращается в ровный тонкий лист.
Витражное окно
Барселона. XIII в.

ДРЕВНИЙ МИР
56

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Строительство
первых мегалитов
IV тыс. до н. э.
Связующий раствор,
кирпич-сырец,
обожжённый кирпич
III тыс. до н. э.
Древнейшая дамба
рубеж III-II тыс. до н. э.
Греческие ордера
IV в. до н. э.
Римский бетон
II в. до н. э.
Гипокауст
I в. до н. э.
Зарождение алхимии
II в.
ДОСТИЖЕНИЯ ДРЕВНИХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ
Древние цивилизации достигли высокого уровня тех-
нического развития, и новые находки учёныхпостоян-
но расширяют наши представления о технических
возможностях древних. Многие технологии древно-
сти дошли до наших дней почти в неизменном виде,
другие были забыты и открыты заново значительно
позже, но остались и неразгаданные тайны - на-
пример, достоверно не известно, как строились
египетские пирамиды или Стоунхендж в Англии.
Стоунхендж. IV тыс. до н. э.
СТРОИТЕЛЬСТВО
ВIV тыс. до н.э. в Англии был построен
Стоунхендж - самый большой мегалит,
погребальное и культовое сооружение
из огромных каменных плит (ок. 25 т),
держащихся друг на друге благодаря
своему весу. В III тыс. в Египте из от-
лично обработанных камней на свя-
зующем растворе строятся пирамиды,
а простые жилища возводятся из ис-
кусственного строительного материа-
ла - из необожжённого кирпича-сырца.
В Шумере с III тыс. до н. э. из кирпи-
ча-сырца строят громадные ступенча-
тые храмы - зиккураты, а облицовы-
вают их уже обожжённым кирпичом.
Расцвет строительства из обожжённого
кирпича - городские стены до 12 м тол-
щиной, храмы и дворцы Вавилона, воз-
ведённые в VII-V вв. до н. э. и украшен-
ные рельефной глазурованной плиткой.
В Греции в это время складываются
архитектурные ордера. Значительный
шаг в строительстве - появление рим-
ского бетона, позволяющего возводить
монолитные стены и своды - подобная
технология монолитного строительства
получила второе раждение в наши дни.
Римская бетонная дамба Прозерпина. I в. Испания
ГИДРОТЕХНИКА
Люди древности преобразовывали природу - проводили
через засушливые земли сеть оросительных каналов, кото-
рые наполнялись водой удалённых рек, строили водохрани-
лища, где накапливали воду на случай засухи. Для создания
водохранилищ реки перегораживали гидротехническими
сооружениями - дамбами (плотинами). Самая древняя дамба
Садд-эль-Кафара построена в Египте на рубеже III—II тыс.
до н. э. Она представляла собой две каменных стены дли-
ной 111 м и высотой до 12 м, пространство меж которыми
было заполнено камнями и щебнем. Дамба перегоражива-
ла крупную реку и образовывала водохранилище объёмом
более 2 млн м3. В Древнем Риме строили бетонные плотины,
например в I в. была построена дамба Прозерпина длиной
свыше 400 м и высотой до 4,5 м. Римляне с помощью дамб
также сдерживали разливы рек, препятствуя затоплениям,
а по гребням дамб, как по мостам, прокладывали дороги.

ОБЗОР • IV тыс. до н. э. - I в.
йф 3 ^4» t *12 жЛ ж li в /Ла IB#4 £ й g
НОВОЕ ВРЕМЯ
57
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Масляная лампа
Герона
При понижении уровня масла в чаше (1)
опускались плавающий в нём поплавок (2)
и соединённое с ним зубчатое колесо (3).
Колесо при опускании прокатывалось по
сцепленной с ним вертикальной зубчатой
рейке (4). Проворачиваясь, колесо выдвигало
другую, горизонтальную зубчатую рейку (5),
с которой тоже находилось в сцеплении.
Тонкий конец горизонтальной рейки (6),
обмотанный фитилём, выдвигался, подавая
новый кусок фитиля в зону горения.
СВЕТ И ТЕПЛО
Главным источником света оставалась масляная лампа. За такими лам-
пами приходилось следить, доливая выгоравшее масло и подтягивая
быстро сгоравший фитиль, так чтобы его кончик оставался над по-
верхностью масла. Единственным усовершенствованием масляной
лампы было придуманное Героном устройство для автоматической
подачи фитиля, где была впервые применена зубчатая рейка (рееч-
ная передача).
В Римской империи простые дома отапливались очагами и печами,
а богатые виллы, дворцы и общественные бани (термы) примерно
с I в. до н. э. отапливали гипокаусты. Гипокауст - это система ото-
пления, состоящая из печи, обычно расположенной вне здания, от
которой отходили каналы и трубы, проводившие тёплый воздух
под пол и в стены. С падением Римской империи эта технология
отопления постепенно забылась. Но идею обогревать помещение
через пол недавно возродили в системе отопления «тёплый пол».
Устройство гипокауста
а.	Печь в фундаменте здания за пределами внешних стен
б.	Направления потоков тёплого воздуха из печи
в.	Канал в стене между кладкой и обшивкой для прохода тёплого воздуха
г. Опоры, поднимающие пол
д. Настил пола
е. Бетонная стяжка и мозаика пола
ХИМИЧЕСКАЯ ПРАКТИКА
Химия-естественная наука, изучающая
состав и свойства веществ. Работая с ке-
рамикой, стеклом, красителями тканей,
дубильными веществами для выделки
кож, изготавливая лекарства и косме-
тику, люди древности на практике уз-
навали свойства разных веществ. Древ-
ним были известны 7 чистых металлов:
благородные металлы золото и серебро
и неблагородные металлы - медь, сви-
нец, олово, железо и ртуть, а в составе
минералов - мышьяк, цинк и висмут.
Медики знали об антисептических
(обеззараживающих) свойствах свин-
ца и серебра, о ядовитости ртути
и мышьяка.
В Древнем Египте освоили очищение
золота от других металлов путём на-
гревания его со свинцом, оловом, со-
лью и даже с ячменными отрубями.
В Риме уже в I в. золото очищали, сма-
чивая ртутью измельчённую золотосо-
держащую руду. Золото соединялось
с ртутью, образуя на её поверхности
тонкую плёнку - амальгаму. Амальга-
му снимали и нагревали, летучая ртуть
испарялась, оставляя чистое золото.
РОЖДЕНИЕ АЛХИМИИ
Накопленные практические знания пытались систематизи-
ровать греческие учёные - натурфилософы. Эпидокл, Пла-
тон и Аристотель выдвинули теорию о четырёх основных
элементах (стихиях) - воде, воздухе, огне и земле, из комби-
наций которых, по их мнению, состояли все вещества в при-
роде. Если все вещества состоят из одинаковых элементов,
то, изменив соотношение этих элементов в одном веществе,
можно получить другое. Так, во II в. в Александрии возник-
ло учение о трансмутации металлов - превращении одно-
го металла в другой. Сторонники этого учения, названные
впоследствии алхимиками, пользуясь уже выработанными
приёмами работы с металлами и другими веществами, ис-
кали философский камень - вещество, способствующее пре-
вращению неблагородных металлов в золото. Они держали
свои опыты в тайне, соединяя науку с мистикой. Экспери-
ментируя с разными веществами в поисках мифического
философского камня, алхимики сделали массу открытий
и подготовили рождение химии как науки.

ДРЕВНИЙ МИР
58
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ (ЕСТЕСТВЕННАЯ ИСТОРИЯ) - со-
вокупность знаний о природе. Греческие натур-
философы, изучая природу, не разделяли свои
знания на отдельные науки - физику (науку о за-
кономерностях природы, о строении и законах
движения материи), химию (науку о веществах),
астрономию (науку о Вселенной, звёздах и плане-
тах), географию (науку о Земле), биологию (науку
о животных и растениях). Древние изучали природу
в целом, и до XVII в. все науки о природе объеди-
нялись в единую область знаний - естествознание.
КОГДА БИОЛОГИИ ЕЩЁ НЕ БЫЛО
Садоводы, земледельцы, лекари-травники, скотоводы,
охотники, рыбаки, птицеловы, пчеловоды, постоянно на-
блюдающие животный и растительный мир, получали
знания о живой природе, открывали новые виды животных
и растений, изучали их особенности. Земледельцы из опы-
та поняли, что, отбирая лучшие семена для посева, можно
вывести растения плодоноснее дикорастущих. Скотоводы
для получения потомства скрещивали животных, имею-
щих наиболее полезные человеку свойства, и вывели поро-
ды длинношёрстных овец, дойных коров, тучных свиней,
быстроногих лошадей, не похожих на своих диких предков.
Одну из первых попыток систематизировать знания
о живой природе предпринял Аристотель, написав
в 330-е гг. до н. э. «Историю животных». Аристотель раз-
делил живую природу на мир растений и мир животных.
Описав многие виды животных, он разделил их на бес-
кровных (насекомые, моллюски, черви, пауки, ракообраз-
ные и т. д.) и тех, кто имеет кровь, - четвероногих (звери),
двуногих (птицы) и безногих (рыбы). Аристотель считал,
что всё живое неизменно с момента своего возникновения,
однако более совершенные, более «одушевлённые» живот-
ные появились позже менее «одушевлённых», примитив-
ных видов. Выстроив иерархическую «лестни-
цу существ», восходящую от низших видов
к высшим, Аристотель не только заложил
основы классификации природы, но и пред-
восхитил появление теории эволюции.
Отцом ботаники, науки о растениях, счи-
тают древнегреческого философа Тео-
фраста (ок 370 г. до н. э. - 288/285 г. до н. э.).
В его трудах «История растений» и «Причи-
ны растений» описаны 500 видов растений,
собраны все знания об их свойствах и вы-
ращивании, сделана попытка классифи-
цировать растения.
Теофраст -
«отец ботаники»
ХРАМОВАЯ МЕДИЦИНА
Принято считать, что медицина зародилась в Древнем Егип-
те. Врачеванием там занимались жрецы при храмах, по-
лучавшие дарованные богами знания в закрытых школах
и хранящие их в секрете от непосвящённых. Изучая свой-
ства растений и минералов, египтяне приготовляли на их
основе лекарства. Папирус Эберса XVI в. до н. э. содержит
более 900 рецептов лекарств. Традиция бальзамирования
усопших помогла жрецам изучить особенности строения
человеческого тела - анатомию. Жрецы-бальзамиров-
щики умели составлять консервирующие составы из
трав и минералов, сохранявшие тела покойных не-
тленными на протяжении веков.

ОБЗОР • IV тыс. до н. э. - I в.
ИНДИЙСКАЯ ХИРУРГИЯ
Больших успехов в изучении анатомии достигли в Древней Индии, где врачам
разрешали вскрывать трупы для исследований. Древнеиндийский медик Суш-
рута (предположительно I—II вв.) описал сотни человеческих костей, мышц,
суставов и сосудов. В медицинском трактате Сушрута-самхита он описал 650 ле-
карств, 120 хирургических инструментов и более 300 хирургических операций.
Индия была лидером Древнего мира в области хирургии - Сушрута при опера-
циях производил обезболивание, останавливал кровотечения давя-
щими повязками и холодом, сшивал раны.
ОТЕЦ МЕДИЦИНЫ
В древности болезнь рассматривали
как вмешательство злых духов или как наказание богов. Древнегре-
ческий врач Гиппократ (ок. 460 г. до н. э. - 377/356 гг. до н. э.) пер-
вым заявил, что заболевания возникают исключительно вследствие при-
родных причин. Он отделил медицину от религии, возвёл её в ранг науки
Суш рута -
один из осно-
воположников
индийской
медицины
и вошёл в историю как «отец медицины». В Греции было запрещено вскрывать
Древнеиндийские
медицинские
инструменты
Гиппократ - «отец
медицины»
Древнегреческие
сосуды для приготовления
и хранения лекарств
покойников, и Гиппократ не имел точных представлений о строении челове-
ческого тела. Но он умел диагностировать болезни по моче и другим выделе-
ниям организма. Прослушиванием (аускультацией) определял, есть ли хрипы
при дыхании, прощупыванием (пальпацией) и простукиванием (перкуссией)
проверял состояние внутренних органов. Он изучил симптомы и ход течения
разных заболеваний и для лечения разных болезней разработал свои режимы
сна, питания и движения. Путём наблюдений своих пациентов Гиппократ выде-
лил 4 типа темперамента человека: холерик, сангвиник, флегматик и меланхолик.
Темперамент, по представлениям Гиппократа, определяется преобладанием у
человека одного из 4 жизненных соков: желчи (холе), лимфы (флегмы), крови
(сангвис) или чёрной желчи (мелан холе). Темперамент влияет не только на ха-
рактер и поведение человека, но и выявляет в нём склонность к определённым
заболеваниям, свойственным его типу.
Клавдий Гален.
Средневековый портрет
ДРЕВНИЕ АНАТОМЫ
В египетской Александрии рубежа IV—III вв. до н. э. разреша-
лось производить вскрытия трупов, и жившие там греческие
врачи Герофил и Эрасистрат, получившие возможность из-
учать анатомию, написали первые труды о нервной системе
и мозге, о сердечно-сосудистой деятельности и кровообраще-
нии. Наряду с верными выводами они сделали и много оши-
бок, которым суждено было веками кочевать из одного меди-
цинского труда в другой. Так, римский учёный Цельс (от 25 г.
до н. э. - ок. 50 г.) повторил ошибки Герофила и Эрасистрата
в своей книге «О медицине», которая стала главным учеб-
ником медиков на многие века вперёд. Римский врач Гален
(129/131 - 200/217 гг.) значительно обогатил знания по анато-
мии, написав труд «О строении человеческого тела», кото-
рый веками штудировали все врачи Европы. Гален, не имея
возможности вскрывать трупы людей, делал выводы, осно-
вываясь на изучении строения обезьян и свиней, и во многом
ошибался. Но и его выводы никто не подверг сомнению до
XVI в. Гален прославился и как практик - он был замечатель-
ным хирургом и личным медиком римских императоров.
Авл Корнелий Цельс.
Гравюра из издания
книги «О медицине» XVI в.
Древнегреческие
хирургические
инструменты

СРЕДНИЕ ВЕКА
60
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Камера-обскура
Ибн ал-Хайсама
X в.
Ибн ал-Хайсам
КАМЕРА-ОБСКУРА
Камера обскура - в переводе с латыни «тёмная
Портативная
камера -обскура.
XVII в.
комната» - простейший прибор для получения оптического изобра-
жения предметов. Первыми камерами-обскура были тёмные ком-
наты с маленьким отверстием в одной стене для прохождения све-
та и с экраном на противоположной стене, куда проецировалось
изображение.
МИР ЧЕРЕЗ ДЫРОЧКУ
Первые упоминания о возникновении
перевёрнутого изображения на стене
тёмной комнаты встречаются у по-
следователей китайского философа
Мо-цзы в IV в. до н. э. В X в. персид-
ский учёный Ибн ал-Хайсам соорудил
шатёр для наблюдения солнечного
затмения. Не желая портить глаза,
глядя на солнце, он проделал малень-
кую дырочку в пологе шатра и наблю-
дал изображение солнца на проти-
воположной стене. Это была первая
настоящая камера-обскура.
ЛУЧ - это направление распространения свето-
вой волны.
ВСЁ НАОБОРОТ
Как из света, проходящего сквозь ма-
ленькую дырочку, может возникнуть
большое изображение, да ещё и вверх
ногами? Ещё Ибн ал-Хайсам открыл,
что солнечный свет распространяется
прямыми лучами и сразу во все стороны.
Так рисуют солнце дети - кружок с рас-
ходящимися во все стороны лучами.
И от каждой точки любого освещён-
ного предмета во все стороны исходят
прямые лучи отражённого света. Из
этого потока лучей некоторые попада-
ют в отверстие камеры-обскуры. Лучи
от точки, которая находится точно на-
против отверстия, ложатся на стену-
экран на своей высоте. Лучи от точек,
которые находятся выше отверстия,
оказываются внизу экрана, а лучи от
нижних точек - вверху. Так на стене по-
является перевёрнутое изображение.
ЧТО ТАКОЕ СВЕТ? [
Свет - это вид энергии, распространяющейся как
электромагнитные волны. В однородной среде волна
(луч) света идёт по прямой. Это видно по прямому лучу
фонарика в темноте.
Световые волны бывают разной частоты и длины,
и от этого зависит цвет света, который мы видим.
Фиолетовый цвет - это наиболее короткие волны,
которые мы можем воспринимать, а красный - самые
длинные волны, видимые глазом. Человеческому глазу
доступны 7 основных цветов спектра (цвета радуги),
а также их переходные оттенки и смешения. Мы видим
мир цветным, потому что освещённые предметы от-
ражают световые волны разной частоты: трава отра-
жает зелёные, одуванчик - жёлтые, клубника - красные.
Чёрный цвет - это полное отсутствие света, а белый
цвет - это смешение всех «цветовых» волн. Так свет,
который льётся из окна и падает на стену, кажется нам
белым, потому что он представляет собой смешение
всех «цветовых» волн, отражённых предметами на улице.
Камера -обскура
Если предмет и стена-экран находятся в равном
удалении от отверстия, то изображение

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • X в.
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
61
НОВОЕ ВРЕМЯ
Если экран находится
к отверстию ближе, чем
отражаемый предмет,
то пучок лучей будет уже
и изображение получит-
ся меньше, но чётче.
Если расстояние от отвер-
стия до экрана больше, чем
до предмета, то лучи разой-
дутся шире и картинка будет
крупнее объекта, но более
размытая.
Проникновение световых волн через большое окно
разноцветных волн
Проникновение световых волн через маленькое
отверстие
Точки, в которых пересеклись
световые волны от разных объ-
ектов, становятся ярче,
но бесцветнее
ОТКУДА КАРТИНКА?
Почему свет, падающий из окна, образует на стене белое
световое пятно, а проникая через узкое отверстие, создаёт
картинку? Как уже было сказано, каждая точка объекта от-
ражает свет во все стороны, т. е. испускает множество расхо-
дящихся волн (лучей). Через широкое окно от каждой точ-
ки объекта проникает много отражённых ею световых волн,
достигающих экрана сразу во многих его точках. Так, в ка-
ждую точку экрана попадут волны всех цветов радуги, отра-
жённые от разных предметов на улице. Смешение цветовых
волн даёт более яркий свет, а если много волн сложили свой
свет в одной точке, она получит самый яркий - белый свет.
Белое пятно на стене - это сложение всех цветовых волн.
Через узкое отверстие проникает гораздо меньше волн от
каждой точки, остальные волны наталкиваются на стену во-
круг отверстия. Поэтому значительно больше волн достигает
экрана, не пересекаясь с другими волнами, и, не смешиваясь,
они отражают свой цвет на точке экрана. Рядом с одной точ-
кой ложится цветная точка от другой волны, отражённой от
соседней точки объекта на улице. Так, из цветных точек, как
из мельчайшей мозаики, на стене собирается копия улич-
ной картинки. Однако некоторые волны всё-таки пересека-
ются в одних точках экрана и от смешения бледнеют, поэто-
му отражение получается менее красочным, чем реальность.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
По примеру Ибн ал-Хайсама многие астрономы наблюдали небесные светила через камеру-обскуру.
В XV в. художник и изобретатель Леонардо да Винчи описал камеру-обскуру и придумал ей новое
применение - для точного срисовывания натуры. Отверстие камеры Леонардо направлял на объ-
ект рисования, вместо экрана ставил холст и обводил отражённое на нём изображение. Возможно,
именно так была им написана знаменитая «Джоконда». Многие художники эпохи Возрождения поль-
зовались камерой-обскурой. Со временем камеры-обскуры уменьшились в размерах до переносных
ящиков, в которых чёткость изображения усиливали линзы.
Праздные богачи превращали в камеры-обскуры свои комнаты и наблюдали на собственной стене
уличную жизнь, как мы смотрим фильм в кинотеатре.

СРЕДНИЕ ВЕКА
62
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Китайская шёлковая
бумага
I тыс. до н .э.
Бумага Цай Луня
105 г.
Бамбуковая бумага
IV в.
Бумага в Европе
1150 г.
Цай Лунь - изобретатель
бумаги
Шёлковая (ватная)
бумага
Старинная китайская
бумага с текстом
БУМАГА В ЕВРОПЕ
Китайская система управления государством ну-
ждалась в большом количестве дешёвого мате-
риала для записи отчётов чиновников. Может быть,
именно поэтому Китай стал родиной бумаги. Появ-
ление дешёвого и лёгкого носителя информации
также сделало доступным распространение книж-
ных знаний. Как расходный материал, бумага дала
возможность учёным и учащимся вести черновые
записи, художникам - делать наброски, писате-
лям - не жалеть писчего материала на заметки.
ШЁЛК РОДИЛ БУМАГУ
Для выработки шёлкового волокна китайские шелкоделы на циновке растирали
вываренные коконы шелкопряда с водой до получения рыхлой массы. Эту массу
равномерно распределяли по сетке циновки, сцеживали воду и сушили. Полу-
чалась шёлковая вата, из которой пряли нити. Снятый с циновки тонкий слой
этой ваты, спрессованный толчением и сушкой, можно было использовать как
лист для письма. Появилась древнейшая шёлковая (ватная) бумага. Её делали из
коконов, негодных для выработки качественной нити. Но и бракованные коконы
были недешёвы.
В 105 г. Цай Лунь, высокий чиновник при дворе китайского императора, нашёл
дешёвое сырье для бумаги. Он велел выварить старые пеньковые (из волокна ко-
нопли) рыболовные сети. Вываренную массу растёрли на бамбуковом сите, рас-
пределили её тонким слоем и просушили, получив бумажный лист. По качеству
он не уступал шёлковому, но был гораздо дешевле.
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
Китайцы быстро выяснили, что бу-
магу можно делать почти из любого
растительного сырья: из стеблей
конопли, риса, тростника, из дре-
весной коры и из бамбука, который
обильно растёт в Китае. Бума-
гу в раннем Средневековье делали
вручную, но производили её очень
много, и с IV в. бумага стала основ-
ным писчим материалом китайцев.
Производство бумаги в Китае
1.	Бамбук расщепляли
2.	Щепу замачивали
с известью и варили
в течение суток
3.	Перемалывали
до однородной массы
4.	Выдерживали в ямах
до образования клейкой
кашицы
5.	В ваннах полученную
гущу ещё раз перети-
рали и смешивали
с водой
6. Процеживали через
форму (бамбуковое
сито на подрамнике)
7. Распределяли
на форме тонким
слоем и клали под
пресс для просушки
8. С формы снимали
лист бумаги
9. Бумагу разглаживали
и досушивали
10. Готовый лист резали
по формату

МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ • XII в.
ОД Шу
63
НОВОЕ ВРЕМЯ________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА______________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ОТ КИТАЯ ДО ИСПАНИИ
Китайцы хранили тайну бумаги и как единственные производители дорого про-
давали бумагу всему миру. Тайну раскрыла победа арабов в битве с китайцами
у реки Талас в 751 г. Тогда в плен к арабам попали мастера-бумагоделы. С их по-
мощью арабы освоили технологию производства бумаги и 400 лет выгодно сбы-
вали свою бумагу в Европу. Испанцы, в ходе Реконкисты отвоёвывая свою землю
у мусульманских захватчиков, открыли секрет арабов и в 1150 г. наладили своё
кустарное бумажное производство. Первая в Европе бумажная фабрика была по-
строена в освобождённой от арабов Кордове в 1238 г. Бумажную массу там пе-
ремалывали с помощью водяной мельницы, доставшейся испанцам от арабов.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Из Испании кустарное производство
бумаги быстро распространилось
по Европе, ив 1154 г. бумагу уже де-
лали в Италии, а в 1228 г.- в Гэрма-
нии. В 1238 г. в Испании заработала
первая бумажная фабрика. В XVII в.
изобретение размалывающего ап-
парата - ролла - увеличило произ-
водство бумажной массы. В 1799 г.
придумали бумагоделательную
машину, механизировав отлив бу-
маги: бумажная масса равномерно
лилась на двигающуюся сетчатую
ленту. В 1816 г. первая бумагодела-
тельная машина появилась в Рос-
сии. На рубеже XIX-XX вв. процесс
изготовления бумаги был полно-
стью механизирован.
Для разных сортов бумаги исполь-
зуется разное сырьё: перемолотая
древесина, солома, текстильные
волокна, переработанное тряпьё
и макулатура. Бумагу используют
для письма, печати, рисования,
фотографии, как отделку (обои),
упаковку (коробки, обёртки), сред-
ство гигиены (салфетки), как ма-
териал для поделок (папье-маше,
оригами, аппликация).
Китайская маска
из папье-маше
(пластичной
бумажной массы)
Фигурка кошки в технике
оригами - искусства
складывания фигурок
из бумаги
Водяное колесо бумажной фабрики.
X-XV вв. г. Кордова, Испания
ИСТОРИЯ ПИСЧЕГО МАТЕРИАЛА |
Древнейший писчий материал - керамика, глиня-
ные таблички. В III тыс. до н. э. египтяне изобрели
папирус - недорогой и лёгкий, но уступающий бумаге
по качеству. Папирус делали из сердцевины толстых
стеблей тростника папируса, нарезанных тонкими
длинными полосками, сложенных крест-накрест без
зазоров и высушенных под прессом. Листы папиру-
са склеивали в длинный свиток для письма. В Древней
Индии писали на твёрдых листьях пальмы, нарезан-
ных полосками и скреплённых шнурком в виде веера.
В Персии издревле писали на грубой коже. Во II в. до н. э.
в г. Пергаме в Малой Азии улучшили выделку кож для
письма: вымоченную, растянутую, отшлифованную
и выбеленную кожу назвали пергаментом. Листы пер-
гамента обрезали и сшивали в книгу в форме кодекса
(привычная нам форма книги со страницами). Перга-
мент долговечнее папируса и бумаги, но намного доро-
же. Пергамент и «импортный» папирус были главными
писчими материалами в Древней Греции и Риме. В Ки-
тае до изобретения бумаги писали на шёлке или на
бамбуковых дощечках. Шёлк был дорог, а бамбук громоз-
док - на бамбуковой дощечке помещалось всего около
30 иероглифов. Книга из скреплённых бамбуковых доще-
чек была очень большой и тяжёлой, для перевозки иного
китайского сочинения требовалась телега.

СРЕДНИЕ ВЕКА
64
КОМПАС В ЕВРОПЕ
Китайский
компас-ложка
11-1 тыс. до н. э.
Китайский водяной
и игольчатый компасы
XI в.
Европейский компас
XIII в.
Компас - это устройство, указывающее направ-
ление на стороны света (север, юг, запад, восток).
Компас изобрели китайцы в 11-1 тыс. до н. э., а его
первое описание сделал китайский философ
Хэнь Фэй-цзы в III в. до н. э. В XI в. китайцы усовер-
Древний китайский
водяной компас
------стрелку делали в виде дере-
вянной рыбки с тонкой наклад-
кой из намагниченной стали.
Дерево удерживало сталь на плаву
шенствовали компас и широко использовали его
в мореплавании. От китайцев о компасе узнали
арабы, а в Европе он появился в XIII в.
Компас
«плавающая игла»
намагниченная стрелка-
игла в пробке-поплавке
указатели сторон света
на бортике миски с водой
Китайский компас-ложка
из магнетита
свободно
вращалась
на выпуклой
пластина
с указанием
сторон света
части
ЛОЖКА, РЫБКА И ИГОЛКА
черпака
ПУТЬ ИГЛЫ
Китайский компас III в. до н. э. - это ложка из магнитного
железняка (магнетита, природного минерала), лежащая на
пластине с обозначением сторон света. Ложка вращалась
и останавливалась, указывая черенком на юг. Повернув пла-
стину так, чтобы обозначение юга совпало с указаниями че-
ренка, моряки определяли направления всех сторон света
и устанавливали курс корабля. Компас-ложка был не точен -
на вращение ложки влияло трение о пластину, и она могла
остановиться, не «докрутившись» до юга.
В XI в. китайский ученый Шэнь Гуа открыл, что магнетит
намагничивает железо. И китайцы сделали водяной компас
с намагниченной стрелкой-рыбкой, плавающей в миске
с водой - в воде сила трения меньше, и стрелка крутится
почти беспрепятственно. Тогда же появился и игольчатый
компас - стрелкой стала намагниченная стальная игла, тон-
кая и лёгкая, почти не испытывающая сопротивления при
вращении и концами точно указывающая на юг и север.
В XII в. китайскую «плавающую иглу»
заимствовали арабы. От них компас
достался итальянским морякам, потом
испанцам, португальцам, французам,
немцам и англичанам. В Россию ком-
пас попал при Петре I, русские моряки
уважительно называли его «маткой».
В Европе намагниченную стрелку на-
садили на остриё в центре бумажной
картушки (круга с обозначениями сто-
рон света). Итальянец Ф. Джулио раз-
делил картушку на 16 частей, нанеся
на неё помимо 4 сторон света проме-
жуточные направления - румбы. Ори-
ентировка стала точнее - например,
кораблю теперь задавали направле-
ние зюйд-зюйд-вест (юго-юго-запад) -
промежуточное между юго-западом
КАРДАНОВ ПОДВЕС
Карданов подвес - шарнирная опо-
ра, позволяющая закреплённому
в ней предмету находиться в верти-
кальном положении и не реагировать
на внешние воздействия (качку и пр.).
Если на вертикальную ось в подвесе
свободно насадить стрелку компаса,
то она не будет испытывать иных
воздействий, кроме воздействия
магнитного поля. Карданов подвес,
изобретённый Филоном Византий-
ским ещё в III в. до н. э., стал в Европе
известен только в XVI в. благодаря
описанию итальянца Дж. Кардано.
Компас в карда новом
подвесе
1. Кольцо I (вращает-
ся во всех плоскостях,
при любых внешних
воздействиях)
2. Кольцо II (закре-
плено в кольце I,
ограничивающем
возможные плоскости
его вращения)
3. Кольцо III (закрепле-
но в кольце II, что
ограничивает его
движение лишь
вертикальной
плоскостью)
4. Неподвижная
ось со стрел-
кой компаса
и югом. Потом картушку разделили на
32 румба. В XVI в. для уменьшения воз-
действия качки стрелку укрепили на
кардановом подвесе - в таком виде маг-
нитный компас дожил до наших дней.
Подвес и коробку компаса делали из
материалов, не поддающихся воздей-
ствию магнита - например, из бронзы.
Компас произвёл переворот в мо-
реплавании, благодаря ему
началась эпоха Великих ге-
ографических открытий -
с компасом моряки стали
пересекать океаны, не боясь
потеряться без береговых
или звёздных ориентиров.

Магнитное поле Земли
МАГНИТ - ЗЕМЛЯ - КОМПАС
Магнетит и намагниченное железо - это постоянные маг-
ниты - тела, обладающее магнитным полем и способные
долго его сохранять. Полем называется область простран-
ства, которая воздействует на другие тела. Магнитное поле
изображают силовыми линиями, выходящими из северного
магнитного полюса N и замыкающимися, входя в южный
магнитный полюс S, направление магнитного поля опреде-
ляется направлением его полюсов - от N к S.
Земля - это гигантский магнит. Южный магнитный полюс
S Земли примерно совпадает с географическим Северным
полюсом, а северный магнитный полюс N - с географическим
Южным полюсом. Одинаковые магнитные полюса (S и S или
N и N) двух магнитов отталкиваются, а противоположные
(S и N) - притягиваются. Поэтому полюс N любого магнита
будет тянуться к полюсу S Земли, и сам магнит, если его не
сдерживают другие силы, повернётся полюсом N к геогра-
фическому Северному полюсу. Так действует и магнитная
стрелка компаса - своим магнитным полюсом N она всегда
указывает на географический север.
Магнитный и географический полюса Земли не совсем
совпадают, угол между направлением на географический
север и на магнитный северный полюс называется магнит-
ным склонением. В каждой точке Земли этот угол разный.
По картам магнитных склонений разных точек Земли мо-
реходы уточняют определённый компасом курс корабля.
магнитный
полюс N
Южный
полюс
общее
направление
магнитного поля
Земли
направления магнитных
полей атомов различны
Намагниченное железо
Взаимодействие магнитов
Одинаковые магнитные
полюса отталкиваются,
а противоположные-
притягиваются.
силовые линии
магнитные поля атомов
ориентируются в одном направ-
лении потому, что их полюса
притягиваются противоположными
полюсами внешнего магнита
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Магнит и железо взаимно притя-
гиваются, и в этом недостаток
магнитного компаса. Железные
КАК ПОЯВЛЯЮТСЯ МАГНИТЫ
Молекулы веществ состоят из атомов, вокруг ядер которых
вращаются элементарные частицы - электроны. Вращени-
ем вокруг ядра электрон создаёт своё крошечное магнит-
ное поле. В обычных веществах направления магнитных по-
лей электронов в атоме различно, и их магнетизм взаимно
уничтожается. Но в атомах веществ ферромагнетиков, на-
пример в атомах железа, электроны образуют общее маг-
нитное поле вокруг своих атомов. Под воздействием дру-
гого магнита (внешнего магнитного поля) атомы железа
разворачиваются так, что направления их магнитных полей
совпадают, образуя общее магнитное поле тела. Железо на-
магничивается и долго сохраняет это состояние, превраща-
ясь в постоянный магнит.
детали на корабле притягивают
стрелку-магнит и отклоняют её
от точного курса. При дальних пе-
реходах даже небольшое откло-
нение от курса приводит корабль
в точку удалённую от места назна-
чения. Точность компаса приобрела
особую важность с развитием ави-
ации и с освоением космоса, когда
человек стал преодолевать огром-
ные расстояния. В 1927 г. при пе-
релёте через Атлантику впервые
использовали электромагнитный
компас, не поддающийся внешним
воздействиям. Ещё раньше появил-
Китайский компас. XIX в.
ся гирокомпас, действие которо-
игольчатая
Английский компас. 1750 г.
картушка	карданов
на 32 румба подвес
Турецкий компас. 1582 г.
обозначение сторон света
для определения направле-
ния на Мекку (на восток)
подъёмный
гномон
стрелка
на шпильке
бортик
компаса
с обозначе-
защитное
стекло
ниями сторон
света
живает заданное направление без
поправок на магнитные
склонения.
го основано на гироскопическом
эффекте. Гирокомпас точно удер-
Современный
гирокомпас

СРЕДНИЕ ВЕКА
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Древнейшая
хрустальная линза
1600 г. до н. э.
Использование
увеличивающих
свойств линзы
I в.
Очки 1285 г.
Стеклянная линза. Рим. I в.
ЛИНЗЫ и очки
Главная часть очков - линзы - представляет собой прозрачные тела
с двумя округлыми поверхностями, преломляющими свет. Очки при-
думал стеклянных дел мастер Сальвино Армати в 1285 г. Шлифуя
стекло, он обнаружил, что выпуклые стеклянные изделия обладают уве-
личивающим свойством. Две выпуклые линзы он прикрепил спереди
к полям шляпы и создал первые очки для людей с дальнозоркостью.
УКРАШЕНИЕ НА ПОЛЬЗУ
Первое изображение
очков. Фреска Томмазо
да Модена из церкви
г. Тревизо. Италия. 1352 г.
Выпуклые линзы из прозрачных отшлифованных камней - горного хруста-
ля и берилла - находили при раскопках в Египте, Греции, Междуречье и Риме.
Древнейшую хрустальную линзу сделали на о. Крит в 1600 г. до н. э. В Между-
речье, где раньше всех научились варить прозрачное стекло, в V-IV вв. до н. э. по-
явились и первые стеклянные линзы. Удивительно, что и каменные, и стеклян-
ные линзы в те времена служили только украшениями, люди не использовали их
увеличивающие свойства. Даже то, что с помощью линзы можно разжечь огонь,
открыли лишь в V в. до н. э. Впрочем, римляне всё же использовали линзы для
улучшения зрения: известно, что близорукий император Нерон с трибуны раз-
глядывал сражающихся гладиаторов через линзу из отшлифованного изумруда.
КАК ЛУЧ ЛОМАЕТСЯ? I
Лучи света идут прямолинейно
только в однородной среде, а на гра-
нице двух сред (например, воздуха
и воды или воздуха и стекла) луч ме-
няет направление - преломляется.
Так прямой луч фонарика, достигнув
воды, как бы ломается и идёт через
воду по прямой иного направления.
Радуга - пример преломления света
в маленьких природных линзах, кото-
рыми становятся круглые капельки
воды, висящие в воздухе после дождя
или возле водопада. Лучи, отражён-
ные от дальних предметов и идущие
почти параллельно друг другу (услов-
но их считают параллельными), при
проходе через линзу преломляются
2 раза: на входе и на выходе из неё.
В выпуклой собирающей линзе
проходящие через неё лучи, прелом-
ляясь, собираются в одной точке,
а в вогнутой рассеивающей лин-
зе - наоборот, рассеиваются.
Преломление
луча в воде
Из-за преломления
света в разных
средах ложка
в стакане чая
кажется
сломанной.
Схема возникновения радуги
Солнечный свет, проходя
через круглую каплю,
«разлагается» на цвета
спектра: световые волны
разной длины (т. е. разных
цветов) преломляются каждая
под своим углом, и на выходе
луч становится разноцветным.
Получение огня с помощью линзы
Солнечные лучи, пересекаясь в фокусе
линзы, суммируют в этой точке свой свет
и свою температуру. Если в ясный день
линзой сфокусировать лучи солнца
на легко возгорающемся предмете
(бумаге, соломе), можно его воспламенить.
Рассеивающая линза
В двояковогнутой лин-
зе лучи, проходящие
по разные стороны
от оптической оси,
преломляются в про-
тивоположные сторо-
ны, рассеиваются.
Собирающая линза
Линия SF, проходящая через центры сферических по-
верхностей (О1 и 02) и через главную точку линзы
(О) - это оптическая ось линзы. Луч NN, проходящий
через линзу строго по оптической оси, не преломляет-
ся. Преломляются лучи, параллельные NN, причём чем
дальше от оптической оси проходит луч, тем сильнее он
преломляется. Лучи, проходящие по разные стороны от
оптической оси двояковыпуклой линзы, преломляются
навстречу друг другу и пересекаются (фокусируются)
в одной точке - в главном фокусе линзы (F). Чем более
выпукла линза, тем круче преломляются в ней лучи и тем
короче фокусное расстояние линзы (OF).
N
главный фокус
собирающей
линзы
N
главный фокус
рассеивающей
линзы

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • 1285 г.

НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА_____________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Очки конца XIII в.	Очки XIV в.
в кожаной оправе	в металлической
С падением Римской империи об
увеличивающих линзах забыли, и это
свойство стекла было заново откры-
то лишь в конце XIII в. Придуманные
Армати очки на шляпе оказались не
очень удобны. Линзы стали скреплять
ремешками, которые обвязывали во-
круг головы. К середине XIV в. появи-
лись очки в металлической оправе без
дужек, державшиеся на носу. Поль-
за от увеличительных стёкол была
столь велика, что уже к началу XIV в.
прибор для исправления зрения во-
шёл в моду и стал известен далеко за
пределами Италии.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Создатели очков, ничего не зная
о преломлении световых лучей
и о строении глаза, опытным пу-
тём выяснили, что чем хуже чело-
век видит вблизи, тем более выпу-
клыми надо делать линзы для его
очков. Объяснил причину дальнозор-
кости и близорукости итальянский
физик Ф. Мавролик в 1567 г. Он же
предложил использовать вогнутые
линзы для коррекции близорукости.
Для людей, страдающих и близору-
костью, и дальнозоркостью, нужны
бифокальные очки, комбинирую-
щие выпуклые и вогнутые линзы.
Их в 1785 г. придумал американский
учёный Б.Франклин.
Открытие свойств линз позволи-
ло изобрести множество приборов:
лупу и бинокль
телескоп
кроскоп,
ческий прицел
фотокамеру.
ЛИНЗЫ в ПОМОЩЬ ГЛАЗУ
Наш глаз - это окружённый мышцами шар, в передней
стенке которого располагается прозрачный хрусталик -
природная линза. Лучи проходят через хрусталик и фоку-
сируются на сетчатке - внутренней оболочке глаза, созда-
вая там перевёрнутое изображение, как в камере-обскуре.
Световые сигналы от сетчатки по зрительному нерву попа-
дают в мозг, там переворачиваются, и мы видим правиль-
ную картину мира.
Хрусталик пластичен, и окружающие мышцы могут его
сжимать, делая более выпуклым. Когда хрусталик рассла-
блен (наиболее плоский), расстояние от центра до сетчатки
равно фокусному расстоянию хрусталика - т. е. параллель-
ные лучи от дальних предметов в глазу сфокусируются
строго на сетчатке. От ближних предметов лучи идут не па-
раллельно, а под углом. Поэтому, чтобы сфокусировать свет
от ближнего предмета на сетчатке, мышцы сжимают хру-
сталик, делая его более выпуклым и тем сокращая его фо-
кусное расстояние, чтобы лучи снова сошлись на сетчатке.
С возрастом мышцы глаза слабеют, хрусталик теряет спо-
собность менять кривизну. Лучи от близких предметов,
проходя через расслабленный хрусталик, фокусируются за
пределами сетчатки, образуя на ней лишь расплывчатое изо-
бражение. Человек хорошо видит вдаль, но плохо различа-
ет предметы рядом с собой. Этот дефект зрения называется
дальнозоркостью. Выпуклая собирающая линза очков меняет
угол прохождения лучей через хрусталик, и фокус снова ока-
зывается на сетчатке. Выпуклость линз компенсирует упло-
щённость хрусталика. Чем слабее мышцы сжимают хру-
сталик, тем более выпуклые линзы нужны для очков. При
близорукости глазной шар вытягивается, расстояние от хру-
сталика до сетчатки удлиняется, и лучи от дальних предме-
тов фокусируются, не доходя до сетчатки. Фокусное рассто-
яние увеличивают с помощью вогнутых рассеивающих линз.
лучи от дальнего
объекта
Здоровый глаз
сетчатка
точка
фокусировки
лучей
сжатый (выпуклый)
Дальнозоркость хрусталик
лучи от ближнего
объекта
67
Военный бинокль.
Начало XX в.
и ми-
опти-
и
изображение
расслабленный
хрусталик
лучи от ближнего
предмета
точка
фокусировки
за сетчаткой
выпуклая линза собирает лучи
на входе в хрусталик, и при
прохождении через него
лучи фокусируются
на сетчатке
Близорукость
лучи от дальних
предметов
изображение
размыто
вогнутая линза
рассеивает лучи
на входе в хрусталик
и отодвигает точку
фокусировки лучей на сетчатку
вытянутое глазное яблоко
точка фокусировки
лучей перед сетчаткой

СРЕДНИЕ ВЕКА
68

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Вестминстерские
часы 1288 г.
Кентерберийские
часы 1292 г.
Часы на башне
Палаццо Веккьо
во Флоренции
1300 г.
Старейший
из сохранившихся
часовых механизмов
(часы собора
Солсбери) 1386 г.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ЧАСЫ
Механические часы - первый в истории автомат,
получивший широкое распространение. Совер-
шенствуя его, механики и учёные сделали много
изобретений и открытий. Старейшие в мире ме-
ханические часы, о которых имеются достоверные
сведения, - это первые башенные часы Вестминс-
терского аббатства в Лондоне, построенные в 1288 г.
На месте сгоревшей
часовой башни 1288 г.
в Вестминстерском аб-
батстве в 1859 г. появи-
лись новые башня и часы,
которые в народе назы-
вают «Биг-Бен».
СЛОЖНЫЙ МЕХАНИЗМ
ШЕСТЕРЁНКИ С ВОСТОКА
До открытия антикитерского механизма часы считались са-
мым сложным техническим устройством, созданным чело-
вечеством до начала Нового времени. Часы вобрали в себя
конструкторские идеи, воплощённые в разных механизмах
прошлого, и потребовали от механиков решения новых
технических задач.
О Вестминстерских часах 1288 г. известно мало, но, вероят-
но, это был трёхколёсный механизм с однострелочным ци-
ферблатом, приводимый в движение силой тяжести гири.
В таких колёсных башенных часах выделяют 6 главных узлов:
1) двигатель (гиря); 2) передаточный механизм из зубчатых
колёс (шестерёнок); 3) регулятор (билянец); 4) спуск-, 5) стре-
лочный механизм; 6) механизм завода.
Старейший из дошедших до нас часовых механизмов
(1386 г.) из собора английского города Солсбери.
У этих часов не было циферблата, каждый час они
отмечали только ударами колокола.	ГИРЯ С ЗАПАДА
Зубчатая передача, используемая
в мельницах, была слишком громозд-
ка и примитивна, чтобы лечь в основу
сложного часового механизма. Счита-
ется, что идея механических часов при-
шла в Европу с Востока - уже в VIII в.
арабы делали сложнейшие шестерён-
чатые (т. е. с зубчатой передачей) меха-
низмы для клепсидр с двигающимися
фигурками и боем. Тонкости устрой-
ства зубчатой передачи мог донести до
европейцев механик-монах Герберт
(будущий римский папа Сильвестр II),
изучавший в Испании арабские астро-
номические приборы и клепсидры.
лопасти,	главное вертикальное горизонтально
ударявшие колесо коронное вращающийся
Герберту приписывают создание в 1000 г. первых часов, дви-
жущей силой которых была не струя воды, как в клепси-
дре, а тяжёлая гиря. Об использовании гири как двигате-
ля Герберт мог узнать из описания механизма открывания
дверей Герона. Если Герберт и был создателем первых ме-
ханических часов (что не подтверждено), в X в. его идея не
прижилась. Но в конце XIII в. механизм с двигателем-гирей
появился в Вестминстерских часах, и по их образцу были
устроены десятки колёсных башенных часов XIII-XV вв.
Объёмный механизм с большой и тяжёлой гирей на длин-
ном канате требовал вместительного корпуса - поэтому-то
часы и помещались в башнях. Канат гири наматывался на
гладкий деревянный вал. Гиря тянула канат вниз, разматы-
вая его и вращая вал. На вал насаживали главное зубчатое
колесо, сцепленное с шестерёнками передаточного меха-
низма, передающими вращение вала стрелке.
Но под воздействием силы тяжести груз опускается не рав-
номерно, а с ускорением: чем ближе к земле, тем быстрее
падает гиря и скорее вращается вал. Следовательно, все ше-
стерёнки вращаются с ускорением, двигая стрелку часов всё
быстрее и быстрее, и каждый следующий час получается
короче предыдущего. Так время не измерить.

ЧАСАМ ОТ ВЕСОВ
Средневековые механики ничего не знали об ускорении, но на практике увидели,
что нельзя доверять ход часов только силе падения груза. Нужно снабдить механизм
регулятором - устройством, сводящим ускорение на нет. Идею подсказали рычаж-
ные весы. Издавна заметили, что, если в чашки весов положить равный груз и выве-
сти весы из равновесия, коромысло весов будет довольно равномерно раскачиваться.
С каждым разом плечи коромысла будут подниматься и опу-
скаться с меньшим размахом (амплитудой), но период (дли-
тельность) колебаний коромысла останется неизменной.
За первую минуту плечи весов качнутся столько же раз,
сколько и за каждую последующую до полной остановки.
Механики придумали использовать равные периоды
колебаний коромысла для преобразования плавного
вращения вала во вращение прерывистое, когда колесо
делает равные подвижки за равные промежутки времени.
В часах коромысло называется билянцем (фолио) - это стер-
жень-рычаг с равными грузиками на концах.
Гиря (1),
опускаясь,
разматывает
канат (2)
и вращает
вал (3)
и сцеплен-
ное с ним
коронное
колесо (4).
Колебания билянца (5) вращают туда-сюда шпиндель (6) с лопатками. Когда одно плечо (7) билянца опускается,
первая лопатка (8) входит в сцепление с зубцом коронного колеса и тормозит его вращение. Когда опустится дру-
гое плечо (9), первая лопатка отпустит зубец, и колесо провернётся на один зубец, пока вторая лопатка (10) не вой-
дёт в сцепление со следующим зубцом по своей стороне. Так создается прерывистое вращение коронного коле-
са, передающееся главному колесу (11), валу, а через него и колесу (12), вращающему стрелку (13).
ШПИНДЕЛЬНЫЙ СПУСК
Для поддержания колебаний регулятора-билянца и связи его с передаточным
шестеренным механизмом служил спусковой механизм - шпиндель с двумя лопат-
ками, которые располагались под углом 90° друг к другу и вклинивались между
зубцами коронного (храпового или ходового) колеса. Коронное колесо, вращаемое
колёсной передачей от вала, вращало и шпиндель, воздействуя на его лопатки.
Одновременно на шпиндель воздействовали колебания билянца, к центру кото-
рого он также был прикреплён.
Как только одно плечо билянца опускалось, шпиндель поворачивался, и одна из
его лопаток входила в зацепление с зубцом коронного колеса, тормозя его вра-
щение. Однако, когда плечо билянца поднималось, поворачивая шпиндель в об-
ратном направлении, лопатка под давлением колеса отпускала зубец и давала
колесу провернуться. Но тут же другая лопатка вклинивалась между следующи-
ми зубцами, снова останавливая колесо. Так в соответствии с постоянностью пе-
риодов колебания билянца лопатки шпинделя в равные промежутки времени
поочередно останавливали и отпускали колесо. Регулируя вращение коронного
колеса, билянец в то же время получал от него энергию движения, не позволяю-
щую его коромыслу вернуться в состояние равновесия и остановиться.
Шпиндельный спуск
с вертикальным
коронным колесом
Лопатки (А, Б) шпинделя
(9) поочерёдно входят
в сцепление с зубцами
коронного колеса (10),
прерывая его вращение.
Для сопротивления про-
ворачиванию коронного
колеса на плечи (а, б)
сцепленного со шпинде-
лем билянца навешива-
лись грузы. Билянец вра-
щался в горизонтальной
плоскости, а коронное
колесо - в вертикальной.
СТРЕЛКИ И ЗАВОД
Прерывистое движение храпового колеса делало прерывистым и движение
вала, и всех шестерёнок, включая ту, что вращала стрелку. Эта единственная
часовая стрелка за сутки обходила циферблат с 24 делениями, указывая те-
кущий час. В Средневековье этого было достаточно - минутами время тогда
не мерили.
первых часах не было механизма завода. Как только тяжёлая гиря
опускалась, обслуге часов приходилось с помощью системы блоков
снова поднимать её на высоту башни, преодолевая сопротивление
всех зубчатых колёс, проворачиваемых в обратном направлении.
В
Циферблат
башенных часов XIV в. Кьоджа. Италия.
Возможно, создан астрономом Дж. Донди.

СРЕДНИЕ ВЕКА
70
ОСНОВА ОСНОВ
Пружинный часовой
двигатель 1430 г.
Маятниковые часы
конец XVI в.
Балансовый
регулятор 1674 г.
Анкерный спуск
1676 г.
Старейшие карманные часы. 1530 г. Германия
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
1. Часовая башня XV в.
г. Трогир. Хорватия
2. Напольные маятнико-
вые часы XVIII в. Лондон
У первых башенных часов было много недостатков. Простой
трёхколёсный часовой механизм быстро ломался из-за того,
что разница в числе зубцов между большим ведущим колесом и ма-
лыми ведомыми колёсами была слишком большой и шестерёнки сильно би-
лись друг о друга. Увеличив число переходных шестерёнок в зубчатой переда-
че, часовщики сделали её более плавной, и часы стали служить дольше. Это
также позволило делать шестерёнки миниатюрнее, ведь нагрузка на каждую
из них стала меньше. Из-за нечёткой периодичности колебаний билянца
и ненадёжности шпиндельного спуска башенные часы шли неточно, за сутки
ошибаясь на четверть часа и более. Добиться точности от билянцевого
регулятора со шпиндельным спуском не удавалось. Нужно было искать им
замену. Башенные часы нельзя было перемещать - при любом колебании или
наклоне билянец останавливался, спуск заедал, а гиря, отклоняясь, неравно-
мерно крутила вал. Такие часы-недотроги не годились для корабельной качки,
а этот прибор был необходим морякам для высчитывания географической
долготы. Часам требовались менее «капризные» регулятор и двигатель.
МАЯТНИК С ЯКОРЕМ
В начале XVII в. итальянский физик,
астроном и механик Галилео Галилей
предложил в качестве часового регу-
Маятник со спуском-
поводком
Гюйгенса
лятора использовать маятник, пери-
скоба
палетами
поводок,
раскачиваемый
маятником
Маятнике анкерным
спуском
анкер на оси
маятника
коронное
колесо
Настольные
маятнико-
вые часы.
XVIII в.
Франция
од колебания которого, в отличие от
билянца, строго постоянен. В 1657 г.
маятниковые часы сконструировал
голландский астроном X. Гюйгенс.
Часы Гюйгенса с новым спуском-по-
водком вместо шпиндельного спуска
ошибались всего на 10 секунд в сутки.
С такой точностью минутная стрелка,
появившаяся в часах ещё в XVI в.,
стала оправдывать своё назначение.
В 1676 г. революцию в часовом деле
произвело изобретение английского
часовщика В. Клемента - анкерный
(якорный) спуск. Насаженный на ось
маятника якорь, раскачиваясь вместе
с маятником, двумя своими палета-
ми (концами) поочередно сцеплялся
с зубьями коронного колеса, подчиняя
его вращение периоду колебаний ма-
ятника. Одновременно якорь через
палеты получал толчки от коронно-
го колеса и, передавая их маятнику,
поддерживал его колебание. Появле-
ние маятниковых часов с анкерным
спуском решило проблему точности
стационарных (не переносных) часов.
ПУЛЬС ВРЕМЕНИ
Галилей в 1583 г. в соборе г. Пизы
наблюдал за раскачиванием лю-
стры, замеряя время по своему
пульсу. Он заметил, что люстра
проходила путь от одной крайней
точки размаха до другой каждый
раз за одно и то же время, хотя
размах раскачивания постепен-
но уменьшался. Позднее, изучив
свойства маятников, Галилей от-
крыл, что при малой амплитуде
период колебания маятника по-
стоянен и зависит только от его
длины. Такое точное «чувство
времени» маятника идеально под-
ходило для часового регулятора.
Галилей не успел опробовать ма-
ятник в часах, эту идею воплотил
его сын. Но устройство часов Га-
лилея осталось тайной,
а открыл миру принцип
действия маятнико-
вых часов Гюйгенс.
A1B1.A2B2.A3B3-
сокращающаяся
амплитуда раска-
чивания маятника;
t- время прохождения
маятником амплитуды:
t Al Bl =t А2В2 =t АЗВЗ

СИЛА ПРУЖИНЫ
В XVII в. уменьшение размера часовых шестерёнок позволи-
ло уменьшить и мощь двигателя - гири стали менее длинны-
ми и тяжёлыми, и часы смогли «жить» не только в башнях,
но и в небольших напольных, настольных или настенных
корпусах. Двигатель-гиря был хорош для любых неподвиж-
ных часов, а компактный двигатель, работающий в любом
положении, появился ещё в 1430 г. Механики тогда приду-
мывали фигурки-автоматы, двигающиеся от пружинных дви-
гателей, и часовщики стали использовать идею пружинных
двигателей в часах. Пружиной служила упругая стальная
лента, свернутая вокруг неподвижного стержня внутри не-
закреплённого барабана. Лента стремилась раскрутиться,
один её конец был прикреплён к стержню и неподвижен,
зато другой, прикреплённый к внутренней стенке барабана,
толкал стенку барабана и вращал его. Барабан крутило наде-
тое на него главное часовое колесо, заменяя вал с гирей. Пру-
жинный двигатель исправно работал в любом положении.
БАЛАНС ПРИ ЛЮБЫХ УСЛОВИЯХ
Маятниковые часы не положишь в кар-
ман и на корабле не установишь - тря-
ска и качка будут сбивать колебания
маятника. В XVI в. часовщики изобре-
ли регулятор в виде колёсика-маховика,
а Гюйгенс в 1674 г. снабдил этот махо-
вичок спиральной пружинкой. Оба
конца пружинки были жёстко прикре-
плены - один к корпусу часов, другой
к маховичку. Как только маховичок
закручивали, сцепленная с ним пру-
жинка, стремясь вернуть себя в ней-
тральное положение, тянула его обрат-
но. В обратном вращении маховик по
инерции перекручивал пружинку, а та
тянула его назад. Так маховичок кру-
тился туда-сюда, создавая периодиче-
ские колебания, подобные колебаниям
маятника. Но, в отличие от маятника,
этот балансирный регулятор (балансир)
работал в любом положении. Махови-
Пражские куранты
1410 г. Чехия. Часы с дви-
гающимися фигурками
показывают годы, месяцы,
дни и часы, восход и за-
ход Солнца и Луны, по-
ложение знаков зодиака.
ВСЁ ВМЕСТЕ
чок приводил в движение сцепленную
с ним анкерную вилку, а через неё пале-
ты анкера.
Балансирный регулятор
коронное
колесо
главное
колесо
ограничители колебаний анкера
(контролируют амплитуду при наклонах)
маховичок
пружинка
Кремлёвские куранты. Первые в России часы в 1404 г.
сделал серб Лазарь для княжеского двора в Кремле.
В 1625 г. на Спасской башне появились часы англий-
ского мастера X. Галовея, в 1705 г. Пётр I заменил их
голландскими курантами. Современные маятниковые
часы с анкерным ходом сделаны в 1852 г. на россий-
ском заводе датскими часовщиками братьями Бутеноп.
Пружинный двигатель, балансир и надёжный анкерный
спуск открыли дорогу созданию миниатюрных механиз-
мов: карманных часов, морских хронометров, точных из-
мерителей времени для контроля научных опытов и для
астрономических наблюдений. Механики продолжали со-
вершенствовать регуляторы, спуски и двигатели часов на
протяжении многих веков, пока в XX в. не появились прин-
ципиально новые устройства для измерения времени: квар-
цевые, электронные, молекулярные, атомные и лазерные часы.

СРЕДНИЕ ВЕКА

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Книгопечатание
в Европе, типография
Гутенберга 1440 г.
Книгопечатание
в России, Печатный
двор Ивана Фёдорова
1553 г.
КНИГОПЕЧАТАНИЕ В ЕВРОПЕ
Тиражирование
изображений оттисками:
1. Шумерская цилиндри-
ческая печать
2. Тавро для выжигания
клейма на шкуре скота
3. Штамп афинской мо-
неты и её оттиск
4. Клеймо мастера на руч-
ке амфоры
В древности изображения размножали оттисками, вдавливая рельеф
в материал. Потом возникла ксилография - техника получения отпе-
чатков с покрытых краской выпуклостей вырезанного из дерева релье-
фа. Прижимая писчий материал к такой доске, на нём получали отпе-
чатки - по многу экземпляров с одной доски. Так тиражировать тексты
оказалось быстрее, дешевле и точнее, чем переписывать книги вруч-
ную. Но для каждого текста требовалась своя доска. Историю книго-
печатания открыло изобретение сменного шрифта - подвижных букв,
литер, из которых многократно набирали печатные тексты. В Европе
первым эту технологию применил Иоганн Гутенберг в 1440 г.
КИТАЙСКАЯ ПЕЧАТЬ
Набирать слова из объёмных букв придумали римляне - так
они обучали детей чтению. А в 1040-х гг. китайский алхимик
Пи-Шен создал первые литеры - керамические таблички
с выпуклыми иероглифами, набрал из них текст и сделал
с него отпечатки. Но в Китае эта технология не прижилась -
изготавливать сотни литер для тысяч иероглифов было
слишком трудоёмко. Китайцы продолжали печатать кни-
ги методом ксилографии («ксило» - дерево, «графо» - пишу,
рисую), придуманным ими в VI в. для печати на шёлке.
Медная печатная доска
китайской банкноты
и оттиск с неё. XII в.
МНОГО-МНОГО ЛИТЕР
Но идея наборного шрифта пригодилась в Европе - ведь
в латинице всего 25 букв. Даже при том, что каждый символ
(строчные и заглавные буквы, знаки препинания) на стра-
нице повторяется десятки раз, требуя столько же литер, для
одной наборной доски потребуется не больше 2000 литер.
А отпечатав с набора нужное количество экземпляров, ли-
теры можно разбирать и набрать из них новую страницу.
«Разрезал» печатную доску на отдельные буквы изобрета-
тель книгопечатания Гутенберг. Сохранились описания де-
ревянных литер Гутенберга с дырочками для нанизывания
на проволоку. Но деревянные литеры трудны в изготовле-
нии и быстро изнашиваются. Будучи ювелиром и хорошо
зная литейное дело, Гутенберг стал делать литеры из метал-
ла по технологии, сходной с чеканкой монет. Таким спосо-
бом быстро и дёшево производили десятки тысяч литер.
Ксилографическая печать текстов в Китае:
1.	Текст писали особой краской на доске
2.	Прикладывали доску с текстом к доске, выбеленной
рисовой пудрой. На пудре зеркально отпечатывались
иероглифы
3.	Все непрокрашенные места вырезали, оставляя
выпуклый зеркальный текст
4.	На выступающие части доски наносили краску.
5.	На печатную доску накладывали бумагу, притирали
её щёткой
6.	Получали зеркальный (правильный) оттиск текста
1. Пунсон - вырезанное
Изготовление литеры
на торце стального бру-
ска выпуклое зеркальное
изображение буквы
2. Матрица - оттиск бук-
вы, выдавленный сталь-
ным пунсоном в меди
3. Литера - отлитое с мат-
рицы из сплава свинца
и олова выпуклое зеркаль-
ное изображение буквы
БУКОВКА К БУКОВКЕ
Тексты набирали наборщики. У наборщика была наборная
касса - ящик со множеством отделений для литер разных
типографских знаков, а также для пробельных литер - шпа-
ций. Перед глазами наборщика стоял тенакль - подставка
для текста, с которого делался набор. Текст набирали по-
строчно, вставляя литеры сбоку в длинный ящичек - вер-
статку. Набрав строку, верстатку вставляли в верстальную
доску, и так, строка к строке, собирали страницу.

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1440 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Маца - кожаная
подушечка для
набивания
краски
на литеры.
XVII в.
Средневековая типография (печатня). Гравюра XVI в.
Талер - выдвижная
складная доска
пресса
пиан -
давящая
плоскость
положения бумаги
декель - рама
с мягкой тканью,
скрадывающей
неровности нажима
ракшет-
рама-паспарту,
защищающая поля
бумаги от попадания
краски
отпечатанный рама с наборной
доской
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Наборный цех типографии
г. Антверпен. XVI—XVII вв.
Печатный станок XVI в.
пресса
Наборная доска
с верстатками.
XVII в.
Лист Библии - первой печатной книги Гутенберга,
украшенной ручными миниатюрами. 1440-е гг.	станине
ПРЕССА ИЗ-ПОД ПРЕССА	Р С а
Печатая гравюры и тексты методом ксилографии, лист бумаги к печатной доске
притирали вручную. С металлических литер вручную печатать текст невозмож-
но - чтобы все литеры пропечатались равномерно на всём листе, нужно создать
большое (4,5 т на лист) и равномерное давление. Гутенберг механизировал про-
цесс печати - он создал печатный станок, работавший по принципу винодель-
ческого пресса. Вращая винт, опускали и плотно прижимали одну поверхность
к другой. Для равномерности давления верхнюю доску - пиан - делали гладкой
и строго параллельной станине пресса. Отпечатанные листы в переплётной ма-
стерской сшивали в тетрадки, а тетрадки - в книгу.
Изобретение Гутенберга, уроженца немецкого г. Майнца, так стремительно распространилось
по всей Европе, что многие оспаривали у него звание первопечатника. В Италии первая типогра-
фия открылась в 1465 г., во Франции - в 1470 г., в Англии - в 1476 г. В России Печатный двор был
открыт в Москве по приказу Ивана Гоозного в 1553 г. Русским первопечатником стал Иван Фёдоров,
а первой печатной книгой - «Апостол» 1564 г. Книгопечатание сделало книги дешевле и доступнее,
что содействовало распространению образования. Первопечатные книги
(до 1500 г.) - инкунабулы (от лат. «колыбель», «начало») - украшали руч-
ными миниатюрами и печатными гравюрами. Некоторые литеры прокра-
шивали красной краской, чтобы создать двуцветную страницу, но настоя-
щая цветная печать была изобретена в XVIII в. В XIX в. появились машины
для отливки литер, изобретён паровой печатный станок и ротационная
машина, печатающая до 12 000 листов в час. Ручной набор текста лишь
в 1970-х гг. был вытеснен фотонабором, а с 1990-х гг. готовят книгу
к печати компьютерной версткой. Литеры ушли в прошлое.
«Апостол».
Россия. 1564 г.

СРЕДНИЕ ВЕКА
74
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Штукофен XIII в.
Блауофен XIV в.
Доменная печь
и кричный горн
конец XV в.
Бессемеровский
процесс
1856 г.
Мартеновская печь
1864 г.
Электроплавка
конец XIX в.
ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ
С развитием промышленности требовалось всё больше железа. За-
пас легкоплавких руд иссяк, и пришлось из глубин земли извлекать
тугоплавкие руды, требующие высокотемпературной переработки.
Совершенствование плавильных печей в XIII—XVI вв. привело к появле-
нию доменной печи. Попутно металлурги открыли ещё неизвестные
свойства железа и новый способ его выплавки - кричный передел.
ШТУКОФЕН - ПЕРВЫЙ ШАГ
Для получения железа из тугоплавких руд нужно было по-
высить температуру и усилить дутьё. Появились штукофе-
ны - высокие (до 3,5 м) конусообразные печи из огнеупорно-
го кирпича с открытым верхом (колошником) для загрузки
угля и шихты (измельчённой руды) и с отверстием (фурмой)
для поддува и извлечения крицы (губчатого железа). В высо-
кой печи возникала сильная тяга, нагнетавшая жар, а дутьё
усилили, раздувая мехи с помощью водяных колёс. Исполь-
зование этих гидравлических двигателей вызвало массовый
«переезд» плавильного производства с гор, где добывался
металл, на равнины, к рекам с сильным течением.
НЕГОДНЫЙ ЧУГУН
При высоких температурах плавления рудное железо бы-
стрее избавляется от окислявших его атомов кислорода и со-
единяется с атомами углерода (из угля). В штукофене же-
лезо обогащалось углеродом раньше, чем от него успевал
отделиться шлак (иные примеси). Шлак выплавлялся, когда
в печи уже образовывался не только комок крицы - железа
с небольшим содержанием углерода, но и расплавленный
чугун - переобогащённое углеродом железо.
Кузнечные мехи, управляемые кулачковым механиз-
мом и гидравлическим двигателем (водяным колесом).
Гравюра из книги «Различные хитроумные машины».
ШАГ ВТОРОЙ - БЛАУОФЕН
Открытие литейных качеств чугуна
привело к ещё более важному откры-
тию переделочного процесса. Оказалось,
что, если чугун снова переплавить с уг-
лём при сильном поддуве, углерод из
Высокое содержание углерода делало чугун хрупким, не
поддающимся ни ковке, ни сварке. Что было делать с таким
металлом? А чугуна при выплавке тугоплавких руд получа-
лось много, и он смешивался с жидким шлаком. Поначалу
эту смесь выбрасывали, но в XIV в. стали извлекать из раз-
дробленного шлака корольки - однородные кусочки чугуна
расплавленного металла соединится
с кислородом из воздуха и образует ле-
тучий углекислый газ. Так, у чугуна «от-
бирали» лишние атомы углерода, пре-
вращая его в крицу. Крица из чугуна
оказалось лучше той, что выплавляли
из руды, - в ней было меньше шлака.
и отливать из него грубые изделия.
Чугун
(углерод
более 2,2%)
Для переплавки чугуна стали стро-
ить ещё более высокие (до 6 м) печи
с гидравлическим поддувом - блауо-
Изделия из чугуна
фены. Плавка 70 кг руды в блауофене
длилась 15 часов. После плавки печь
охлаждали, извлекали крицу (до 40 кг)
и чугун (до 20 кг), который вручную
очищали от шлака для повторной пе-
реплавки в крицу.
Первый чугун со шлаками не выдерживал
давления пороховых газов при стрельбе
и не годился для отлива пушек, чугунные
пушки начали отливать лишь в XVI в.

МЕТАЛЛУРГИЯ • конец XV в.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
75
КАК УГОЛЬ СПАС ЛЕСА
К началу XVI в. на уголь для
металлоплавильных печей
пережгли многие леса Ев-
ропы. Европейскую приро-
ду спас каменный уголь -
новое топливо, заменившее дре-
весину. Это распространённое
полезное ископаемое раститель-
ного происхождения впервые
применили в плавке в 1619 г. Но
примесь серы в каменном угле
снижала качество выплавки желе-
за. В 1735 г. уголь стали очищать
от серы, пережигая его с негашё-
ной известью и получая кокс - луч-
шее топливо для плавки.
ДОМНА И КРИЧНЫЙ ГОРН
Остывание печи, извлечение из неё крицы, чугуна и шлака,
подготовка печи к новой плавке занимали до 10 часов, и очист-
ка чугуна от шлака требовала много труда. Поэтому переде-
лочный процесс в металлургии закрепился только в конце
XV в., когда была изобретена доменная печь (домна) и найден
двухступенчатый способ изготовления железа. В доменной
печи руда плавилась долго и при высокой температуре и вся
переплавлялась в переобогащённый углеродом чугун (крицу
уже не извлекали). Выплавка в печи шла непрерывно - через
колошник загружали шихту и уголь, они плавились в шах-
те печи и стекали вниз. Лёгкий шлак образовывал верхний
слой расплава и вытекал через верхнюю лётку (отверстие),
а тяжёлый чугун со дна стекал по нижней лётке. Домна была
выше блауофена (высота современных доменных печей до
35 м), и для поддува в неё подавался не сырой, а горячий воз-
дух, что позволяло увеличить нагрев до 2000 °C.
Чугун плавится при более низких температурах, чем руда,
и его перерабатывали в железо в кричных горнах, сходных
доменной
печи ,
доменный газ
(направлялся
на подогрев
накачиваемого
мехами \
воздуха) U
КОЛОШНИК
, 200°С
загрузка
руды (шихты)
и угля
(кокса)
с сыродутными печами. За 1-2 часа плавки с углём углерод
выгорал из чугуна, и на дне горна оседала мягкая масса
кричного железа с низким содержанием шлака, который
потом удаляли ковкой. В средневековых горнах за сутки из
тонны чугуна получали около 920 кг железа. Процесс вос-
становления железа из чугуна называется кричный передел.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
лётки
ШАХТА - 800°С
горячий
воздух
Горение угля
(кокса):
С+О2 = СО2) 
(углекислый газ) '
' СО2+С = 2СО j ]
(угарный газ)
Восстановление
железа:
ЗСО+ Fe2O3 =2Fe+3CO^
/ РАСПАР-1000 °C
I шлакообразование •I
I (выплавка примесей I
I в руде, например I
'кальция (Са) и кремния fS?)
СаСО3 = СаО+СО2)
СаО+ SiO2 = Са5Ю3 (ш. |
ЗАПЛЕЧИКИ-1500 °C
ГОРН - 2000 °C
Обогащение железа
углеродом
чугун
шлак
чугун
горячий
воздух
фурма
Усовершенствованные и механизированные доменные
печи используются и по сей день. А на смену кричным пе-
чам в 1856 г. англичанин Г. Бессемер предложил особый
аппарат - конвертер, перерабатывающий расплавлен-
ный чугун в сталь путём продувки через него сжатого
воздуха. Кислород из воздуха соединяется с углеродом из
чугуна, образуя летучий углекислый газ и освобождая ме-
талл от избытка углерода. Бессемеровский процесс,
экономя уголь, удешевил производство стали.
В 1864 г. француз П. Мартен для
передела чугуна сконструировал
печь с низким потолком, раска-
ляемую смесью горючего газа
и воздуха. Мартеновские печи
использовали больше 100 лет.
С 1970-х гг. сталь выплавляется
Крупнейшая в Европе доменная печь
Череповецкого металлургического
комбината. 1986 г.
преимущественно конвертер-
ным способом (близким к бессе-
меровскому) и электроплавкой
(с помощью электрического тока).

СРЕДНИЕ ВЕКА
76
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Корабельный руль
начало XIV в.
Появление трёх-
и четырёхмачтовых
судов середина XIV в.
Обшивка вгладь
конец XIV в.
Каравелла
вторая половина XV в.
КАРАВЕЛЛА КОЛУМБА
Освоение компаса и развитие картографии, ставшие возможным
с изобретением печатного станка, открыли новые перспективы для
мореплавания. Для дальних путешествий нужны были быстрые, манёв-
ренные, прочные и вместительные суда, не нуждающиеся в гребцах
Носовая фигура
испанского судна. XVII в.
Каравелла (каракка)
«Санта-Мария». 1492 г.
Водоизмещен ие
(количество воды,
вытесненной
судном) -
около 120 т
Длина - 25 м
Ширина - до 8 м
Экипаж -
40 человек
3 мачты, 5 парусов,
2 шлюпки, 18 пушек
1. Уровень моря
2. Нос корабля
и не зависящие от направления ветра. Такими судами стали кара-
веллы, на них путешествовали все главные герои эпохи Великих гео-
графических открытий: Колумб в 1492-1493 гг., Васко да Гама в 1497—
1498 гг., Америго Веспуччи в 1498-1502 гг., Магеллан в 1519-1522 гг.
КАРАККА И ДВЕ КАРАВЕЛЛЫ
Каравелла - это корабль нового типа, способный преодо-
леть океан. Под «каравеллой» здесь понимается несколько
типов судов XV-XVI вв. для долгих морских экспедиций.
Их общее устройство рассмотрим на примере «Санта-Ма-
рии» - флагманского корабля X. Колумба, на котором была
открыта Америка. Строго говоря, «Санта-Мария» - это
каракка, судно крупнее каравеллы, но устроенное сходно
с ней. В экспедиции Колумба к берегам Америки участво-
вали и две каравеллы - «Пинта» и «Нинья». «Санта-Мария»
разбилась у берегов Америки, ни одного её подлинного
изображения не сохранилось, и её облик воссоздают по
Каракка «Санта-Мария» в разрезе
описаниям.
3. Форштевень - носовой
брус, на котором
замыкается наружная
обшивка судна
4. Бушприт-выступающий
вперёд брус
для крепления носовых
парусов (блинда)
5.	Носовая фигура -
украшение корабля
6.	Палуба бака
(носовой
надстройки)
7.	Фок-мачта
8.	Шкафут-средняя
часть палубы
9.	Камбуз - судовая кух-
ня, в каравеллах распо-
ложена на палубе и в
шторм заливается водой
10. Грузовой люк
11.	Шлюпка для высадки
на берег при стоянке на
рейде (далеко от бере-
га) и для спасения экипа-
жа с тонущего корабля
12.	Грот-мачта
13.	Корма корабля
14.	Шканцы - часть верх-
ней палубы в корме,
выше шкафута
15.	Входной люк
16.	Бизань-мачта
17.	Палуба юта (кормо-
вой надстройки)
18.	Каюта адмирала
(Колумба)
19.	Руль
20.	Перо руля
21.	Древко руля
22.	Румпель
J . 23. Пушечная
F палуба
, 24. Компас
1 25. Трюм
 с запасами
продовольствия
Обшивка вгладь. До кон-
ца XIV в. борта кораблей
обшивались досками
внахлёст (а), и корпус ко-
рабля получался ребрис-
тым. При обшивке бор-
тов досками стык в стык,
вгладь (б), как впервые
было сделано на испан-
ских каравеллах, борта
получились гладкими, что
уменьшило трение кор-
пуса о воду при движе-
нии, придав кораблю ско-
рость и манёвренность.
26.	Матросы спали где
придётся - кают для них
не было
27.	Трюм для запасов
пресной воды
28.	Перегородки, делив-
шие трюм на отсеки,
чтобы при пробоине в од-
ном месте вода не зали-
вала соседние отсеки
29.	Грузовые трюмы
30.	Корабельная кладовая
31.	Хозяйственный трюм
с материалами для ре-
монта корабля
32.	Балласт (камни)
груз для регулировки глу-
бины погружения судна
33. Киль - нижняя балка,
проходящая по сере-

ТРАНСПОРТ • 1492 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
марс
(смотровая
площадка
БОЛЬШЕ ПАРУСОВ
Каравелла собрала все достижения судостроения пред-
шествующих веков. В её парусном вооружении обычно со-
четаются прямые и косые (латинские) паруса. Треугольным
латинским парусом удобно «ловить ветер». Его устанав-
1 J J	1	J	фок-мачта
ливали не поперек, а почти вдоль ветра. Он «чувствовал»
дуновение даже самого лёгкого ветерка, позволял идти
круче к ветру и облегчил маневрирование. У не-
больших каравелл-латина были только латинские
паруса. Однако такие паруса не создавали ветру
достаточной площади упора для передвижения
тяжёлого судна. Поэтому на крупных каравел-
лах-редонда и каракках в дополнение к латинскому
парусу на бизани (кормовой мачте) на остальных
мачтах ставили прямые четырёхугольные паруса
с большой площадью упора для ветра. Каравелле
в дальних переходах нужна была скорость, и её на-
ращивали за счёт увеличения площади парусов. Но
с большим парусом трудно управляться, и в шторм, если
грот-мачта
бушприт
грот-марсель
(верхний
малый
фок
(прямой
парус)
бизань
(латинский
парус)
большая скорость
блинда-рей
блинд (прямой
носовой парус)
Модель
«Санта-Марии»
Воздействие ветра на латинский парус
поток ветра вдоль выгнутой части
его вовремя не свернуть, он может сломать мачту. Тогда
придумали вместо одного большого паруса на одной мачте
ставить два паруса той же общей площадью. Паруса стали
меньше и легче, и для управления ими требовалось меньше
моряков, что позволило сократить экипаж.
От рулевого весло к рулю
направление
ветра, наду-
вающего
парус
потока снижает
давление со стороны
выгнутой части паруса
паруса проходит больший путь
и двигается —	_
быстрее — I _
поток ветра вдоль
вогнутой части '
проходит меньший
путь и двигается
медленнее
низкая скорость потока соз-
даёт высокое давление с на-
ветренной стороны паруса
и толкает его и корабль в бок.
Сопротивление воды препятствует боковому движению судна: силы
ветра и воды сжимают корабль и выталкивают его вперёд.
Наветренная сторона паруса должна быть туго натянута, чтобы рас-
секать поток ветра, поэтому парус стали поворачивать к ветру са-
мой натянутой частью - реем, поставив его косо к мачте. При таком
положении паруса треугольная форма оказалась самой удобной.
а. Пара рулевых весел	г. Центральный руль
Рулевое весло по правому борту:
б. в штиль, в. при боковых ветрах
РУЛЬ И РУМПЕЛЬ
Движение древних кораблей направляли парой больших
рулевых вёсел с двух сторон кормы. Но на большом корабле
рулевых гребцов на двух бортах разделяет несколько ме-
тров, и им трудно управлять веслами синхронно. В XIII в.
стали пользоваться одним рулевым веслом на правом бор-
ту. Но при боковых ветрах судно под напором ветра крени-
лось то на левый, то на правый борт, и рулевое весло либо
погружалось слишком глубоко в воду и им нельзя было
управлять, либо вообще не доставало до воды.
Тогда руль, наполовину погружённый в воду, поместили по
центру, строго за кормой. Древко и лопасть (перо) руля кре-
пили на петлях к кормовому выступу киля и поворачивали
наподобие двери. На древко надевали румпель (рукоятку),
проходящий в отверстие борта на высоте палубы. Повора-
чивая румпель, управляли рулём. Для облегчения управ-
ления руль в конце XVI в. стали поворачивать штурвалом,
связанным с румпелем тросовой передачей.

СРЕДНИЕ ВЕКА
78
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Алгебра IX в.
«Царская водка»
1240 г.
Китайский порох IX в.
Порох в Европе XIII в.
Европейское
артиллерийское
орудие XIV в.
Ал-Хорезми. Памятник
в г. Хива. Узбекистан.
АЛГЕБРА - ДАР ВОСТОКА
Выдающийся арабский учёный Абу-
Джафар ибн Муса ал-Хорезми (787-
ок. 850) в трактате «Китов ал-джебр»
(«Книга о восстановлении и противо-
поставлении») объединил и развил ма-
тематические знания древних греков и
индусов. Он нашёл способ решения
уравнений с помощью «ал-джебр» - пе-
реноса членов из одной стороны урав-
УПАДОК И ВОЗРОЖДЕНИЕ
С упадком Римской империи пресеклось развитие античной науки
и техники - Европа погрузилась в хаос, сопровождавший становле-
ние новых государств и укрепление христианской веры. Христиане
отвергли античное наследие как языческое, уничтожили центры науч-
ной мысли, многие технологии были утрачены. Хранителями античных
знаний оставались Византия (Восточная Римская империя) и крепнув-
шие арабские государства, воспринявшие также достижения Китая
и Индии. Лишь с X в. Европа начала перенимать и развивать сохра-
нённые и приумноженные на Востоке знания. Наступала новая эпоха.
Прибор ал-Бируни для определения объёма тел.
В наполненный водой сосуд (1) с узкой шейкой и отводной	V(b> - V(r)
трубкой (2) погружали тело (3). По закону Архимеда оно
вытесняло объём воды, равный своему объёму. Вытеснен-
ная вода (4) сливалась по трубке в сосуд-измеритель (5) и
показывала объём тела. Узнав объём и вес данного тела,
вычисляли удельный вес вещества, из которого оно состо-
яло. Удельный вес вещества (Y) определяется отношени-
ем веса вещества (Р) к его объёму (V):
Y=P/V.
Сравнив вычисленный Y с удельными весами известных
веществ, определяли, из какого вещества состоит тело.
НЕМНОГО ФИЗИКИ И АЛХИМИИ
Одним из немногих достижений средневековой физики
стало изобретение хорезмским учёным Ахмедом ал-Биру-
ни (973-1048) прибора для определения объёма и удельного
нения в другую с изменением знака.
Термин «ал-джебр» дал название на-
уке алгебре, изначально посвящённой
лишь методам решения уравнений.
Латинский вариант имени ал-Хорез-
ми - «алгоритм» - вошёл в математи-
ку как общее название всякой системы
вычислений, выполняемых по строго
определяемым правилам.
В XII в. труды ал-Хорезми стали извест-
ны в Европе и продвинули западную
науку. Итальянский купец Леонардо
Пизанский (Фибоначчи) (1170-1250), из-
учив арабскую и индийскую матема-
тику, написал «Книгу абака» («Книгу
счёта»), ставшую учебником для по-
следующих поколений. Фибоначчи
описал действия над дробями, ариф-
метическую и геометрическую про-
грессии, числовую последовательность,
в которой каждое последующее число
равно сумме двух предыдущих чисел
(числа Фибоначчи), решение линей-
ных уравнений и извлечения корней
и др. Теорию он дополнил приме-
рами решений практических задач.
веса тел.
Арабы продолжили дело александрийских алхимиков, от-
части заменив мистический подход к изучению веществ ла-
бораторной техникой и методикой эксперимента. В XIII в.
алхимия проникла в Европу, и одними из первых западных
достижений в этой области были предложенный фран-
цисканским монахом Бонавентурой в 1270 г. новый способ
получения «царской водки» - раствора нашатыря в азотной
кислоте - и открытие его способности растворять золото.
tCKTHOLD SCIftlVAHTZ, INVINTIV
Ckffitn ff.
Монах Бертольд Шварц - основатель
порохового дела в Германии.
Гравюра конца XVI в.
Фейерверк
Бомбарда (раннее
артиллерийское
орудие) и ядра.
XV в. Германия

ОБЗОР • VII в. - конец XV вв.
СМЕРТОНОСНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ПОИСКОВ БЕССМЕРТИЯ
В Китае алхимия возникла самостоятельно как результат ре-
лигиозно-философских учений, нацеленных на достижение
бессмертия. Китайские алхимики сделали массу открытий в
медицине, фармакологии и химии, экспериментируя с раз-
личными природными веществами. Использовали они и ка-
лиевую селитру - соль азотной кислоты (KNO3), образующу-
юся при разложении органических остатков, содержащих
азот N и калий К, и окисляющуюся особыми бактериями.
Селитру добывали в соседней с Китаем Индии. С древности
люди заметили, что селитра хорошо горит, и использова-
ли её для розжига костров. Китайцы научились очищать
индийскую селитру, делая её пригодной для изготовле-
ния лекарств и горючих смесей, а потом освоили искус-
ственное производство этого редкого в природе вещества.
Китайские алхимики соединили селитру с другим горючим
веществом - серой (S), месторождения которой есть почти
повсюду. С серой экспериментировали ещё александрий-
ские алхимики, с VII в. византийцы использовали её в го-
рючей смеси «греческий огонь». Добавив к селитре и сере
угольный порошок (С) в качестве топлива, китайцы в IX в.
получили дымный (чёрный) порох - первое взрывчатое веще-
ство.
ПОРОХ И МЕТАЛЛ
От китайцев секрет пороха узнали монгольские завоева-
тели, а потом и воевавшие с ними арабы. Через живущих
в Испании арабов в XIII в. порох проник в Европу, где его
состав первым описал английский учёный Р. Бэкон в 1242 г.
Впервые в Европе порох применил испанский король в
битве 1308 г. В 1330 г. немецкий монах Б. Шварц одним из
первых наладил производство пороха в Европе. Развитая ев-
ропейская металлургия позволила изготавливать орудий-
ные стволы из железа, выдерживавшего взрыв порохового
заряда, метавшего 200-килограммовое ядро на километр и
более. Благодаря алхимикам и металлургам Европа обзаве-
лась новым мощным оружием, определившим всё дальней-
шее развитие истории.
(K,S N’
со,
СО,
K,S
Одна из крупнейших
бомбард (3325 кг)
и гранитное ядро
(260 кг) к ней
Конец XV в. Мальта
Горение пороха
в стволе орудия
Огромный объём выде-
ляющихся газов - азота
(NJ и углекислого газа
(СО2), а также дым из
мельчайших частиц суль-
фида калия (K2S) создают
громадное давление на
стенки ствола, и под этим
давлением газы вылетают
из его дула (отверстия).
ДЛЯ ЗРЕЛИЩ И ДЛЯ ВОЙНЫ |
При сгорании пороха выделяется
тепло (300 °C), образуется гус-
той дым из мелких частиц суль-
фида калия (K2S) и газы - азот (N)
и углекислый газ (СО2).
2KNO3+S+3C = K2S+3CO2+N2.
Объём газов, образующихся при
горении пороха, в 2000 раз превы-
шает объём пороха. На откры-
том воздухе газы улетучиваются,
не причиняя ущерба, и китайцы
любовались зрелищным горени-
ем пороха, устраивая фейер-
верки на открытом воздухе. Но
при горении пороха в закрытом
сосуде давление газов приводит
к взрыву. Это свойство китайцы
применили в военных целях: они
поджигали порох в ракете - за-
крытой с одной стороны бамбуко-
вой трубке. Образующиеся газы,
с силой вылетая из отверстия
трубки, отбрасывали саму раке-
ту в противоположную сторо-
ну, она летела десятки метров
с огромной скоростью. В сраже-
нии множество выпущенных ра-
кет обращало врагов в паниче-
ское бегство. Китайские ракеты
летят по принципу реактивного
движения, на котором основа-
но действие ракетного оружия
и реактивных двигателей.
Бамбуковая ракета
порох
Л вылет
н а п р а влен ио	~
полёта ракеты
Бамбуковые ракеты подсказали
ещё один способ применения поро-
ха - для метания снарядов. Трубку
с порохом закрепляли, чтобы она
не улетела, клали в неё камень,
и пороховые газы, вылетая из от-
крытого конца, выбрасывали и ка-
мень. Так был придуман принцип
огнестрельного оружия.
Метание снаряда
с помощью пороха

СРЕДНИЕ ВЕКА
80
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Каналы Венеции
XII-XIII вв.
«Русская» система
отопления XV в.
Восковые свечи XV в.
«О строении
человеческого тела».
А. Везалий. 1543 г.
1. Схема распределения
нагрузок от свода в готике
2. Контрфорсы готического
собора
3. Готический свод
а. контрфорсы
б. аркбутаны
в. стена
I , 4. Схема распределения
। нагрузок от свода
' в романском стиле
ОБЛЕГЧЁННАЯ ГОТИКА
Раннее Средневековье, обогатив архитектуру новыми сти-
лями - романским (римским) и византийским, - не прив-
несло в технологию строительства ничего принципиально
нового. Основой конструкции оставались массивные стены,
на которые опирались тяжёлые своды - цилиндрические, кре-
стовые или купольные. В XII в. возник лёгкий и изящный
готический стиль. Нагрузку сводов в готических зданиях
принимала на себя не вся стена, а лишь её опорные части -
контрфорсы - вертикальные выступы стены или отдельно
стоящие опоры. Передавали нагрузку от свода к вертикаль-
ным контрфорсам аркбутаны - контрфорсы в виде наруж-
ных полуарок. Такие отдельные усиления позволили делать
остальную часть стены тонкой.
Изменилась и конструкция самого свода. Вместо равномер-
ной кладки из одинаковых по толщине кирпичей, камней
или толстой бетонной стяжки в готическом своде нагрузку
несли только опорные рёбра (нервюры) из многослойной
кирпичной кладки. Промежутки между нервюрами - за-
палубки - не несли нагрузки и выкладывались лёгким кир-
пичом в один слой. Этот приём позволил перекрывать сво-
дами огромные пространства и делать высокие потолки,
экономя материал. Контрфорсы, аркбутаны и нервюры ор-
ганично вписались в архитектуру, придав готическим зда-
ниям характерные дробные черты.
ЧУДО ГИДРОТЕХНИКИ
Раздробленные средневековые государства не обладали воз-
можностями единой и мощной Римской империи, и боль-
шие строительные проекты стали редкостью, перестали
строить крупные оросительные системы, дамбы и водохра-
нилища. Но и Средние века подарили гидротехническое
чудо - город на воде, Венецию.
В V-VI вв. под натиском варваров племя венетов пересели-
лось с побережья лагуны Адриатического моря на малопри-
годные для жизни болотистые островки в 4 км от материка.
Острова затоплялись в приливы, и хижины переселенцев
часто смывало в море. Дома строили заново на вбитых
в землю сваях, осушали болота и боролись с приливами,
отводя воду в море через прорытые каналы, укрепляя зыб-
кую почву сваями и насыпями из земли, добытой при рытье
каналов. Венецианцы редко строили набережные, ограни-
чивая ширину каналов стенами домов, а берега укрепляли
свайные фундаменты зданий. Каналы пронизали весь го-
род и заменили улицы, городским транспортом стали лод-
ки. В XII-XIV вв. на отвоёванных у моря 118 островах встали
прекрасные дворцы, величественные храмы, раскинулись
просторные площади. Эта красота прожила многие века,
однако сейчас городу грозит затопление - природа берёт
своё, и учёные всего мира ищут решение этой проблемы.
Канал в Венеции. Современный вид
кирпичный основа	почва укреплена щебнем
фундамент фундамента - и сваями из лиственницы,
дома каменная	древесина которой
кладка	не гниёт в воде

ОБЗОР • VII в. - конец XV в.
ейИt 2! жфяьжшft□ В?'* $ I
81
НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА_____________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ПЕЧИ И СВЕЧИ
В раннем Средневековье замки и боль-
шие дома отапливались каминами -
открытыми с одной стороны печами.
Дым из каминов по дымоходу выходил
через трубу на крыше. Камин и ота-
пливал, и освещал помещение. Но ко-
поть от каминов, дым и опасность по-
жара заставляли искать иные способы
отопления. Новым шагом в XV в. стала
«русская» система отопления, при ко-
торой в отапливаемом помещении не
было открытого огня. При отсутствии
света от очага освещать помещение
стали сальными свечами. Сначала са-
лом (животным жиром) пропитыва-
лись стебли растений, папирус или
бумага, потом фитиль стали облеплять
твёрдой смесью жира, смолы, сели-
тры и прочих добавок. Сальные свечи
сильно коптили и неприятно пахли.
Проблему решило изобретение в XV в.
восковых свечей, которые отливались из
пчелиного воска в форме цилиндров.
1.	Камин из замка XII в. Франция
2.	Камин из дома XVII в. Бельгия
3.	Схема «русской» системы
отопления. Холодный воздух через воздухозаборную шахту (а)
поступал в топку печи (б) в подсобном помещении. Нагреваясь,
поднимался по воздухораспределяющим каналам (в) в закрытые
комнатные печи на верхнем этаже (г). Канал проходил на стыке
комнат, и воздух из него нагревал сразу несколько печей. Отдав-
ший тепло воздух выходил по дымоходу (д) в трубу на крыше (е).
4.	Изразцовая печь в Теремном дворце Московского Кремля -
одно из ранних применений огневоздушной системы отопления.
,, он
Ок. 1630-х гг.
5. Изразцовая печь замка Шамбор. Франция. 1749 г.
АРАБСКОЕ ВРАЧЕВАНИЕ
В начале Средних веков лидером в об-
ласти медицины был арабский мир.
Продолжив путь античных врачей,
арабы искали естественные причины
болезней, на опыте индусов развива-
ли хирургию, уделяли большое вни-
мание гигиене. Выдающийся врач Вос-
тока Абу Али аль Хусейн ибн Абдаллах
ибн Сина (Авиценна) (980-1037) напи-
сал лишённый мистики и домыслов
строго научный труд «Каноны врачеб-
ной науки» о лече-
нии многих болез-
ней, профилактике
и гигиене. В «Кано-
нах» даны сведения
по анатомии и хи-
рургии, приведены
рецепты сотен ле-
карств, ядов и про-
тивоядий. Многие
открытия Авицен-
ны актуальны и по
сей день.
Авиценна
Андреас Везалий
Гравюры из трактатов по медицине. XVI в.
ТЁМНЫЕ ВЕКА МЕДИЦИНЫ
В Европе в это время медицину заменяла религия, боль-
ных лечили молитвами и кровопусканиями, хирургией
занимались цирюльники. Забота о теле считалась грехом,
из-за антисанитарии вспыхивали эпидемии. В XV в. меди-
цину в Европе стали изучать по трудам Гиппократа, Галена,
Цельса и Авиценны, медикам разрешили вскрывать трупы
для изучения анатомии. Леонардо да Винчи, Бартоломео Ев-
стахий, Габриель Фаллопио сделали много открытий в ана-
томии, а целостное представление о строении человече-
ского тела дал выдающийся анатом А. Везалий (1514-1564).
Но европейское лекарское искусство ещё топталось на ме-
сте. Одним из немногих прогрессив-
ных врачей Средневековья был Фи-
липп Ауреол Теофраст Бомбаст фон
Гогенгейм (1493-1551), взявший себе
имя Парацельс - «превзошедший
Цельса». Получив университетское
образование, Парацельс отправился
странствовать «в поисках своего ис-
кусства»: изучал лекарственные рас-
тения и минералы, перенимал опыт
цирюльников, народных целителей
и даже палачей и как практикующий
врач добился больших успехов.

НОВОЕ ВРЕМЯ
82
г
Зрительная труба
1608 г.
Телескоп-рефрактор
Галилея
1609 г.
Телескоп-рефрактор
Кеплера
1611 г.
Телескоп-рефлектор
Ньютона
1668 г.
Зрительная труба
первой половины XVII в.
Голландия
ТЕЛЕСКОП ГАЛИЛЕЯ
Телескопы-
рефракторы
Галилея. 1610 г.
Увеличительные приборы нужны морякам, что-
бы вовремя заметить вражеское судно или дол-
гожданный берег; военным, чтобы рассмотреть
удалённые вражеские позиции и составить план
битвы; астрономам, чтобы лучше увидеть звёзды
и планеты. Первые такие приборы - зрительные
трубы и телескопы - появились в начале XVII в.
Иоганн Липперсгей
Галилео Галилей
объектив телескопа
Галилея
РОЖДЕНИЕ ЗРИТЕЛЬНОМ ТРУБЫ
Телескоп Галилея. 1610 г.
окуляр
ТРУБА. НАПРАВЛЕННАЯ В НЕБО
Телескоп
Галилея. 1611 г.
объектив
Первый чертёж зрительной трубы обнаружен в записях
Леонардо да Винчи от 1509 г. В 1604 г. немецкий астроном
И. Кеплер научно объяснил, как проходят лучи через подоб-
ную оптическую систему из двух линз. А через 4 года в Гол-
ландии, славившейся своим стеклодувным производством
и лучшими очковыми мастерами, уже появились зритель-
ные трубы из двух линз. Трое голландских мастеров И. Лип-
персгей, 3. Янсен и Я. Мециус, работая с линзами, заметили,
что выпуклая (собирающая) и вогнутая (рассеивающая) лин-
зы, установленные на некотором расстоянии друг от дру-
га, способны создать чёткое приближенное изображение
удалённого предмета. Первым своё изобретение продемон-
стрировал Липперсгей в 1608 г. - этот год и считается датой
рождения зрительной трубы.
О НАЗВАНИЯХ |
В России зрительные трубы на-
зывались «подзорными» - «увели-
чивающими зоркость».
Галилей называл свое изобрете-
ние - «perspicillum» («ясно вижу»).
Название «телескоп» (от греч.
tele - даль и skopeo - смотрю)
предложил в 1611 г. греческий ма-
тематик Дж. Демизиани.
Иоганн Кеплер
Орбитальный
(космический)
телескоп Хаббл -
В 1609 г. итальянский астроном, ма-
тематик, физик и мыслитель Галилео
Галилей сконструировал зрительную
трубу с трёхкратным увеличением
и направил её в небо, разглядывать
звёзды, - так зрительная труба пре-
вратилась в телескоп. Для астрономи-
ческих наблюдений Галилей создал
телескоп, увеличивающий изображе-
ние в 8 раз. Лучший телескоп Галилея
увеличивал в 32 раза. С его помощью
Галилей разглядел сложный рельеф
поверхности Луны, открыл 4 спутни-
ка (луны) планеты Юпитер, обнару-
жил пятна на Солнце, а увеличенный
Млечный Путь в телескопе предстал
скоплением отдельных звёзд.
один из крупней-
ших современных
телескопов, который
позволяет увидеть
даже малую вспышку
света с расстояния
400 000 км. Этот
прибор может увидеть
с Земли включённую
на Луне лампочку.

83
УГОЛ ЗРЕНИЯ
Удалённые предметы или предметы близкие, но слишком мелкие мы ви-
дим плохо или не видим совсем, потому что угол зрения от них слишком
мал. Угол зрения - это угол преломления хрусталиком глаза световых лучей
от предмета. Лучи, отражённые от предмета, проходят через
Ai
хрусталик нашего глаза и проецируются на сетчатке в пе-
ревёрнутом виде. Но мозг снова переворачивает изображе-
ние, и мы видим мир правильно.
1.	Мы рассматриваем муху АВ. При прохождении через
хрусталик лучи от точек А и В пересекутся, образуя угол
зрения АОВ, под которым мы рассматриваем муху.
2.	Муха села дальше, и угол зрения А]ОВ] стал меньше,
уменьшив изображение на сетчатке, и мы уже не раз-
личаем подробностей строения мухи.
3.	Муха села ещё дальше, угол зрения А2ОВ2 стал столь
мал, что на сетчатке все лучи от этой мухи слились
в одну точку.
4. Двояковыпуклая собирающая линза преломляет лучи
от объекта, увеличивая угол зрения А3ОВ3. Чем более вы-
пукла линза объектива, тем сильнее преломляются в ней
световые лучи, и тем больше она увеличивает угол зрения.
ОБЪЕКТИВ	Схема устройства телескопа Галилея
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
КАК РАБОТАЕТ ТЕЛЕСКОП
Система линз в зрительной трубе
или оптическом телескопе изменяет
направление световых лучей, показы-
вая нам предмет под большим углом
зрения. Изображение на сетчатке уве-
личивается, и мы видим подробности
Телескоп Галилея - это рефрактор - тип оптических
телескопов, работающих за счёт рефракции - прелом-
ления световых лучей в системе линз. В 1611 г. Кеплер
предложил заменить рассеивающую линзу в окуляре те-
лескопа собирающей - она превращала расходящийся пу-
чок лучей (после их фокусировки объективом (F) в парал-
лельный. Такая схема расширила поле зрения телескопа,
т. е. позволила охватить взором больший кусок неба, но
давала перевёрнутое изображение. Астрономы, пользу-
ющиеся рефракторами Кеплера, привыкли наблюдать
«перевёрнутый мир».
Схема устройства телескопа Кеплера
ОБЪЕКТИВ
Рефракторы, по-разному преломляя лучи разных цве-
тов, дают цветовые искажения - хроматическую
аберрацию. В 1668 г. И. Ньютон сделал телескоп но-
вого типа - рефлектор, в котором
пучок света собирает система зер-
кал и нет хроматической аберрации.
Телескоп-рефлектор Ньютона 1668 г.
строения предмета. Когда говорят, что
телескоп увеличивает в 10 раз, это зна-
чит, что он показывает предметы под
углом зрения в 10 раз большим, чем
невооружённый глаз.
Телескоп Галилея - это труба, в кото-
рую с двух сторон вставлены линзы.
Обращённая к глазу линза - это окуляр,
а линза, обращённая к объекту наблю-
дения, - объектив. Объектив - собира-
ющая линза, увеличивающая угол зре-
ния. Окуляр телескопа - рассеивающая
линза, превращающая сходящиеся
лучи, идущие от объектива, снова в па-
раллельные, но на меньшей площади.
Рассеивающая линза не даёт перевер-
нуть изображение, и в телескопе Гали-
лея мир виден правильно.
Телескоп собирает широкий парал-
лельный световой пучок в узкий парал-
лельный пучок, усиливая «плотность»
светового потока и делая видимым,
например, свет далёких звёзд, нераз-
личимый невооружённым глазом.

НОВОЕ ВРЕМЯ
84
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
БАРОМЕТР
Ртутный барометр
1643 г.
Манометр
1661 г.
>1000 км|
Земля окружена газовой оболочкой толщиной око-
ло 1000 км - атмосферой. Атмосфера состоит
из воздуха, водяного пара и пыли, имеет вес и под
воздействием земной гравитации давит на Землю
и на всех её обитателей. Это давление называет-
ся атмосферным. Для измерения атмосферного
давления придумали прибор - барометр.
Эванджелиста
Торричелли
Земная
атмосфера
«БОЯЗНЬ ПУСТОТЫ»
В 1638 г. герцог Тосканский решил украсить фонтанами
сады Флоренции. Воду для фонтанов качали из источника
поршневыми насосами, подобными насосу Герона. Но вода
«не желала» подниматься по цилиндрам (трубам) насосов
выше, чем на 34 фута (10 м). За решением этой проблемы
герцог обратился к престарелому Галилею.
До этого времени движение столбика воды за поршнем на-
соса объяснялось утверждением Аристотеля, что «природа
боится пустоты». Считалось, что, как только поршень вы-
теснит воздух из цилиндра насоса, природа тут же запол-
нит эту пустоту - вакуум - любым веществом, способным
туда проникнуть, - например, водой.
Но почему природа не хочет наполнять пустую трубу выше
10 м? Галилей в ответ герцогу отшутился: «Выше 34 футов
природа пустоты не боится», - и предложил разобраться
в этом явлении своим ученикам Э. Торричелли и В. Вивиани.
Р1=Р2
Р =
Юм
труба
насоса
Ртутные
барометры:
1. 1773 г. Лондон
2. Современный
760 мм
ртуть
Под воздействием атмос-
ферного давления (PJ вода из
источника будет подниматься
в вакууме до тех пор, пока дав-
ление её толщи (Р2) не уравно-
весит давление атмосферы -
т. е. примерно до Юм.
Давление всей толщи атмос-
феры (1000 км) уравновеши-
вается давлением толщи воды
в 10 м или толщи ртути в 760 мм.
ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Торричелли и Вивиани провели ряд
опытов и пришли к выводу, что вода
заполняет вакуум не «из-за боязни
пустоты», а под воздействием атмо-
сферного давления. Атмосфера давит
на поверхность источника, заставляя
воду устремляться туда, где есть сво-
бодное место - в трубу насоса, откуда
поршень выкачал воздух, образовав
вакуум, зону низкого давления. Но
вода тяжелее воздуха, и давление мно-
гокилометрового столба атмосферы
равно давлению 10-метрового столба
воды. Поэтому атмосферное давление
может «выдавить» воду лишь на 10 м,
а затем давление атмосферы и давле-
ние воды уравновесятся.
Опыт Торричелли
торричеллева
ПРОВЕРКА РТУТЬЮ
Торричелли проверил свои выводы, за-
менив воду более плотной и тяжёлой
жидкостью - ртутью. Он заполнил
ртутью запаянную с одного конца сте-
клянную трубку длиной в 1 м и опустил
открытый конец трубки в ртуть в от-
крытом сосуде. Немного ртути слилось
в сосуд, образовав в трубке вакуум -
«торричеллеву пустоту». Но в труб-
ке остался ртутный столбик высотой
760 мм - его вес уравновесил давление
атмосферы. Так в 1643 г. Торричелли
впервые измерил атмосферное дав-
ление и изобрёл ртутный барометр.
Ртутным барометром, как самым точ-
ным прибором измерения давления,
ВАКУУМ (от лат. vacuus - пустой) - пространство без вещества. Создать полный
вакуум невозможно. На практике вакуумом называют среду, в которой малое
количество газа создаёт давление значительно ниже атмосферного.
ДАВЛЕНИЕ (Р) - это сила (F), действующей на единицу площади (S). P=F/S.
пользуются и сейчас, и в прогнозах
погоды мы слышим: «Атмосферное
давление в норме и составляет 760 мм
ртутного столба».

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • 1643 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ____________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА______________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
85
ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ГЕРИКЕ [
Наличие атмосферного давления в 1654 г. убедитель-
но доказал физик О. Гэрике из немецкого г. Магдебур-
га. Он плотно соединил два медных полушария и из
образовавшейся полой сферы откачал воздух. Внутри
сферы образовался вакуум и почти не было давления.
На сферу воздействовало лишь атмосферное давление
снаружи. Сила этого давления оказалась столь велика,
что разомкнуть сжатые полушария смогли только си-
лой 16 лошадей. Но, как только в сферу накачали воздух,
внутреннее и внешнее давление уравновесилось, и сфе-
ра распалась сама.
Опыт Герике
Медные полушария
Герике - «магдебургские
полушария»
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
ДАВЛЕНИЕ И ПОГОДА
Люди и животные не ощущают тяже-
сти атмосферного давления, потому
что его уравновешивает давление на-
шей крови. Но при повышении или
понижении кровяного давления люди
чувствуют себя плохо - они начинают
испытывать либо силу давления соб-
ственной крови, либо силу давления
атмосферы.
Атмосферное давление тоже не по-
стоянно. В атмосфере образуются ци-
клоны - атмосферные вихри, где дав-
ление понижено (до 560 мм рт. ст.),
и области повышенного давления
(до 816 мм рт. ст.) - антициклоны. Ци-
клоны и антициклоны медленно пере-
мещаются над поверхностью Земли,
влияя на самочувствие людей и опре-
деляя смену погоды. Циклон низким
давлением «притягивает» влагу и вы-
зывает пасмурную погоду, дожди, сне-
гопады. Высокое давление антицикло-
на, напротив, вытесняет из зоны своего
воздействия скопление водяных паров
и устанавливает ясную сухую пого-
ду. Измерив давление, можно пред-
сказать погоду. Давление измеряют
барометром.
Открытие атмосферного давления и того, что воздух имеет вес (что потом
экспериментально доказал сам Галилей), не сразу было воспринято учёными,
привыкшими верить в «боязнь пустоты». Потребовались годы опытов, дока-
зывающих наличие атмосферного давления. Французский учёный Б. Паскаль,
подтверждая выводы итальянцев о том, что атмосферное давление урав-
новешивается весом столба жидкости в трубке, доказал, что высота этого
столба различна на разных расстояниях от поверхности Земли. На вершине
горы Пьи-де-Дом ртуть в трубке ртутного барометра опустилась ниже, чем
была у подножия, потому что на высоте толща атмосферы меньше и меньше
её вес и давление на ртуть. В честь Паскаля названа единица измерения дав-
ления: 1Па = 0,0075 мм ртутного столба. Исследуя свойства давления, Гэрике
__ в 1661 г. сконструировал манометр - прибор для измерения давле-
ния жидкостей и газов. В 1843 г. был изобретён анероид - меха-
нический барометр с вакуумным цилиндром с чувствительной
мембраной. Мембрана вдавливается или расправляется под
L воздействием изменения давления и через пружину и систему
I рычагов двигает стрелку, указывающую давление на шкале.
Современный барометр-анероид
Опыт Паскаля
на горе Пьи-де-Дом,
показавший, что на высоте
давление падает

НОВОЕ ВРЕМЯ

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Оккиолино Галилея
1609 г.
Микроскоп Левенгука
1665 г.
Открытие микромира
1673 г.
осветительный прибор
(свеча, зеркало и линзы,
направляющие свет на
препарат)
МИКРОСКОП ЛЕВЕНГУКА
Изобретателями микроскопа можно считать очко-
вых мастеров, сделавших первые зрительные тру-
бы: 3. Янсена, И. Липперсгея и Я. Мециуса. Ведь
ранний микроскоп - это та же зрительная труба,
только направленная на ближний объект. В 1624 г.
свой составной микроскоп - оккиолино («малень-
кий глаз») - из хорошо отшлифованных выпуклой
и вогнутой линз создал Галилей. Предположитель-
но оккиолино увеличивал в 20 раз. В 1625 г. друг
Галилея Дж. Фабер предложил для этого прибо-
ра термин «микроскоп» («микро» - мелкий; «ско-
пео» - смотрю). В 1665 г. А. Левенгук изобрёл ми-
кроскопы, увеличивающие в 250-300 раз, и стал
первым исследователем микромира.
Антони ван Левенгук
ОТ ГУКА ДО ЛЕВЕНГУКА
Увеличенные под микроскопом изображения.
Гравюры из книги Р. Гука «Микрография». 1664 г.:
1. блоха
2. клеточное строение коры пробкового дуба
Лучшие микроскопы первой половины XVII в. увеличивали
не более чем в 20 раз. Таков был и микроскоп английско-
го естествоиспытателя Р. Гука, рассмотревшего с его помо-
щью строение коры пробкового дуба и открывшего живые
клетки. В 1664 г. Гук издал книгу «Микрография» с гравю-
рами, изображающими увеличенных насекомых и клеточ-
ное строение растений. Под впечатлением от книги Гука
голландский торговец Антони ван Левенгук увлёкся изуче-
нием микромира и создал микроскопы иной конструкции
Микрофотографии (фотографии изображений
в микроскопе):
с 250-300-кратным увеличением.
3.	клеточное строение водоросли элодеи
4.	эритроциты в крови человека
5.	пылевой клещ
ОТКРЫТИЕ МИКРОМИРА
Левенгук сконструировал более 20 мик-
роскопов, 9 из них сохранились до на-
ших дней и хранятся в разных музеях
мира. Левенгук рассматривал в свои
микроскопы всё, что попадалось под
руку: чешуйки кожи со своей руки,
глаз мухи, срез стебля растения, ка-
плю воды. В капле воды Левенгук об-
наружил настоящий микрозоосад,
скопище одноклеточных организмов:
амёб, инфузорий и бактерий. Так чело-
век впервые увидел микромир. Левен-
гук также исследовал кровь и открыл
входящие в её состав красные кровя-
ные тельца - эритроциты. Приборы
Левенгука и его открытия подстегнули
развитие естественных наук.

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • 1665 г.
Микроскоп Левенгука.
Вторая половина XVII в.
Один из 9 сохранившихся
микроскопов Левенгука
МИКРО-МИКРОСКОП
Микроскоп Левенгука, величиной со спичечный коробок,
был совсем не похож на привычный микроскоп - это была
бронзовые пластины -
«оправа» линзы
линза
рукоятка
остриё
держателя
препарата
крохотная и мощная лупа. Её подносили к глазу, держа
за ручку, и через линзу разглядывали объект (препарат),
нанизанный на остриё держателя. Линзы в микроскопах
Левенгука - это стеклянные шарики размерами от маково-
го зёрнышка до горошины. Линзу-шарик с очень коротким
фокусным расстоянием Левенгук помещал в «оправу» из
двух бронзовых пластин. Чтобы линза сфокусировала лучи
от препарата на сетчатке, глаз приходилось приближать
к ней вплотную, что было неудобно. Левенгук сошлифовал
одну сторону шарика-линзы, превратив его в плоско-выпу-
клую линзу и увеличив фокусное расстояние.
Микроскоп Левенгука
держали за ручку,
приблизив линзу
к самому глазу,
а препарат повернув
к источнику
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
глаз -------
наблюдателя
фокус линз
(п ромежуточ ное
изображение
в микроскопе)
ВИНТ
регулировки
положения
держателя
Изготовление микроскопа
Из куска раскалённого стекла вытягивали нить (1). Кон-
чик стеклянной нити нагревали над пламенем, и на её
оплывшем конце нарастал стеклянный шарик-капля (2).
Получались заготовки для линз диаметром 2-5 мм на
«ножках» (3). В бронзовых пластинах (4) делали отвер-
стия - гнездо под шарик-линзу (5). Линзу зажимали меж-
ду пластинами «ножкой» вниз (6). Фокусное расстояние
шарообразной линзы получалось слишком коротким,
и, чтобы изображение рассматриваемого препарата
(7) чётко отображалось на сетчатке (8), приходилось
приближать глаз вплотную к линзе. Для увеличения
фокусного расстояния линзу надо было превра-
тить из двояковыпуклой в плоско-выпуклую. Шарик
крепили между пластинами «ножкой» наружу (9)
и вместе с пластиной сошлифовывали бок шарика
со стороны «ножки» (10). Фокусное расстояние плос-
ко-выпуклой линзы (11) увеличилось, глаз отодвинулся от
линзы, а препарат, наоборот, можно было приблизить
к линзе.
Устройство современного
оптического микроскопа
препарат
окуляр ____
микроскопа
плоско-выпуклые линзы,
увеличивающие
угол зрения
2 сменных
объектива
ход
световых
осветительная
зеркало
направляет
свет
на конденсор
предметный
столик
с отверстием
для света,
на которое
кладут
стеклянную
пластину
препаратом
Сферические линзы, подобные шарикам Левенгука, сейчас
применяются в волоконно-оптических линиях связи (те-
лефония, Интернет). Оптические микроскопы современ-
ного типа появились в середине XVIII в. Как и телескопы,
оптические микроскопы фокусируют свет системой линз,
увеличивающей угол зрения, под которым мы рассматрива-
ем объект. Современные оптические микроскопы увеличи-
вают в 2000 раз. Оптические микроскопы нужны не только
биологам для наблюдения микромира, но и врачам
для исследования анализов больного, ар-	f
конденсор
направляет
свет на
препарат
Оптический
микроскоп
конца XVIII в.
хеологам, обследующим свои наход-
ки, всем, кто работает с мелки-
ми объектами: ювелирам, часовщикам
сборщикам микросхем и пр. Физики
и химики, изучая мельчайшие частицы
материи (атомы), пользуются мощ-
ными электронными микроскопами,
изобретёнными в середине XX в.
и увеличивающими до 2 млн раз.
Современный
электронный
микроскоп

НОВОЕ ВРЕМЯ
88
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Подвесные ремни
для карет
XV в.
Стоячая рессора
конец XVII в.
Лежачая рессора
1805 г.
Стоячая
о кочку
передаёт толчок вверх
КАРЕТА НА РЕССОРАХ
По плохим средневековым дорогам можно было путешествовать
только верхом - езда в экипаже из-за тряски превращалась в пытку.
Поэтому, пока не нашли способ избавиться от тряски, пассажирский
транспорт почти не развивался. В XV в. вспомнили о римском спосо-
бе борьбы с тряской и стали подвешивать кузов экипажа на ремнях.
Но решило проблему тряски изобретение рессоры в конце XVII в.
СМЯГЧАЮЩАЯ ПРУЖИНА
Ремни, на которые с XV в. подвешивали кузова карет, «гасили» толчки при дви-
жении по неровной дороге, но седоки в «подвешенном состоянии» испытывали
качку, как в шторм на корабле. К тому же длинные ремни быстро изнашива-
лись и рвались, что приводило к крушениям экипажей. В конце XVII в. в Бер-
лине были придуманы стоячие рессоры - С-образные пружины, связывающие
колёсные оси с кузовом. К верхнему концу рессоры на ремне привешивали кузов,
а нижний конец рессоры через муфту соединялся с осью, не мешая ей вращать-
колесу и оси
2. от оси толчок переда-
ётся рессоре, сдавливает
её снизу
3. давление от толчка
ся. Рессоры делались из нескольких скреплённых воедино деревянных, а позже
стальных полос, что придавало конструкции гибкость и прочность. Рама, соеди-
няющая переднюю и задние оси, также могла поддерживать кузов, препятствуя
передние стоячие рессоры
фонари
шкворень
кузов
пружинящая рама
скрепляла оси и могла
поддерживать кузов
подножка
(лесенка)
передние
колёса
.задние
колёса
козлы (облучок)
сиденье .
для кучера х.
валек- ЛШ
брус для /Дг,/,|
крепления
постромок
(ремней конской ’
упряжи) к экипажу
ремни для
.подвески
\ кузова
салон кареты
с диванами
для пассажиров
запятки
(стоя
на них,
ехали
лакеи)
задние
стоячие
рессоры
крепились
. через
р муфту
| к оси
компенсируется весом
экипажа, тянущего
верхний конец
рессоры вниз,
и стремлением
пружины рессоры
I распрямиться
РЕССОРЫ - пружинящие дуги между осью и кузо-
вом, смягчающие толчки при езде и передающие
нагрузку от кузова кходовой части (коси и колёсам).
КАРЕТА-дорогой рессорный экипаж с полностью
закрытым кузовом. Кареты закладывались парой,
тройкой, четвёркой и даже шестёркой лошадей,
в зависимости от веса и количества седоков.
Шкворень - соединение,
поворачивающее перед-
нюю ось на поворотах
Датская королевская
карета типа «берлина».
1898 г.
богатое убранство
(резьба по дереву,
позолота,
живопись)
застекленные окна
(окна карет стеклили
с 1610 г.) \	»
его раскачиванию, и за счёт своей изогнутой формы смягчала толчки.
Стоячие рессоры поднимали кузов на такую высоту, что забраться в карету мож-
но было только по лесенке. Мода на надёжные и удобные рессорные кареты, на-
званные «берлина» (по месту изобретения рессоры) быстро распространилась

ТРАНСПОРТ • Конец XVII в.
НАЁМНЫЙ ЭКИПАЖ
Экипажи были доступны только очень богатым людям, менее
обеспеченные слои населения пользовались наёмным транспор-
том. В Англии в 1588 г. отставной капитан Бэйли завёл 4 ка-
реты для перевозки пассажиров по Лондону - это были первые
наёмные экипажи. Позднее англичане назвали их кебами (cab -
сокращённое от англ, «cabin» - кабина). Во Франции частный
извоз ввёл парижанин Н. Соваж в 1620 г. Экипажи Соважа назвали
фиакрами, вероятно, потому, что над конюшней Соваж поместил
изображение своего небесного покровителя, святого Фиакра.
Вскоре появились дилижансы (от фр. carosse de diligence, «проворный экипаж») - наёмные кареты
для дальних путешествий. Дилижансы возили от 5 до 20 пассажиров по определённым маршрутам,
например из Парижа в Базель. Многоместные городские наёмные экипажи появились в конце XVII в.,
а в 1826 г. за ними закрепилось название омнибус (от лат. omnibus - «всем»).
Рессорные экипажи
Шарабан - открытая
четырёхколёсная повозка
с рядами _____ в
сидений
Пролётка - тип дрожек (дрог), четырёхко
лёсного открытого лёгкого экипажа
для 1 -2 седоков	_
sy Кабриолет - вариант двуколки,
< лёгкого двухколёсного \
| прогулочного экипажа f?»
для 1-2 седоков	I Ш
без кучера	I
Дормез - просторная
карета для дальних путе-
шествий со спальными
местами и ящиками для
багажа (важи -
на крыше, горбок -
на задках)
Коляска - открытый лёгкий экипаж
с откидным верхом. Фаэтон и ландо
типы городских колясок
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Новый импульс развитию наземного пассажир-
ского транспорта в 1805 г. дало изобретение ка-
ретного мастера Эллиота - лежачая рессора.
Эта рессора служила пружинящей «прокладкой»
между колёсной осью и кузовом экипажа. Такие
рессоры изготавливали из закалённых полос
стали заданной дугообразной формы и делали на-
борную рессору под заданную грузоподъёмность
экипажа из соответствующего количества по-
лос. В экипаже могли быть 2 лежачие рессоры,
расположенные над двумя осями параллельно им,
или 4 рессоры, крепящиеся перпендикулярно оси
рядом с каждым колесом. Со временем под раз-
ные типы экипажей появились разные типы ле-
жачих рессор - эллиптические, полуэллиптиче-
ские, четверть эллиптические, продольные или
поперечные. Но основная конструкция рессор не
изменилась, и от карет рессоры наследовали
современные грузовики и тракторы. В легковых
автомобилях роль рессор играют пружинные
и газовые амортизаторы.

НОВОЕ ВРЕМЯ

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Китайский фарфор
около VII в.
Майолика XIV в.
Фаянс середина XVI в.
Саксонский фарфор
1710 г.
Структура фарфора
САКСОНСКИЙ ФАРФОР
В XVI в. из Китая в Европу стали поставлять фарфоровые изделия. Тон-
кий, полупрозрачный, звонкий и прочный китайский фарфор оча-
ровал европейцев, и родная керамика стала казаться им грубой.
Двухвековые попытки европейцев разгадать тайну китайского фар-
фора в 1710 г. привели к изобретению саксонского фарфора, пре-
взошедшего по качеству китайский. Фарфор и его предшествен-
ник фаянс и сейчас одни из самых востребованных материалов.
пористый плавень
каолин заполняет поры
Фарфор делают из белой глины каолина (ок. 50%), кварца
(ок. 25 %) и полевого шпата (слюды или алебастра, ок. 25%).
Растёртые в порошок компоненты смешивают с водой до
образования тягучей массы, из которой формуют изделия.
После сушки на воздухе фарфор подвергают двойному об-
жигу. При первом, бисквитном обжиге (при температуре ок.
900 °C) глина спекается и твердеет. Бисквитный фарфор полу-
чается плотнее гончарной керамики, но ещё остаётся пори-
стым. Первично обожжённое изделие покрывают глазурью,
прозрачной или цветной, украшают росписью. При втором
обжиге (1350-1450 °C) глазурь вплавляется в поверхность
фарфора, делая изделие блестящим. В самом фарфоре при
повторной плавке полевой шпат и кварц превращаются
в плавень - вещество, скрепляющее частицы затвердевшего
Родина фарфора - Китай, но точное
время его появления неизвестно. Труд-
но определить момент, когда гончар-
ные изделия из каолина, обожжённые
при высоких температурах (прото-
фарфор), превратились в настоящий
фарфор. Уже в VII в. китайцы начали
добавлять к глине порошок «фарфо-
рового камня» - горной породы, со-
стоящей из кварца и слюды. С такой
добавкой изделия приобрели свойства
настоящего фарфора. Росло и искус-
ство китайских мастеров, к началу XIV
в. они создавали тончайший «фарфор
каолина и заполняющее его поры, придавая изделию сте-
яичной скорлупы», украшая его из-
кловидность, полупрозрачность, твёрдость и влагонепрони-
ящнейшими глазурными росписями.
цаемость. Водопоглощение гончарной керамики составля-
Именно такой фарфор и пленил серд-

МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ • 1710 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА_____________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
91
ВДОХНОВЕНИЕ С ВОСТОКА
Вдохновленные китайским фарфором
европейцы решили освоить его произ-
водство. Прекрасные образцы глазуро-
ванной расписной керамики создавали
арабы, и в начале XIV в. их искусство
переняли испанцы. Повышение каче-
ства гончарных изделий стало первым
шагом к открытию секрета фарфора.
Один из центров производства испан-
ской керамики возник на о. Майорка.
Майорскую керамику продавали в со-
седнюю Италию, и итальянцы разви-
ли арабо-испанское мастерство, создав
свою керамику с глазурной росписью,
в память о Майорке названную майо-
ликой. Майолику делали и из красной,
и из белой глины. Керамисты итальян-
ского г. Фаэнца под впечатлением от
китайского фарфора, который приво-
ТАЙНЫ МЕЙСЕНА
Но фаянс был грубее привозного фарфора, и поиски ки-
тайского секрета продолжились. В 1701 г. прусский алхи-
мик Иоганн Фридрих Беттгер, попав в немилость к прусско-
му королю, бежал в Саксонию. Саксонский король Август
Сильный решил воспользоваться знаниями опального ал-
химика, поселил его в крепости г. Мейсен и, дав ему в по-
мощники (и надзиратели) учёного Эренфрида Вальтера фон
Чирнхауса, велел заняться разгадкой тайны фарфора. Экс-
перименты Беттгера и Чирнхауса в 1708 г. привели к откры-
тию белого неглазурованного фарфора (бисквита) из сме-
си каолина, кварца и полевого шпата. В Дрездене открыли
первую фарфоровую фабрику, и в 1710 г., уже после смерти
Чирнхауза, Беттгер нашёл способ изготовления и роспи-
си глазурованного белого фарфора, который по своим каче-
ствам - твёрдости и прозрачности - превзошёл китайский.
Так родился саксонский (мейсенский) фарфор. Поначалу сак-
сонцы подражали китайскому стилю, но вскоре был выра-
ботан свой стиль фарфора, по которому «Мейсен» можно
узнать по сей день.
зили венецианские купцы, в середи-
не XVI в. стали специализироваться
в производстве белой майолики, до-
бавив к глине для прочности полевой
шпат и повысив температуру обжига.
Фаянс - керамика Фаэнца - быстро
распространился по Европе. Водопо-
глощение фаянса - ок. 10%.
Саксонский (мейсенский)
фарфор
< XVIIII в.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Саксонцы пытались сохранить
секрет своего фарфора, но уже
в 1718 г. бежавший из Мейсена
бисквит,
XVIII в.

мастер выдал секрет австрий-
цам, и там было налажено своё
фарфоровое производство. Во
Франции разрабатывали рецепт
фарфора с VI в. Получив свой
фарфор в 1712-1722 гг., фран-
цузы к середине XVIII в. открыли
первую фабрику в г. Севр, произ-
водящую знаменитый севрский
фарфор в неповторимом француз-
ском стиле. Первооткрывателем
русского фарфора стал соученик
М.В. Ломоносова Дмитрий Ивано-
вич Виноградов. С 1740-х гг. по его
рецептам производили фарфор
в Петербурге на Император-
ском (сейчас Ломоносовском)
фарфоровом заводе. Фарфо-
ровые фабрики со своими ре-
цептами фарфора возникли
Венский фарфор.
Австрия
Севрский фарфор.
Франция
Фарфор Виноградова.
Россия
по всему миру, так, например,
в Англии производят костяной
фарфор, добавляя в смесь до
50% костяной золы.
Костяной фарфор. Англия

НОВОЕ ВРЕМЯ
92
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Шахтные деревянные
рельсовые дороги
XVI в.
Первая чугунная
рельсовая дорога
1740 г.
Первая паровозная
железная дорога
1825 г.
Стальные
грибовидные рельсы
1880-е гг.
ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА
Тяжёлые грузы трудно везти по неровностям дорог - слишком вели-
ка сила трения. Простой и дешёвый способ выровнять и укрепить
путь нашли ещё древние египтяне, перемещая каменные блоки
для пирамид по деревянным рельсам. Спустя тысячелетия дере-
вянные рельсовые дороги появились на шахтах Германии и Англии,
став прообразом железных дорог. Трение о гладкие рельсы было
значительно меньше, чем о дорогу, колёса катились легче, и тре-
бовалось меньше усилий на перевозку грузов. Рельсы служили
ещё и направляющими, не давая гружёным повозкам сойти с пути.
Вагонетка и деревянная
рельсовая дорога.
XVI в. Германия
Устройство деревянной
рельсовой дороги
РЕЛЬСЫ В ШАХТАХ
В горнодобывающих районах Германии и Англии деревян-
ные рельсовые дороги возникли ещё в XVI в. По ним из шахт
на поверхность в открытых тележках - вагонетках - везли
руду или уголь. Рельсовую дорогу строили так: на равном
расстоянии друг от друга перпендикулярно ходу движения
укладывали короткие брусья - шпалы - и укрепляли их ко-
стылями. К шпалам прибивали длинные брусья с пазами
под шпалы -рельсы. Шпалы не давали рельсам расползать-
ся в стороны и проседать в грунт под тяжестью вагонеток.
Рельсы отстояли друг от друга по ширине размаха колёс
вагонеток, а колёса снабжали ребордами - гребнями, удер-
живавшими их на рельсах. На подъём вагонетку толкали
рабочие, а обратно в шахту по уклону она катились сама.
Так был выработан основной принцип железнодорожного
хода - сочетание выступающих по высоте рельсов, выпол-
няющих несущую и направляющую функции, с колёсами,
снабженными ребордами на внутренней стороне обода.
ТЯГА - элемент, передающий поступательное движение в машине, механизме.
Вагонетка с углём на «Уоллатонской
вагонной дороге»
ДЕРЕВЯННЫЕ ДОРОГИ
Первый выход рельсовой дороги на поверх-
ность был сделан в Англии в 1603 г., когда
в графстве Ноттингемшир был построен 3-ки-
лометровый деревянный рельсовый путь для
доставки угля из шахты Стрелли к посёлку
Уоллатон. По «Уоллатонской вагонной дороге»
вагонетки с углём тянули лошади.
В России первую деревянную рельсовую дорогу
сконструировал механик Козьма Дмитриевич Фролов
в 1755 г. для Колывано-Воскресенских металлургиче-
ских заводов на Алтае. Фролов первым в мире при-
менил канатную тягу для передвижения вагонеток.
Вагонетку зажимами прикрепляли к ведущему
тросу и тянули, наматывая трос на шкив, вращае-
мый лошадью или водяным колесом.

СТРОИТЕЛЬСТВО • 1740-е гг.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
93
«ЧУГУНКА»
Настоящая железная дорога появилась в 1740 г.,
когда английский инженер Ричард Рейнольдс от-
лил для рудничных дорог первые чугунные рель-
сы - длинные плиты с углублениями для колёс
вагонеток. В 1767 г. в шахтах Колбрукдэйла Рей-
нольдс впервые применил стальные рельсы-желоба,
в сечении напоминающие букву U. Рельсы стык в стык
крепились к деревянным брусьям, формируя дорожное
полотно нужной длины. Но желоба засорялись, и колёса
в них застревали, поэтому развитие получили выступаю-
щие - тавровые рельсы.
В России первая железная дорога - «Чугунный колесопро-
вод» - появилась в 1788 г. в Петрозаводске на Александров-
ском литейном заводе. По ней рабочие толкали вагонетки
с тяжёлыми пушечными заготовками из доменного цеха
в сверлильный. И рельсы, и шпалы этой дороги были от-
литы из чугуна. Рельсы были уголковыми - уголок удер-
живал реборды чугунных колёс вагонеток. Грибовидные
рельсы придумал В. Джессоп, а современный стандарт дву-
тавровых (тавр - Т-образный профиль) грибовидных рельсов
ввёл английский изобретатель Джордж Стефенсон в 1830 г.
Стальные рель-
сы Рейнольдса
Чугунные рельсы
с жёлобом,
отлитые
Рейнольдсом
колесо
в жёлобе
грибовидный
рельс
Рельсы русского Двутавровый
«Чугунного
колесопровода»
реборд
на внутренней
стороне обода
Фрагменты цельнолитой
железной дороги
«Чугунного колесопровода»
Алекса ндровского
литейного завода. 1788 г.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Памятник конке в Петербурге
Первая пассажирская чугунная дорога появилась в 1801 г. в Англии,
соединив города Уондсворт и Кройдон в графстве Суррей. Вагончик
с пассажирами по ней тянули лошади. В 1828 г. в г. Балтимор (США)
открылась первая конка (конно-железная городская дорога) - новый
вид общественного транспорта, предшественник трамвая. В Рос-
сии конки появились в 1860-1870 гг. в Петербурге, Москве и Казани.
Первые конки двигались по деревянным рельсам, оббитым железом.
Революцией в развитии железных дорог стало изобретение в 1804 г.
паровоза - лучшего вида транспорта для передвижения по железным до-
рогам. С освоением паровозного транспорта началось бурное железнодо-
рожное строительство по всему миру. Отцом железных дорог считают англичанина Дж. Стефенсона.
По его инициативе в 1825 г. была открыта железная дорога длиной 40 км из промышленного города Дар-
лингтона в портовый Стоктон. Для этой дороги по проекту Стефенсона было построено 63 моста
и путепровода, двухкилометровый тоннель в горе и высокая насыпь через болотистую местность.
По этой первой в мире общедоступной железной дороге передвигались и грузовые, и пассажирские со-
ставы на паровозной тяге. Стефенсон ввёл рельсовую колею шириной 1435 мм (стандартная ширина
колеи во многих странах мира по сей день). Образцом железнодорожного
строительства для быстроходных (до 19 км/ч) поездов стала построен-
ная Стефенсоном в 1830 г. железная дорога Ливерпуль - Манчестер.
Рельсы для первых железных дорог делались из чугуна или из ковкого желе-
за (с 1803 г.). Но чугун был слишком хрупок и трескался под большим давле-
нием, а мягкое железо проседало. Лучшим материалом для рельсов была
сталь. Стальные рельсы для дорог большой протяжённости получили
распространение только после открытия в 1856 г. бессемеровского
процесса, удешевившего производство стали. К 1880 г. повсеместно
сложился стандартный вид двутавровых грибовидных стальных рельсов.
Современные двутавровые
рельсы и колёса современного
поезда с ребордами

НОВОЕ ВРЕМЯ
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Термоскоп Галилея
1597 г.
Воздушный
термометр 1657 г.
Ртутный термометр
Фаренгейта 1723 г.
Ртутный термометр
Цельсия 1742 г.
ТЕРМОМЕТР И ШКАЛА ЦЕЛЬСИЯ
Ртутный
медицинский
термометр. Ртуть,
в отличие от спирта,
не смачивает стекло
и даже в узкой трубке градус-
ника не задерживается на стенках,
точно показывая малейшее колебание
температуры.
Ртутный
термометр.
1911 г.
V1-=V2
Молекулярное строение:
1. твёрдого тела
2. жидкости
3. газа
До 1597 г., когда Галилей изобрёл термоскоп -
первый прибор, показывающий изменение тем-
пературы, - температуру тел определяли только
на ощупь. В 1723 г. Фаренгейт сделал точный при-
бор для измерения температуры - ртутный термо-
метр, а в 1742 г. были приняты современные
единицы измерения температуры - гра-
дусы Цельсия.
ВОЛШЕБСТВО ТЕПЛА |
Вещества бывают в газообразном, жидком и твёр-
дом состояниях, отличающихся разной плотностью.
Для перехода из одного состояния в другое веществам
нужны разные температуры. Воду, например, мы можем у
наблюдать во всех трёх состояниях: жидкая вода
при +100 °C кипит и превращается в газ (в пар),
а при О °C затвердевает, превращаясь в лёд (О °C -
температура плавления льда или замерзания
воды). Металлы обычно твёрдые - температура
их плавления очень высока и в естественных условиях
достигается редко. Но температура плавления метал-
ла ртути -39 °C, и при более высоких температурах
ртуть жидкая, расплавленная. Газы с понижением тем-
пературы сжижаются и даже становятся твёрдыми.
Газ гелий превращается в жидкость при температуре
-272 °C (температура его кипения), а углекислый газ
при -78,5 °C сразу превращается в «сухой лёд», стано-
вится твёрдым, минуя жидкое состояние.
Движение молекул вещества при нагреве ускоряется,
молекулы отодвигаются друг от друга, занимая больше
места. С понижением температуры скорость молекул па-
дает, они приближаются друг к другу, и объём вещества
уменьшается. Поэтому даже при небольших колебаниях
температур вещества меняют плотность и объём, рас-
ширяясь при нагревании и сжимаясь, остывая.
Наибольшее расширение наблюдается в газах: в них связи
между молекулами очень слабы, и при нагревании молекулы
легко «разлетаются». В жидкостях связи между молеку-
лами крепче, и жидкости расширяются меньше, чем газы.
Наименьшему расширению подвержены твёрдые веще-
ства, их молекулы удерживаются прочными кристалли-
ческими решётками и при нагреве лишь слегка «растя-
гивают» эти решётки. Так, при нагреве на 1 °C метровая
полоса железа удлинится всего на 0,012 мм. Кристалличе-
ские решётки разрушаются при температуре плавления,
и молекулы отстраняются друг от друга, увеличивая объ-
ём вещества. Исключение - вода. Она, переходя в твёрдое
состояние - лёд, не сжимается, а расширяется.
При нагревании скорость движения молекул (V) воз-
растает, и молекулы нагретого вещества (изобра-
жены прозрачными) растягивают кристаллические
решётки в твёрдых телах (1), увеличивают расстоя-
ние друг от друга в жидкостях при более слабых мо-
лекулярных связях (2) и «разлетаются» в газах (3).
Примеры изменения объёма веществ
при изменении температур:
Шарик, плотно
надутый в тепле
1 гелием из бал-
лона, на морозе
сдувается: газ в нём
сжимается и умень-
шается в объёме,
давление гелия на стенки
шарика падает, и под воздействием атмосферного
давления шарик морщится. В тепле газ согреется,
расширится, и шарик снова станет «пузатым:
Нагреваясь, вода рас-
ширяется, а при кипе-
нии переходит в газо-
образное состояние,
в пар, занимающий
значительно больший
объём. Это показы-
вает кипение чайни-
ка - водяной пар, не
умещаясь в чайнике,
выходит наружу
Молекулярная структура
воды (4) и льда (5): при равном числе
молекул объём льда больше.
Вода в банке замёрзла, увеличилась
в объёме, и лёд раздавил стекло

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • 1742 г.
? й»мв«Ма1ИЛ
НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА_____________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ТЕРМОСКОП ГАЛИЛЕЯ
Термоскоп - первый прибор, отслеживающий изменения температуры, - придумал Га-
лилей, почерпнув у Герона Александрийского идею выдавливания воды нагретым возду-
хом. Прибор Галилея представлял собой стеклянный шарик с трубкой, опущенной в от-
крытый сосуд с водой. Когда шарик нагревали, воздух в нём расширялся и вытеснял воду из
трубки, а остывая, сжимался, и вода втягивалась в трубку. По уровню воды в трубке сравнива-
ли температуры разных тел, приложенных к шарику. Но прибор Галилея был неточен - он не
учитывал воздействие атмосферного давления на воду в открытом сосуде.
1. Термоскоп Галилея
2. Флорентийский «бисерный»
воздуьыный термометр
3. Жидкостный спиртовой термо-
метр (спирт подкраьыивали)
негретый
воздух
95
ЧЕМ ИЗМЕРИТЬ
В термоскопе Галилея не было делений, и им нель-
зя было измерить температуру. В 1657 г. флорентий- ♦
ские учёные снабдили термоскоп шкалой из бисера ’
и мерили температуру количеством бисеринок, на
высоту которых по трубке поднималась вода.
Прибор стал измерительным и получил на- V.
звание воздушного термометра (therme - тепло \
и metreo - измеряю). Но бисеринки не могли
быть точными единицами измерения, а сам при-
бор был негоден для измерения низких темпера-
тур - вода в нём замерзала и разрывала стекло.
В 1700 г. воду заменили спиртом с температурой плав-
ления (замерзания) -114 °C, прибор перевернули ша-
риком вниз, откачали из него воздух и запаяли, а на
стекло нанесли деления для измерения температуры.
Теперь температуру мерили не расширением возду-
ха, а расширением спирта при нагревании, и запаян-
ный прибор не испытывал воздействия атмосферно-
го давления. Так появился жидкостный термометр.
давление
атмосферы!
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Ртутный термометр остаётся
самым точным прибором для изме-
рения температуры, но там, где
температура падает ниже замер-
зания ртути (-39 °C), пользуются
спиртовыми термометрами.
Вскоре после изобретения тер-
мометра было открыто влияние
давления на температуру перехо-
да веществ из одного состояния
в другое. При изменении давления
меняется плотность веществ.
Чем ниже давление, тем меньше
плотность вещества и тем при
меньшей температуре оно будет
кипеть и замерзать. Так, на верши-
не Эльбруса, где давление 380 мм
ртутного столба, вода кипит при
+82 °C.
Ртутный термометр
Шкала
Фаренгейта
Шкала
Цельсия
212-F
100°С
кипение
воды
150°F
ТТ 100°F
»7.9"F-
температура
человека
—Л *°°F________
32°F~~
таянье
льда
снег
с солью
-40PF —
50 °C
Зб^С


_40°С
КАК ИЗМЕРИТЬ
Для создания измерительной шкалы
нужно было выбрать точки отсчёта -
крайние показатели, между которыми
можно сделать определённое количе-
ство делений, обозначающих едини-
цы измерения. Производители первых
термометров брали разные точки от-
счёта, и единой системы измерения
температуры не было.
В 1723 г. немецкий физик Даниель
Габриель Фаренгейт заменил спирт
в термометре ртутью и предложил
свою шкалу измерения температуры.
За нижнюю точку отсчёта он взял са-
мое холодное из того, что было под
рукой - смесь снега с солью - и обозна-
чил поднятие ртути при измерении её
температуры как 0. Верхней точкой,
обозначенной как 100, он взял темпе-
ратуру человека, своей жены (его жена
тогда болела, и её температура оказа-
лась на 2,1 °F выше нормальной). Рас-
стояние на трубке термометра между
этими крайними точками Фаренгейт
разделил на 100 равных частей и полу-
чил шкалу с делениями по 1 °F (градусу
Фаренгейта). Система Фаренгейта ис-
пользуется в некоторых странах и по
сей день, но распространение и приме-
нение в науке получила шкала 1742 г.
шведского учёного Андерса Цельсия.
Он принял за постоянные точки тем-
пературу таяния льда и кипения воды
(при нормальном атмосферном давле-
нии), обозначив их как 0 °C и +100 °C.
Каждое из 100 делений шкалы Цель-
сия обозначает 1 °C (градус Цельсия).

НОВОЕ ВРЕМЯ

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Ручная прялка
в Европе XIV в.
Самопрялка
Юргенса 1530 г.
Прядильная машина
Уайта 1742 г.
Прядильная машина
Харгривса 1764 г.
Прядильная машина
Аркрайта 1769 г.
Ножная самопрялка.
Россия. XIX в.
Из кудели (1) вытягивают несколько волокон - ленту ров-
ницы (2) - и продевают её в отверстия в веретене (3),
закрепляют на крючках рогульки (4) и наматывают на
катушку (5). Катушка, рогулька и веретено надеты на
ось маленького колеса (6), связанного струной (7)
с большим колесом (8). Ножной педалью (9) раскручи-
вают большое колесо, с помощью струны вращающее
малое колесо, катушку, рогульки и веретено. Удержи-
ваемая рукой пряхи ровница веретеном скручивается
ПРЯДИЛЬНАЯ МАШИНА ХАРГРИВСА
Научные открытия XVII—XVIII вв. обеспечили возмож-
ность технического подъёма в производстве и по-
ложили начало «машинной революции». Ручной
труд стал сменяться машинным. Первым автома-
тическим станком, получившим широкое рас-
пространение в производстве, стала прядильная
машина Харгривса.
СКРУЧИВАТЬ И НАМАТЫВАТЬ
Древняя технология прядения ручным веретеном и прялкой
была очень трудоемкой: прядильщик быстро уставал, со-
вершая однообразные движения по вытягиванию, скручи-
ванию и наматыванию нити. В Древнем Риме придумали
вращать веретено с помощью колеса, раскручиваемого
рукой - появилась ручная прялка. Это римское изобре-
тение в Европе было забыто. Но в Индии пряхи издревле
пользовались похожими станками, и в XIV в. индийская
идея ручной прялки проникла в Европу. Изобретение нож-
ного привода, вращающего колесо прялки, приписывают
саксонскому столяру Иоганну Юргенсу и датируют 1530 г.
В самопрялке Юргенса прядильщик мог вытягивать нить из
кудели (кома волокна) обеими руками, что ускорило пряде-
ние и повысило качество нити. В самопрялке были механи-
зированы две операции: скручивание нити и наматывание
её на катушку. Но вытягивание волокна из кудели и первич-
в нить и с помощью рогульки наматывается на катушку.
ное его закручивание оставалось ручным.
ЧЕСАЛЬНАЯ МАШИНА |
При ручном прядении волокна
из кудели вытягивались и вырав-
нивались рукой. Для машинного
прядения кудель проходила пер-
вичную подготовку - кардование
(расчёсывание): волокна вытяги-
вались параллельно друг другу
ПЕРВАЯ ПОПЫТКА
В 1735 г. английский механик Джон Уайт заменил пальцы
прядильщика, вытягивающего нить из кудели, вытяжны-
ми валиками. Уайт, не имея средств на развитие своей идеи,
продал её предпринимателю Льюису Паулю, и в 1742 г. они
вместе сконструировали прядильную машину. В ней вы-
тянутая валиками пряжа поступала на 50 веретён. И вали-
ки, и веретёна вращались приводами от одного большого
превращаясь в ровницу - тонкую
ленту пряжи для подачи на вере-
тено. Этот процесс механизиро-
вала кардная машина. Волокно
протягивалось между вращаю-
щимися валиками, утыканными
мелкими гвоздиками, «расчёсыва-
ющими» волокна льна, хлоп-
ка и шерсти. Гэтовую
ровницу сматыва-
ли в початки.
колеса. Нагрузка на колесо была слишком велика, чтобы
вращать его вручную - его приводили в движение два осла.
Учитывая, что прядением занимались ремесленники-оди-
ночки, дорогая и громоздкая машина Уайта-Пауля, да ещё
и с ослами в придачу, спроса не нашла.
Чесальная машина
верхние валики -
гладкие
нижние валики для лучшего сцепления
с волокном были шероховатые
(рифлёные или покрытые войлоком)
Вытяжные валики Уайта
Нить ровницы проходила
между первой парой ва-
ликов (1) и поступала во
вторую пару валиков (2),
вращавшуюся быстрее.
Из-за разницы в скоростях
ровница растягивалась
между валиками, стано-
вилась тоньше, и волокна
укладывались плотнее.

ОРУДИЯ ТРУДА • 1764 г.

97
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
КАК ТКАЧ ПОМОГ ПРЯХЕ
В XVIII в. ткачи уже работали на простых ткацких станках,
ускоривших выработку тканей, а прядильщики, трудясь
вручную, не успевали снабжать их пряжей. С дефицитом
пряжи столкнулся английский ткач из Стендхилла Джеймс
Харгривс. Его жена, пряха, за день не могла напрясть столько,
сколько было надо мужу для работы на следующий день. Од-
нажды маленькая дочь Харгривса Дженни опрокинула рас-
крученную матерью ручную прялку, и та, упав, продолжала
крутить веретено, оказавшееся в вертикальном положении.
Этот случай подал Харгривсу идею заставить колесо крутить
ПАТЕНТ - охранный документ, удостоверяющий ис-
ключительное авторство и право на изобретение.
ТРУДЯГА «ДЖЕННИ»
Харгривс назвал свою машину «Джен-
ни» в честь дочери и в 1770 г. взял на
неё патент. «Дженни» выполняла
работу десятков прядильщиков с руч-
ными прялками, лишая их заработка.
Разгневанные прядильщики разгро-
мили машины и дом Харгривса. Но
вместо одного горизонтального несколько вертикальных ве-
ретён. В 1764 г. он построил прядильную машину, в которой
прогресс это не остановило: машины
8 (а впоследствии 16, 80 и больше) вертикальных веретён
продолжили вытеснять ручной труд.
через систему блоков вращались одним колесом.
Харгривс упростил и процесс вытяжки, плотно
зажав ровницу между двумя брусками, поставлен-
ными на ролики, и получив каретку вытяжно-
го пресса. Работа прядильщика свелась
к тому, чтобы одной рукой двигать
каретку, а другой - крутить колесо.
Желающим заработать на прядении
приходилось приобретать прядиль-
ные машины. В 1790-х гг. в Англии ра-
ботало более 20 000 прялок «Дженни»,
а Харгривс, переехав в Ноттингем,
построил прядильную фабрику со
своими машинами и стал успеш-
ным предпринимателем.
Прядильная машина Харгривса «Дженни»
на 8 веретён
I ЭТАП. Каретка вытяжного пресса (1) с зажа-
тыми в ней лентами ровницы (2) отводилась
назад от веретён (3), вытягивая ровницу с по-
чатков (4), неподвижно укреплённых на на-
клонной раме. Отодвигая каретку, прядильщик
раскручивал большое колесо (5), с помощью
струны (6) вращающее барабан (7). На бара-
бан намотаны струны (8), раскручивающие
блоки (9) с укреплёнными в них веретёнами.
Пока каретку отодвигали назад до упора, ве-
ретёна вращались, скручивая вытягивающие-
ся из пресса нити (10).
II ЭТАП. Большое колесо продолжало вращать
веретёна. Контрольная проволока (11) опуска-
лась и придавливала скрученные нити, направ-
ляя их в положение наматывания на вращающи-
еся вместе с веретёнами катушки (12). По мере
наматывания каретка притягивалась к веретёнам.
Каретку снова отводили, и она вытягивала новую пор-
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
цию ровницы из початков. Процесс повторялся.
Прядильный станок Аркрайта
Ровница с початков (1) вытягивалась системой
из нескольких валиков (2), что обеспечивало ка-
чественное вытягивание. Она скручивалась и на-
кручивалась на катушки (3) с помощью рогулек
(4), как у ручной прялки. Вращение катушек тор-
мозили ремешки (5), поэтому рогульки, скру-
чивающие нить, вращались быстрее катушек.
Так нить до наматывания на катушки успевала
больше скрутиться на рогульках и стать прочнее.
Машина Харгривса предназначалась для прядения хлопка,
но нить из неё выходила слишком тонкой и легко рвалась. Для
прочности в основу хлопковой нити приходилось вплетать
нить льняную. Английский парикмахер Ричард Аркрайт, узнав
от своих клиентов-ткачей о проблемах с машиной Харгрив-
са, решил усовершенствовать её. В 1769 г. он создал свой
прядильный станок, из которого хлопковая нить выходила
настолько прочной, что не требовала добавления льна. Не-
которые типы современных электрических прядильных
машин действуют по тем же принципам, что и первые ме-
ханические прялки, но процесс прядения сейчас полностью
автоматизирован, и один рабочий может обслуживать
целый цех с десятком станков по сотне веретён каждый.

НОВОЕ ВРЕМЯ
98
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Вариоляция в Индии
и Китае
VI 11-Х вв.
Вариоляция в Европе
1718 г.
Вакцинация 1765 г.
Вирионы (частицы)
вируса оспы
ЧЁРНАЯ ОСПА
ОСПОПРИВИВАНИЕ
Оспа наряду с чумой и сибирской язвой - самые опасные для чело-
века инфекционные заболевания, вызывающие эпидемии (массо-
вые заражения). Наблюдения показали, что человек, выживший после
оспы, больше ею не заражается. Это подсказало способ борьбы
с оспой: привить оспу в лёгкой форме и тем предотвратить зараже-
ние тяжёлой и опасной для жизни формой этой болезни. В Европе
прививание оспы было опробовано в 1718 г., а в 1765 г. был предло-
жен безопасный способ вакцинации от оспы. Победа над оспой
стала одним из важнейших успехов медицины за всю её историю.
Натуральная, или чёрная, оспа - это заразное заболевание, убивавшее каж-
дого седьмого заражённого взрослого и каждого третьего ребёнка - до мил-
лиона человек в год. Занесённая в XVI в. в Америку, оспа вызвала пандемию
(эпидемию, охватившую весь континент) и почти уничтожила индейское на-
селение в заражённых районах. В отличие от чумы, приходившей волнами,
оспа была постоянной спутницей человека, и лекарств против неё не было.
Существуют две формы натуральной оспы. При лёгкой форме наблюда-
лась незначительная лихорадка и редкие высыпания на коже, без следа ис-
чезавшие по выздоровлении. Тяжёлая форма оспы нередко заканчивалась
смертью и сопровождалась сильной лихорадкой, обильными высыпания-
ми на коже, набухавшими пузырями - пустулами, глубоко изъязвлявши-
ми кожу и навсегда оставлявшими рубцы, которые уродовали лицо и тело.
Проявление
оспы:
1. сыпь;
2. пустулы;
3. оспины после
заживления
пустул
КАК БОРЕТСЯ НАШ ОРГАНИЗМ |
Оспу вызывает вирус вариола. Попав в организм, он
распространяется с кровью по телу, быстро размно-
жается и вызывает болезнь. В крови человека, бо-
рющегося с вирусом, вырабатываются антитела -
особые белки, защищающие организм от вирусов
и бактерий. Такая защита называется иммуните-
том. При первичном заражении каким-либо вирусом
организм ищет, какие антитела выработать для
борьбы с «незнакомцем». Пока идёт поиск, организм
беззащитен, в нём вирусы размножаются, вызывая
болезнь. Но если у организма есть иммунитет к дан-
ному вирусу, то нужные антитела начинают выраба-
тываться сразу и уничтожат вирус, не дав болезни
развиться. Для успешной вариоляции (прививки)
в кровь вводили содержимое пустул выздоравливаю-
щего человека с убитыми или потерявшими способ-
ность размножаться вирионами. Организм, получив
такие ослабленные вирионы, «учился» вырабаты-
вать антитела к ним и быстро их одолевал. При
вакцинации вводят вирусы безопасной для человека
коровьей оспы, да ещё и ослабленные пребыванием
в организме коровы, - идеальный способ получить
иммунитет к любой форме оспы, не болея ею.
А. При первом прямом заражении попавшие в кровь ви-
рионы оспы (1) захватываются клетками крови В-лимфо-
цитами (2), которые становятся предшественниками двух
типов клеток крови: плазмоцитов (3) и долгоживущих клеток
памяти (4). Плазмоциты вырабатывают антитела (5), «поме-
чающие» вирионы, связывая в них особые молекулы - ан-
тигены (6). «Помеченный» вирион уничтожается клетками
крови - макрофагами (7).
При повторном заражении вирус распознают уже име-
ющиеся клетки памяти (8) и тут же вырабатывают к нему
антитела (9), способствуя моментальному уничтожению
вирионов макрофагами.
В. При вариоляции в кровь попадает ослабленный вирус
натуральной оспы (10), с которым организм легко справит-
ся, при этом получив надёжный иммунитет к оспе.
При вакцинации происходит то же самое, но введённый
в кровь вирус коровьей оспы, в отличие от вируса натураль-
ной оспы, безопасен и в неослабленном виде.

МЕДИЦИНА • 1765 г.
СПОСОБ ДЛЯ СМЕЛЬЧАКОВ
Жители Европы, Азии и Африки были знакомы с оспой с древности и, наблюдая за развитием болез-
ни и её последствиями, убедились, что человек, перенёсший оспу, больше ею не заболевает. В Индии
и Китае с VIII-X вв. стали специально заражать здоровых людей оспой, вводя в ранку на руке содер-
жимое оспенной пустулы с вирионами (частицами) вируса оспы. От этой прививки, названной вариоля-
цией (от латинского названия оспы - вариола), заражённый обычно заболевал лёгкой формой оспы
и получал надёжную защиту от нового заражения. Но если для вариоляции
брали вирусный материал не у выздоравливающего, а у того, кто ещё не по-
борол болезнь, то у привитого тоже развивалась тяжёлая и опасная форма
оспы. Из-за этого риска немногие отваживались на прививку.
В 1718 г. жена английского посла Мэри Монтегю, вернувшись из Турции,
стала пропагандировать популярную у турок вариоляцию и даже приви-
ла оспу своему 8-летнему сыну. Вариоляцией заинтересовались и врачи
и, как это было принято в те негуманные времена, стали пробовать
вакцину на преступниках и приютских детях. Убедившись в отно-
сительной безопасности прививок, сам английский король
Георг I в целях борьбы со страшным недугом подал пример
подданным и благополучно привил от оспы себя и свою
семью. В 1768 г. так же поступила и русская императрица
Екатерина II. Крестьянский мальчик Александр Марков, от
которого императрице привили натуральную оспу, был воз-
ведён в дворянство как Марков-Оспенный.
Эдвард
Дженнер
Врач, прививающий оспу
пациентке. XVIII в.
Герб дворянского
рода Марковых-
Оспенных:
рука с оспиной,
держащая бутон
красной розы,
как символ победы
над болезнью
ГТ
ПРИВИВКА БЕЗ РИСКА
Оспой болеют не только люди, но
и животные, например коровы, которые очень легко пе-
реносят эту болезнь. Было замечено, что, например, дояр-
ки, изредка заражающиеся от своих подопечных коровьей
оспой, болеют ею не тяжело и приобретают надёжную за-
щиту от любой формы этой болезни. В 1765 г. английские
врачи Суттон и Фьюстер выступили перед лондонским
медицинским обществом, утверждая, что коровья и чёр-
ная оспа - это схожие болезни, и безопасная для человека
прививка коровьей оспы способна предохранить от заболе-
вания чёрной оспой. Их правоту подтвердил английский
врач Эдвард Дженнер. 30 лет он наблюдал случаи коровьей
оспы и заражения ею людей, и в 1796 г. провёл публич-
ный опыт прививания оспы от доярки, больной коровьей
оспой, здоровому мальчику. После прививки бо-
лезнь у мальчика не развилась, не заболел он и по-
сле заражения натуральной оспой. Так была доказана
действенность прививки коровьей оспы, названной
вакциной (от лат. vacca - корова), и во многих стра-
нах началось массовое оспопрививание (вакцинация).
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
В начале XIX в. оспопрививание при-
обрело массовый характер и в ряде
стран было принято как обяза-
тельное, что способствовало ис-
коренению там оспы. Простейший
способ приготовления оспенной
вакцины был найден в XIX в. - оспой
заражали молочных телят, соскаб-
ливали у них пустулы и растирали
их с глицерином. В России обяза-
тельную вакцинацию от оспы вве-
ли в 1919 г. В 1980 г. Всемирная ор-
ганизация здравоохранения объяви-
ла об окончательном искоренении
оспы в мире, и вакци-
нации были отмене-
ны во всех странах.
Двузубчатая игла
для оспенной вакцинации

НОВОЕ ВРЕМЯ
100
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Паровая турбина
Бранки 1629 г.
Паровая машина
Папена 1680 г.
Паровой насос
Севери 1698 г.
Пароатмосферная
машина Ньюкомена
1711 г.
Первая пароатмос-
ферная машина
Уатта 1769 г.
ПАРОВАЯ МАШИНА УАТТА
Главным двигателем в разных отраслях произ-
водства веками оставалось водяное колесо. Но
этот двигатель требовал располагать предприятия
у рек и для запуска нуждался в дорогостоящих под-
готовительных работах. Мощность водяных колёс,
зависевшую от силы реки, было трудно контро-
Паровая турбина Бранка
лировать: ведь как в засуху, так и при наводнении
паровой котёл пароотвод_
ввТ±е„головы ,ная трубка
двигатель мог встать. Нужда в мощном, дешёвом,
легкоуправляемом двигателе, который мож-
но установить в любом месте, привела
к созданию паровых машин.
Паровая машина Папена
струя пара
давит
на лопатки
колеса и вращает его
ТУРБИНА - вращающийся (ротационный) двига-
тель, преобразующий энергию рабочего тела
(воды, пара, газа) в механическую работу.
КОНДЕНСАЦИЯ - переход вещества из газообраз-
ного состояния в жидкое. После конденсации пар
становится водой.
ВСПОМНИТЬ ГЕРОНА
«Праотцами» паро-
вой машины можно
считать два творения
Герона Александрий-
Дени Папен
МОДЕЛЬ ПАПЕНА
Серия научных открытий XVII-
XVIII вв., познакомившая человече-
ство с воздействием атмосферного
давления, свойствами вакуума и рас-
В рабочем цилиндре (1)
с поршнем (2) нагрева-
лась вода, превращаясь
в пар.
ского - поршневый насос и эолипил,
ширением объёма тел при нагрева-
в котором сила пара использована как
источник энергии. Идею эолипила
развил итальянский инженер Джо-
ванни Бранка, создав в 1629 г. первую
паровую турбину, схожую с водяным
колесом, но вращаемую не потоком
воды, а давлением струи пара. Дви-
гатель Бранка был слишком слаб для
промышленного использования -
мощи паровой струи, поступающей
из кипящего котла с водой, не хватало
для раскручивания большого колеса.
Поршневые насосы в XVI-XVIII вв.
широко использовались для откачки
грунтовых вод из глубоких шахт и при-
водились в движение водяным колесом
нии, дала пищу умам конструкторов,
стремившихся создать новые типы
двигателей. Опираясь на накоплен-
ные знания и конструкторский опыт
предшественников, французский изо-
бретатель Дени Папен в 1680 г. создал
первую модель паровой машины.
Рабочий поршень его машины, подня-
тый паром, образованным в рабочем
цилиндре, опускаясь под давлением
атмосферы, с помощью системы бло-
ков поднимал груз. Так модель Папе-
на показывала возможность практи-
ческого применения силы пара.
«ДРУГ РУДОКОПА»
Пар (3) стремился занять
больший объём и подни-
Когда огонь гасили, пар
конденсировался, пре-
вращаясь снова в воду (4),
давление в цилиндре сни-
жалось, и поршень под
давлением атмосферы
(5) опускался и тянул за
собой груз (6), привязан-
ный к верёвке, переки-
нутой через блоки (7).
(гидравлическим двигателем). Англий-
ский изобретатель Эдвард Сомерсет
объединил идею поршня и исполь-
зование пара в качестве рабочего тела
(источника энергии) и в 1655 г. постро-
ил паровой насос для подъёма воды на
стену замка. Но в те годы его идея не
нашла поддержки.
В 1698 г. английский инженер Томас Севери получил па-
тент на «друга рудокопа» - паровой насос для откачки воды
из шахт. Всю работу «друга» выполнял пар - там даже не
было поршня. Севери, в отличие от Папена, стал произ-
водить пар в паровом котле, отделённом от рабочей части
машины. Но для действия машины приходилось каждый
раз охлаждать паровой котёл, и тепло, на создание которо-
го тратился уголь в нагревательной печи, уходило в воздух.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1769 г.

НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Паровая машина Севери
Пар (1) из
парового
котла (2)
поступал
в рабочий
резервуар (3), вытесняя
из него воду (4). Откры-
вали клапан (5) верхней
трубы.
ДВИГАТЕЛЬ НЬЮКОМЕНА
Английский кузнец, изобретатель-самоучка Томас
Ньюкомен, объединив идеи Папена и Севери, в 1711 г.
создал машину, в которой пар охлаждался не в котле,
а в рабочем цилиндре, сберегая больше тепла и делая
процесс непрерывным. Ньюкомен назвал своё детище
«пароатмосферным двигателем», т. к. поршень подни-
мал пар, а опускало его давление атмосферы. Двига-
тель Ньюкомена приводил в движение коромысло
с поршнем насоса, откачивавшего воду из шахты.
Машина потребляла много угля, а полезную рабо-
ту поршень совершал только при опускании. Но
владельцы шахт, не испытывая недостатка в угле,
уже к 1733 г. купили 110 машин Ньюкомена.
Вода под давлением пара поднималась вверх
по трубе в место слива (6). Печь (7) выключали,
паровой котёл остывал, пар конденсировался,
и образовывался вакуум. Верхний клапан закры-
вали и открывали клапан (8) нижней трубы, по ко-
торой в вакуум рабочего резервуара начинала
втягиваться вода из затопленной ьыахты (9).
101
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Паровая машина Ньюкомена
Паровой котёл (1) непрерывно вырабатывал
пар, через паровой клапан (2) поступающий
в отделённый от котла рабочий цилиндр (3),
поднимая рабочий поршень (4), движимый так-
же грузом-противовесом на другом плече коромысла насоса (5). Паровой клапан
закрывали, открывали клапан подачи холодной воды (6), остужающей и конденсиру-
ющей пар в цилиндре, где образовывался вакуум. Давление атмосферы опускало
поршень, за ним тянулось плечо коромысла насоса. Поршень насоса (7) на другом
плече коромысла при этом поднимался, откачивая воду из шахты.
МАШИНА ШИРОКОГО СПРОСА
В 1763 г. шотландскому инженеру Джеймсу Уатту пришлось
чинить одну из машин Ньюкомена, и он обнаружил в ней
много недочётов. Так, при запуске пара в охлаждённый во-
дой цилиндр часть его тепла тратилась не на работу, а на
повторный нагрев цилиндра. Но если держать цилиндр по-
стоянно нагретым, как конденсировать пар? И тогда Уатт по-
я создания вакуума в рабочем цилиндре можно просто откачать
т и отвести его охлаждаться в отдельный резервуар - в конденса-
та вернуть воду обратно в котёл, замкнув цикл работы машины.
• г. Уатт запатентовал свой пароатмосферный двигатель, кото-
стал первой машиной, широко используемой в производстве.
РУССКИЙ ГЕНИЙ
Паровая машина Уатта 1769 г.
При открытом клапане А пар из парового котла (1)
поступал в рабочий цилиндр (2) и поднимал рабочий
поршень (3). Плечо коромысла с грузом-противовесом
(4) опускалось, поднимая плечо (5) с рабочим и ма-
лым (6) поршнями. Малый поршень вытягивался из
насоса конденсатора (7). Клапан А закрывали, от-
крывали клапан Б, и отработанный пар из цилин-
дра устремлялся в вакуум конденсатора (8), где
в окружении холодной воды бассейна (9) остывал
и превращался в воду. Атмосферное давление
опускало оба поршня. Клапан Б закрывали,
открывали клапан В, и выдавленная из конден- jr
сатора тёплая вода поступала в котёл. Цикл С
замыкался.
В год, когда Уатт только начал ра-
боту над созданием своей первой ма-
шины, русский механик-самоучка Иван
Иванович Ползунов для Барнаульских
Колывано-Воскресенских заводов уже
сконструировал двухцилиндровую па-
ровую машину, приводящую в дейст-
вие воздуходувные меха. Паровая
машина Ползунова заработала
в 1764 г. и развивала мощность,
yL" по тем временам недоступную
для английских машин.
Иван Иванович Двухцилиндровая паровая
Ползунов	машина Ползунова

НОВОЕ ВРЕМЯ

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Паровая машина
Уатта с цилиндром
двойного действия
1776 г.
Автоматическая паро-
вая машина Уатта
двойного действия
(с маховиком) 1784 г.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Цилиндр двойного
действия
Успех первой пароатмосферной машины принёс Уатту
и славу, и деньги на продолжение работы. Он поста-
вил перед собой несколько задач по усовершенствова-
нию своей машины: повысить мощность, использовать
для выполнения полезной работы не только опускание
поршня, но и его подъём, а также полностью автома-
тизировать управление машиной.
ДВОЙНОЙ ПАР
В 1770-х гг. Уатт повысил мощность парового двигателя,
заменив давление атмосферы на поршень давлением пара.
Теперь пар в рабочий цилиндр подавался с двух сторон рабо-
чего поршня, и поднимая, и опуская его. Патент на машину
с цилиндром двойного действия Уатт получил в 1776 г. Это
был уже не пароатмосферный, а паровой двигатель.
Давление пара мощнее атмосферного и поддаётся
регулированию: чем выше температура нагревания
парового котла, тем больше пара вырабатывается,
тем сильнее будет давление. Мощные двигатели Уат-
из паро-
от парового
котла
к конденсатору
Из открытого клапана А пар
вого котла поступал в цилиндр под
поршнем и поднимал его. Из откры-
того клапана Б отработанный пар над
поршнем откачивался в конденсатор.
Поршень доходил до верха, клапаны
А и Б закрывали. Открывали клапан В,
и пар поступал в цилиндр над порш-
нем, опуская его. Из открытого клапа-
на Г под поршнем отработанный пар
откачивался в конденсатор.
та пригодились не только для насосов, но и для паро-
вых молотов, прессов, молотилок, кузнечных мехов
и прочих машин, где нужно было механизировать
Шкив (1) регулятора сое-
динялся с осью маховика
и вращался вместе с ней.
Когда давление пара
становилось слишком
велико, вращение махо-
вика ускорялось и уско-
ряло вращение шкива
регулятора. Прикреплён-
ные к шкиву шары (2) при
быстром вращении под
действием центробеж-
ной силы поднимались
и тянули за собой рычаг
(3), прикрывающий кла-
пан подачи пара (4).
Когда движение колеса
замедлялось, шары регу-
лятора опускались, при-
открывая клапан (5) и уве-
личивая подачу пара.
ПАРОВАЯ РЕВОЛЮЦИЯ |
Изготовление поршня и цилиндра
для паровой машины требовало
высокой точности в подгонке де-
талей, чтобы пар не прорывался
в зазоры между ними, грозя обва-
рить окружающих. Для массового
производства паровых машин соз-
дали высокоточные станки, ко-
торые упростили производство
и всех других станков - началась
цепная реакция развития маши-
ностроения. Машины Уатта вне-
дрялись во все отрасли производ-
ства и ставились в любом месте,
что позволило перенести про-
мышленные центры в города, где
было достаточно рабочей силы.
Так создание одной машины сразу
подняло на новый уровень всё про-
изводство, переведя «машинную
революцию» в революцию про-
мышленную. С начала XIX в. ва-
рианты паровых машин служили
и двигателями для транспорта.
вертикальное перемещение груза.
Автоматизированная
паровая машина Уатта
двойного действия. 1780-е гг
паровой котёл
и топка (печь)
для удобства
обслуживания
и безопасност
от пожара
находились
в другом
помещении
коромысло
шток рабочего
поршня,
поднимающий
плечо коромысла
шток поршня
насоса
конденсатора

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1770-1784 гг.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
103
ПОРШЕНЬ КРУТИТ КОЛЕСО
Поршни машины Уатта 1765-1776 гг. совершали лишь одно
рабочее движение (вниз) и работали рывками. В разработке
системы передачи, переводящей прямолинейное движение
поршня во вращательное движение рабочего колеса-махо-
вика Уатта опередил некий Пикар, рабочий его завода. Он
изобрёл удобный кривошипно-шатунный механизм, переда-
ющий движение от поршня к маховику. Теперь, вращая ма-
ховик, поршень совершал полезную работу при движении
и вниз, и вверх - энергия двигателя стала использоваться
полностью. Снабжённые колёсами машины Уатта нашли
спрос как двигатели для мельниц, прядильных и ткацких
станков, дисковых пил на лесопилках и пр.
ИЗМЕРЯЕМ В ЛОШАДЯХ I
•
Уатт сравнил мощность своих
машин с силой лошади. В 1784 г. он
провёл ряд опытов и вывел, что
среднестатистическая лошадь
способна поднять груз в 75 кг за
1 секунду на 1 метр. Эта едини-
ца, названная лошадиной силой,
была предложена Уаттом для
измерения мощности и исполь-
зуется и поныне. Мощность са-
мого большого парового двига-
теля Уатта равнялась примерно
Кривошипно-шатунный механизм
Поршень (а) с помощью особого механизма — «па-
раллелограмма Уатта» (б) — заставлял качаться ко-
Золотник (А, Б, В). Золот-
ник (1) скользил по поверх-
ности рабочего цилиндра
(2), плотно прилегая к ней.
«Коробка» золотника
была открыта только со
стороны цилиндра.
А. При нижнем положе-
50 лошадиным силам. Мощность
двигателя среднестатистиче-
ского современного легкового
автомобиля в 2 раза больше -
100 лошадиных сил.
ромысло (в). К другому плечу коромысла подвижно
крепился шатун (г), также подвижно связанный с криво-
шипом (д), прочно насаженным на ось (е) маховика.
Опускаясь и поднимаясь, плечо коромысла заставляло
шатун вращать кривошип и проворачивать маховик.
шестерёнка, передающая
вращение маховика
паровой машины
колесу
станка
нии золотник открывал
для входа пара верхнее
отверстие (3) в цилиндре,
и пар поступал в про-
странство над поршнем
(4). При этом отработан-
ный пар из пространства
под поршнем (5) поступал
внутрь «коробки» золот-
ника, а оттуда в трубу (6),
ведущую к конденсатору.
Б. При верхнем положе-
нии золотник открывал
нижнее отверстие в ци-
линдре (7), проводящее
пар под поршень, а от-
работанный пар над
поршнем (8) поступал
в трубу конденсатора.
В. Шток (9) золотника при-
водился в движение рычагом (10) с кольцом (11),
внутри которого свободно вращался особый
диск - эксцентрик (12). Эксцентрик вращался
маховиком, оборачиваясь вокруг смещённой от
своего центра точки (13). Так эксцентрик заставлял
кольцо и связанный с ним рычаг то опускаться, то
подниматься в ритме вращения маховика. Рычаг
двигал шток золотника, который, будучи зажат на-
правляющими (14) в вертикальном положении,
сообщал золотнику равномерное строго
вертикальное движение.
В
Насос,
наполняющий
охладительный
бассейн
ПОЛНАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ
Работу первых двигателей Уатта при-
ходилось контролировать. Надо было
следить, чтобы машина работала
равномерно, не развивая слишком
большую мощность, для замедления
вращения маховика или качания коро-
мысла время от времени приходилось
прикрывать клапан подачи пара. Так-
же вручную открывались и закрыва-
лись клапаны подачи и отвода пара из
главного цилиндра. В машине 1784 г.
Уатт автоматизировал оба эти процес-
са: регулятор подачи пара он изобрёл
сам, а в автоматизации парораспреде-
ления Уатту помог его сотрудник, ме-
ханик Уильям Мердок, придумавший
золотник - устройство, направляю-
щее поток пара.

НОВОЕ ВРЕМЯ
104
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
АЭРОСТАТ
Памятник братьям
Модель аэроплана
Гусмана 1706 г.
Первый полёт
монгольфьера
5 июня 1783 г.
Первый полёт
шарльера
27 августа 1783 г.
Первый полёт
человека
на монгольфьере
21 ноября 1783 г.
Первый полёт
человека на шарльере
1 декабря 1783 г.
Люди всегда мечтали летать, как птицы, но все по-
пытки сконструировать летательный аппарат, под-
нимающий человека в воздух на крыльях, обо-
рачивались провалом. Открытия в XVII—XVIII вв.
свойств газов подсказали изобретателям иной
путь, породив идею полёта на наполненном газом
шаре - аэростате. Впервые такой полёт осуще-
ствили в 1783 г. французы братья Монгольфье.
ЛЕТУЧИЙ ВОЗДУХ |
Ещё в конце XVI в. Галилей выяс-
нил, что при нагреве воздух рас-
ширяется, его молекулы отдаля-
ются друг от друга, и на тот же
объём приходится меньше моле-
кул. Значит, удельный вес (отно-
шение веса вещества к его объё-
му) тёплого воздуха уменьшается
и становится меньше удельного
веса воздуха холодного. Применив
к газам закон Архимеда, легко
вывести, что если вес некой обо-
лочки с нагретым воздухом бу-
дет легче веса обычного воздуха,
вытесненного этой наполненной
оболочкой, то она взлетит, подоб-
но тому как в воде всплывает те-
ло, удельный вес которого меньше
удельного веса воды. Вследствие
закона Архимеда подъёмная сила
газа (F) равняется разнице между
весом воздуха (Рв), вытесненного
данным объёмом газа, и весом дан-
ного объёма газа (Рг): F = Рв - Рг.
При одинаковом
объёме тёплый
6 v v I УМ*’ *" «.	воздух легче
холодного

Оболочка с тёплым воздухом
взлетает потому, что она
легче, чем вытес-
ненный ею
окружающий
Mt холодный
О?;	ВОЗДУХ
"Рг<Рв
ВОСТОРГ В АННОНЭ
Монгольфье.
Аннонэ.
Франция
Использовать нагретый воздух для
подъёма тела придумал португальский священник Лоурен-
су де Гусман. В 1709 г. он наполнил бумажный шар горячим
воздухом, и шар взлетел к потолку, доказав возможность
воздухоплавания. Его опыт вдохновил сыновей бумажно-
го фабриканта из французского г. Аннонэ Жозеф-Мишеля
и Жак-Этьена Монгольфье на постройку монгольфьера - ша-
рообразного аэростата диаметром 11,4 м, объёмом 600 м3
из льняного полотна, обклеенного с двух сторон бумагой.
5 июня 1783 г. на площади Аннонэ при стечении народа
они укрепили монгольфьер над жаровней, и нагретый
огнём воздух (70-100 °C) через
отверстие снизу наполнил его
оболочку. Надутый монгольфь-
ер отвязали, и он, к восторгу
зрителей, поднялся в небо на
высоту до 2000 м. За 10 мин. шар
по воле ветра пролетел 2,5 км,
а когда воздух в нём остыл, опу-
стился на землю.
ПОЛЁТ СМЕЛЬЧАКОВ
Вдохновлённые успехом, Мон-
гольфье в сентябре 1783 г. под-
няли в небо на монгольфьере
первый экипаж: барана, петуха
и утку. Пассажиры взлетели на
500 м и через 10 мин. благополуч-
но приземлились в 4 км от старта.
Ещё через 2 месяца в Версале под Парижем в полёт на
монгольфьере отправились два добровольца - физик
Ж. Пилатр де Розье и маркиз д’Арланд. Смельчаки в плетёной
гондоле, подвешенной под отверстием шара, жгли в жаров-
не солому, поддерживая температуру воздуха в шаре, и на
высоте 1000 м пролетели 9 км за 25 мин. Когда аэронавты
потушили огонь, воздух в шаре стал остывать, монгольфьер
плавно снизился и мягко приземлился. Так был совершён
первый в истории успешный полёт человека.
Взлёт монгольфьера.
Гравюра XVIII в.
Теплый воздух от жаровни
наполняет шар

ТРАНСПОРТ • 1783 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
105
ЛЕТАТЬ НА ВОДОРОДЕ
Первым последователем Монгольфье стал французский
изобретатель Жак Шарль. Он наполнил свой аэростат -
шарльер - водородом. Этот газ, который в 14 раз легче возду-
ха, был открыт английским химиком Г. Кавендишем в 1766 г.
А в 1781 г. итальянский физик Т. Кавалло наполнял водоро-
дом мыльные пузыри, наблюдая их стремительный взлёт.
Но для настоящего полёта требовалось что-то покрепче
мыльной плёнки. И Шарль сделал оболочку шара из шёл-
ка, пропитанного эластичным и прочным каучуком, не
пропускавшим газ. Пустой шарльер запустили 27 августа
1783 г. в Париже на Марсовом поле. Он пролетел 1 км, лоп-
нул и упал в деревне, где испуганные крестьяне в клочки
разодрали свалившееся с небес чудище.
Шарльер Жака Шарля и Робера
балласт - мешки с песком
(песок высыпали, облегчая
лёгкая,
прочная
и
оболочка
из шёлка,
пропитанного
каучуком
воздушный
якорь
на длинном
канате - его
бросали, он вонзался
в землю и останавливал
аэростат
аэростат для набора высоты)
веревочная сеть, к
крепились стропы,
охватывала шар
и передавала
на него
весовые
нагрузки
клапан для спуска
воздуха из шара
и канаты для его
открывания
лёгкая плетёная
гондола и стропы
для её подвески
барометр показывал
понижающееся при наборе
высоты давление, и по этим
показателям вычисляли высоту,
на которую взлетел аэростат
ПАССАЖИРСКИЙ ШАРЛЬЕР
Шарль не унывал и после удачного полёта первых аэро-
навтов на монгольфьере решил сам попробовать полетать.
С компаньоном М. Робером Шарль сконструировал новый
шарльер диаметром 8 м, придумав для него снаряжение,
которое до сих пор используется воздухоплавателями:
стропы для подвешивания гондолы, клапан в оболочке для
выпускания газа, воздушный якорь, мешки с песком для балласта и баро-
метр для определения высоты. Шарль и Робер 1 декабря 1783 г. на шарлье-
ре взлетели на 400 м, спустя 2 ч. 5 мин. приземлились, чтобы высадить Ро-
бера, а Шарль продолжил полёт, и с одним пассажиром на борту аэростат
взмыл в воздух на 3000 м, летал ещё полчаса и совершил мягкую посадку.
Полёт де Розье и д'Арланда на монгольфьере
Шар высотой 12 м
из обклеенного
бумагой
льняного
полотна
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Шарльеры, наполняемые водородом или иным газом лег-
че воздуха, быстро вытеснили пожароопасные и отяго-
щённые топливом монгольфьеры, которые вернулись
только в XX в. с изобретением газовых горелок и негорю-
чих материалов для оболочек.
Аэростаты были неуправляемыми и летели только по
ветру, поэтому запланированный перелёт можно было
совершить, лишь зная направление ветра. Так и сде-
лал Жан-Пьер Бланшар, в 1785 г. за 2,5 ч. перелетев на
шарльере из Англии во Францию через пролив Ла-Манш.
Военные приспособили аэростаты для разведки - при-
вязанные на тросах шары поднимали в воздух наблюда-
телей Наполеона, выявляв-
ших расположение вражеских
войск. Во Второй мировой вой-
не аэростаты использовались
как воздушное заграждение
против бомбардировщиков.
Сейчас воздухоплавание - вид
спорта и развлечение.

НОВОЕ ВРЕМЯ
106
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Челнок-самолёт Кея
1733 г.
Механический
ткацкий станок
Картрайта 1786 г.
Жаккардовый станок
1801 г.
МЕХАНИЧЕСКИЙ ТКАЦКИЙ СТАНОК КАРТРАЙТА
Распространение прядильных станков привело к перекосу в тек-
стильном производстве: ткачи на примитивных ткацких станках не
успевали вырабатывать столько пряжи, сколько поставляли прядиль-
щики. Нужно было изобрести ткацкий станок, который бы ускорил
Эдмунд Картрайт
и удешевил процесс ткачества. Первый механический ткацкий ста-
нок запатентовал английский изобретатель Эдмунд Картрайт в 1786 г.
Ручной ткацкий станок с ножным приводом.
Россия XIX в.
Нечётные и чётные нити осно-
вы двигаются каждая в своём
промежутке между планками
шпуля
с нитью
утка
ТКАЦКИЕ НОВШЕСТВА
За века древняя конструкция ткацких
станков несколько изменилась. Рас-
1.	ткацкий навой
2.	два ремеза с ремезками
3.	блоки для верёвок,
поднимающих ремезы
4. ножные педали,
управляющие ремезами
5. зев основы
6. бёрдо
7. батан
8.	челнок с нитью уп
9.	опушка ткани
10.	готовое полотно
11.	грудница
12.	товарный вал
с рукояткой
прокрутки
Служило для прибоя
утка и выравнивало
положение нитей основы
Ремезок
нить
основы
САМОЛЕТ ДЛЯ ТКАЧЕЙ
При ручном прокидыва-
нии утка ширина ткани
ограничивалась размахом рук ткача, который должен был
дотянуться от одного края полотна к другому. Более широ-
Челнок-самолёт
мыски
ролики
пространение получили ручные гори-
зонтальные ткацкие станки. В этих
станках нити основы были намотаны
на вал - ткацкий навой - и продева-
лись в петли ремезков, натянутых на две
рамы ремезов. Чётные нити отделялись
от нечётных поочерёдным поднятием
ремезов, управляемых ножными педа-
лями. В образующийся зев (раздели-
тельное пространство между чётными
и нечётными нитями) вручную проде-
вали челнок с нитью утка. Прокинутый
через основу уток прибивали к опушке
готового полотна гребнем, который
позднее заменился бёрдом - рамкой
с вертикальными планками, сквозь ко-
торые продевали нити основы. Бёрдом,
вставленным в большую раму - батан,
качающийся на станине, вручную при-
бивали нить утка к опушке ткани. Нат-
кав часть полотна, ткач подтягивал его
грудницей и наматывал на товарный
вал, вращая его рукой. Вращение то-
варного вала подтягивало и нити осно-
вы с ткацкого вала.
кие ткани ткались вдвоём - один ткач продевал челнок сле-
ва, другой вытягивал его справа и перебрасывал обратно.
В 1733 г. английский суконщик Джон Кей придумал чел-
нок-самолёт, толкаемый гонками, которые дёргал ткач. Чел-
нок на роликах скользил через зев по нитям основы на дне
челночной полки, прикреплённой к батану под бёрдом. Батан
наклоняли вперёд, бёрдо прибивало уток, а позади него ре-
мезы сменяли нити основы. Челнок прокидывали, когда ба-
тан шёл назад, открывая зев перед собой. Челнок Кея уско-
рил работу и позволил ткать широкие ткани в одиночку.
Устройство самолётного челнока Кея
Привязанной к рукоятке (1) верёвкой (2) ткач дёргал гон-
ку (3). Гонка толкала челнок (4), и он на роликах сколь-
зил поверх нижних нитей основы по челночной полке (5)
внизу батана (6), под бёрдом (7). Пружина (8) тянула
гонку на место к краю полки. Ремезы меняли местами
нити основы, и ткач дёргал другую гонку (9), толкая чел-
нок обратно сквозь зев.

ОРУДИЯ ТРУДА • 1786 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
107
ДАР ПОЭТА
После изобретения самолётного чел-
нока для создания механического
ткацкого станка осталось механизиро-
вать движение ремезов (образование
зева), движение батана с бёрдом (при-
бой утка), вращение ткацкого навоя и
товарного валика (отпуск нитей осно-
вы и наматывание готового полотна).
Попытки сделать такой станок безу-
спешно велись с XVII-XVIII вв., а уда-
лось это человеку, далёкому не только
от ткачества, но и вообще от любой
техники, - поэту и священнику Эдвар-
ду Картрайту. Услышав как-то в разго-
воре, что никому не удаётся механизи-
ровать процесс ткачества так, как было
механизировано прядение, Картрайт
решил сам сконструировать механи-
ческий станок. Первое его детище вы-
шло неудачным. Совершенно не раз-
бираясь в ткачестве, Картрайт сделал
станок непривычным, вертикальным,
работающим слишком медленно
и требующим огромных усилий. Но
через год Картрайт исправил недо-
статки в новом станке и механизиро-
вал все операции ручного ткачества,
в 40 раз ускорив процесс.
Ткач на станке Картрайта крутил колесо
распределительного вала с насадками-ку-
вал
толкатель-
Кулачковый
механизм
Вращаясь (А), кулачок
выступом-толкателем
нажимал на педаль
ремеза, опуская её,
а когда сползал
с педали (Б), пружина
возвращала педаль
в исходное положение
Распределительный
вал	т___
кулачки
ледалей ремезов
червячная
, передача вала
Механический станок Картрайта. 1786 г.
Вращение главного колеса (1) через зубчатую пе-
редачу (2, 3) прокручивало товарный вал (4) и ткац-
кий навой (5), наматывая готовое полотно (6) и подтяги-
Червячная передача
Зубцы на колесе, сце-
пляясь со спиральной
насечкой вала, сооб-
щали валу вращение
колеса, так что вал
мог вращаться вокруг
своей оси перпен-
дикулярно плоскости
вращения колеса
станина блоки ремезов-
станка \	\
/ кулачки ’
шатуны <онок челнока
батана
вая нити с катушечной рамы (7). Одновременно через двойную червячную передачу
(8, 9) вращение колеса передавалось распределительному валу (10). Крайние ку-
лачки (11) на распределительном вале через рычаги (12) поочерёдно дёргали гонки
самолётного челнока на челночной полке (13), и челнок прокидывал уток. Потом шатун
(14) на распределительном вале тянул вперёд батан (15) с бёрдом (16), прибивая уток
к опушке (17). Когда батан был в переднем положении, центральные кулачки (18) на
валу нажимали на педали (19), сменяя положение ремезов (20), и чётные и нечётные
нити основы менялись местами, снова образуя зев (21). Шатун возвращал батан в зад-
нее положение, процесс повторялся.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
лачками. Кулачки преобразовывали
вращательное движение вала в возврат-
но-поступательное движение педалей,
поднимающих и опускающих ремезы,
и гонок, толкающих челнок-самолёт.
Также вращение главного вала через
шатун передавало качательное движе-
ние батану с бёрдом, прибивающим
уток. И наконец, вращаясь, вал сма-
тывал готовую ткань на товарный вал
и подтягивал нити основы с ткацкого
навоя. Точный расчёт позволил согла-
совать действие всех частей механизма
и обеспечить чёткую бесперебойную
Картрайт вместе с компаньонами открывал фабрики,
где его станки работали от паровых машин. Коммер-
ческие просчёты и бунты недовольных конкуренцией
ткачей, поджигавших фабрики Картрайта, мешали
повсеместному внедрению его станков. Но протесты
ткачей не могли остановить победное шествие ме-
ханического ткачества, и примеру Картрайта после-
довали многие изобретали, открывая фабрики, где
работали механические ткацкие станки их конструк-
ций. Одним из первых широкое применение в производ-
стве нашёл механический ткацкий станок В. Хоррок-
са 1803 г. В 1801 г. французский ткач Ж.-М. Жаккар
изобрёл жаккардовый станок со многими ремезами,
Жаккардовые	ОтдвЛЬНО управляющими группами
ткани	нитей основы для создания узорного
работу станка.
История механического ткацкого
станка - пример того, как важно
бывает взглянуть на решение про-
блемы со стороны.
переплетения тканей. Ткани, узор
которых образуется переплетени-
ем цветных или однотонных нитей,
так и называются - жаккардовыми.

НОВОЕ ВРЕМЯ
108
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Закон Паскаля 1663 г.
Гидравлический
пресс Брамы 1795 г.
Кузнечный пресс
Бурра 1820 г.
Блез Паскаль
Воздействие
давления
атмосферы
на ртуть
в барометре
Опыт Паскаля, доказы-
вающий равномерное
распределение давле-
ния в жидкости
При давлении на крышку
наполненной водой
бочки вода равномерно
просачивается из всех
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРЕСС БРАМЫ
С развитием промышленности росло производство металла, под-
стёгивая развитие металлообработки. Ещё в начале XVI в. появились
кузнечные молоты с приводом от водяного колеса, а в конце XVIII в.
для них приспособили паровые машины. Но паровые молоты про-
изводили страшный шум и сотрясениями повреждали окружаю-
щие постройки, поэтому их нельзя было устанавливать в городах.
Необходимо было создать кузнечную машину, воздействующую на
металл не ударом, а энергией статического давления. Такой маши-
ной стал гидравлический пресс, придуманный английским изобре-
тателем Джозефом Брама в 1795 г. для отжима масла и винограда.
ИДЕЯ СТОЛЕТНЕЙ ДАВНОСТИ
Действие всех гидравлических прессов основано на законе гидростатики знаме-
нитого французского физика Блеза Паскаля, опубликованном ещё в 1663 г. Изу-
чая барометр Торричелли и свойства атмосферного давления, Паскаль пришёл к
выводу, что давление в жидкости или газе передается во все стороны с одинаковой
силой. Именно этим объясняется действие барометра: атмосферное давление да-
вит на ртуть в открытом сосуде сверху, а ртуть поступает в трубку снизу, потому
что давление атмосферы в ртути распространяется во все стороны, в том числе
и вверх, поднимая ртуть в трубку.
Действие открытого им закона Паскаль продемонстрировал на ряде опытов
и сформулировал принцип действия гидравлического пресса. Рабочим телом
в гидравлическом прессе могла быть только жидкость, потому что жидкости
почти не сжимаются под давлением и способны передавать поршню силу воз-
действия давления в полном объёме.
Больше ста лет потребовалось, чтобы построить придуманный Паскалем ги-
дравлический пресс. Никак не удавалось обеспечить герметичность (непрони-
цаемость) между поршнем и стенками цилиндра, чтобы при сдавливании поршня
жидкость не просачивалась в пространство над поршнем. Зазоры между порш-
нем и стенками цилиндра не позволяли создать в цилиндре нужного давления.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА |
Цилиндрический сосуд малого диаметра (1) и сообщающийся с ним цилиндрический сосуд большого
диаметра (2) наполняются жидкостью и закрываются поршнями площадью S1 и S2. При сдавлива-
нии малого поршня S1 с силой F1 жидкость, не сжимаясь, поднимает большой поршень S2 в сообща-
ющемся цилиндре. По закону Паскаля давление в жидкости пе-
редаётся в любую точку с равной силой, значит, сила F2, подни-
мающая большой поршень, больше силы Fr воздействующей на
малый поршень, потому что из-за большей площади у большого
поршня больше точек, на которые с равной силой воздейству-
ет давление жидкости, чем у малого поршня. Давление р жидко-
сти в поршневом цилиндре равняется отношению силы воздей-
ствия F к площади поршня S: р = F/S. Отсюда следует: F = pS.
Сила, воздействующая на большой поршень: F2 = pS2, а на ма-
лый: F1 = pSr При том что S2 > Sr получается, что F2 > Fr Так,
за счёт разницы в площадях поршней в гидравлическом прессе
достигается выигрыш в силе.

ГИДРОТЕХНИКА • 1795 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА______________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
109
Поступающая снизу вода
(а) распирает кожаное
кольцо манжеты Модели
изнутри, плотно прижимая
его края (б) к стенкам ци-
линдра (в) и поршня (г)
«ВОЛШЕБНОЕ» КОЛЬЦО
В середине 1790-х гг. за создание гидравлического пресса взялся лондонский
краснодеревщик Джозеф Брама, уже прославившийся созданием сейфового
замка. Но и ему, мастеру, пользовавшемуся высокоточными инструментами, не
удалось точно подогнать поршень к цилиндру. Браме помог будущий знаме-
нитый изобретатель Генри Модели. Он придумал самоуплотняющуюся манжету -
проложенное между цилиндром и поршнем кольцо из прочной кожи, обод ко-
торого в разрезе напоминал перевёрнутую букву U. Жидкость, под давлением
поступающая в цилиндр, по закону Паскаля давила во все стороны, распирала
обод кольца и прижимала боковинки U к поверхностям цилиндра и поршня,
обеспечивая полную герметичность между ними.
Устройство гидравлического пресса Брамы
Жидкость из резервуара (1) в фундаменте (2) пресса
с помощью нагнетательного помпового насоса (3) по
трубке (4) накачивали в главный цилиндр (5). Поршень
насоса (6) приводился в действие рычагом (7). По мере
заполнения цилиндра пресса давление воды поднима-
ло поршень пресса (8) и его шток (9) с прессовальной
платформой (10). Платформа давила на крышку прес-
са (11), опирающуюся на стойки (12). Прессуемый
материал (13) сдавливался между крышкой и плат-
формой. Клапан (14) в трубке насоса открывали,
и спускали жидкость из насоса и главного цилиндра.
Платформа опускалась, спрессованный материал
удаляли, и клали новую порцию для прессовки. Пресс
был готов к следующему запуску.
РАБОТА ДАВЛЕНИЯ
Пресс Брамы представлял собой порш-
невый цилиндр с прессовальной платфор-
мой, соединённый с помповым насосом,
нагнетающим жидкость (воду, масло
или глицерин) из резервуара под пор-
шень цилиндра. Давление жидкости
поднимало поршень и платформу,
и прессуемый материал сдавливался
между платформой и крышкой.
прессуемое
в брикеты сено
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Пресс Брамы поначалу использовался как винодельческий
и маслодавильный, но он быстро нашёл более широкое
применение. В 1815-1819 гг. прессы Брамы использова-
лись как домкраты для подъёма тяжёлых металлических
конструкций Саутуорского моста через Темзу. В 1797 г.
Пресс Брамы 1795 г. в английском Музее техники,
г. Шеффилд
Брама придумал способ изготовления свинцовых труб,
продавливая прессом мягкий свинец через кольцевое от-
верстие. Но на практике эту идею осуществили толь-
ко в 1820 г. на гидравлическом прессе инженера Томаса
Бурра. Бурр выдвинул идею использования гидравличе-
ских прессов в кузнечном ремесле, и с середины XIX в.
гидравлическими прессами штамповали детали различ-
ных механизмов, чеканили монеты, продавливали через
отверстия в матрице проволоку и трубы, а также на-
кладывали свинцовую оболочку на электрический кабель
для телефонной и телеграфной связи.

НОВОЕ ВРЕМЯ
110
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Опыты Гильберта
1600 г.
Электрофор Герике
1650 г.
Открытие
положительного
и отрицательного
зарядов 1733,1740 гг.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И БАТАРЕЯ ВОЛЬТА
Электрическая батарея Вольта стала первым источником постоян-
ного электрического тока. Этому изобретению предшествовали два
века догадок и опытов, открытий и сомнений. Масштаб изобрете-
ния Вольта, появившегося в Век паровых машин, оценили уже через
Уильям Гильберт
30 лет, и тогда электричество, этот новый вид энергии, совершило
переворот в технике и открыло следующий этап развития цивилиза-
ции - Век электричества.
ПУТЬ НА ОЩУПЬ
Люди с древности сталкивались с элек-
трическими явлениями, но не могли
их правильно объяснить. Греческий
философ VII в. до н. э. Фалес, заметив,
что потёртый о шерсть янтарь притя-
гивает лёгкие предметы, объяснил это
ЭЛЕКТРОФОР ГЕРИКЕ
В 1650 г. внимание публики к элек-
тричеству привлёк немецкий физик
Отто фон Герике, тот самый, кто по-
том проделал опыт с магдебургскими
полушариями. Герике придумал элек-
трофор (электростатическую машину),
свойством самого янтаря, не ведая, что и другие вещества
могут обладать такими «способностями».
Наблюдение Фалеса, так и не получив внятного толкования,
было забыто и воскресло только в 1600 г. в опытах английско-
го физика Уильяма Гильберта. Гильберт обнаружил, что одни
тела, подобно янтарю, после натирания притягивают лёгкие
предметы, а другие - нет. Гильберт назвал эту притягиваю-
щую силу «электричеством» (от лат. 61ectricus - «янтарный»)
и впервые твёрдо заявил о существовании в природе некого
неведомого явления, требующего изучения.
наглядно показавшую существование
электричества и открывшую новые
возможности для его изучения. Гери-
ке изготовил шар из серы и вставил
в него железную ось. Вращаясь вокруг
неподвижной оси, шар от трения о же-
лезо наэлектризовывался и начинал
притягивать лёгкие предметы, напри-
мер пёрышко. Пёрышко следовало за
шаром при его перемещении и само
Электрический заряд в шаре и в оси
Серный шар в электро-
форе получает отрица-
тельный электрический
заряд, оттягивая на себя
электроны железа оси,
получающей при
трении положительный
заряд.
Отто фон Герике
железная
колесо,	ось
раскручивающее
через ременную
передачу
шар вокруг
оси
серный шар
железная
ось
электрон
ядро
атома
начинало притягивать к себе пылин-
ки или притягиваться к крупным
предметам, например к протянутой
руке. Так Герике доказал, что электри-
ческое состояние может передаваться
от предмета к предмету. Прилипнув
к шару, пёрышко потом резко оттал-
кивалось от него. Так было открыто
явление электрического отталкивания.
Электрофор Герике
серный пёрышко
шар \
Электрическое притяжение
Отрицательно заряжен-
ный шар Герике притяги-
вает к себе положитель-
но заряженные атомы
окружающих тел, и лёгкие
предметы, например пё-
рышко, могут к нему при-
тянуться.
Электрическое поле
Вокруг заряженного
пёрышка, как и вокруг
шара, и вокруг любого
заряженного тела, об-
разуется электрическое
поле. Пылинки, попавшие
в электрическое поле
пёрышка, будут притяги-
ваться к нему. Отдавая
им лишние электроны,
пёрышко постепенно
вернёт себе электричес-
кую нейтральность.
Электрическое отталкивание
Но, когда электрически
нейтральное пёрышко
приблизится к шару, к не-
му перейдёт часть элект-
ронов от шара. И пё-
рышко, получив отрица-
тельный заряд, тут же
оттолкнётся от одноимён-
но заряженного шара.


ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • 1650-1800 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА______________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
111
До конца XIX в. и учёные, и простые люди, уже пользуясь электриче-
ством, мало знали о его природе. Лишь с открытием электрона,
материального носителя электричества, картина стала прояс-
няться. Сейчас мы знаем, что электричество, или электрический
ток- это направленный поток заряженных частиц, которыми ча-
ще всего бывают отрицательно («-») заряженные электроны.
Электроны вращаются вокруг положительно («+») заряженно-
го ядра атома, удерживаясь этим ядром на своих орбитах и со-
ставляя его оболочку. Но некоторые электроны отрываются от
Строение атома
электрон _
в оболочке атома
электрон
ядро атома
о+<5=0
своих атомов и свободно и хаотично движутся между ними. При
некоторых условиях, например при подключении тела к источнику
электрической энергии, свободные электроны в теле начинают
двигаться в одном направлении - возникает электрический ток,
и вокруг тела образуется своё электрическое поле. Направле-
ние тока от «+» к «-» противоположно направлению движения
электронов. Когда электрическая «подпитка» извне прекраща-
ется, электроны в теле возвращаются к хаотичному движению.
Количество электронов
в атомах разных веществ
различно, но в любом элект-
рически нейтральном теле общий заряд
всех электронов равен заряду ядер атомов.
Электрического	Электрический
тока нет	ток
Направление тока от «+» к «-» совпадает
с условным направлением движения
«+»зарядов
НАКОПЛЕНИЕ ЗНАНИИ
В 1729 г. английский физик С. Грей, проводя опыты по пере-
даче электричества на расстояние, обнаружил, что вещества
проводят электричество по-разному. Хорошо проводящие
электричество вещества позднее были названы проводника-
ми, а не проводящие электричества - диэлектриками (изо-
ляторами). Французский физик Ш. Дюфе в 1733 г. сделал
другое открытие: натерев смолу (янтарь) шерстью, а стекло
шёлком, он обнаружил, что пары - стекло и смола, стекло
и шёлк, смола и шерсть, шёлк и шерсть - притягиваются друг
к другу, а стекло и шерсть, шёлк и смола - отталкиваются.
Из этого Дюфе заключил, что есть два вида электричества -
«стеклянное» и «смоляное», причём и то, и другое передаёт-
ся - заряжает разные проводники. Предметы, заряженные
«стеклянным» и «смоляным» электричеством, взаимно при-
тягиваются, но отталкивают от себя одноимённо заряженные
материалы. Американский учёный Б. Франклин в 1740 г.
вместо «стеклянного» и «смоляного» электричества ввёл по-
нятия, соответственно, положительного («+») и отрицатель-
ного («-») зарядов. При трении один из наэлектризовываю-
щихся материалов всегда получает заряд «+», а другой «-».
Проводники - вещества,
в которых много свобод-
ных электронов, способ-
ных передавать электри-
ческий ток.
воздействием тре-
внешнего электри-
поля
от
Под
ния,
ческого поля или при
подпитке от источника
электроэнергии диэлект-
рики могут поляризо-
ваться. Их электроны, не
покидая атомов, сместят-
ся на их орбитах в одну
сторону, создав там от-
рицательный заряд, а по-
ложительно заряженные
ядра атомов на другой
стороне создадут поло-
жительный заряд.
Диэлектрики - вещества,
атомы которых прочно
удерживают свои элект-
роны, и свободные элект-
роны почти отсутствуют,
поэтому через них не
может проходить электри-
ческий ток. Диэлектрики
не только «не отпускают))
свои электроны, но и не
пропускают через себя
свободные электроны
других тел, являясь элек-
трическими изоляторами.
В стеклянной палочке,
натёртой шёлком, элект-
роны с отрицательным
зарядом концентрируют-
ся в центре тела, созда-
вая на его поверхности
положительный заряд.
стекло
и шёлк
Противоположные заряды притягиваются,
а одноимённые заряды отталкиваются.
янтарь
и шерсть
Два тела могут электризовать друг дру-
га трением, если атомы одного из этих
тел удерживают свои электроны слабее,
чем атомы другого тела. Если потереть
ьыерсть о янтарь, то свободные электро-
ны «побегут» от ьыерсти к янтарю, потому
что атомы ьыерсти удерживают
свои электроны слабее, чем
атомы янтаря. В янтаре воз-
никнет избыток электронов,
и янтарь приобретёт «-»
заряд, а в ьыерсти образу-
ется нехватка электронов,
и она получит «+» заряд.
Отрицательно заряжен-
ное тело будет притяги-
Положительно заряженное
тело будет «оттягивать))
у электрически
нейтральных тел
свободные
электроны,
быстро разряжаясь
женные атомы окружа-
ющих тел и отдавать им
свои электроны, быстро
разряжаясь.

НОВОЕ ВРЕМЯ
112
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И БАТАРЕЯ ВОЛЬТА (продолжение)
Лейденская банка
1745 г.
Батарея Вольта
1800 г.
поляризация
стекла и руки
стержень
банки
Лейденская банка
с отрицательным зарядом
электрическую цепь
замыкает проводник -
тело человека
От серного шара электрофо-
ра по стержню внутрь банки по-
ступали электроны, создавая в
банке «-» заряд. Стекло банки
поляризовалось: его электроны
отталкивались от внутреннего
заряда, образуя на внешней
поверхности стекла «-» заряд.
В руке, держащей банку, элект-
роны тоже «отводились» от по-
верхности, образуя на коже
«+» заряд.
Тело человека служило провод-
ником, соединяющим в элект-
рическую цепь «-» полюс бан-
ки на стержне и «+» полюс на
поверхности банки. Заряд бан-
ки стремительно «пробегал)) по
цепи от полюса к полюсу че-
рез тело, и человек чувствовал
электрический удар.
Электрический опыт. Худ. Ш. Ван Дао
Заряд в банке может быть и положительным, напри-
мер, если её зарядить от стеклянного шара (шар
«оттянет» электроны из банки). Тогда полюса банки
поменяются местами.
Сила тока, идущего от шара к банке, невелика, пото-
му что заряд в банку идёт «самотёком)). На этой кар-
тине видно, что девушка, проводящая заряд в банку,
не чувствует проходящий через неё слабый ток.
Когда негритёнок, держа в одной руке банку, дотро-
нется другой рукой до её стержня, на другом конце
цепи появится противоположный полюс, т. е. электри-
ческая цепь замкнётся. Заряды из банки устремятся
к противоположному полюсу все сразу - сила тока
увеличится, и негритёнок ощутит электрический удар.
БАНКА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Электрофор Герике, ставший настоль-
ным прибором физиков, производил
электричество, но не конденсировал
(не накапливал) заряд, и для многих
опытов электричества не хватало. Кон-
денсатор (накопитель) электричества
в 1745 г. создал голландский физик Пи-
тер Мушенбрук из г. Лейдена. Банку из
стекла (диэлектрика), служившего изо-
лятором, он наполнил проводником -
водой, и другим проводником - ме-
таллическим стержнем, соединил воду
с серным шаром электрофора. Элек-
троны от шара по стержню поступали
в воду, откуда не могли уйти, не про-
пускаемые стеклом-изолятором. Так
в банке накапливался заряд. Проверяя,
зарядилась ли банка, Мушенбрук по-
трогал её стержень, когда банка стояла
на столе. Не получив электрического
удара, он счёл, что опыт не удался. Но
его ученик Кюнеус, держа банку в ру-
ках, коснулся стержня и получил силь-
ОШИБКА, СТАВШАЯ ОТКРЫТИЕМ
В 1786 г. итальянский медик Луиджи Гальвани, препарируя
лягушку, закреплённую на столе медными крючками, дотро-
нейший удар. Так состоялось откры-
тие - Мушенбрук изобрёл кондесатор,
лейденскую банку, долгие годы служив-
нувшись до неё стальным скальпелем, заметил, что у мёрт-
вой лягушки сократились мышцы лапок. Гальвани решил,
что так проявляется «животное электричество». Вывод
Гальвани опроверг его соотечественник Алессандро Вольта,
доказав, что лапка лягушки показала наличие электриче-
ства, полученного от контакта двух разнородных металлов,
меди и стали, с жидкостями тела лягушки. Вольта погру-
зил соединённые проволокой медную и цинковую пластинки
в кислоту. Цинк стал растворяться в кислоте, на меди об-
итую главным источником электриче-
ства для науки.
Заряд лейденской банки был довольно
велик. В одном опыте электрический
удар лейденской банки разом почув-
ствовали 180 державшихся за руки
гвардейцев, первый из которых держал
банку, а последний касался её стерж-
ня. Считается, что после этого опыта
разовались пузырьки, а по проволоке пошёл электрический
ток, который Вольта обнаружил, приложив к ней элект-
роскоп - прибор, показывающий наличие электричества.
систему из соединённых проводников
стали называть электрической цепью.
Получение электричества химическим путём
Электрически нейтральные молекулы
кислот, солей, щелочей, растворяясь
в воде, распадаются на частицы - ионы,
разделяющие меж со-
бой все электроны своей
молекулы. При этом одни
ионы получают лишний
электрон и «-» заряд, а дру-
гие недополучают элек-
трон, приобретая «+» заряд.
Такой раствор называется
электролитом.
Погружённые в электролит элект-
роды (пластинки цинка и меди)
обмениваются электронами с ио-
нами раствора. Электрод, при-
обретающий лишние электроны
ионов, называется катодом, он
получает «-» заряд и начинает
притягивать «+» ионы. Электрод, от-
дающий свои электроны ионам,
называется анодом, он получает
«+» заряд и начинает притягивать
«-» ионы. Проводник, соединяю-
щий электроды - это «путь» движе-
ния электронов от катода к аноду,
т. е. «путь» электрического тока.

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • 25 тысяч - 2,8 тысячи лет до нашей эры
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Электроскоп Вольта. К стержню в за-
купоренном стеклянном сосуде при-
вешивались 2 соломинки. Когда внеш-
ний конец стержня касался наэлек-
тризованного тела, электричество по
стержню достигало соломинок, и они,
получая одноимённый заряд, отталки-
вались друг от друга. Так прибор пока-
зывал наличие заряда в теле.
ЭЛЕКТРОЛИТЫ - это кислоты, соляные или щелочные растворы, проводящие
электрический ток путём распада своих электрически нейтральных молекул на
ионы - противоположно заряженные частицы.
ЭЛЕКТРОДЫ - это металлические проводники гальванического элемента.
Катод - отрицательно заряженный электрод, анод - положительно заряженный
электрод.
НОВОЕ ВРЕМЯ
Батарея Вольта
катод
электроли
анод
круг цинка
пропитка
круг меди
ЧТО ПРОИСХОДИТ В БАТАРЕЙКЕ
При взаимодействии электродов с электролитом,
например меди и цинка с соляной кислотой, отрица-
тельные ионы кислоты отдают цинку свои электро-
ны, сообщая ему «-» заряд и превращая его в катод,
а положительные ионы отнимут электроны у меди,
сообщив ей «+» заряд и сделав её анодом. Без посред-
ничества электролита металлы не смогут получить
свои заряды. Два металла и электролит составляют
гальванический элемент. В батарее катод и анод со-
седних гальванических элементов соприкасаются,
и электроны катода перетекают к аноду. Если соеди-
нить концы проволоки, пронизывающей столб (а в со-
временных батарейках - её контакты «+» и «-»),
электроны из верхнего катода потекут в нижний
анод, и ток по цепи пойдёт непрерывно, пока все ионы
в растворе не превратятся в нейтральные атомы.
Медь (анод), слабо удерживаю-
щая свои электроны, отдаёт их
«+» ионам. Так поддерживается
постоянный «+» заряд анода.
Цинк (катод), прочно удер-
живающий свои электроны
и способный «прихватить» чу-
жие, получая электроны от «-»
ионов, сохраняет «-» заряд.
Медь, постоянно испытывая
«электронный голод)), принима-
ет электроны от цинка, имею-
щего постоянный переизбыток
электронов. При замыкании
проволоки-проводника в цепь
от верхнего катода электроны
пойдут к нижнему аноду, и ток
будет идти непрерывно, пока
все ионы в растворе пропитки
не превратятся в нейтральный
осадок. Когда цепь разомкну-
та, верхний катод не сможет
передавать электроны нижне-
му аноду, и ток прекратится.
Вольтов
столб.
1800 г.
Алессандро
Вольта
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
СТОЛБ СИЛЫ
Поняв, что электри-
чество можно про-
изводить химическим путём, Вольта
собрал гальванический элемент-, мед-
ный и цинковый кружочки и сукон-
ный кружок с кислотной пропиткой
меж ними. Нанизав на проволоку
несколько таких элементов, Вольта
сделал прибор - батарею (столб), вы-
рабатывающий электричество. Сое-
диняя концы проволоки, в электри-
ческую цепь и в батарею запускали
электрический ток. Чем длиннее была
батарея, тем больше была сила тока.
Батарея Вольта - прототип всех совре-
менных батареек.
Открытие Вольты немедленно дало результа-
ты - в 1800 г. английские физики В. Никольсон и
А. Карлайл с помощью катода и анода осуществили
электролиз воды, разложив её молекулы на ато-
мы кислорода и водорода. Так стали получать кис-
лород и водород для нужд науки, медицины и техники.
В 1802 г. русский физик В. Петров сделал мощнейшую
батарею из 2100 гальванических элементов. Её напря-
жение более чем в 100 раз превышало напряжение элек-
трической сети в наших домах. При сближении концов
проволоки своей батареи Петров создал разряд такой
силы, что он «пробил» воздух - диэлектрик, не прово-
дящий электричество. В месте «пробоя» воздух ио-
низировался, перейдя в состояние плазмы, способной
проводить ток. Плазменная дуга
светилась и нагревалась до очень
высокой температуры. Так была
открыта электрическая дуга.
В русской армии таким дуговым
разрядом стали запаливать порох
и взрывчатку. Электрический за-
пал был первым практическим при-
менением работы электричества.
Электрическая дуга

НОВОЕ ВРЕМЯ
114
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первый опыт
использования
«светильного газа»
для освещения 1650 г.
Первые газовые
горелки 1750 г.
Газовый завод
Мёрдока 1792 г.
Патент Лебона
на аппарат
для производства
«светильного газа»
1799 г.
Уличное газовое
освещение
в Лондоне
1803 г.
УЛИЧНОЕ ГАЗОВОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
Непрерывность многих технологических процессов на заводах
и фабриках требовала круглосуточной работы. Но в цену продук-
ции, выпускаемой после заката, входили расходы на освещение -
дорогое ламповое масло и свечи. Для людей, возвращающихся
с работы в темноте, надо было осветить улицы. Поиск дешёвого то-
плива для освещения в конце XVIII в. привёл к идее использовать кок-
совый («светильный») газ - побочный продукт коксования каменного
угля, дающий при горении яркий свет. В 1803 г. Лондон первым из
городов мира осветил свои улицы фонарями на «светильном газе».
ОТ ХАОСА К НАУКЕ |
Там, где образовывались стихий-
ные выходы природного газа из тол-
щи земли, например в Иране, люди
с древности были знакомы с горю-
чими свойствами газа. Над возгорев-
шимися газовыми фонтанами, эти-
ми естественными вечными огнями,
люди ставили храмы, поклоняясь «бо-
жественному огню». Слово «газ» (от
греч. «хаос» - первозданная пустота)
придумал голландский алхимик Ван Гэльмонт в начале
XVII в. для обозначения воздухоподобных, но отличных
от воздуха веществ, таких как открытый им углекис-
лый газ. То, что воздух - это смесь газов, узнали лишь
в 1754 г., а вскоре были открыты газы азот (N2), кис-
лород (О2) и водород (Н2), входящие в состав воздуха.
Храм
огнепоклонников
над естественным
газовым фонтаном.
Азербайджан
СВЕТЯЩИЙСЯ ДЫМ
Распространением газового освещения Лондон обязан Уилья-
му Мёрдоку (изобретателю золотника для паровой машины).
Разрабатывая новые технологии коксования каменного угля,
Мёрдок экспериментировал и с коксовым газом. Он при-
Газовая лампа
/ оружейный
г кремнёвый
У. Мёрдока
абажур
газовой
горелки
замок,
поджигающий
газ
реторта
с углём
горелка,
нагревающая
угли
думал разные конструкции газовых фона-
рей, осветил газовыми лампами свой дом,
привлекая внимание к новым источникам
света. Несмотря на неоднозначную реак-
цию лондонцев на его идею осветить го-
рода «дымом», Мёрдок в 1792 г. построил
первый газовый завод. Каменный уголь там
пережигался в кокс в закрытых котлах-ре-
тортах, а выходящий «светильный газ» по
трубам поступал в газгольдеры - ёмкости
для хранения газа. В 1802 г. газовый завод
Мёрдока производил газ для освещения од-
ной из фабрик Уатта, а в 1803 г. первые газо-
вые фонари зажглись на улицах Лондона.
ЧТО ДАЁТ УГОЛЬ?
В XVII в. металлоплавильные печи
стали топить коксом - топливом из
чистого углерода (С), полученным от
пиролиза (пережигания без доступа
воздуха, термического разложения)
каменного угля. В ходе пиролиза уголь
избавлялся от примесей, из которых
образовывались побочные продукты
коксования: каменноугольная смола, из
которой получали дёготь и олифу, над-
смольная вода, из которой выделяли
аммиак для производства красителей
и взрывчатых веществ, и коксовый газ,
которому не находилось примене-
ния. Немецкий химик Иоганн Бехер
в 1680 г., пережигая в реторте (кера-
мическом сосуде с узким горлышком)
каменный уголь, поджёг выходящий
из горлышка реторты коксовый газ,
горевший ярким светом без дыма,
копоти и запаха. Ровно через 100 лет
бельгийский изобретатель Ян Минке-
ларс предложил использовать коксо-
вый газ для освещения и сделал горел-
ки, работавшие на этом искусственно
полученном «светильным газе».
Продукты коксования - пиролиза каменного угля
УГЛЕРОД
1-30%
коксовый
газ
водород Ц2
метай СН4
КОКС (болотный газ)
угарный
газ СО
аммиачная
вода
аммиак
водород*
н \
3-5 % -
кислород О
сера S
ИНз
каменноугольная
Г L смола
деготь олифа

СВЕТ И ТЕПЛО • 1803 г.
ЛОНДОН в огнях
В 1804 г. в Лондоне было учреждено
«Общество газового освещения» и от-
крылись несколько заводов, произво-
дивших «светильный газ». Вырабатыва-
емый газовыми заводами газ по трубам
поступал в газгольдеры - большие зда-
ния-хранилища. От газгольдеров по
подземным трубам газ расходился по
городским улицам, где на расстоянии
20-30 м друг от друга стояли фонарные
столбы высотой 3-3,5 м. К их полым
столбам из-под земли провели
ответвления газовой трубы, и газ
под давлением поднимался на
вершину фонарного столба к
защищённой стеклянной «ко-
робкой» горелке. К 1819 г. в
Лондоне проложили почти
400 км газовых труб, снабжа-
ющих газом 50 тыс. фонарей,
обслуживавшихся
фонарщиков.
газовый завод,
где в закрытых коксовых
печах без доступа
воздуха коксовали
уголь для получения
«светильного газа»
подземный
газопровод,
подающий
газ на улицы
заводские
газосборные
трубы
Путь газа
газгольдер - сооружение
для накопления
и хранения газа
Газгольдеры XIX в. в Вене. Австрия
СОТНЯМИ
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
И СВЕТ, И ТЕПЛОТА
Первооткрывателем газового освещения можно также счи-
тать французского изобретателя Филиппа Лебона, в 1799 г.
получившего патент на аппарат перегонки угля для про-
мышленного получения «светильного газа» и построившего
завод, на котором помимо газа производил и побочные
продукты пиролиза - метиловый спирт (СН3ОН) и дёготь.
В начале XIX в. Лебон осветил газовыми фонарями свой
сад, а в доме установил «термолампы» собственной кон-
струкции, которые не только освещали, но и отапливали
помещения. Лебон за свой счёт осветил одну из гостиниц
и улиц Парижа. Но трагическая смерть в 1804 г. помешала
изобретателю осуществить проекты городского освещения,
и французская столица обрела газовый свет лишь в 1819 г.
Лондонский газовый
фонарь XIX в. (переделан под
электрическое освещение)
Лондонский фонарщик
По вечерам фонарщики
открывали краны горелок
фонарей и поджигали
газ, а утром гасили
фонари
Лондонские улицы освещались не только «светильным
газом», но отходами - газом метаном, образовывавшим-
ся в системе городской канализации. Этот газ отводили
в трубы чугунных фонарей - «железных лилий» - и сжи-
гали, избегая накопления взрывоопасных подземных сме-
сей. С 1815 г. «светильный газ» стали получать, перера-
батывая животные и растительные масла, а к середине
XIX в. газ стали получать и из нефти. Исследование га-
зов и других продуктов коксования привело к ряду науч-
ных открытий и появлению новых материалов. В 1813 г.
газовые фонари осветили Адмиралтейский бульвар Пе-
тербурга, но первый газовый завод в России заработал
лишь в 1835 г. В 1810-1830-х гг. все крупные города мира
обзавелись газовым освещением. В 1830-х гг. появились
газовые горелки для освещения внутренних помещений,
и газ пришёл в дома, поднимаясь на этажи по трубам,
которые потом разветвлялись по комнатам.

Газовый рожок -
комнатная газовая
горелка. Англия.
Конец XIX в.

НОВОЕ ВРЕМЯ
116
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Паровая тележка
Кюньё 1770 г.
Паровой экипаж
Мёрдока 1784 г.
«Пыхтящий дьявол»
Третивика 1801 г.
Первый патент
на паровоз 1804 г.
«Локомоушн № 1»
1825 г.
«Ракета» 1830 г.
Паровоз Черепановых
1833 г.
ПАРОВОЗ ТРЕТИВИКА
Возможно, первым в истории применил «двига-
тель» для сухопутного транспорта Вещий Олег
в 907 г.: по легенде, он поставил на катки ладьи
и под парусами посуху подкатил на них к воро-
там Царьграда. Но с тех пор вплоть до появления
Модель парового
экипажа Мёрдока
паровой котёл
паровой машины неизвестно ни об одной успеш-
ной попытке заменить живую силу лошади для пе-
редвижения экипажа. Считается, что сухопутный
Ладьи на катках -
применение ветряного
двигателя (паруса)
для сухопутного
транспорта.
Поход князя Олега
на Царьград в 907 г.
Миниатюра XVI в.
паровой транспорт родился в 1804 г., когда Ри-
чард Третивик запатентовал паровоз. два вертикальных
цилиндра с поршнями
Паровая тележка Кюньё
ПЕРВЫЕ ПОПЫТКИ
В 1770 г. французский инже-
нер Николя Кюньё построил
первую повозку на паровом
двигателе - тележку для пере-
возки тяжёлых артиллерий-
ских орудий по грунтовым
вещающий колёсную ось Дорогам. Но далеко проехать
на слабеньком паровом кот-
ведущее колесо вращается
кривошипно-шатунным механизмом,
соединённым со штоками поршней
паровой котёл
«пыхтящий дьявол»
ле Кюньё не удалось: на испытаниях его машина врезалась
в стену и взорвалась.
Более успешным оказался опыт У. Мёрдока, создавшего
Дело Мёрдока продолжил его ученик
Ричард Третивик. Третивик понял, что
в 1784 г. паровой экипаж для езды по улицам. Но его идею
не поддержал ни его работодатель Уатт, ни духовенство,
узревшее в самодвижущейся повозке дьявольское начало,
и Мёрдок вынужден был оставить свою затею.
развить мощность стационарной па-
ровой машины в маленьком двигателе
можно только путём увеличения давле-
ния пара на его поршни, и в 1800 г. запа-
тентовал паровую машину высокого дав-
Паровоз «Пыхтящий дьявол» Третивика
1801 г. Реконстоукция
поршень -
со штоком
пар
поступает
от котла
золотник
контролирует
поступление
и выход пара
Ричард Третивик
Схема горизонтальной
паровой машины
ления. В этом небольшом агрегате пар
поступал в цилиндры под давлением,
более чем в 4 раза превышающем дав-
ление в машинах Уатта. Уатт счёл этот
опыт слишком опасным, но Третивик
уже в 1801 г. успешно испытал первую
паровую повозку с двигателем высоко-
го давления, дав ей кричащее название
«Пыхтящий дьявол». «Дьявол», как и его
предшественники, ездил по дорогам.
высокого давления высокое (3-8 атмосфер) давление пара
достигалось повышением температуры
нагрева котла
кривошипно-шатунный
механизм, толкаемый штоком
маховик, вращаемый
кривошипно-шатунным механизмом
рабочая
шестерёнка,
вращаемая
маховиком

ТРАНСПОРТ • 1804 г.
Схема устройства паровоза «Коалбрукдейл» Третивика. 1802 г.
ПАРОВОЗ И РЕЛЬСЫ
Будучи сыном управляющего рудни-
ком, Третивик видел практическое
применение паровых экипажей пре-
жде всего в шахтах, для транспорти-
ровки угля. А угольные вагонетки там
двигались по рельсам, и в 1802 г. Тре-
тивик создал первый в мире рельсо-
вый паровоз «Коалбрукдейл» для шахт
одноимённой угольной компании,
а в 1804 г. взял первый в мире патент
на паровоз «Пеннидарен», похожий на
«Коалбрукдейл».
В этих паровозах Третивик впервые
использовал горизонтальную паровую
машину высокого давления - паровые
двигатели именно такой конструкции
впоследствии стали применяться на
всех паровозах. Паровозы Третивика
получились слишком тяжёлыми для
хрупких чугунных рельсов, предназна-
ченных для лёгких шахтных и за-
водских вагонеток, и почти не ис-
пользовались по назначению. Но
труба парового
котла впереди
паровой котёл
высокого
давления
маховик, сцепленный
с рабочей
кривошип,
вращающий
маховик
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
117
поршень со штоком,
двигающим шатун
направляющие
шатуна
и золотника
передняя часть
вагонетка
с углём
передаточная
шестерёнка
направляющие
шатуна и золотника
труба
парового
котла
сзади
рабочая
шестерёнка
Паровоз
«Пеннидарен»
Третивика.
1804 г.
Реконструкция
шатун,
вращающий
кривошип
у идеи сочетать паровоз с желез-
ной дорогой оказалось большое
будущее.
шестерёнки ведущих колёс паровоза
маховик
рельсы
передняя часть
шестерёнки
ведущих колёс
Прочно связал судьбу паровоза с рельсами Джордж Стефенсон, который был не только строите-
лем первых общественных железных дорог, но и конструктором паровозов. В 1825 г. Стефен-
сон сам провёл свой первый паровоз «Локомоушн № 1» с грузовыми пассажирскими
вагонами по своей первой железной дороге Стоктон-Дарлингтон. Через 5 лет
Стефенсон построил железную дорогу Ливерпуль-Манчестер и сконструировал
для неё паровоз «Ракета». Если «Локомоушн № 1» развивал скорость всего 7,5 км/ч,
двигаясь по чугунной дороге, то «Ракета», для которой Стефенсон проложил желез-
ные рельсы на каменных шпалах, развивала скорость до 19 км/ч. На всех паровозах
Стефенсона были установлены горизонтальные паровые машины высокого давления.
Паровоз «Ракета»
Стефенсона. 1830 г.
Паровоз
Ефима и Мирона Черепановых.
1833 г. Реконструкция
Первый русский паровоз был создан в 1833 г. отцом и сы-
ном Черепановыми для Нижнетагильских заводов
под чугунные рельсы.

НОВОЕ ВРЕМЯ
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Пироскаф 1783 г.
Первая паровая
лодка Фитча 1787 г.
Пароход
«Персеверанс»
Фитча 1790 г.
Пароход с гребным
винтом Фитча 1797 г.
Пароход «Клермонт»
Фултона 1807 г.
ПАРОХОД ФуЛТОНА
Водный транспорт кроме силы гребцов знал только один двигатель -
парус, преобразующий энергию ветра в механическую работу - пе-
редвижение судна. На морях под парусами ходили и по ветру, и про-
тив него - галсами. Но на реках, в ограниченном пространстве русла,
ход галсами не везде был возможен. В ряде мест единственным спо-
Авторская модель
пироскафа. 1783 г.
горизонтальная
одноцилиндровая
паровая машина
труба
парового
котла
гребное колесо
ход «Клермонт» -
собом движения судов был волок - суда тянули животные или бурлаки.
Поэтому речным судам был особенно необходим новый тип двигате-
ля. Первый успешный речной корабль на паровом двигателе - паро-
создал Роберт Фултон в 1807 г.
КОРОТКИЙ ПУТЬ ПИРОСКАФА
В 1783 г. маркиз д'Аббан испытал пер-
вое в мире судно на паровом двигателе -
небольшую паровую лодку пироскаф
(от греч. «пиро» - огонь, «скафос» -
американец Джон Фитч
Модель первой паровой лодки Фитча «Персеверанс»
Коромысло (1) двухцилиндровой (2)
паровой машины раскручивало 2 вала
с рабочими колёсами (3). К каждому
колесу крепился кривошипно-шатун-
ный механизм с 3 вёслами. Кривоши-
пы передних (4) и задних (5) колёс
поочерёдно поднимали
прикреплённые к ним
вёсла (6) так, что они
по очереди загребали
воду, продвигая
судно
судно). Движителем пироскафа слу-
ТРИ ЛОДКИ ФИТЧА
Следующую попытку
жили два гребных колеса, вращаемых
горизонтальной одноцилиндровой
паровой машиной. Гребные колё-
са, которые потом стали неотъемле-
мой чертой ранних пароходов, были
устроены по принципу водяных мель-
ничных колёс, а их лопасти играли
роль вёсел. На испытаниях пироскаф
д'Аббана прошёл всего 365 м со скоро-
стью 1,5 км/ч и сломался.
создать пароход предпринял
в 1787 г. Он сам сконструировал двухцилиндровый паровой
двигатель для приведения в движение 12 бортовых вёсел.
Вёсельная паровая лодка Фитча «Персеверанс» («Настойчи-
вость») двигалась со скоростью пешехода, но шла исправ-
но, и Фитч занялся усовершенствованием конструкции.
В 1790 г. он создал 18-метровую лодку с движителем, по-
добным утиным лапам. Большие гребные лопасти он рас-
положил за кормой (сзади), и они толкали судно вперёд
со скоростью около 10 км/ч. Всё лето 1790 г. лодка Фитча
курсировала по реке между Филадельфией и Берлингтоном,
ДВИЖИТЕЛЬ — устройство, преобразующее энер-
гию двигателя в полезную работу по перемеще-
нию транспортного средства.
перевозя до 30 пассажиров за рейс. Но коммерческие про-
счёты не дали Фитчу развить дело. Свою последнюю па-
ровую лодку Фитч спустил на воду за год до своей смерти,
в 1797 г. В этой лодке он опробовал в качестве движителя
гребной винт, который действовал по принципу архимедо-
ва винта, «наматывая» воду на лопасти и отталкиваясь
Второй пароход Фитча. 1790 г.
Коромысло (1) двухцилиндровой (2) паровой машины
раскручивало 2 рабочих колеса (3), которые с помо-
щью кривошипов (4) двигали вперёд, и вверх,
Третий, винтовой
пароход Фитча.
1797 г.
от неё. Через полстолетия такие типы движителей
будут устанавливаться на всех па-
роходах, а позднее займут своё
и назад, и вниз раму (5) с
лопастями (6), которые
загребали воду подобно
утиным лапам.
3
паровая машина
вращала стержень
гребного
архимедова
винта

ТРАНСПОРТ • 1807 г.
«КЛЕРМОНТ» НА ГУДЗОНЕ
Первого коммерческого успеха добил-
ся пароход «Клермонт» американского
изобретателя Роберта Фултона. В 1807 г.
это судно длиной 43 м было спущено
на реку Гудзон. Двигателем «Клермон-
та» стала закупленная в Англии одно-
цилиндровая паровая машина Уатта,
а передаточный механизм и большое
гребное колесо Фултон спроектировал
и построил сам. «Клермонт» успешно
выдержал испытания, пройдя по реке
со скоростью 9 км/ч. По свидетельству
самого Фултона, «Клермонт», обогнав
все попутные лодки и шхуны, доказал
пригодность силы пара для движения
кораблей.
Схема устройства двигателя парохода «Клермонт»
Шток (1) поршня цилиндра (2) паровой машины под-
нимал и опускал по направляющим (3) железный
брус (4) с шатунами (5), соединёнными с треуголь-
ными чугунными балансирами (6). Вершины балан-
сиров (7) толкали вперёд и оттягивали назад соеди-
нённые с ними кривошипно-шатунные механизмы
(8), раскручивавшие маховики (9). Маховики через
зубчатую передачу (10) передавали вращение валу
(11), на который были насажены два гребных колеса
(12) диаметрами 3 м.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Пароход «Клермонт» на реке Гудзон. 1807 г. Открытка начала XX в.
Для экономии топлива на «Клермонте» установили 2 мачты, чтобы при попутном
ветре ходить под парусами.
Гребные колёса располагались за бортами
парохода и отталкивались от воды вращением
лопастей, двигая судно вперёд
труба
парового
котла
паровой
котёл \
труба,
подающая
пар в цилиндр
это пазы
в вертикальных
опорах рамы,
в которых
двигался брус
Во время англо-американской войны 1812-1815 гг. Фултон построил также первый военный па-
роход «Демологос», спущенный на воду в 1814 г. для защиты гавани Нью-Йорка. Единственное
гребное колесо «Демологоса» располагалось в центре палубы, защищённое корпусом корабля от
вражеского огня. 16 тяжёлых орудий по бортам превратили «Демологос» в передвижную артилле-
рийскую батарею. Первый в мире морской пароход «Саванна» был также построен американцами.
«Саванна» задумывалась как парусный корабль, но в ходе постройки владельцы
решили снабдить её ещё и паровым двигателем. В 1819 г. «Саванна» пересекла
Атлантический океан, но на колёсный ход она переходила лишь изредка, а шла
в основном под парусами, при этом её гребные колёса складывались, чтобы не
замедлять ход. По такому принципу строились все первые пароходы - и граж-
данские, и военные. В 1838 г. английский фермер Френсис Смит построил паро-
ход «Архимед» с гребным винтом, положив начало внедрению более быстрых
и манёвренных винтовых пароходов, к концу XIX в. вытеснивших пароходы
с гребными колёсами. У крупнейшего в истории парохода «Титаник» (длина
269 м, ширина 28 м, водоизмещение 52 000 т), спущенного на воду в 1912 г.,
было 3 гребных винта. Боковые винты диаметрами 7,2 м приводились
в движение двумя паровыми машинами высокого давления, а турбина
низкого давления вращала средний винт поменьше. Корпус «Титаника»
был изготовлен из листовой стали, на его борту находились пример-
но 2200 пассажиров и членов команды. Однако в первом же рейсе «Ти-
таник» столкнулся с айсбергом и затонул, унеся около 1500 жизней.
Гибель «Титаника» стала одной из величайших катастроф в истории.
Первый морской
пароход - па рус но-
паровое почтовое судно
«Саванна». 1819 г.

НОВОЕ ВРЕМЯ
120
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Прокатные станы
на гидравлических
двигателях
для проката мягких
металлов XVI в.
Первые железо-
прокатные станы
начало XVIII в.
Прокатный стан для
производства сталь-
ных рельсов 1828 г.
Литейно-прокатный
стан 1857 г.
ПРОКАТНЫЙ СТАН
Идея заменить трудоёмкую ковку прокатом металла возникла в нача-
ле XVI в., и тогда же появились первые прокатные станы, придающие
металлу форму обжатием его между вращающимися вальками.
Мощности водяных колёс, приводивших в движение прокатные ста-
ны, хватало только на обработку мягких металлов - олова, свинца,
меди. Появление парового двигателя позволило прокатывать твёрдую
сталь. Развитие железных дорог повысило спрос на прокатную про-
дукцию - стальные рельсы. Первый стан, прокатывавший стальные
рельсы, заработал в 1828 г. в английском Бедлингтоне.
1. Украшения из золотой
проволоки. Северная
Европа. II—I тыс.дон.э.
2. Русская скань: золотой
ПРОФИЛЬ - форма поперечного сечения изделия.
ЮВЕЛИРНАЯ МЫСЛЬ
Проволочные украшения в II тыс. до н. э. подтверждают, что
уже тогда древние мастера помимо ковки - простейшего
способа обработки металлов давлением - использовали во-
лочение - протаскивание литых стержней мягких металлов
через узкие отверстия волочильных дощечек, для их утонче-
ния и превращения в проволоку. В Византии и на Руси вы-
кладывание узоров из проволоки - скань - было особенно
популярно. Проволоку для скани часто плющили, и, возмож-
но, ещё в XV в. для этого стали использовать плющильные
вальцы. Позднее, сделав в вальцах ручьи - выемки разной
ширины и формы, нашли новый способ волочения прово-
локи: ручей обжимал заготовку, придавая ей нужную тол-
щину и профиль. Плющильные ювелирные вальцы могли
стать прообразом листового прокатного стана (для прокат-
ки плоских металлических листов), а вальцы
для волочения проволоки подсказали
идею формовочного прокатного стана
(для прокатки балок разного профиля).
Прокатный стан Леонардо да Винчи:
рисунок 1495 г. и современный макет.
Ручкой (1) вращался верхний валец (2),
а через зубчатую передачу (3) из несколь-
ких шестерёнок (для облегчения враще-
ния) движение сообщалось и нижнему
вальцу (4). Между вальцами прокатыва-
лась литая оловянная плита, вальцы её
сдавливали и утончали, превращая в лист.
ПРОКАТ И ПУДЛИНГОВАНИЕ |
На распространение прокатных станов повлиял но-
вый способ передела чугуна в сталь - пудлингование
(1784 г.). Чугун, постоянно помешивая, пережигали без
контакта с топливом (жар от топки поступал в пла-
вильную камеру через стенку). Чугун избавлялся от лиш-
него углерода, густел и превращался в крицу. Из горячей
крицы ковкой выдавливали шлаки, а потом её плющили
в прокатных станах для полного очищения от примесей.
Так получали пудлинговую сталь (сварное железо).
СКАЛКИ ДЛЯ МЕТАЛЛА
Ручной прокатный стан для получе-
ния тонких листов мягкого металла
придумал Леонардо да Винчи в 1495 г.
В XVI в. на таких станах с гладкими об-
битыми железом вальцами, вращае-
мыми зубчатой, или червячной, пере-
дачей, стали прокатывать оловянные,
свинцовые и медные полосы и листы
для пивоваренных чанов, водосточ-
ных труб и желобов, бочарных ободов
и других изделий. Вальцы, вращаемые
водяным колесом, раскатывали эти мяг-
кие металлы, как скалка тесто.

МЕТАЛЛУРГИЯ • 1828 г.
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
121
ОСИЛИТЬ ЖЕЛЕЗО
В Швеции в 1707 г. прокатный стан с мощным гидравличе-
ским двигателем прокатывал размягчённые в печи литые
железные плиты 2 см толщиной, превращая их в тонкое ли-
стовое железо. В 1710-х гг. в Саксонии работали плющильные
станы для прокатки полосового железа из литых прутков.
Вальцы станов выдавливали из железа оставшиеся шла-
ки, повышая качество металла в изделии. В 1719 г. саксон-
ский опыт перенял немецкий инженер на русской службе
Г.В. де Геннин и наладил подобное производство на ураль-
ских заводах, заменив хрупкий чугун в вальцах кованым
железом.
Размягчённую в печи заго-
товку-железный прут (1) -
рабочий (2) вставлял меж
железными вальцами
стана. Вальцы сжимались
винтами (3), сдавливая
заготовку. Водяное колесо
(4) вращало нижний ва-
лец (5), который посред-
ством зубчатой передачи
(6) передавал вращение
верхнему вальцу (7). Прут
прокатывался, равномер-
но уплощаясь и утончаясь,
и другой рабочий (8) выта-
скивал из вальцов ровную
тонкую полосу железа.
СТАНОВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОПРОКАТА
Становление металлопроката связано с самой быстрораз-
вивающейся отраслью XIX в. - железнодорожным транспор-
том. В 1828 г. по заказу Дж. Стефенсона для железной дороги
Ливерпуль-Манчестер на паровых формовочных прокатных
станах Бедлингтонского завода начали прокатывать сталь-
ные рельсы. Делать рельсы целиком из пудлинговой стали
было слишком дорого, поэтому заготовкой рельсов стал
пакет (набор) разных видов железа: на подошву рельса шло
кованое железо, а грибовидный выступ, по которому ка-
тились паровозные колёса, делался из пудлинговой ста-
ли. Превратить этот пакет в монолитное изделие строго
стандартной формы можно было только прокатом. Пакет
раскаляли и несколько раз прокатывали в стане профиль-
ными ручьями: с каждым прокатом форма заготовки ста-
новилась ближе к заданной. После последней прокатки
в ручье чистового стана получался гладкий стандартный
рельс. На прокатных станах изготавливались и стальные
листы для паровозных корпусов и паровых котлов.
Вальцы чистового рельсового
Пакет - заготовка рельса
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Г. Бессемер, в 1856 г. открыв-
ший дешёвый способ получения
качественной стали - бессеме-
ровский процесс, вытеснивший
пудлингование, совершил револю-
цию и в металлопрокате, в 1857
г. запатентовав литейно-про-
катные станы. Для бессеме-
ровского стана не требовалась
заготовка - выплавленная сталь
сразу заливалась между прокат-
ными вальцами, металл быстро
застывал на вальцах, но, будучи
совсем мягким, легко деформиро-
вался - так удавалось получить
очень прочные стальные листы
толщиной от 2 см до 1 мм.
Литейно-прокатный стан.
Художник Ф.Дж. Гилди. 1910-е гг.
Производство тонколистовой
стали сразу произвело переворот
в судостроении. К этому време-
ни военный флот из парусного уже
превратился в паровой. Но если па-
русному судну небольшая пробои-
на в борту не мешала продолжать
бой, то пароход полностью обез-
движивало любое повреждение
паровой машины, а от снарядов
двигатель защищала только де-
ревянная обшивка борта. Обшив-
ка из лёгкой и прочной листовой
стали оказалась отличной бронёй
для двигателя. Так появился но-
вый класс кораблей - броненос-
цы. Вскоре и гражданские паро-
ходы стали строить из металла.
«Монитор» - один из первых
броненосцев флота США. 1862 г.

НОВОЕ ВРЕМЯ
122
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Публикация учения
Коперника 1543 г.
Публикация законов
Кеплера 1609 г.
Публикация закона
всемирного тяготения
и законов динамики
Ньютона 1687 г.
Николай Коперник
ПРОРЫВ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ
Новое время началось с освобождения науки от давления Церкви, что
позволило ей сделать мощный рывок по многим направлениям. От-
крытия учёных тут же использовали изобретатели для создания новых
приборов и орудий труда, внедрения новых технологий и материа-
лов. Промышленная революция XVIII в. привела к началу «Века пара».
...А ВСЁ-ТАКИ ОНА ВЕРТИТСЯ!
Первым шагом к освобождению науки
от влияния религии стало учение поль-
ского астронома Николая Коперника
о движении Земли вокруг Солнца. Это
учение разрушило церковное пред-
ставление о неподвижной Земле в центре Вселенной, как её
описывала античная геоцентрическая система мира, распро-
странённая в изложении философа Птолемея (II в.). Гелиоцен-
трическая система мира, которую развил Коперник, также
возникла в античности, но Церковь её не приняла, предпо-
чтя систему Птолемея, дающую понятное, земное представ-
ление об устройстве мира. Церковь сразу запретила учение
планет по небесной сфере, а также
попятное движение планет Птолемей объяснил эпици
клами - в геоцентрической системе это малые круги
вращения планет вокруг некоего центра, который
и вращается по круговой орбите вокруг Земли.
Коперника, опасаясь «подрыва основ», и боролась с его сто-
ронниками. В 1600 г. на костре сожгли итальянского монаха
Джордано Бруно, который вывел из теории Коперника своё
религиозно-философское учение, а Галилея, убедившегося
в истине учения Коперника путём астрономических наблю-
дений, заставили отречься от своих убеждений. По легенде,
отрекаясь, Галилей сказал: «А всё-таки она вертится!» К на-
чалу XVIII в. с этим согласился весь научный мир, вопреки
давлению Церкви принявший гелиоцентрическую систему.
ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ |
Учение Коперника на момент возникновения не могло
принести практической пользы, т. е. было фундамен-
тальным. На таких теоретических открытиях основа-
ны прикладные (находящие практическое применение)
науки. 400 лет фундаментального изучения Солнечной
системы привели человечество в XX в. к возможности
получать практическую пользу от освоения космоса.
Вселенная Коперника -
гелиоцентрическая
система:
•	Солнце неподвижно
в центре Вселенной;
•	Земля и планеты дви-
жутся по круговым
орбитам, в центре кото-
рых находится Солнце;
•	Луна вращается
вокруг Земли;
•	Земля вращается
вокруг своей оси;
•	эпициклы объясняют
только неравномерность
движения планет
Три закона Кеплера:
I. Планеты вращаются
не по круговым орбитам,
а по эллипсам (без
эпициклов), в одном
из фокусов которых
находится Солнце
Л'
гу УУ \
st‘
III. Квадраты периодов (Т)
обращения планет вокруг
Солнца (времени прохождения
планетой орбиты) относятся
как кубы больших
полуосей (а) орбит ЯД_
планет.
tl=t2=t3	Sl = S2=S3
II. За равное время (t) радиус-
вектор, соединяющий планету
и Солнце, описывает равные пло-
щади (S), т. е„ удаляясь от Солнца,
планета замедляет движение
ЗВЕНЬЯ ЦЕПИ ОТКРЫТИЙ
Главным аргументом противников Ко-
перника было то, что его система, так же
как и Птолемеева, не объясняла нерав-
номерность движения планет. Это за-
мечал и оппонент Коперника - датский
астроном Тихо Браге, собравший данные
многолетних исследований движения
планет. Его сотрудник Иоганн Кеплер,
проанализировав данные наблюдений
Браге, математически вывел три закона
движения планет, объяснившие эту не-
равномерность и уточнившие систему
Коперника. По законам Кеплера делали
точные расчёты движения небесных тел
и для фундаментальной астрономии,
и для практики - для определения по-
ложения и курса корабля по звёздам.

ОБЗОР • XVI в. - 1820-е гг.
123
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Действие закона всемирного тяготения на Земле
ВСЕЛЕНСКАЯ СИЛА
Кеплер предположил, что движением планет управляет
взаимное притяжение небесных тел - гравитация. Принцип
гравитации объяснил английский физик и математик Иса-
ак Ньютон, доказав, что эта сила действует одинаково между
любыми телами во Вселенной - и притягивает друг к другу
планеты, и заставляет земные тела падать на землю. Ньютон
установил, что сила притяжения двух тел зависит только от
массы этих тел и расстояния между ними, и вывел закон все-
мирного тяготения, обосновавший законы Кеплера: сила (F)
взаимного притяжения двух тел тем больше, чем больше мас-
сы (т) этих тел (т. е. прямо пропорциональна массе: F~mI-m2)
и чем меньше расстояние (R) между этими телами (т. е. обратно
пропорционально квадрату расстояния: F~l/R2): р~ тгт2
Сила притяжения Земли превосходит
силу притяжения любого земно-
го тела, потому что масса Земли
намного больше массы всего, что на
ней находится: лист падает на землю,
а не притягивается к дереву (хотя оно
и ближе), потому что притяжение
Земли намного превосходит
притяжение дерева.
Взаимное притяжение земных тел незаметно, потому
что сила их притяжения слишком мала на фоне иных,
более мощных сил: сила трения мешает карандашу
притянуться к лежащему рядом ластику.
НЬЮТОН О ДВИЖЕНИИ
С развитием машиностроения, особенно транспорта, боль-
шое практическое значение получила механика - раз-
дел физики, изучающий свойства и причины движения
и его отсутствия (равновесия, статики). Основал эту науку
Ньютон, открыв три закона механики (Законы Ньютона).
Первый закон - закон инерции: тело сохраняет состояние
покоя или свою скорость и направление движения неизменным,
если на него не воздействуют иные силы или их действие взаимно
компенсировано. Инерция - это сохранение скорости движе-
ния (или покоя) тела при отсутствии внешних воздействий.
Для преодоления силы зем-
ного притяжения надо за-
действовать силы, превос-
ходящие её по мощности:
взлетевшая птица не пада-
ет, потому что подъёмная
сила, созданная повышен-
ным давлением воздуха
под её крылом, больше
силы земного притяжения.
ЗАКОН НА ПРАКТИКЕ I
В XVIII в. на основе закона всемир-
ного тяготения была рассчитана
сила приливов и отливов в разных
точках Земли и составлены таб-
лицы, необходимые мореходам.
Первый закон Ньютона: при резком торможении автобуса пассажиры по инерции
продолжают двигаться вперёд со скоростью автобуса и упадут, если не будут дер-
жаться за поручни, - это одно из проявлений инерции.
1. Шар в состоянии покоя - на него ничего не воздействует. 2. На шар воздействуют
равные силы противоположных направлений, компенсирующие друг друга - шар со-
хранит состояние покоя. 3. Получив ускорение (толчок) шар катился бы бесконечно с
постоянной скоростью, если б на него не действовали сила трения и сопротивление
воздуха. 4. Силы, препятствующие движению, стали больше силы, вынуждающей шар
двигаться, и шар остановился.
Третий закон
Ньютона: силы,
с которыми два
тела действуют
друг на друга, рав-
ны по величине и
противоположны
по направлению:
Fl = -F1.
Исаак Ньютон
Второй закон Ньютона - закон движения: ускорение (а), при-
обретаемое телом, прямо пропорционально вызывающей его
силе (F), совпадает с ней по направлению и обратно пропорци-
онально массе (т) тела: а = F/m.
Третий закон Ньютона: сила действия равна силе про-
тиводействия. Прочность кузова автомобиля на краш-те-
сте проверяют, воздействуя на него с силой, равной
произведению расчётного ускорения автомобиля на
его массу, т. е. с той же силой, с которой бы автомо-
биль ударился в препятствие.
8. Упавший мяч действует на пол с силой (F1) и отска-
кивает от него, получая от пола противодействие той же
силы (-F1). Сопротивление воздуха (Fb) и потеря мячом
энергии на деформацию себя и пола (Fa) снижает
В M__________Д В ______________Д В ж	A
iii0 5tl lilG) t2<t1	0 t3>ti
силу каждого последующего удара мяча, следователь-
f1>p2>F но' Уменьшается и противодей-
ствие пола: мяч подскакивает
всё ниже, пока полностью не
Второй закон Ньютона: ускорение тела зависит от приложенной к нему силы и массы
этого тела. Исходя из этого закона рассчитывается тяга двигателей ракет, мощность авто-
мобильных моторов, прочность тросов лифта.
5. Отпущенный груз с силой (F) тянет тележку массой (т), придавая ей ускорение (а),
тележка проходит отрезок АВ за время (t). 6. Двойной груз создаёт двойную силу (2F), и те-
лежка той же массы (т) проходит АВ за меньшее время-её ускорение увеличится вдвое
(2а). 7. Масса груза на тележке увеличилась вдвое (2m), и при приложенной к ней силе (F)
она пройдёт АВ за большее время с вдвое меньшим ускорением (а/2).
у»I УМ У) У)

НОВОЕ ВРЕМЯ
124
ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Динамометр Э. Ренье. 1726 г.
На циферблате (а) стрелка по-
казывала силу сжатия дугооб-
разной замкнутой пружины (б)
Пружину сдавливали руками
(в) или растягивали на крюках
между рукояткой и ножным
упором (г). Растяжени-
ем пружины динамо-
метра измеряли так-
же, например, силу
лошади.
Логарифмическая линейка.
Конец XX в.
Механическая
счётная машина 1642 г.
Логарифмическая
линейка 1654 г.
Оптический телеграф
Гука 1684 г.
Секстант 1730 г.
Хронометр 1736 г.
Громоотвод 1752 г.
Секундомер 1776 г.
Оптический телеграф
Шаппа 1780 г.
Паскалина. 1642 г.
Колёсики (1) разрядов (от сотен тысяч до единиц - сле-
ва направо) поворачивали, выставляя к указателям (2)
число слагаемого цифрами от 0 до 9 (на схеме вы-
ставлено 45). Связанные с колёсиками шестерёнки (3)
проворачивались на число зубцов, равное выбранной
цифре (на схеме на 4 и 5 зубцов). Затем вводилось
число второго слагаемого, и каждая шестерён-
ка проворачивалась ещё на заданное число
зубцов. Если число поворотов в шестерёнке
единиц превышало десяток, рычаг (4) автомати-
чески проворачивал шестерёнку десятков ещё
на один зубец, добавляя ещё единицу в раз-
ряд десятков. Шестерёнки разрядов вращали
шестерёнки (5) барабанов с цифрами (6), и в
прорезях на крышке (7) появлялись цифры,
соответствующие общему количеству про-
крученных зубцов в разряде, т. е. результату
сложения. Так же производилось и вычитание,
но ответ появлялся на другой шкале барабана
(8), и, чтобы увидеть его, смещали подвижную
планку (9) на крышке.
МЕСТО И ВРЕМЯ
Особо важна была точность измерений в мореплавании.
Чтобы корабль не потерялся в открытом океане, морякам
нужно было точно определять свои координаты - широту
и долготу. В 1730 г. на смену древней астролябии пришёл
секстант - более совершенный прибор для определения
широты по высоте солнца или звёзд.
ПОВЕРИТЬ АЛГЕБРОЙ ГАРМОНИЮ...
Законы И. Ньютона открыли возмож-
ность применения математического
анализа в изучении природы. Мате-
матический подход требовал число-
вых выражений разных показателей,
а для этого надо было изобретести
измерительные системы и измеритель-
ные приборы. Так, для измерения дав-
ления были придуманы барометры
и манометры, для измерения тем-
пературы - термометры. Первый
прибор для измерения силы - ди-
намометр, подобный пружинному
безмену, - появился в 1726 г. (единая
единица измерения силы - 1 нью-
тон (1N) принята лишь в 1946 г.).
С XVI в. начали механизировать и сам
процесс счёта. Одну из первых меха-
нических счётных машин - паскали-
ну - изобрёл в 1642 г. Б. Паскаль, при-
способив шестерённый механизм для
выполнения сложения и вычитания.
Похожие устройства применялись
во всех арифмометрах XVI-XX вв. Для
сложных математических расчётов ан-
гличанин Р. Биссакар в 1654 г. придумал
логарифмическую линейку с подвиж-
ными шкалами, совмещая которые
можно производить любые матема-
тические действия, но не над числами,
а над заменяющими их логарифмами.
Определение широты с помощью секстанта. Наблю-
датель, глядя в зрительную трубу (1), наводит секстант
так, чтобы в стеклянную половину (2) малого зеркала
видеть горизонт. В зеркальной половине малого зер-
В XVI в. был предложен способ определения долготы срав-
кала (3) видно отражение неба и солнца, пойманное
большим зеркалом (4). Большое зеркало жёстко кре-
пится к подвижной планке - алиаде (5). Алиаду двигают
по лимбу (6) так, чтобы в малом зеркале поймать от-
ражение солнца и совместить его с линией горизонта
нением местного солнечного времени со временем в точ-
в стекле малого зеркала (7). При таком совмещении
указатель (8) алиады покажет на шкале (9) лимба угол
возвышения солнца над горизонтом. По этому углу, за-
ке отсчёта (в порту или на нулевом меридиане). А для этого
нужны были часы, которые даже после долгого плавания
будут точно показывать то же время, что и в точке отсчё-
та. В 1736 г. английский часовщик Д. Гаррисон изобрёл
часовой анкерный спуск, обеспечивший высокую точ-
ность морского хронометра. В 1776 г. швейцарский ча-
совщик Ж.-М. Понзе изобрёл секундомер - прибор,
измеряющий интервалы времени с точностью
до долей секунды и необходимый в проведе-
нии ряда научных опытов.
меренному точно в полдень, зная дату наблюдения, по
формуле вычисляли широту своего местонахождения.

ОБЗОР • XVI в. - 1820-е гг.
£1 &4»t2!х ? » МвИ
НОВОЕ ВРЕМЯ___________________________________ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА_____________________________________ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
РАЗОБЛАЧЕНИЕ МОЛНИИ
Иллюстрацией быстроты, с которой научные открытия Нового времени приво-
дили к появлению полезных изобретений, может служить история молниеотво-
да (его часто неправильно называют громоотводом). Опыты с лейденской банкой
навели учёных на мысль, что молния может иметь электрическую природу. Эту
гипотезу доказал американский изобретатель и один из лидеров борьбы за не-
зависимость США Бенджамин Франклин. Запустив в грозовое облако сделанного
из проводников воздушного змея, он обнаружил, что змей собрал электрический
заряд. Франклин убедился, что молния - это электрическая искра, проходящая
между разнозаряженными тучами и землей. Ударяя в здания, выстроенные из
камня и дерева, не проводящих электричество, заряд молнии производит раз-
рушения. Но если удар молнии примет на себя заземлённый (соединённый с
землёй) проводник, то электричество просто уйдёт в землю. Для отвода молний
Франклин предложил ставить на крышах металлические шесты (молниеприёмни-
ки), цепью или проволокой (токоотводом) соединённые с заземлителем.
Устройство молниеотвода
СВЯЗЬ ПО ЦЕПОЧКЕ
Одна из башен телеграфа
125
Быстрая передача информации на большие расстояния -
залог успеха в военном деле, в политике, торговле и даже
в науке. С древних времён сообщения на расстояния пере-
давали световыми сигналами - например, ещё в Средневе-
ковье дозорные на Великой Китайской стене по цепочке, от
башне к башне, передавали условные знаки, зажигая огни.
С появлением зрительных труб стало возможным увеличить
расстояние до рассматриваемого объекта, что позволило
передавать сигналы не только видимым издали светом, но
и цветом, и формой объектов. В 1684 г. Р. Гук, изобретатель
микроскопа, придумал оптический телеграф («теле» - дале-
ко, «графо» - пишу) с подвижными планками разных цветов,
меняя положение которых создавали условные знаки для
зашифровки и передачи информации. В 1780 г. оптический
телеграф такого рода был создан французом К. Шаппом: по
цепочке из 22 башен сообщения между Парижем и Лиллем
(225 км) передавались со скоростью 1 знак в 2 минуты. Ряд по-
бед Наполеона был обеспечен быстротой передачи приказов
на дальние расстояния с помощью телеграфа Шаппа. В на-
чале XIX в. появились гелиографы - оптические телеграфы,
передающие сигналы «солнечными зайчиками». В солнеч-
ную погоду сигнал получали с расстояния до 65 км, а ночью,
отражая лунный свет или подсвечивая зеркала, - с 15-50 км.
Шаппа. 1780 г.
подвижные ,
планки на '
шесте, обра-
зующие
условные
знаки
Гелиограф - система
из двух зеркал, которой
подавали сигналы,
поворачивая их к солнцу
в определённой
последовательности
Морской хронометр
Д. Гаррисона. 1736 г.
Благодаря усовершен-
ствованному анкерному
спуску
ошибался
всего
на 1,2 сек.
в сутки.
Определение долготы с помощью хронометра и солнечных часов. 1 градус геогра-
фической долготы - это 1/360 часть экватора. Т. к. Земля соверьыает полный оборот
вокруг своей оси за 24 ч, а 360:24=15, значит, за 1 ч.
Земля проходит 15° долготы. Если показания кора-
бельных часов, настроенных на время нулевого
меридиана (Гринвич, Англия), отличаются на
“	+2 часа от местного полдня, определён-
ного по самой короткой тени в солнеч-
ных часах (солнце в зените), значит, ко-
рабль находится в 30° западной долготы.
Т. к. 4 мин соответствуют 1° долготы,
то уход часов в 4 мин даст ошиб-
ку в определении долготы на
целый градус. Избежать такой
ошибки поможет точность
морского хронометра.
полдень
по солнечным
часом
Гринвич
Работа с гелиографом.
Фото 1920-х гг.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
126
Изобретение
электромагнита
1830-е гг.
Открытие электро-
магнитной индукции
1831 г.
Электрогенератор
(ди намо -ма ш и на)
1832 г.
Возникновение
магнитного поля вокруг
проводника с током
1.	Электрон вращением
создаёт вокруг себя ми-
ниатюрное электриче-
ское поле.
2.	При хаотичном движе-
нии электронов их магне-
тизм взаимно уничтожа-
ется, и магнитное поле
вокруг тела не образуется.
3.	Привозникновениитока
свободные электроны на-
чинают двигаться в од-
ном направлении, и на-
правления их магнитных
полей тоже становятся
одинаковыми. Магнетизм
электронов суммирует-
ся, образуя вокруг про-
водника магнитное поле.
«Правило правой
руки» для определения
направления тока
и направления магнитного
поля в проводнике
направление
силовых линий
магнитного поля
направление
тока
в витках
соленоида
ЭЛЕКТРОМАГНИТ И ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
В начале XIX в. учёные искали способы получения
и использования электричества. Благодаря откры-
тию электромагнитной индукции было создано
первое устройство, вырабатывающие электриче-
ский ток для практического использования - элек-
трический генератор (динамо-машина).
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ - явление возникновения электрического тока
под воздействием изменений магнитного поля.
МАГНИТ ОТ БАТАРЕЙКИ
В 1820 г. датский физик Ханс Эрстед заметил, что электри-
ческий ток отклоняет магнитную стрелку лежащего рядом
компаса. Он сделал вывод, что существует связь между элек-
тричеством и магнитными явлениями, с которыми люди
были знакомы благодаря компасу. В 1830-х гг. французский
физик Анри Ампер открыл, что проводник с электрическим
током создает вокруг себя магнитное поле, направленное
перпендикулярно движению тока. Английский инженер
Уильям Стёрджен, смотав проволоку-проводник в катушку -
соленоид, обнаружил, что магнитное поле, созданное током,
проходящим по виткам, увеличивается пропорционально
увеличению числа витков в катушке. Так Стёрджен создал
первый электромагнит, пропустив электрический ток от
гальванического элемента (батареи) через многовитковый
соленоид. Мощность магнитного поля увеличили, вставив
в соленоид сердечник из быстроразмагничивающегося сила-
ва. Сердечник, намагничиваясь от проволоки, прибавлял
своё магнитное поле к общему полю электромагнита. Чем
крупнее сердечник, больше витков проволоки или сильнее
ток, тем мощнее электромагнит. Электромагнит, в отличие
от постоянного магнита, при отключении тока тут же раз-
магничивается.
Соленоид. Сложение
круговых магнитных полей
каждого витка проволоки
образует общее мощное
магнитное поле и полюса,
превращяя соленоид
в электромагнит
Электромагнит
батарея
один виток
Магнитное поле
соленоида усиливается
при увеличении
количества витков
проводника с током.
три витка
много витков
проволоку соленоида
покрывали лаком -
изолятором,
препятствующим
замыканию между витками
Современный
грузоподъёмный
электромагнит
Эффект отклонения
магнитной стрелки
под воздействием
электрического тока
в 1825 г. был использован
при создании
гальванометра -
прибора,
показывающего наличие
тока в проводнике
Гальванометры:
а. XIX в.
б. современный
Подъём груза
электромагнитом
сердечник (быстро
размагничивается
при отключении тока)
железный якорь
Первый электромагнит
для переноски грузов,
притяжением поднима-
ющий более 1000 кг, был
создан в 1831 г. амери-
канским инженером
Дж. Генри.
Сейчас грузоподъёмные
электромагниты исполь-
зуются для подъёма и
погрузки рельсов, листов,
труб,прочих стальных кон-
струкций, для собирания
железных опилок, для со-
ртировки железосодер-
жащего мусора (метал-
лолома) со свалок и пр.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1821, 1832 гг.
Опыты Фарадея. В многовитковом кольце медной проволоки (1) двигали постоянный
магнит (2), и в проволоке (проводнике) возникал электрический ток. Его наличие опреде-
ляла стрелка гальванометра (3). Движение электронов (ток) в проводнике возникает толь-
ко при движении магнита внутри кольца. Сила тока (I) тем выше, чем больше скорость
(V) движения магнита (изменения магнитного поля). От скорости изменения магнитного
поля зависит скорость движения электронов - т. е. сила тока. Неподвижный магнит внутри
проводника не вызывает появления тока (4). Это доказывает, что не наличие, а только из-
Сила тока и напряжение возрастают: (5) при удлинении
проводника (в длинном проводнике больше электронов,
и они проходят больший путь) и (6) при увеличении мощ-
ности магнита (увеличивается скорость электронов). Из-
менение направления движения магнита (7) относитель-
но проводника или изменение полярности магнита (8)
меняют направление электрического тока в проводнике.
менение магнитного поля способно создавать электрический ток.
ОБРАТНЫЙ ЭФФЕКТ
Открытие электромагнита заставило задуматься: воз-
можно ли обратное действие - получение электриче-
ского тока с помощью магнита? Английский физик
Майкл Фарадей воздействием изменения магнитного
поля (движением магнита относительно проводника)
создал в проводнике (соленоиде) электрический ток
и открыл явление электромагнитной индукции. Первым
устройством, вырабатывающим (генерирующим) электриче-
ский ток, стал диск Фарадея - прототип электрогенератора.
Майкл Фарадей
Диск Фарадея
ДИНАМО-МАШИНА
Для практического применения нужен был электрический
ток высокого напряжения, вырабатываемый в длинном про-
воднике, смотанном в соленоид. Первый генератор тока
Медный диск (а) находился в поле по-
стоянного магнита (б). Медные пластины (щётки), при-
ложенные к центру (в) и краю (г) диска, проволокой (д)
объединялись в цепь, замкнутую на гальванометре (е).
Когда диск вращали, электроны (ж) в его меди, враща-
ясь вместе с ним, пересекали силовые линии магнитно-
го поля (з) и попадали под воздействие силы Лоренца
(Fa), действующей на любые заряженные частицы, дви-
жущиеся в магнитном поле. Этой силой они отбрасыва-
лись к краю диска. На краю диска образовывался «-»
заряд, а в центре, откуда «ушли» электроны, «+» заряд.
Через щётки электроны с края диска поступали в цепь,
создавая в ней электрический ток (и). Его наличие пока-
высокого напряжения - динамо-машину (от грет, «динамо» -
сила) - сделал в 1832 г. французский механик Ипполит Пик-
си. Магнитное поле создавал (индуцировал) постоянный
магнит - индуктор, вращавшийся вблизи неподвижных со-
леноидов на сердечнике. Электроны в соленоиде приходили
в движение под воздействием движущегося магнита, полюса
которого постоянно менялись местами, меняя и направле-
ние тока в витках соленоида, и в них вырабатывался перемен-
ный ток. В коммутаторе этот ток преобразовывался в посто-
янный. Вращающаяся часть электрогенератора называется
ротором (от лат. roto — вращаю), а неподвижная - статором
(от лат. sto - стою). Первые промышленные динамо-маши-
ны приводились в движение паровыми машинами.
зывал гальванометр. Т. к. путь электронов по проводнику
был коротким, то и напряжение полученного тока было
низким. Диск вырабатывал постоянный ток, потому что
полярность магнита относительно диска и проводника
не менялась, соответственно
ние полученного тока.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
коммутатор,
преобразующий
переменный ток
в пульсирующий
постоянный и передающий
его во внешнюю цепь
(потребителю)
Практическое применение электрогенераторы получили
с появлением приборов, работающих от электрического
тока: телеграфов, двигателей, лампочек. Сейчас элек-
тричество вырабатывают мощные генераторы гидро-,
тепловых и атомных электростанций.
В 1851 г. для увеличения мощности генераторов был
применён электромагнит, создающий более сильное
магнитное поле.
не менялось и направле-
Динамо-машина Пикси
неподвижные соленоиды
с сердечником (статор)
индуктор - вращающийся
постоянный магнит (ротор)
провода, подающие ток
коммутатору
колесо, через зубчатую
передачу вращающее
магнит
Современный автомобильный
ротор (индуктор) - электрогенератор
электромагнит,
внутри
статора

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
128
ОСНОВА ОСНОВ


РЕВНИЙ МИР__________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ
Электрический ток надо было заставить работать. Главной задачей
учёных и конструкторов стало превращение электрической энер-
гии в механическую - создание электродвигателя, мотора. Принцип
Модель электро-
двигателя Фарадея
1821 г.
Электродвигатель
Якоби 1834 г.
Анри Ампер
действия мотора, основанный на явлениях электромагнетизма, от-
крыл Фарадей в 1821 г. Первый рабочий электродвигатель создал
в России физик Б.С. Якоби в 1834 г.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА [
Постоянный ток идёт в одном направ- А Г рафик постоянного и переменного тока
лении и практически не меняет свою । (j
силу и напряжение. Постоянный ток вырабатывается, на-
пример, батареей Вольта - в ней нельзя изменить направ-
ление движения электронов, их скорость и количество.
Переменный ток - это ток, изменяемый по величине
(модулю) и по направлению движения зарядов (электронов).
В бытовых электросетях используется переменный ток.
Частота тока (f) - характеристика переменного тока, по-
казывает, сколько раз направление силы тока меняется за единицу времени (число периодов в секун-
ду). Измеряется в герцах «Гц» (в честь Гэнриха Гэрца). В бытовых электросетях частота тока 50 Гц.
Сила тока (I) - это количество зарядов, проходящее через проводник в единицу времени. Измеряется
в амперах «А» (в честь Анри Ампера). Бытовые электросети рассчитаны на силу тока до 16 А.
«Ампер пролезает. Вольт толкает.
Ом не пускает». Шутка для запо-
минания основных характеристик
электрического тока: силы тока,
напряжения и сопротивления
Напряжение (U) - характеристика электрического поля, работа, за-
траченная на передвижение единичного заряда (электрона), «давление»
тока. В длинном проводнике напряжение больше, чем в коротком: чем
больше расстояние между концами проводника, тем больше работы бу-
дет затрачено на перемещение по этому проводнику электронов, тем
больше будет напряжение. Измеряется в вольтах «В» (в честь Алессан-
дро Вольта). В бытовых электросетях напряжение составляет 220 В.
Сопротивление (R) - способность материала проводить ток, «каче-
ство» проводника. У изолятора сопротивление высокое, у проводника -
низкое. Измеряется в омах «Ом» (в честь Гэорга Ома).
Соотношение напряжения, силы тока и сопротивления для постоянного
тока вычисляется по формуле: U = Г R.
ДВИГАТЕЛЬ В БОКАЛЕ
Фарадей создал прототип электродвигателя (мотора) рань-
ше, чем прототип электрогенератора. Он превратил за-
меченное Эрстедом отклонение магнитной стрелки током
проводника в обратное явление - во вращение проводни-
ка вокруг неподвижного магнита. Фарадей укрепил на дне
бокала с ртутью магнит. Ртуть, как отличный проводник,
замыкала в электрическую цепь концы опущенных в неё
проволок, которые запитывались от батареи. Для свободы
движения одну из проволок Фарадей подвесил и снабдил
поплавком. При включении тока проволока (ротор) совер-
шала работу - вращение вокруг магнита (статора). Так был
открыт принцип электродвигателя.
Модель электродвигателя Фарадея
Из-за взаимодействия магнитного поля проводника
с полюсами внешнего магнита незакреплённый про-
водник будет вращаться вокруг неподвижного магнита.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1821, 1834 гг.
129
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ЭЛЕКРОМАГНИТНЫЕ СИЛЫ
Исследования Фарадея продолжил се-
рией опытов Ампер. Он открыл силу,
которая действует от внешнего магни-
та на проводник с током и заставляю-
щую его двигаться в определённом на-
правлении. Эта сипа Ампера действует
на проводник в целом и аналогична
сипе Лоренца, действующей на элек-
троны проводника (например, в диске
Фарадея). Влияние сил Лоренца и Ам-
пера обусловлено взаимным притяже-
нием разнонаправленных магнитных
потоков и взаимным отталкиванием
однонаправленных магнитных пото-
ков. Сила Ампера выталкивает провод-
ник в направлении, которое определя-
ется «правипом певой руки».
«Правило левой руки»
Взаимодействие проводников с током
Ампера S
Опыты Ампера
I. Под воздействием силы
Ампера проводник с
током, свободно подве-
шенный между полюса-
ми постоянного магнита,
при одном направлении
тока притянется к магниту
стрелки компаса
под воздействием тока ориентируются
навстречу магнитному потоку проводника
ПЕРВЫЙ МОТОР
Опыты Фарадея и Ампера подсказа-
ли конструкторам путь к созданию
электродвигателя для практического
использования. Первым решил эту за-
дачу российский учёный Б.С. Якоби.
В 1834 г. он создал электродвигатель,
работающий от батареи гальванических
элементов. К электромагнитам на ста-
торе поочередно притягивались элек-
тромагниты ротора, которые то при-
обретали, то теряли полярность за счёт
подключения к току и обесточивания.
В 1838 г. Якоби установил свой мотор
на лодке для вращения вала гребных
колёс, приводящих лодку в движение.
(а), а при другом - оттол-
кнётся от него (б)
Якоби Борис Семёнович
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Принцип изобретения Якоби лёг
в основу всех электродвигателей,
вращающих валы станков, лопа-
сти вентиляторов, барабаны сти-
ральных машин, венчики миксеров и
ножи кофемолок. В 1835 г. была от-
крыта обратимость электри-
ческих машин: при механическом
раскручивании ротора в статоре
вырабатывается ток, и электро-
двигатель превращается в элек-
трогенератор.
II. Полюса магнита будут воздействовать на ток, прохо-
дящий по рамке: одна сторона рамки оттолкнётся от
магнита, а другая, где ток идёт в противоположном на-
правлении, - притянется, и рамка развернётся на 90° (в).
Если сразу поменять направление тока в рамке, то рам-
ка, двигаясь по инерции, прокрутится ещё на 90° вперёд
(г). Постоянно меняя направление тока, можно заставить
рамку непрерывно вращаться в магнитном поле. В этом
и состоит принцип работы электродвигателя.
Электродвигатель Якоби. 1834 г.
Статор - набор из четырёх подковообразных электро-
магнитов на сердечниках (1), неподвижно закреплён-
ных на раме двигателя (2). Ротор - такой же набор
электромагнитов (3), прикреплённый к диску (4), и вра-
щающий диск и главный вал (5). Электромагниты стато-
ра напрямую запитывались от батареи гальванических
элементов (6). Электромагниты ротора подключались к
батарее через коммутатор. Коммутатор состоял из че-
тырёх дисков (7), сидящих на валу ротора и питавших
каждый свой электромагнит. По ободом дисков сколь-
зили подключённые к батарее рычаги-проводники (8).
Отдельные участки обедов покрывал изолятор, пооче-
рёдно отключая подачу тока то к одним, то к другим электромагнитам ротора. Когда
один из электромагнитов ротора (9) полностью втягивался в магнитное поле электро-
магнита статора (10) (в «мёртвую точку»), контактный рычаг его диска попадал на изо-
лятор (11), и этот электромагнит ротора обесточивался. Однако другой электромагнит
ротора (12) в это время получал ток и находился в положении, при кото-

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
130
ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Электростатический
телеграф Лесажа
1774 г.
Электромагнитный
телеграф Шиллинга
1832 г.
Печатающий электро-
магнитный телеграф
Якоби 1836 г.
Печатающий электро-
магнитный телеграф
Морзе 1837 г.
Буквопечатающий
телеграф Якоби 1850 г.
Первая трансатланти-
ческая телеграфная
линия 1858 г.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ТЕЛЕГРАФ
С начала XIX в. мир вступил в век скоростей, стала особо важна
и скорость обмена информацией. Оптический телеграф, завися-
щий от погодных условий и от внимания приёмщиков, не мог обе-
спечить быстроты и надёжности передачи информации. Элек-
тричество, которое можно передавать на большие расстояния,
открывало новые перспективы в области связи, а путь его использо-
вания в телеграфном деле был найден с открытием электромагне-
тизма. Первый электромагнитный телеграф был создан в 1834 г.
в России, а в 1837 г. его усовершенствовал американец Морзе.
РОЖДЕНИЕ ИДЕИ
Первый удачный опыт передачи информации на
расстояние прибором с использованием электриче-
ства провёл швейцарец Ж.Л. Лесаж в 1774 г. Элек-
тростатический телеграф Лесажа состоял из пе-
редатчика и приёмника и работал от электрофора
Герике. Заряд от раскрученного шара электрофора
в передатчике по проводу-проводнику передавался
в соседнюю комнату, где вызывал движение бусинки в элек-
троскопе у нужной буквы. Тогда ещё не умели изолировать
Электростатический телеграф Лесажа
24 провода (1) соединялись с контактами (2), которым
соответствовали буквы алфавита (3). Когда в передатчи-
ке контактным проводом (4) соединяли раскрученный
шар электрофора (5) с контактом нужной буквы, ток
шёл по проводу к электроскопу (6) той же буквы в при-
ёмнике и вызывал в нём движение бусинки (7).
проводники, и провода быстро теряли заряд, что делало
невозможным передачу сигнала на большое расстояние.
Поэтому телеграф Лесажа не получил распространения.
Станция
электромагнитного
телеграфа Шиллинга
Павел Львович Шиллинг
Телеграфные
станции были устроены оди-
наково и служили как передат-
чиками, так и приёмниками,
запитываясь каждая от своей
батареи гальванических эле-
ментов. Станции соединял
электрический провод. Сигнал
передавался нажатием клавиш
(1). Чёрные клавиши включали
ток, направленный в одну сто-
рону, белые - в другую. Каждая пара клавиш передатчика
включала ток на одной из 6 стоек (2) приёмника. Ток шёл по
катушке (3) и вызывал отклонение расположенной над ней
магнитной стрелки (4) в ту или в другую сторону, в зависимо-
сти от направления тока, поданного с передатчика. Стрелка вращала стержень с кру-
жочком (5). Кружок, обычно обращённый к телеграфисту ребром, при включении тока
одного направления поворачивался чёрной стороной вперёд, а при другом направле-
ТЕЛЕГРАФ «ГОВОРИТ» ПО-РУССКИ
В XIX в. научились изолировать про-
вода (проводники), что позволило пере-
давать электрический ток на большие
расстояния. Оставалось придумать
способ передачи сигналов. В 1821 г.
А. Ампер предложил для создания те-
леграфа применить эффект отклоне-
ния магнитной стрелки электрическим
током. Первым его идею реализовал
русский изобретатель Павел Львович
Шиллинг. Он использовал отклонение
магнитных стрелок для поворота скре-
плённых с ними кружков. Клавишами
включали ток разных направлений,
и стрелки, отклоняясь в разные сторо-
ны, поворачивали кружки то белой,
то чёрной стороной вперёд, кодируя
сигналы. Электрозвонок на телеграфе
извещал телеграфиста на приёмной
станции о начале передачи. Первая
в мире электротелеграфная линия
с аппаратами Шиллинга в 1832 г. связа-
нии тока - белой. Каждая буква обозначалась своим сочетанием из 6 чёрных и белых
кружков, и, чтобы передать один знак, телеграфисту требовалось нажать на 6 клавиш
в строго заданном порядке. Отдельные клавиши (6) включали электромагнит звонка (7).
ла Зимний дворец в Петербурге с Ми-
нистерством путей сообщения.

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ • 1832, 1837 гг.
131
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ХУДОЖЕСТВЕННОЕ РЕШЕНИЕ
Быстро мелькающие значки на телеграфе Шиллинга труд-
но было безошибочно принять, расшифровать и записать.
Надо было как-то фиксировать послания, чтобы иметь
возможность их проверить. В России эту проблему решил
Якоби, создав в 1836 г. пишущий телеграф. Более совершен-
ный пишущий телеграф в 1837 г. запатентовал американ-
ский художник и изобретатель Сэмюэль Морзе. Он скон-
Звонок телеграфа
Ток от передатчика поступал через
контакт (а) к соприкасающейся
с ним пружине якоря (б) и далее
по цепи, включая электромагнит
(в). Электромагнит притягивал
якорь (г) и соединённый с ним мо-
лоточек (д), который бил по звонку
(е). Притянутый якорь отводил пру-
жину от контакта (ж) и размыкал
цепь. Питание электромагнита пре-
кращалось, он отпускал якорь, и тут же
контакт восстанавливался (а). Электромаг-
струировал электромагнит, притягивающий карандаш
к бумаге. При включении тока карандаш оставлял метки на
бумаге, которую продвигал часовой механизм. Из каран-
дашных меток Морзе составлял послания, кодируя буквы
сочетанием точек (кратких касаний карандашом бумаги)
и тире (долгих касаний). Кодом из точек-тире - знамени-
той азбукой Морзе - и по сей день пользуются телеграфисты
и радисты всех стран. Позднее карандаш в аппарате Мор-
зе заменили чернильным колёсиком и рычагом, подающим
к нему бумагу. В таком виде телеграф художника-изобре-
тателя распространился по всему миру. Опытный телегра-
фист по телеграфу Морзе передавал 70-90 знаков в минуту.
Первая телеграфная линия с аппаратами Морзе в 1844 г.
связала Вашингтон с Балтимором. Провода этого телегра-
фа были прокинуты между деревьями, которые стали про-
тотипами телеграфных столбов.
нит снова включался, и процесс повторялся
до тех пор, пока шёл ток от передатчика.
Телеграфный аппарат Морзе
Ключ (передатчик)
Рычаг контактом (1) соединялся
с батареей и с приёмником.
При нажатии на рычаг (2) ток шёл
на приёмник. Печать точки на при-
ёмнике обеспечивалась коротким
нажатием рычага, а тире - длинным.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
К середине XIX в. телеграфы появились во
многих странах. В 1858 г. мощный кабель,
проложенный по дну океана, связал телеграф-
ной линией Европу с Америкой. В 1850 г. гени-
альный Якоби сконструировал буквопечата-
ющий телеграф, и для передачи и приёма
телеграфных посланий больше не требова-
лось учить азбуку Морзе. Буквопечатающий
Сэмюэль Морзе
Приёмник
телеграф и в наше время ещё не полностью вытеснен
другими видами связи, а азбукой Морзе теперь пере-
дают радиосообщения с кораблей, полярных станций
и прочих труднодоступных мест.
Буквопечатающий телеграф Якоби
Печатающее
Одинаковые колёса (а) в передатчике и в приёмнике вра- колесо советского
щались синхронно с одной скоростью. На обедах колёс телеграфного
Ток с передатчика по проводам включал электромаг-
нит (3) приёмника. Электромагнит притягивал плечо (4)
печатающего рычага, другое плечо (5) рычага при этом
прижимало бумажную ленту (6) к покрытому краской
колёсику (7). На бумажной ленте, которая с помощью
шестерённого механизма постоянно продвигалась
вперёд, при коротком сигнале колёсико печатало точ-
ку, а при длинном - тире. Когда сигнал прерывался, ры-
чаг не прижимал бумагу к колёсику, и печать не шла.
выгравированы буквы, смачиваемые краской. Телегра- буквопечатающего
фист на передатчике ключом (б) включал ток в тот момент, аппарата. 1956 г.
когда нужная буква занимала нижнее положение на обо-
де (в). Эта же буква в это же время оказывалась и внизу
колеса на приёмнике, и включённый сигналом электро-
магнит приёмника (г),
притягивая плечо рыча-
га (д), другим плечом
(е) «припечатывал»
к этой букве двигав-
шуюся бумажную
ленту (ж).
А* —	м— —	ш	м m m ^в
Б — • • •	н — •	щ	В	• М
В» — —	0— ——	ьъ	ВВ • В BBI
Г — — •	п« — — •	ы	вв • ^в ^в
Д—••	р. —.	э	• • ^в • •
Е •	С»**	ю	• • ВШ МВ
Ж»»» —	т —	я	• ^в • ^в
3 — — •• И» • й« —— К — » — л • — • •	хе х е < 11::: г!1 •	Русский алфавит в кодировке азбуки Морзе	

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
132
ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Подводная лодка
Дреббеля 1620 г.
Подводная лодка
Никонова 1720-е гг.
Боевая подлодка
Шильдера 1834 г.
Субмарина
«Ханли» 1864 г.
Первые серийные
субмарины
Джевецкого 1878 г.
Подводная лодка
Дреббеля. Макет
люк для
входа
весла-лопасти делали
активные гребки, толкающие лодку вперёд, и медленные
обратные движения, чтобы лодка не шла назад
ПОДВОДНАЯ ЛОДКА ШИЛЬДЕРА
Идея подводного судно для ведения разведки
и скрытного приближения к вражеским кораблям
известна ещё с античных времен, а сведения о по-
явлении первых подводных лодок относятся к XVII в.
Это были неуклюжие деревянные суда. Первую
боевую цельнометаллическую подводную лодку
создал в 1834 г. русский инженер К. Шильдер.
деревянная обшивка изнутри
или снаружи была
обтянута
кожей
Карл Андреевич
Шильдер
ПОДВОДНЫЕ БОЧОНКИ
Первую подводную лодку (субмарину) построил в 1620 г. для ан-
глийского короля Якова I голландец Корнелиус ван Дреббель.
Его лодка, по-видимому, напоминала бочку, обтянутую для
водонепроницаемости кожей. В ней помещалось до 8 пас-
сажиров, а приводили её в движение 12 гребцов пропущен-
ными в кожаные рукава вёслами. Как лодка Дреббеля погру-
жалась и всплывала - неизвестно, но очевидцы утверждали,
что она плавала по Темзе несколько часов на глубине 4—5 м.
Первую русскую подводную лодку построил для Петра I
Подводная лодка Никонова. Макет
изобретатель-самоучка крестьянин Ефим Никонов
в 1720-х гг. Балластный отсек его лодки через кингстоны
(клапаны) медленно наполнялся забортной водой, и она
утяжеляла судно, способствуя его погружению. Для всплы-
тия воду откачивали, создавая в отсеке вакуум и облегчая
субмарину. Сходный способ погружения и всплытия лодки
используется в субмаринах до сих пор. Но Никонов не смог
обеспечить герметичность (непроницаемость) корпуса сво-
ей лодки, и испытания прошли неудачно.
гири-якоря
наклонные
зеркала
линзы
ход
лучей
СТАЛЬНАЯ, БОЕВАЯ
Первую цельнометаллическую военную под-
водную лодку в 1834 г. создал русский воен-
ный инженер Карл Андреевич Шильдер.
В ЛОДКу ЗаХОДИЛИ Через ЛЮКИ	форштевень
на двух башнях на палубе.
В носовой башне был ил-
перископ Подводная лодка Шильдера
вентиляционная	стальная
труба	обшивка
Перископ - оптический
прибор для наблюдения
из укрытия - изобретён
в XVII в., для подлодки
впервые использован
Шильдером. Простейший
перископ-труба
с наклонными зеркалами
на концах, изменяющими
ход световых лучей так,
чтобы видеть изображе-
ние, находящееся выше
уровня глаз. Для увеличе-
ния изображения исполь-
зуется система линз.
люминатор для надводного
наблюдения и перископ для на-
блюдения из-под воды. Через выдвижную
трубу в кормовой башне в лодку венти-
лятором накачивался свежий воздух.
На экипаж из 10 человек запаса воздуха
хватало на 5 часов. Движителями его
субмарины служили 4 боковые лопасти
на валах, вращаемых гребцами вруч-
ную. Лодка двигалась в 10 раз медлен-
нее пешехода и не предназначалась для
дальних переходов. К месту боевых дей-
ствий её доставлял на буксире пароход.
руль
смотровые
башни
трубы
с ракетами
провода мины
гребные
лопасти
мина
на съёмном
наконечнике
ниши
для якорей
гири-якоря
вход
Внутри лодки Шильдера в башню
гребцы,
вращающие лопасти
у/ вперёд-назад
люки
гребная
лопасть
лопасти
рулевой

ТРАНСПОРТ • 1834 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ПОДВОДНАЯ ГРЕБЛЯ |
ВСПЛЫТЬ-ПОГРУЗИТЬСЯ
В днище субмарины Шильдера в нишах находились 2 тя-
жёлые гири-якоря. При поднятых якорях лодка плыла в по-
лупогружённом состоянии. Для полного погружения и хож-
дения под водой в балластный отсек лодки впускали воду.
Для частичного всплытия воду из отсека откачивали ручны-
ми помповыми насосами. Полное всплытие возможно было
только на мелководье, при опущенных на дно якорях и пу-
стом балластном отсеке, т. е. при полном облегчении лодки.
Установка мины субмариной Шильдера
наконечник с минои
снят с форштевня,
лодка отходит
дистанционным
подрыв мины по проводам
форштевень
проткнул обшивку
вражеского судна
СМЕРТЕЛЬНЫЙ УКОЛ
На форштевне подлодки Шильдера подвешивалась мина -
водонепроницаемый бочонок с порохом. Лодка под водой
приближалась к борту вражеского корабля, пробивала на-
конечником форштевня деревянную обшивку судна, остав-
ляла наконечник с миной в борту и, двигаясь задним ходом,
удалялась на безопасное расстояние, раскручивая длинный
провод, ведущий к мине. По проводу мину взрывали элек-
трическим разрядом от гальванической батареи в лодке.
В 6 трубах на бортах находились ракеты, выстреливающие
как из надводного, так и из подводного положения лодки.
На испытаниях подлодка подорвала условного противни-
ка, но показала себя медлительной и плохо управляемой.
Разочарованные военные закрыли проект, но многие идеи
Шильдера были использованы в позднейших субмаринах.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
133
При гребле на поверхности весло
в обратном движении идёт вхоло-
стую, по воздуху, и гребки двига-
ют судно только вперёд. Но под
водой вёсла всегда отталкива-
ются от воды, и при такой гребле
субмарина будет «топтаться» на
месте. Шильдер устроил вёсла по
принципу утиной лапы. Лопасти
весла, привешенные к стержню на
петлях, при гребке назад (толка-
ющей лодку вперёд) под давлени-
ем воды раскрывались, а при об-
ратном гребке - схлопывались, не
давая опоры для толчка.
Проблему подводного хода раз и на-
всегда решили гребные винты,
появившиеся вскоре после созда-
ния подлодки Шильдера.
гребля над водой
гребля под водой
движение весло
давление воды
гребные лопасти
Шильдера
Датой рождения военного подводного флота считают
1864 г., когда в ходе Гражданской войны в США американская
субмарина «Ханли» впервые потопила вражеский корабль.
А серийный выпуск подлодок первой начала Россия. В 1878 г.
успешно прошли испытания подлодки инженера Степана Карловича подводная лодка джевецкого. rpe6™
Джевецкого, и по заказу Александра II для защиты приморских крепо- 1880 е гг
стей было построено 50 мини-подлодок, рассчитанных на экипаж в 3 человека. Движителями субма-
рин Джевецкого были гребные винты, вращаемые ножными педалями. Лодки некоторое время несли
дозорную службу на Балтийском и Чёрном морях. В 1908 г. в России появилась первая в мире подлодка
Атомный подводный
ракетоносец
«Александр Невский»
(проект «Борей»).
Россия. 2010 г.
с двигателем внутреннего сгорания (дизелем) - «Мино-
га». В Первую мировую войну субмаринами обзавелись все ве-
дущие державы мира, и подводная война стала реальностью.
Сейчас на вооружении разных стран стоят подводные лодки
с разными типами двигателей, в том числе и с атомными.
Одни из крупнейших современных субмарин - российские под-
водные лодки проекта «Борей» (170 м длиной, водоизмещени-
ем 24 000 т, скоростью до 29 узлов (ок. 55 км/ч), глубина погру-
жения до 480 м, экипаж 107 человек).

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
134
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ВЕЛОСИПЕД
Удивительно, что такое простое транспортное средство, как вело-
сипед, изобрели только в XIX в. Прототип этого транспорта появился
«Дрезина» 1817 г.
Педальный
велосипед 1839 г.
Велосипед современ
ного типа 1884 г.
лишь в 1817 г. А первый педальный велосипед сделал в 1839 г. шот-
ландский кузнец Киркпатрик Макмиллан.
деревянная
рама
1817 Г. Самокат Дреза -
«машина для бега», или «дрезина»
Бег на «дрезине». 1839 Г. Педальный велосипед Макмиллана
Рисунок XIX в.
механизм
Движитель велосипеда
Макмиллана
ПЕДАЛИ СОЗДАЛИ ВЕЛОСИПЕД
стальные
колёса
седло в центре
корпуса
1864 г. Велосипед Лалмана
с вращающимися педалями
и металлической рамой,
колесо
вращающиеся педали на переднем колесе
ВЕЛОСИПЕД МАКМИЛЛАНА
В 1839 г. деревенский кузнец Макмиллан, снабдив педалями
самокат Дреза, превратил его в велосипед (от старофран-
цузского «velox» - быстрый, «pes» - нога). Педали с помо-
щью кривошипно-шатунного механизма вращали заднее
колесо, их толкали ногами, совершая движения, напомина-
ющие ходьбу. Но изобретение Макмиллана прошло неза-
меченным, и слава создателя велосипеда досталась другому.
ДРЕЗИНА ДЛЯ БЕГА
Колесо, свойства вращения, гиро-
скопический эффект, педали и ме-
ханизмы вращения - т. е. всё, на чём
основано действие велосипеда, исполь-
зовалось в различных устройствах ещё
в Средневековье. Но столетиями нико-
му не приходило в голову сконструи-
ровать из этого нехитрый, доступный
и нужный транспорт.
Мастер детских колясок, 19-летний француз Пьер Лалман,
в 1864 г. снабдил «дрезину» вращающимися педалями, кру-
тившими переднее колесо. Массовым выпуском педальных
велосипедов Лалмана под названием «денди-хорс» («лошад-
ка щёголя») занялись парижские предприниматели Мишо
и Ольвье. Их машины были неудобны тем, что достать до
педалей с седла между колёсами можно было, только вы-
тягивая ноги вперёд. Кроме того, железные колёса сильно
бились о дорогу, и продукцию парижан прозвали «бон-
шейкеры» («костотрясы»).
Первым смастерил такое транспорт-
ное средство немецкий изобретатель
барон Карл фон Дрез в 1817 г. Он сое-
динил деревянной рамой два колеса,
снабдил устройство рулём и назвал
свой самокат «машиной для бега». Дви-
гали эту машину, перебирая ногами
по земле, вращение колёс удлиняло
шаги, ускоряя бег и экономя энергию.
Популярную машину в честь создате-
ля стали называть «дрезиной». Сейчас
так называется механически передви-
гаемая по рельсам тележка.
Цепная передача - тип
ременной передачи
(передачи с гибкой
связью). Ведущую звёздочку
(шестерёнку) (1)
раскручивают педалями,
её вращение с помощью
зацепления зубцов
со звеньями цепи (2)
передаётся ведомой
звёздочке (3), которая
вращает колесо.
F2<F1<F3
Чем ведущая звёздочка круп-
нее ведомой, тем больше
скорость (V) вращения ведо-
мой звёздочки и колёс и тем
больше усилий (F) тратится на
вращение педалей.
Изменение соотношения раз-
меров ведущей и ведомой
звёздочек меняет скорость дви-
жения велосипеда. В современ-
ных велосипедах скорости пе-
реключают перемещением
цепи с одной на дру-
гую звёздочку раз-
ного размера.
Ведомые звёз-
дочки собраны
в кассету.
Vi=Va
Vi^Vj
VkVi

ТРАНСПОРТ • 1839 г.
1867 г. Английский инженер Э.А. Каупер придумал
1872 г. Появились
1878 г. Англичанин Лоусон снабдил «пенни-фартинг»
лёгкое велосипедное колесо с тонкими спицами.
1870 г. Велосипед «пенни-фартинг» (пенни и фар-
тинг - крупная и маленькая монеты). Чтобы установить
трёхколёсные «пенни-
фартинги» - менее
скоростные, но более
цепной передачей, чтобы сместить седло, педали
и центр тяжести велосипеда в середину конструкции,
между колёсами. Переднее колесо уменьшилось, сед-
седло над педалями, британец Дж. Старли увеличил
переднее колесо. «Пенни-фартинги» из-за смещённо-
го вперёд центра тяжести часто опрокидывались, а па-
дение с высоко расположенного седла было опасным.
ло опустилось, и велосипед Лоусона стал безопаснее.
седло
на высоте
более
1,5 м
велосипедное
колесо Каупера
диаметром
130-160 см
маленькое
опорное
колесо
безопасные.
равные
колёса
цепная
передача
педали
под седлом
рычаги для
поворота
переднего
ведущего
колеса
седло между	седло
задними	в центре
колёсами
цепная передача
передаёт
вращение
на заднее
колесо
педали
под седлом
1884 г. Англичанин Дж.К. Старли сделал велосипед
с равными колёсами, похожий на современный.
Его выпускали под маркой «Ровер» («Скиталец»),
На многих языках велосипеды до сих пор называ-
ются созвучно слову «Ровер» - «rower» (польск.),
«ровар» (белорусск.) Из-за равных колёс такие
велосипеды также называли «бициклетами»
(«двухколёсными», название закрепилось
в английском языке - «bicycle»).
1888 Г. Каучуковые надувные шины шот-
ландца Дж.Б. Данлопа на велосипедных колё-
сах смягчили тряску.
вид сверху
вид сзади
РАВНОВЕСИЕ ВЕЛОСИПЕДА |
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
1. Любое внешнее
воздействие
сместит
центр тяжести
велосипеда
с неподвижным
рулём, и он упадёт
2. Центробежная сила
при повороте колеса
восстанавливает
равновесие
Тело сохраняет равновесие,
если перпендикуляр, опущенный
из центра его тяжести (Т) по-
падает на площадь опоры или
в пределы фигуры, соединяющей
точки опоры. Опора велосипеда
очень мала - это точки касания
колёс с землёй (а, б), и равновесие
сохранится, если центр тяжести
будет лежать точно на линии аб.
Малейшее внешнее воздействие
(неровность дороги, наклон ве-
лосипедиста, ветер) может сме-
стить центр тяжести с этой
линии, и сила притяжения (F)
заставит велосипед упасть. При
движении равновесие велосипеда
восстанавливается за счёт под-
руливания. Когда велосипед кре-
нится, велосипедист поворачи-
вает переднее колесо в сторону
крена. Поворот колеса при подру-
ливании создаёт центробежную
силу (ц), восстанавливающую рав-
новесие. На повороте велосипе-
дист наклоняет велосипед в сто-
рону поворота, а чтобы не дать
ему упасть, сам наклоняется
в обратную сторону, выравнивая
центр тяжести.
Велосипед «подготовил» появле-
ние автомобилей и самолётов.
Производители этого популярно-
го транспортного средства, кон-
курируя друг с другом, стремились
повысить качество своего това-
ра, совершенствуя технологии
металлообработки, изготавливая
точно подогнанные детали - шай-
бы, подшипники, шестерёнки. Так
родилась техническая база, на ко-
торой потом развились автопром
и авиастроение. Достаточно ска-
зать, что изобретатели самолё-
та братья Райт начинали как про-
изводители велосипедов, а такие
всемирно известные автомобиль-
ные фирмы, как «Ровер», «Шкода»,
«Опель», были основаны как вело-
сипедные компании.
Современный велосипед
ручка
тормоза
амортизатор
(пружина внутри
рулевой вилки,
аналог
рессоры)
тросики
тормозов
и переключателя
скоростей
кассета
скоростей
тормозной
диск

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
136
1РЕВНИЙ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Открытие каучука
конец XVI в.
Прорезиненные
ткани Макинтоша
1823 г.
Резина Гудьира 1839 г.
РЕЗИНА ГУДЬИРА
До появления резины человечество не знало упру-
гого непромокаемого материала. В качестве
уплотнителей и водоизоляционных прокладок ис-
пользовали кожу. О существовании природного
эластичного материала - каучука - европейцы
узнали после открытия Америки. Но быстро ссы-
хающийся и растрескивающийся каучук оказал-
ся недолговечным. Открытие Чарльзом Гудьиром
в 1839 г. процесса вулканизации - способа ста-
билизации (сохранения) эластичности каучука - ЧарльзНельсон гУдьиР
подарило миру долгожданную резину.
Сбор каучука
Индейский мяч
из каучука
Ветка
гевеи
ЛАСТИКИ И ПЛАЩИ
ЗАСТЫВАЮЩИЕ СЛЁЗЫ
Христофор Колумб в своих донесени-
ях об Америке упоминал об упругих
мячах, которыми играли индейцы. Их
лепили из застывшей смолы южно-
американского дерева гевеи, которое
индейцы называли «кау-учу» - «плачу-
щее дерево» (от индейских слов «кау» -
дерево, «учу» - течь, плакать). Индей-
цы собирали каучук - белую, похожую
на густое молоко смолу, сочащуюся
из надрезов в коре, и использовали её
в быту. Каучуком промазывали дни-
ща пирог (лодок) для предохранения
от течи, в каучуковых флягах носили
воду. Обмакнув в каучук ноги в кожа-
ной обуви и просушив смолу, обзаво-
Европейцев каучук заинтересовал не сразу. Лишь во второй
половине XVIII в. каучуку нашли применение - из него ста-
ли делать ластики (от названия смолы гевеи - «латекс») для
стирания карандашных пометок с бумаги.
В 1823 г. шотландский химик Чарльз Макинтош, экспе-
риментируя с продуктами коксования, смешал каучук
с бензолосодержащей смесью, полученной от перегонки
каменноугольной смолы. Каучук растворился, и Макинтош
испачкал в этом растворе рукав пиджака. Растворённый ка-
учук не ссохся и остался липким. Пытаясь отмыть пятно,
Макинтош выяснил, что пятно не пропускает воду. Так ро-
дилась идея создания водонепроницаемых тканей для пла-
щей, перчаток, почтовых сумок и даже для галош. Чтобы
ткань не липла, Макинтош предложил пропитывать мате-
рию с одной стороны и склеивать куски ткани меж собой
липкой стороной внутрь. Прорезиненные ткани в мороз
твердели и трескались, а в жару - начинали неприятно пах-
нуть, но непромокаемые плащи стали популярны и в честь
создателя получили название макинтоши.
дились непромокаемыми сапогами.
Каучук также использовали как клей.
Изготовление прорезиненной
ткани Макинтоша

МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ • 1839 г.
ПОКОРЕНИЕ КАУЧУКА
В 1930-х гг. каучуком заинтересовался американский производитель
сельхозинструментов Чарльз Гудьир. Забросив свой бизнес, Гудьир с ув-
лечением смешивал каучук с разными веществами, пытаясь сохранить
эластичность латекса, но избавиться от липкости. Ему удалось улучшить
качество каучука, и он наладил производство прорезиненных вещей, по ка-
честву превосходящих изделия Макинтоша. Но настоящего прорыва в пре-
образовании каучука Гудьир добился случайно - смесь каучука и серы попа-
ла на раскалённую плитку и не расплавилась, как другие каучуковые смеси,
а затвердела. Исследовав полученный материал, Гудьир понял, что ему нако-
нец удалось создать новый материал. Так в 1839 г. появилась резина (от лат.
«resina» - смола) - нелипкий, стойкий к жаре и холоду, упругий материал, из
которого можно было отливать изделия разных форм. Процесс получения
Изделия
из резины,
выпускаемые
в XIX в.: авто-
мобильная
шина, изоляция
кабеля, мяч
резины нагреванием каучука с серой Гудьир назвал вулканизацией.
ПОЛИМЕРЫ И ВУЛКАНИЗАЦИЯ |
Каучук относится к полимерам (от греч. «поли» -
много, «мерос» - часть) - веществам, состоящим из
длинных макромолекул. Макромолекулы образуются
цепным соединением повторяющихся мономерных
звеньев (от греч. «моно» - один), состоящих из одина-
кового количества атомов одного типа.
Мономерное звено
каучука из атомов
углерода и водорода
Строение резины - длинные макромолекулы каучука связаны в сетчатую
структуру молекулами серы
При нагревании каучука с серой атомы серы (S), соеди-
няясь с атомами каучука, образуют «мостики» между
полимерными цепями каучука, скрепляя его линейные
макромолекулы и создавая более прочную трёхмерную
сетчатую структуру.
Сетчатый полимер приобретает иные качества: те-
ряет липкость, приобретает упругость и становится
твёрже. Свойства полимера можно изменять, умень-
шая или увеличивая количество «связующего» веще-
ства. Так, чем больше серы будет соединено с каучуком,
тем более твёрдой и менее эластичной получится ре-
зина. Предельно «связанный» серой каучук (содержащий
до 50% серы) превращается в твёрдый и недеформи-
рующийся эбонит - материал, похожий на пластмассу.
Эбонитовая
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
телефонная
трубка. XX в.
Гудьир, всю жизнь
терпевший лише-
ния во имя мечты и по-
дорвавший здоровье при ра-
боте с химикатами, в 1860 г.
умер в нищете. Резина ока-
залась востребована только
в 1880-х гг., из неё стали изго-
тавливать надувные шины, изо-
ляцию для электропроводов, раз-
личные прокладки, уплотнители,
шланги, мячи. Началась «каучуко-
вая лихорадка» - Южная Америка,
а потом и тропическая Азия по-
крылись плантациями теплолю-
бивой гевеи и других латексных
деревьев, поставляющих каучук
для нужд европейской промыш-
ленности.
Природный каучук оставался
единственным материалом для
производства резины до конца
1920-х гг. В 1928 г. советский хи-
мик В. С. Лебедев открыл способ
промышленного получения син-
тетического каучука из этилово-
го спирта. Дешёвый и качествен-
ный синтетический каучук для
производства резины сейчас ис-
пользуется даже чаще, чем при-
родный.
Открытие процесса полимери-
зации сделало возможным по-
явление других искусственных
полимеров - пластмасс и искус-
ственных волокон.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
138
Открытие
светочувствительных
веществ 1725 г.
Гелиография!822 г.
Дагеротипия 1839 г.
Калотипия 1839 г.
Опыт Шульце
)	\ бутылка со смесью
азотнокислого
серебра и мела
из засвеченного
азотнокислого серебра
на поверхности раствора
ФОТОГРАФИЯ ДАГЕРА
Фотография - это камера-обскура плюс химия.
К моменту изобретения фотографии уже около
800 лет изображение проецировали камерами-
обскура, но лишь открытие свойств некоторых ве-
ществ изменяться под воздействием света подска-
зало способ сохранять эти изображения. «Отцом»
фотографии считают Ауи Дагера, сделавшего
в 1839 г. одну из первых в истории фотографий.
Луи Жак Манде Дагер.
Дагеротипия 1844 г.
ХИМИЯ И СВЕТ
В 1725 г. русский химик-любитель А.П. Бесстужев-Рюмин обнаружил, что раство-
ры солей железа на свету темнеют, а немецкий физик И. Шульце заметил это же
свойство смеси мела с растворённым в азотной кислоте серебром. Шульце забав-
лялся, с помощью трафарета «рисуя» светом узоры на поверхности раствора, но
не задумывался о сохранении этих изображений. Открытие светочувствитель-
ных веществ около 100 лет не находило применения.
СОЛНЕЧНОЕ ПИСЬМО
В начале XIX в. отставной наполеоновский чиновник Жозеф
Ньепс экспериментировал с асфальтовым лаком, который
после долгого пребывания на свету твердел, теряя способ-
ность к растворению. Художники-гравёры покрывали этим
лаком медные пластины, процарапывали в лаке рисунок,
протравливали обнажившийся металл кислотой, смывали
лак. Протравленные углубления, т. е. рисунок, забивали
краской и печатали с пластин офорты.
Для получения изображений на покрытой лаком оловян-
ной пластине Ньепс придумал использовать камеру-обску-
ру. Сквозь отверстие камеры на пластину проецировалось
Получение гелиографии
1. Оловянная пластина,
покрытая асфальтовым
лаком (вид сбоку).
2. Экспозиция. Лак
затвердел в засвеченных
местах.
3. Не затвердевший
в тенях лак смыт.
4. Кислота протравила
олово в не защищённых
лаком местах.
5. Лак счищен, углубления
забиты краской, к пласти-
не прижата бумага.
6. Оттиск на бумаге -
тени прокрашены, осве-
щенные участки - белые.
изображение солнечного пейзажа за окном. После 8 часов
экспозиции (выдерживания на свету) Ньепс смыл незатвер-
девший лак, обнажив металл в тех местах, куда попало
меньше света. Протравив пластину в кислоте, Ньепс полу-
чил офортную доску и напечатал с неё гравюру, но не нари-
сованную, а созданную солнечным светом. Гравюры Ньепса
стали первыми в истории фотографиями (от др. греч. «фо-
тос» - свет, «графо» - пишу), или гелиографиями («солнеч-
ным письмом»), как их назвал сам Ньепс.
Авраам Линкольн - президент США.
Дагеротипия 1846 г.	Вторая гелиография Ньепса «Вид из окна». 1828 г.
(Первая гелиография 1822 г. не сохранилась)
ДАГЕРОТИПИЯ
Опыты Ньепса продолжил его ученик - французский художник и химик Луи
Дагер. В 1839 г. он установил в качестве светочувствительного экрана камеры-об-
скуры посеребрённую медную пластину, обработанную парами йода. Засветив
её, Дагер проявил изображение ртутью. Так появилась дагеротипия. Йодистое
серебро засвечивалось всего за 15-30 минут, что сделало возможным фотогра-
фирование людей. Дагеротипия, несмотря на дороговизну, стала очень попу-
лярна и донесла до нас точные портреты многих выдающихся людей XIX в.

139
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1839 г.
потемневшее серебро
в тенях
Процесс получения дагеротипии
1.	Медная пластина покрыта серебром, поверхность
серебра отьылифована.
2.	Пластина выдерживается над парами йода. Йод, со-
единяясь с серебром, образует тонкую плёнку йодисто-
го серебра - светочувствительный галогенид серебра.
3. Пластину в темноте устанавливают в камеру-обскуру.
15-30 минут засвечивания разруьыают плёнку на поверх-
ности серебра. Плёнка разруьыается только в точках
попадания света.
4.	Извлечённую из камеры пластину для проявления
скрытого изображения держат над нагретым контейне-
ром с ртутью.
5.	В зонах, где йодистое серебро разруьыилось, на
поверхность выступило чистое серебро. Ртуть соеди-
нилась только с чистым серебром, образовав свет-
лую амальгаму (тонкое покрытие), в остальных местах
сохранилась тёмная плёнка йодистого серебра. Так
формировалось чёрно-белое изображение. Полутени
создавало оптическое смеьыение чёрных и белых точек.
6. После проявки пластину остужали в холодной воде и
погружали в раствор поваренной соли для закрепления
изображения.
7. Готовый дагеротип хранили под стеклом для защиты
тонкого металлического покрытия от царапин и в бар-
хатном футляре, чтобы избежать воздействия света.
пары
светлая ртуть
на засвеченных
участках
медь
проявляющееся
серебро
проходит
через отверстие
пластина
с плёнкой
галогенида
контейнер
с ртутью
над горелкой
медь
йод
негатив
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
КОПИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ
ртути
камера обскура
09
серебро
рамка _
со стеклом баРхат
Чуть позже Дагера, в том же 1839 г., свой способ получения фотографий - кало-
типию (от греч. «калос» - красивый, «типос» - отпечаток) - предложил англий-
ский ученый Уильям Талбот. Он покрывал светочувствительным раствором (хло-
ристым серебром) бумагу и в течение 3-10 мин. засвечивал её в камере-обскуре.
В засвеченных местах раствор темнел - т. е. светлые участки у Тальбота получались
чёрными, а тени - белыми. Такое изображение стало называться негатив (от лат.
negativus - отрицательный). С негатива делали позитив (от лат. pozitiv - поло-
жительный), просвечивая через негатив покрытую светочувствительным раство-
ром бумагу. На позитиве, как в реальности, тени засвечивались и темнели, а свет
оставался белым. В отличие от дагеротипии, которая получалась в единственном
экземпляре, с негатива калотипии можно делать много позитивных отпечатков.
У печати с негатива оказалось большое будущее. Вместо бумаги для получения негатива стали
использовать стекло, которое лучше просвечивалось и давало чёткие позитивные отпечатки.
Изобретение целлулоида - прозрачного пластика - предоставило новый материал для носителя
негативного изображения. Поначалу твёрдый пластик резали по размеру будущих фотографий
и в рамках вставляли в камеры для засветки. В 1895 г. фирма «Кодак» стала выпускать гибкую
фотоплёнку в рулонах, помещённых в светонепроницаемые цилиндры. В 1861 г. Дж. Максвелл сде-
лал первый цветной фотоснимок, сняв вид тремя фотокамерами с разными светофильтрами.
Фотокамера начала XX в.
«гармошкой» регулировали
длину камеры, чтобы
На одном снимке засветились только красные лучи, на другом - зелёные,
на третьем - синие. Совмещение трёх негативов дало полноцвет-
ное изображение. Позднее были открыты вещества, повышающие
фокусировать изображение
на светочувствительном
материале
чувствительность серебряных соединений к световым лучам раз-
ной длины волны. В 1902 г. немец А. Мита сконструировал фотока-
меру для трёхцветной плёнки, изображения с которой можно было
рассматривать через проектор. Одним из первых в 1905 г. начал пе-
чатать цветные фотографии русский фотограф Прокудин-Гэрский.
Камера-обскура превратилась в фотокамеру, когда её снабдили объек-
тивом с линзами, фокусирующими лучи от снимаемого объекта на свето-
чувствительной пластине. Конструкции фотокамер менялись в зависи-
мости от типа плёнки, дополнялись увеличительными объективами,
объектив встроенными вспышками, становились компактнее и легче.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
140
1РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Подъёмникмонастыря
Св. Екатерины VII в.
Лифт Кулибина 1795 г.
Первый паровой
лифт 1800 г.
Безопасный лифт
Отиса 1854 г.
Гидравлический лифт
на гидравлических
аккумуляторах 1851 г.
Электрический лифт
1880 г.
ЛИФТ ОТИСА
Грузоподъёмные машины с древности облегчали
труд людей в строительстве, на шахтах и в военном
деле. Но пассажирские лифты до начала высотно-
го строительства были лишь дорогим излишеством.
Нужда в пассажирских лифтах возникла, когда го-
родские здания стали набирать этажность. Первый
Элиша Грейвс Отис
Предположительная
реконструкция
подъёмника VII в.
монастыря
Св. Екатерины
Осадная машина
«аист» представляла
собой рычаг.
Опуская плечо
рычага
с грузом (а),
поднимали
плечо
с корзиной (б),
в которой
находились
воины
безопасный лифт создал в 1854 г. Элиша Отис.
ДРЕВНИЕ ПОДЪЁМНИКИ
Подъёмные механизмы использовались ещё при строитель-
стве египетских пирамид. Архимед использовал в своих подъ-
ёмниках изобретённые им полиспасты. В Колизее подъём-
ники эффектно доставляли на арену гладиаторов и диких
зверей. В Средневековье осадными машинами «аистами»
поднимали воинов на крепостные стены.
Прототипом «гражданского» пассажирского лифта (от англ.
to lift - поднимать) можно считать подъёмник православно-
го монастыря Св. Екатерины на п-ве Синай. В VII в., когда
Синай захватили мусульмане, монахи замкнулись в стенах
своего монастыря, замуровав ворота, и установили в обите-
ли подъёмник. Платформу поднимали и опускали на стену
с помощью ручной лебёдки - вращающегося барабана, на
который наматывался канат.
платформа
система
блоков
канаты
КОРОЛЕВСКАЯ РОСКОШЬ
В XVII в. французский изобретатель Ф. Вилайер придумал
ручной лебёдочный лифт «летающий стул», подобный лифт
появился и в английском Виндзорском замке. В России ле-
бёдочные лифты появились при Петре I. Но грузная им-
ператрица Екатерина II не доверяла прочности канатов,
и в 1795 г. русский изобретатель Иван Петрович Кулибин
в Зимнем дворце установил для неё винтовой лифт-кресло.
ЛИФТЫ-ТРУДЯГИ
В 1800 г. американский шахтовладелец
в качестве привода для подъёма лебё-
дочного лифта в шахте приспособил
паровую машину. Его примеру вскоре
последовали многие промышленные
предприятия. Для подъёма людей на
платформах монтировали закрытые
кабины. Но лебёдочные лифты были
небезопасны - канаты и даже стальные
тросы быстро изнашивались и рва-
лись, роняя поднимаемые платфор-
мы. Люди боялись лифтов, что пре-
пятствовало развитию пассажирского
лифтостроения.
отверстие с резьбой
в платформе
платформа
с креслом
направляющие
Лифт Кулибине
по принципу га
в которую ввинч
винт, - гайка, у;
емая от прокру
при вращении
в одну сторону
будет подни-
маться по его
резьбе, а при
вращении
винта в дру-
гую сторону -
опускаться.
лестница внутри стен
монастыря для подъёма
на платформу лифта
ручная лебёдка
Предположительная
реконструкция лифта
Кулибина. Винтом
лифта была мощная
ходовая ось с резьбой,
а «гайкой» - платформа,
на которой стояло кресло.
Платформу с креслом
удерживали от вращения
две направляющие,
по которым она свободно
скользила вверх-вниз.
Ось вращал слуга, крутя
рукоятку шестерённого
механизма. Вращением
ось «наматывала»
на себя резьбу
отверстия платформы,
перемещая платформу
с креслом по своим
виткам. При вращении
оси в одну сторону
платформа с креслом
поднималась, в другую -
опускалось.
шестеренный
механизм

ТРАНСПОРТ • 1854 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ	ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА	ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
141
ПОБЕДА НАД СТРАХОМ
Страх перед лифтами победил американский инженер
Элиша Отис, придумав повители, удерживающие кабину
лифта при обрыве троса. Для привлечения внимания к сво-
ему изобретению Отис провёл рекламный трюк. В 1854 г.
на выставке в Нью-Йорке Отис поднимался на платформе
своего лифта на высоту 12 м, и его помощник мечом пе-
ререзал подъёмный трос. Падающую платформу тут же
останавливали ловители, и невредимый Отис расклани-
вался перед восторженной публикой. Реклама сработала,
и Отис в 1857 г. установил свой первый безопасный лифт
в 5-этажном магазине на Бродвее. Этот лифт стал скорее ат-
тракционом, чем практичным транспортным средством: он
поднимал не больше 5 пассажиров, добираясь с первого на
последний этаж больше четверти часа.
Безопасный лифт Отиса. Вал (1) лебёдки (2) крутила паровая машина, установлен-
ная в подвале здания. Стальные тросы (3) с помощью системы блоков (4) поднимали
и опускали кабину (5) лифта. Кабина ходила между зубчатыми рейками (6). Трос кре-
пится к упругой стальной пружине-рессоре (7) внутри кабины. Пружина, выпрямляясь
под тяжестью кабины, не касалась зубцов. Если трос обрывался (8), освободившаяся
пружина (9) изгибалась и застревала взубцах реек (10), удерживая кабину отпадения.
к паровой машине
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
В 1857 г. для отеля «Пятая авеню» в Нью-Йорке Отис построил винтовой лифт, напоминавший
лифт Кулибина, но работавший от паровой машины. Котёл паровой машины надо было топить
постоянно, поэтому паровые лифты были выгодны лишь при безостановочной работе. В 1845 г.
американец В. Томсон сконструировал первый гидравлический лифт, поднимающий платформу
давлением жидкости, как в прессе Брамы. К тому времени в большинстве крупных городов мира
работали централизованные водопроводные системы, способные поставлять воду гидравлике.
Широкое распространение гидравлические лифты получили с появлением гидравлических акку-
муляторов, повышающих давление водопроводной воды без помощи паровых насосов. Гидравли-
ческие лифты работали бесшумно и, не требуя расхода топлива, были выгоднее паровых.
В 1880 г. немецкий изобретатель и промышленник Вер-
нер фон Сименс, основатель фирмы «Сименс», производя-
щей электротехническое оборудование, построил первый
электрический лифт. Лебёдку лифта крутил электро-
мотор, поднимая платформу со скоростью 2 м/с -в 10 раз
быстрее первого лифта Отиса. Фирма
«Отис», основанная сыновьями Эли-
ши Отиса, не желая отставать от
конкурентов, наладила производ-
ство гидравлических лифтов своей
конструкции, а в 1880-х гг. переклю-
чилась на создание электрических
лифтов и удержала лидерство
на рынке лифто-
строения. Благода-
ря электрическим
лифтам, сделавшим
возможным заселе-
ние высоких эта-
жей, появились
небоскрёбы.
Гидравлический лифт. Платформу (а) по направ-
ляющим (б) поднимал длинный поршень (плунжер)
(в), который двигался в высоком цилиндре (г) под на-
пором давления воды (а). Вода поступала в цилиндр
из водопровода. Давление водопроводной воды уве-
личивалось гидравличе-
ским аккумулятором (е).
В цилиндр (ж) аккуму-
лятора вода поступала
из обычной водопрово-
дной трубы (з). Давление
в цилиндре создавалось
плунжером (и), на кото-
рый давил привешенный
к нему груз (к). Для спуска
платформы поступление
воды от аккумулятора
прекращалось, а из ци-
линдра лифта вода сли-
валась в канализацию (л),
опуская плунжер.
электромотор,
вращающий
лебёдку
Электрический лифт
фирмы «Отис».
1889 г.
кабина
лифта



ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
142
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ЦЕЛЛУЛОИД
Открытие
целлюлозы 1838 г.
Получение
нитроцеллюлозы
1838 г.
Паркезин 1855 г.
Целлулоид 1869 г.
Нитропорох 1884 г.
Пластмассы (пластики) - это общее название группы материалов
на основе природных, синтетических или искусственных полимеров.
Пласмасса при нагревании размягчается, принимает заданную
форму и сохраняет её, остывая. Первую пластмассу, названную
позднее целлулоидом, получил Александр Паркс в 1855 г.
Макромолекула
полимера целлюлозы
ВЕЩЕСТВО ИЗ КЛЕТКИ
В 1838 г. французский химик А. Пайен открыл целлюлозу
(от лат. cellula - клетка) - природный полимер, входящий
в состав клеточных оболочек растений. Целлюлоза - твёрдая,
но эластичная, состоит из длинных нитей - макромолекул, об-
разующих волокна, из которых издревле делали нити и тка-
ни. Целлюлоза хорошо горит, поэтому растения служат как
топливо. Обработанная азотной кислотой целлюлоза сгора-
ет со скоростью взрыва, образуя в 3 раза больше газов, чем
порох, при этом почти не дымит, не коптит и выделяет мало
ПОРОХ БЕЗ ДЫМА [
Свойствами нитроклетчатки
заинтересовались военные: им
была нужна взрывчатка мощнее
пороха, которая дымом не за-
стилает обзор стрелку, не пе-
регревает стволы оружия и не
засоряет их нагаром. В 1884 г.
французский химик П. Вьель сде-
лал из нитроклетчатки белый,
бездымный порох, или нитропо-
рох, к концу XIX в. заменивший чёр-
ный порох в патронах и снарядах.
теплоты. Это взрывчатое вещество назвали нитроцеллюло-
зой (нитратом целлюлозы или нитроклетчаткой).
В МИРНОМ РУСЛЕ
В 1855 г. английский металлург Алек-
сандр Паркс, растворив нитроклетчат-
ку в спирте, получил первую пласт-
массу - паркезин, и в 1866 г. основал
фирму по его производству. Но ка-
чество продукции Паркса оказалось
низким, и фирма обанкротилась.
В 1869 г. американец Джон Хайат усо-
вершенствовал паркезин, добавив
к нему камфару - вещество, входящее
в состав эфирных масел некоторых ,
растений (натуральную камфару по-
лучают из смолы и древесины кам- j
фарного лавра, растущего в Японии «
и Китае). Камфара сыграла роль г
пластификатора - вещества, по- J I
вышающего пластичность по- Л 1
лимера. Из полученного мате-
риала, названного целлулоидом,
Хайат намеревался делать лишь
бильярдные шары, которые рань- (
ше вытачивались из драгоценной
слоновой кости.
Изделия из целлулоида, которые произ-
водились в XIX в.: бильярдные ьыары (а),
оправы очков (б), сменные мужские
воротнички и манжеты (в), планки женских корсетов (г), ьыарики для
пинг-понга (д), ручки бритв и столовых приборов (е), гребни и расчё-
ски (ж), украьыения (з), кукольные головки и тела (и), игруьыки (к),
крыьыки портсигаров (л), пуговицы (м), ручки зонтиков (н), планки вееров
(о), пудреницы (п), линейки (р), накладные планки гармоней и бая-
нов (с), набалдашники тростей (т)

МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ • 1855 г.
Производство целлулоида
1. Мелко нарезанную бу-
магу или хлопок (источ-
ник целлюлозы) в желез-
ных ваннах 12-20 минут
вымачивали в смеси азот-
ной и серной кислоты.
3. От остатков кислоты
нитроклетчатку промыва-
ли проточной водой.
143
2. Полученную массу от-
жимали в центрифуге
(вращающемся бара-
бане с отверстиями, на-
поминающем барабан
стиральной машинки).
В центрифуге жидкость
отделялась от твёрдой
массы под воздействием
центробежной силы и вы-
талкивалась из отверстий.
6. Для лучшего соеди-
нения нитроклетчатки с
камфарой смесь гид-
равлическими пресса-
ми прессовали в плитки
толщиной до 1 см.
7. Плитки прокладывали полотном и слоями впитываю-
щей бумаги и ещё раз прессовали, сразу по нескольку
штук, уплотняя материал и избавляя его от остатков влаги.
8. Готовые плитки дробили
между рифлеными валь-
цами прокатного стана.
9. Раздробленный целлу-
лоид заливали спиртом
и размягчали в нём 12 ча-
сов. (Для получения про-
зрачного цветного пласти-
ка, подобного цветному
стеклу, в спирт добавляли
красители.)
4. В голландерах (ёмкос-
тях с перемешивающи-
ми и режущими устрой-
ствами, напоминающими
огромные блендеры) про-
мытую массу измельча-
ли. Измельчённую массу,
содержащую 40% воды,
смешивали с гранулами
камфары. (Для получения
непрозрачного пласти-
ка вместе с камфарой
в прозрачную нитроклет-
чатку вносили краситель.)
МОЛЕКУЛА -мельчайшая частица вещества, обладающая всеми его химически-
ми свойствами, состоит из атомов одного или нескольких химических элементов.
ШИРОКАЯ ДОРОГА
Но бильярдные шары оказались лишь малой частью ши-
рокой области применения, которую нашёл целлулоид
в XIX в. Изначально прозрачный целлулоид в ряде случаев
использовали как заменитель стекла, например, из него де-
лали пластины для получения фотографических негативов,
а позднее - гибкую фото- и киноплёнку. С добавлением раз-
личных красителей целлулоид имитировал дорогие матери-
алы: слоновую кость, черепаховый панцирь, рог, китовый ус,
перламутр, янтарь, малахит, кораллы. Из целлулоида штам-
повались разные галантерейные и канцелярские товары, дет-
ские игрушки. Главный недостаток целлулоида - высокая го-
рючесть, из-за чего его нельзя использовать в строительстве.
11. Размягчённые листы
по 15 штук клали в пресс
и сутки сваривали между
собой в монолитные пли-
ты при нагреве паром до
80 °C.
13. Листы полировали
стальными плитами, на-
гретыми паром до 100 °C,
а потом 3 месяца сушили
при 60 °C.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Следующий пластик - целлофан - получил в 1902 г. фран-
цуз X. Де Шардоне на основе смеси целлюлозы с раство-
ром едкого натра - вискозы. В XX в. научились произ-
Этилен
5. Нитроцеллюлозу с кам-
фарой сдавливали в валь-
ках прокатного стана.
10. Размягчённый в спирте
целлулоид прокатывали
между разогретыми до
50 °C вальцами, получая
листы толщиной 12 мм.
12. Полученный блок в ре-
зательных станах разре-
зали на листы.
14. Из готовых
разогретых целлу-
лоидных листов на про-
изводстве штамповали
различные изделия.
Полиэтилен
термостойкостью,
водить пластмассы с заданными качествами: степенью твёрдости,
пластичностью. Их получали не только из природных полимеров (целлюлозы, каучука),
но и путём полимеризации обычных веществ. Полимеризация - это процесс искусственного
соединения молекул в длинные полимерные цепи. Так из этилена (продукта переработки
угля, нефти или природного газа) получен синтетический полимер полиэтилен. В 1906 г.
появился первый полностью искусственный полимер -
бакелитовая смола. Из неё делали пластиковые
корпуса для первых электротехнических приборов.
Хрусткий целлофан (1) и мягкий
полиэтилен (2) используются
как упаковочные материалы

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
144

ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первый в мире нефте-
перерабатывающий
завод 1745 г.
Производство
керосина 1855 г.
Состав нефти:
углерод (С) ок. 80%
водород (Н) ок. 13%
сера (S), кислород (О),
азот (N) ок. 7%
КЕРОСИН И НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА
Нефть-маслянистая горючая жидкость, образовавшаяся миллионы
лет назад, вероятно, из продуктов разложения остатков древних жи-
вотных и растений под воздействием высоких температур и давле-
ний без доступа кислорода. Люди издревле находили применение
сырой нефти. Первое качественное топливо из очищенной нефти -
керосин - было получено в середине XIX в.
СТАРОЕ ЗНАКОМСТВО
Там, где нефть выходила на поверх-
ность, её использовали с древности.
Таких выходов было немало в Между-
речье. Жившие там шумеры и вавилоня-
не нефтью отапливали и освещали жи-
лища, хотя сырая нефть плохо горит,
сильно коптит и пахнет. Естественны-
ми производными нефти битумами
(например, асфальтом) вавилоняне
покрывали для гидроизоляции сте-
ны водохранилищ и зданий, мостили
дороги. Египтяне использовали нефть
и асфальт для бальзамирования. Ви-
зантийцы сжигали вражеские кораб-
ли «греческим огнём» - горючей сме-
сью на основе нефти. Арабы делали из
нефти зажигательные бомбы и мази
от кожных болезней. В России в XVI в.
нефть обнаружили на реке Ухте, близ
Архангельска, и стали использовать её
как смазочный материал и лекарство.
ПРИРОДНЫЙ И ПОПУТНЫЙ
В XX в. одним из главных видов топ-
лива стал природный газ, на 70-98%
состоящий из метана (СН4). На при-
родном газе работают котельные
отопительных систем, тепловые
электростанции, бытовые газовые плиты, водона-
гревательные колонки и газовые двигатели. Этот газ,
образовавшийся миллионы лет назад, скопился в подзем-
ных полостях. Его добывают, буря скважины на газовых
месторождениях. Кроме природного газа есть попут-
ный газ, всегда сопровождающий нефть: он растворён
в нефти или образует «газовую шапку» над нефтяным
пластом. Попутный газ содержит много примесей,
и раньше нефтяным компаниям было выгоднее его сжи-
гать, загрязняя воздух, чем перерабатывать. Но сей-
час разрабатываются эффективные способы добычи
и очистки попутного газа для применения его как топли-
ва и получения из него разных химических веществ. На
нефтяных месторождениях этот газ используют в газ-
лифтах для подъёма нефти и как топливо для промыс-
ловых двигателей и отопительных систем.
природный (попутный) газ_______________
газовые фракции
природный газ
бензин
резервуар
сепаратор
нефти, газа
и воды
насосная
станция
резервуар
попутный
газ
* нефть
вода
нагреватель
ректификационная колонна, где нагретая нефть
разделяется на фракции с разной температурой
кипения: лёгкие фракции поднимаются,________неочищенный бензин
а внизу осаждаются
тяжёлые фракции
неочищенный
I
неочищенный
керосин
лигроин
газойль
неочищенный
мазут
гудрон
конденсатор
неочищенный керосин
химическая очистка
лигроин
химическая
крекинг - очистка
высокотемпературная
переработка нефти 4
нагреватель
химическая
\ очистка
газойль
мазут
гудрон
смеситель
конденсатор
смеситель
углеводороды
(метан, этилен,
ацетилен, бензол)
смеситель,
’где разные
нефтепродукты
соединяются для
общей
переработки
в один продукт
охлаждающий аппарат

СВЕТ И ТЕПЛО • 1855 г.
Керосиновые лампы (1) устроены
наподобие масляных: льняной фитиль
смачивался керосином в ёмкости (а),
другой конец фитиля вращением
ручки (б) шестеренного механизма
поднимался к горелке (в) и под-
жигался. Огонь защищало
ламповое стекло(г)
Горелки
керосинки (2)
снабжены фитилями.
В примусе (3) фитиля нет.
В резервуар с керосином (д)
ручкой насоса (е) накачивают
воздух, и давление воздуха
выталкивает топливо
в трубку (ж) у горелки (з),
где керосин превращается
в пары, которые горят
КЕРОСИН СПАС КИТОВ
До середины XIX в. весь мир поль-
зовался светильниками на кито-
вом жире. Ради получения жира
китов истребляли в таких коли-
чествах, что, если б не появление
керосина, эти животные могли
полностью исчезнуть
к началу XX в.
ПЕРВЫЙ НЕФТЕПРОДУКТ
В 1745 г. архангельский рудознатец
Фёдор Прядунов устроил на Ухте первый
нефтеперегонный завод, где стал очищать
нефть тем же способом, каким очища-
ли спирт на винокурнях. Из нефти вы-
паривали лёгкие фракции (однородные
составляющие), конденсировавшиеся
в «жёлтое масло» - светлый керосино-
подобный продукт. Как светильное топ-
ливо «жёлтое масло» годилось только
в смеси с другими маслами; в неболь-
ших количествах его закупали для изго-
товления лекарств, создания взрывчатых
веществ и устройства фейерверков. При-
быль от него оказалась слишком мала,
и завод Прядунова разорился.
В 1820-х гг. Россия начала освоение древних нефтяных про-
мыслов на Северном Кавказе. В 1823 г. в Моздоке крепостные
крестьяне братья Дубинины построили нефтеперегонный
завод и производили очищенную нефть для освещения и на
аптекарские нужды. В1851 г. первый нефтеперегонный завод
заработал в Англии, и к 1855 г. там стали производить каче-
ственное светильное топливо под торговой маркой «керосин»
(от греч. «керос» - воск). Дешёвый и горящий почти без ко-
поти керосин быстро вытеснил светильные жиры и масла.
Масляные лампы уступили место керосиновым, появились
керосинки и примусы - горелки для приготовления пищи.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
В XIX в. потребление керосина - единственного продук-
та нефтепереработки - росло быстрыми темпами,
что вызвало в мире нефтяную лихорадку. Повсюду раз-
ведывались и осваивались нефтяные месторождения.
К концу XIX в. Россия стала одним из мировых лидеров
по добыче нефти и производила более 2 млн т кероси-
на в год. Побочные продукты перегонки - мазут и бен-
зин - уничтожались. Лишь незначительная часть полу-
ченного мазута использовалась как низкокачественное
топливо для паровых машин, а из бензина делали лекар-
ства и растворители. Но в начале XX в. появились рабо-
тающие на бензине двигатели внутреннего сгорания,
и главным продуктом нефтепереработки стал бензин.
Сейчас используются все продукты нефтепереработки.
Помимо топлива (бензина, керосина, солярки, топочного
мазута, топливного газа) из нефти получают пласт-
массы, синтетические каучуки и волокна, лаки, краски,
смазочные масла, спирты и растворители, взрывчатые
вещества, асфальт, парафин, лекарства и парфюмерию.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
146
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первый нефтяной
промысел в России
1746 г.
Первая
разведывательная
скважина 1847 г.
Первая
промышленная
скважина 1859 г.
НЕФТЕДОБЫЧА
Началом промышленной добычи нефти из подземных месторожде-
ний считается 1859 г., когда американец Эдвин Дрейк первым добыл
нефть из пробуренной им скважины. Нефтедобыча складывается
из трёх основных процессов: разведка месторождений, бурение
Кустарный нефтяной
промысел в России.
XVIII-XIX вв.
скважин на нефть и добыча нефти из скважин.
ГДЕ НАХОДИТСЯ НЕФТЬ
Подземные нефтяные озёра, обычно зажатые между «газовой шапкой»
и грунтовыми водами, залегают на глубине от десятков метров до 6 км.
Если нефть находится неглубоко, она под давлением расширяющего-
Буровая установка
Эдварда Дрейка
на Ойл-Крик.
1859 г.
ся газа или грунтовых вод взламывает вышележащие слои осадочных
пород и выходит на поверхность земли или дна водоёма. В местах
естественных выходов нефти люди добывали её издревле, собирая
с поверхности земли или воды. Позднее в нефтеносных местах стали
I выкапывать неглубокие колодцы, из которых вычерпывали скапли-
“ вающуюся там нефть. Само слово «нефть» произошло от древнего
Ч индоевропейского слова «нафата» - вытекающая.
Современная буровая установка
---- кронблок
талевая
система
ротор
вертлюг под
давлением
подаёт
,буровой
/ раствор
по трубам
к долоту
ПУТЬ К НЕДРАМ
Один из древнейших нефтепромыслов образовался в Между-
речье ещё 6000 лет назад - нефть там собирали с поверхно-
сти воды и черпали из нефтяных колодцев. Такие же кустар-
ные нефтепромыслы с древности существовали на Кавказе.
В России с XVI в. нефть собирали с поверхности воды на реке
Ухте, а в 1746 г. Фёдор Прядунов устроил там первый в Рос-
сии организованный нефтяной промысел. В 1847 г. горный
инженер В.Н. Семёнов предположил, что, пробурив глубо-
кую скважину в нефтеносном месте, можно получить до-
1 ступ к большому количеству нефти и наладить её добычу
в промышленных масштабах. Технологии бурения были
известны издревле - люди бурили скважины на воду и на
соляные растворы. Семёнов пробурил на Бакинских нефте-
промыслах первую в мире нефтяную скважину и обнару-
жил на глубине 21 м большие скопления нефти. Но спосо-
бов поднятия нефти из скважины не было, и технологией
бурения Семёнова в России не заинтересовались.
двигатель
^кальная
отстойник
пласты
земли
газ
нефть
бурильные
трубы
буровой
----- раствор
с вымытым
грунтом по об-
садной трубе
поднимается
в отстойник
вода
долото
газ
нефть
вода
1.	Буровая вышка, под-
держивающая талевую
систему и бурильную ко-
лонну.
2-6. Талевая система -
полиспаст, опускающий
буровую колонну в сква-
жину и поднимающий её
для удлинения буровой
трубы и замены долота.
2.	Кронблок - неподвиж-
ный узел талевой системы.
3.	Талевый блок-подвиж-
ный узел талевой системы.
4.	Крюк для подвешива-
ния ротора и бурильной
колонны.
5.	Лебёдка для подъёма
талевой системы.
6.	Канаты.
7-12. Бурильная колонна.
7.	Неподвижный корпус
привода буровой уста-
новки, поддерживающий
вращающийся в нём ро-
тор.
8.	Груз, утяжеляющий ко-
лонну для увеличения дав-
ления на пласты.
9.	Обсадная труба из
выдвижных секторов (по
3 м), которые по мере
углубления скважины вы-
двигаются вниз.
10.	Буровая труба - систе-
ма соединённых полых
труб.
11.	Замковое соединение
бурильных труб. Когда та-
левая система опускает
буровую колонну до пре-
дела, для продолжения
углубления трубу удли-
няют, присоединяя к ней
сверху новое звено.
12.	Долото, разрушаю-
щее пласты.
13.	Шланг для подачи бу-
рового раствора внутрь
буровых труб к долоту.
Буровой раствор под дав-
лением вымывает отра-
ботанный грунт наверх че-
рез зазор между буровой
и обводной трубами.
14.	Паровая машина,
вращающая ротор бу-
рильной колонны.
15.	Котельная паровой
машины.

МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ • 1859 г.
РОЖДЕНИЕ НЕФТЕДОБЫЧИ
К идее добывать нефть бурением в США пришли лишь в середине 1850-х гг. Одна из первых нефтя-
ных компаний направила своего сотрудника Эдвина Дрейка бурить первую скважину на искусствен-
ном острове нефтеносной реки Ойл-Крик в Пенсильвании. Дрейк построил деревянную буровую вышку
для подвешивания длинного бура, вращаемого небольшой паровой машиной, и начал бурение. На
глубине 5 м сыпучий грунт стал забивать ствол пробуренной скважины, смыкаясь над буром. Дрейк
решил укрепить стенки скважины обсадной трубой, состоящей из выдвижных сегментов. Он вставил
трубу в ствол скважины и по мере углубления выдвигал вниз сегмент за сегментом. Бур теперь опу-
скался в скважину через трубу, что значительно облегчило его ход. Когда Дрейк достиг твёрдой по-
роды, скорость бурения упала до 1 м в сутки. Упорство бурильщиков было вознаграждено на глубине
21 м - в скважину стала поступать нефть. Это случилось 27 августа 1859 г., и эта дата считается нача-
лом промышленной нефтедобычи. Из скважины Дрейк выкачивал нефть ручным насосом. Разработан-
ные Дрейком технологии, в частности применение обсадной трубы, стали применяться при бурении
скважин по всему миру.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Нефтяной бум, вызванный растущим
спросом на керосин, а позднее и на
бензин, привёл к бурному развитию
нефтедобычи. Сейчас нефть - глав-
ный вид топлива в мире. Современные
нефтяные буровые вышки ставятся
не только на земле, но и на воде для
добычи нефти из толщи морского
и океанического дна. Для подъёма неф-
ти из недр земли используются стан-
ки-качалки с плунжерными насоса-
Современное нефтедобывающее оборудование
ми, винтовые и иные типы насосов,
а также газлифты, выталкивающие
нефть на поверхность давлением газа.
Насос-качалка
шток вращается
мотором
и вращает
фильтр
штанга
насоса
штангу
с винтом
винт .
поднимает О
нефть
по принципу
архимедова
винта —
Плунжерный насос
Рч—(в)—7"!
Винтовой насос	Газлифт
труба, по которой
выкачанная
нефть -----
="поступает
I в трубопровод-^
обсадная
' труба
корпус
насоса
газ под
давлением
А закачивается
v в скважину
* через зазор
между
обсадной
трубой
• и корпусом
насоса
вытесненная газом нефть
поднимается по трубам насоса
Насос-качалка
Электродвигатель (1) станка-качалки приводит в движение кривоьыипно-ьыатунный
механизм (2), качающий балансир (3). Балансир поднимает и опускает шток (4),
двигающий колонну штанг (5) плунжерного насоса (6). Нефть засасывается через
фильтр (7), задерживающий смешанный с нефтью песок.
Плунжерный насос
Штанга (8) поднимает полый плунжер (9) в цилиндре (10) насоса, создавая вакуум
в межклапанном пространстве (11). Под давлением нефти снизу открывается
всасывающий клапан (12), и нефть заполняет межклапанное пространство. При
ходе плунжера вниз, межклапанное пространство сжимается. Давление нефти
в плунжере закрывает всасывающий клапан (13) и открывает верхний нагнетатель-
ный клапан (14), через который нефть поднимается в цилиндр над плунжером и
Виды морских нефтяных платформ

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
148

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Проходческий щит
1818 г.
Первая линия метро
Лондона 1863 г.
Первая линия москов-
ского метро 1935 г.
ЛОНДОНСКИЙ МЕТРОПОЛИТЕН
В середине XIX в. население Лондона достигло 2 млн человек, и ещё
тысячи рабочих приезжали по железным дорогам из пригородов
Мина - подкоп для
обрушения фундамента
крепостной башни
и добирались до заводов и фабрик на омнибусах и кебах. Плот-
ная застройка не позволяла связать железной дорогой пригород-
ные вокзалы с центром города, и на лондонских улицах появились
транспортные «пробки». Для решения проблемы в 1863 г. в Лондоне
построили первую в мире подземную железную дорогу - метропо-
литен, связавший пригородные станции с центром.
ИСТОРИЯ ПОДЗЕМЕЛИЙ |
Историю подземного строитель-
ства можно вести от землянок до-
исторического человека. Размахом подземных соору-
жений поражают древние цивилизации: многоэтажные
лабиринты египетских пирамид, водоводные галереи
древнего государства Урарту греческих и римских го-
родов, римские катакомбы и дорожные тоннели в го-
рах, подземные храмы Индии. В Средние века хитроум-
ные подземные ходы стали непременным атрибутом
замков и крепостей. Их строили в основном для воен-
ных целей, чтобы совершать тайные вылазки в случае
осады. Искусство осады включало в себя умение про-
делывать мины - подкопы под стены с целью обруше-
ния, а позднее для закладки взрывчатки, которую так-
же стали называть «миной». Некоторые подземелья
строились как тайные ходы сообщения. Считается,
что при Иване III под Московским Кремлём возник тай-
ный поземный город с дорогами, ведущими в разные
концы столицы.
В Новое время все военные крепости снабжались за-
щищёнными подземными коммуникациями, долговре-
менными убежищами, хранилищами боеприпасов, воды
и продуктов. Тоннельное строительство приобрело
широкие масштабы с появлением железных дорог.
В 1867 г. Альфред Нобель запатентовал динамит -
взрывчатку на основе жидкого нитроглицерина (сое-
динения спирта глицерина с азотной кислотой). Дина-
мит в военных целях не использовался - им подрывали
скалы при строительстве тоннелей в горах.
МЕТРОПОЛИТЕН (от фр. «metropolitan» - «столичный», от др. греч. «метер» -
мать, и «полис» - город) - система внеуличного городского железнодорожного
транспорта. «Метров-сокращение от метрополитена. Первую линию лондонско-
го метро строила компания «Метрополитен рейлвей», но в английском языке сло-
во «метрополитен» не прижилось, и метро называют «underground» - подземка.
Первая линия лондонского
метро. 1863 г.	Грейт-Портленд-стрит
Бейкер-стрит /	Юстон-сквер
Эджвер-роуд _	-л- -О лКингс-Кросс Сент-Панкрасс
Паддингтон 0 ®	О Фаррингдон
ПЕРВАЯ ЛИНИЯ
В 1855 г. английский парламент при-
нял решение провести в восточной,
промышленной, части Лондона под-
земную железнодорожную линию, связав
вокзал Паддингтон со станцией Фар-
рингдон. Строительные работы нача-
лись в 1860 г. и велись траншейным
способом. По линии дороги рыли ши-
рокий ров глубиной 10 м, на дно рва
клали рельсы, сверху возводили кир-
пичный свод и засыпали конструкцию.
При таком методе на маршруте метро
сносили все постройки и перекрывали
улицы. Когда строительство закончи-
лось, улицы восстановили, на месте
снесённых зданий построили новые,
а Лондон получил подземку с 7 станци-
ями длиной 6 км. Железнодорожная
компания «Грейт Вестерн Рейлвей» сде-
лала для неё специальные паровозы
и вагоны. Паровозы задымляли плохо
вентилируемые тоннели так, что пас-
сажиры задыхались, но это неудобство
искупалось быстротой и дешевизной
нового вида транспорта. Каждый день
в метро ездили около 26 тыс. человек, и
за 1863 г. число перевезённых пассажи-
ров достигло 9,5 млн.
Траншейный способ прокладки тоннеля лондонского
метро в 1863-1884 гг.

СТРОИТЕЛЬСТВО • 1863 г.
СТРОИТЬ, НЕ ЛОМАЯ
До 1884 г. в Лондоне траншейным спо-
собом построили ещё 2 линии метро,
а потом, чтобы не повреждать назем-
ные сооружения, стали пользоваться
проходческим щитом. Этот щит был
придуман в 1818 г. французским эми-
грантом инженером Марком Брюнелем
и успешно применён в 1825-1843 гг.
при строительстве тоннеля под рекой
Темзой. Огромную чугунную трубу
под землёй гидравлическими домкрата-
ми вдавливали в грунт и выгребали из
него взрезанную породу. Щит поддер-
живал толщу земли над строящимся
тоннелем, препятствуя его обруше-
нию, оберегая и землекопов, и назем-
ные строения над тоннелем, а также
облегчая возведение кирпичного сво-
да. В 1890 г. с помощью проходческо-
го щита в Лондоне была построена
первая линия глубокого заложения. Все
работы велись под землёй и не меша-
ли городской жизни. По этой линии
пустили электрические локомотивы,
вытеснившие из подземки дымные
паровозы. К 1907 г. в Лондоне работа-
ли уже 8 линий метро, ещё 3 линии
появились во второй половине XX в.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Станция метро «Бейкер-стрит»,
восстановленная в первоначальном виде. 1863 г.
Вслед за Лондоном метрополитенами обзавелись дру-
гие крупные города мира: Нью-Йорк - в 1868 г., Афины -
в 1869 г., Стамбул - в 1875 г., Ливерпуль - в 1893 г., Бу-
дапешт -в 1896 г., Бостон -в 1897 г., Париж -в 1900 г.,
Берлин - в 1902 г., Буэнос-Айрес - в 1913 г., Сан-Фран-
циско - в 1918 г., Мадрид - в 1924 г., Токио - в 1927 г.,
Стокгольм - в 1933 г. В Москве строительство метро
задержали войны и революции первой четверти XX в.
В 1931 г., когда страна оправилась от разрухи, в столице
заложили первую шахту метро, а 15 мая 1935 г. пусти-
ли первую линию с 10 станциями между «Сокольниками»
и «Парком культуры». Московские метростроевцы ис-
пользовали для укрепления стен тоннеля не кирпичную
обкладку, а бетон.
Во всём мире станции метро - это платформы в не-
взрачных тоннелях. Московское метро, по решению
И. В. Сталина, строилось как галерея подземных дворцов
для народа. Станции отделывались мрамором и богато
украшались. В Москве и по сей день жива традиция стро-
ительства красивых станций метро.
Колонная трёхпролётная станция
«Кропоткинская». 1935 г.
Между двух бетонных труб (6) с рельса-
ми и посадочными платформами (7)
помещалась труба с распределитель-
ной платформой (8). В боковой обделке
труб проделывались арки (9) для прохода
от посадочных платформ к распреде-
лительной. Проёмы между арками за-
полнялись землёй, образуя пилоны (10).
Пилонная трёхпролётная станция
«Площадь Революции». 1938 г.
Две блочные бетонные трубы (1)
с рельсами и посадочными платфор-
мами (2) соединялись в один объём
с центральной трубой (3) с распре-
делительной платформой (4). Сбли-
женные края обделки труб поддер-

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
150
<8 8®*%
ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первая буквопечата-
ющая машинка 1714 г.
Первый патент
на пишущую машинку
1868 г.
Начало массового
производства маши-
нок «Ремингтон» 1874 г.
ПИШУЩАЯ МАШИНКА
Рост промышленности и торговли резко увеличил количество дело-
вых бумаг и коммерческой корреспонденции, требующей скоро-
сти письма и отчётливости рукописей. Возникла потребность в бук-
вопечатающей машинке, заменяющей ручное письмо. В 1868 г.
американские типографщики Аетхем Шоулз и Самуэль Суле за-
патентовали одну из первых работоспособных пишущих машинок,
которую с 1874 г. стала массово производить фирма «Ремингтон».
Индексные
пишущие машинки
второй половины XIX в.
Знак для печати выби-
рался перемещением
линейки с литерами (а)
или вращением колеса
с литерами на ободе (б),
стоящем перпендику-
лярно валику с бумагой
(листу бумаги). Линейка
или колесо нажатием
на рычаг опускались на
бумагу, делая оттиск
с выбранной литеры,
и передвигались
на следующую
позицию для
печати другой
буквы.
МЕХАНИЗАЦИЯ ПИСЬМА
Идею буквопечатающих машинок подсказало книгопечата-
ние, т.е. получение оттисков с литер. Вероятно, первую бук-
вопечатающую машинку создал ещё в 1714 г. английский
изобретатель Г. Милль, но сведений об её устройстве не со-
хранилось. Неизвестно, как выглядела и пишущая машинка
1808 г. итальянского изобретателя П. Турри. В 1843 г. фран-
цуз Ш. Турбер сделал пишущую машинку для своей слепой
жены, использовав для получения оттисков на бумаге ры-
чажную передачу от клавиш к литерам.
Запомнив расположение клавиш,
слепой мог печатать, не видя букв.
Но в середине XIX в. под влиянием
буквопечатающего телеграфа Якоби
на первый план вышла идея
передвижных литер в индекс-
ных пишущих машинках.
КОПИРКА |
Изобретателем копировальной
бумаги считается. П. Турри,
а промышленное производство
копировальной бумаги началось
в 1820-х гг. по английской техно-
логии. Копирку делали, покрывая
тонкую бумагу сажей, смешанной
с мастикой. Копирку клали между
листами бумаги, красящим слоем
вниз. При письме давление стерж-
ня на бумагу переносило частицы
краски с копирки на нижний лист,
создавая копию написанного. Ко-
пирование рукописных докумен-
тов сразу оживило деловую жизнь,
но настоящую популярность ко-
пирка приобрела с распростра-
нением пишущих машинок. Удар
рычага с литерой был сильнее
ручного нажима и позволял сра-
зу получить до 5 копий текста.
РЫЧАГИ И ЛИТЕРЫ
Пишущая машинка для
слепых Турбера. 1843 г.
рычаги	клавиши
с литерами
валик с бумагой
К перспективной идее клавиатуры и рычажных литер вер-
нулись американцы Л. Шоулз и С. Суле: в 1867 г. они созда-
ли однобуквенную пишущую машинку, в которой рычагом
служил старый телеграфный ключ. На её основе в 1868 г.
они создали многобуквенную пишущую машинку с «рояль-
ной» клавиатурой. Рычаги с литерами в машинке Шоулза
и Суле ударяли по бумаге снизу, под придерживающим
лист валиком, и печатающихся букв было не видно.
Однобуквенная пишущая машинка Шоулза и Суле. 1867 г.
Нажатие на ручку (1) рычага (2) поднимало его плечо
со штырём (3), ударявшим по подпружиненному рыча-
гу с литерой (4). Литера снизу била по стеклу. Если под
стекло положить бумагу (5) и красящую ленту (6), литера
ударом оставляла оттиск на бумаге.
Рисунок
многобуквенной
пишущей машинки
Шоулза и Суле
из патента 1868 г.

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1868 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЫХОД НА РЫНОК
Шоулз продолжал работу над изобре-
тением, создав около 30 моделей пи-
шущих машинок. Лучшую из них он
предложил американской оружейной
фирме «Ремингтон», и в 1874 г. была
выпущена первая партия пишущих
машинок «Ремингтон № 1». Одним из
первых машинку «Ремингтона» купил
американский писатель Марк Твен и на-
печатал на ней книгу «Приключения
Тома Сойера». Новинку быстро оцени-
ли деловые конторы, банки и фирмы.
Пишущая машинка «Ремингтон № 2». 1878 г.
каретка (поднята) - подвижная часть машинки,
продвигающая валик
с бумагой по мере
печати знаков
на строке
клавиатура QWERTY
валик
прокручивает
бумагу для
печати новой
строки
клавиши
на
рычагах
рычаги
с литерами
расположены
по кругу под валиком
Рычажная передача ранних «Ремингтонов»
При нажатии на клавишу (1)
тросик (2) опускал плечо
литерного рычага (3), и
другое плечо с литерой (4)
било по красящей лентес
проходившей под
нижней стороной
валика с бумагой (5),
оставляя на ней
отпечаток. При
прокручивании
валика бумага
продвигалась вперёд
и вверх, и показывались
напечатанные
ранее строки.
1
151
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
QWERTY И ЙЦУКЕН
Шоулз и Суле сначала расположили клавиши с буквами
в алфавитном порядке от «А» до «Z», в два ряда, как в пиа-
нино. Многие часто употребляемые буквы оказались в цен-
тре клавиатуры, что было удобно, и печать шла быстро. Но
при быстром нажатии рычаги литер поднимались почти
одновременно и сцеплялись - приходилось останавливать
печать и ликвидировать «затор». Тогда Шоулз расположил
клавиши в 3 ряда друг над другом и «развёл» популярные
буквы по краям клавиатуры, чтобы машинистки стали пе-
чатать медленнее, но без «заторов». Порядок букв в верх-
нем ряду клавиатуры Шоулза составил буквосочетание
QWERTY - так и называется принятая во всём мире латин-
ская раскладка клавиатуры. Русскую раскладку клавиатуры
Й1УКЕН (после языковой реформы 1918 г. - ЙЦУКЕН) аме-
риканские производители печатных машинок придумали
в конце XIX в., когда использовалась иная схема расположе-
ния рычагов. Замедлять печать уже не требовалось, и в рус-
ской клавиатуре популярные буквы поставили в центре,
сделав её удобнее латинской раскладки.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
В 1890 г. некий Франц Вагнер придумал расположить ры-
чаги с литерами над бумагой, спереди, - так стало вид-
но, что печатается. Он продал свою идею фабриканту
Джону Ундервуду, и тот нажил состояние, продавая эти
удобные машинки под маркой «Ундервуд». Такую схему
стали употреблять все производители машинок.
В 1889 г. фирма «Ремингтон» выпустила пишущие ма-
шинки с электроприводом рычагов с литерами. В элек-
трических машинках, чтобы напечатать букву, доста-
точно было лёгкого нажатия клавиши, что экономило
силы машинисток. Но дорогие электрические машинки
не смогли полностью вытеснить механические.
Более 100 лет на пишущих машинках печаталась вся
деловая документация, рукописи литературных произ-
ведений и научных работ. В конце XX в. компьютеры
превратили пишущие машинки в историю, но на клавиа-
k турах сохранилась машинная раскладка.
Рычажная передача
пишущих машин
конца XIX-XX в в.
Рычажная литера
перед кареткой
делала отпечаток
на передней
части валика
с бумагой,
и печатающийся
текст был
виден
машинистке
Underwood
Пишущая машинка «Ундервуд № 3». 1920-е гг.
Литерные рычаги расположены
веером перед
кареткой

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
152
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ОТТО
В первом тепловом двигателе - паровой машине - тепло произво-
дилось в топке и в паровом котле, вне цилиндра - рабочего органа
машины. Топка и котёл делали двигатель громоздким и тяжёлым,
годным только для стационарного использования или для установ-
ки на большие пароходы и паровозы. В поисках идеи компактного
и лёгкого двигателя конструкторы пришли к мысли сжигать топли-
во внутри рабочего цилиндра - так появились прототипы двигателя
внутреннего сгорания (ДВС). Первый ДВС, схожий с современным,
создал в 1876 г. немецкий конструктор Николаус Отто.
ДВС де Риваса 1807 г.
Двухтактный ДВС
Ленуара 1860 г.
Двухтактный ДВС
Отто 1864 г.
Двигатель де Риваса
на самодвижущейся
тележке
Сдавливая баллон (1), в рабочий цилиндр (2) впрыски-
вали сжатый водород. Одновременно через откры-
вавшийся рычагом (3) клапан (4) в цилиндр впускали
воздух. Водородно-воздушную смесь (5) поджигала
электрическая искра от батареи Вольта (6). Взорван-
ная смесь расширялась, и её давление поднимало
поршень (7). Обратным движением рычага открывался
клапан (8) для выпуска отработанного газа, и тяжёлый
поршень падал. Движения поршня через цепь (9) пере-
давались валу (10), но лишь при обратном ходе поршня
трещотка (11) на кривозубой шестерёнке (12) позволя-
ла крутиться валу, который через ременную передачу
(13) раскручивал ось передних колёс (14) тележки.
ПРОБНЫЙ ВАРИАНТ
Первый двигатель внутреннего сгора-
ния (ДВС) создал французский изо-
бретатель Ф.И. де Ривас в 1807 г. Смесь
воздуха и водорода в рабочем цилиндре
зажигалась электрической искрой от
батареи Вольта, после подрыва смесь
расширялась, создавая высокое дав-
ление в цилиндре и подбрасывая пор-
шень. Отработанные газы выпускались,
образуя под поршнем вакуум. Под
воздействием давления атмосферы
и своего веса поршень падал, возвра-
щаясь в исходное положение, чтобы
повторить цикл. Де Ривас использовал
свой ДВС как привод передних колёс
повозки. Но из-за низкой эффектив-
ности его двигатель не нашёл спроса.
Впоследствии идеи де Риваса легли
в основу дальнейших разработок ДВС.
ВСЁ НАЧАЛОСЬ С ИСКРЫ
Историю ДВС ведут с 1777 г., когда А. Вольта электри-
ческой искрой подорвал смесь воздуха с горючим коксо-
вым газом, в состав которого входят углеводороды
(СН4 - метан, С2Н4 - этилен). Электрическая искра
с температурой несколько тысяч градусов подогрева-
ет газовоздушную смесь, и начинается окисление - ре-
акция взаимодействия молекул углеводорода с молеку-
лами кислорода (О2) из воздуха. При этом рвутся одни
молекулярные связи и образуются другие, что сопровож-
дается выделением большого количества теплоты -
окисление переходит в горение: СН4 + 202 = СО2 + 2Н2О +
+ тепловая энергия, С2Н4 + ЗО2 = 2СО2+ 2Н2О +тепло-
вая энергия. Горящая газовоздушная смесь расши-
ряется, создавая в закрытом пространстве огромное
давление, способное совершить работу - толкнуть
поршень в цилиндре двигателя. После сгорания газовой
смеси образуются выхлопные газы - смесь углекисло-
го газа (СО2) с водяным паром (Н2О).
ДВИГАТЕЛЬ ЛЕНУАРА
В 1860 г. другой француз, механик Э. Ленуар, сделал ДВС,
похожий на горизонтальную паровую машину, но работа-
ющий на смеси воздуха со светильным газом (содержащим
углеводороды). ДВС Ленуара был двойного действия - рабочий
ход поршень совершал при движении в обе стороны. Это обе-
спечивалось тем, что смесь поджигалась искрой от двух элек-
трических свечей по обе стороны от поршня, и впуск и выпуск
газов проводился также с двух концов цилиндра с помощью
золотников (таких же, как в паровых машинах). Цикл работы
ДВС Ленуара состоял из двух тактов (из двух ходов порш-
ня - вперёд и назад). Оба хода обеспечивались расширением
газовой смеси при сжигании, что требовало большого расхо-
да топлива. Работа ДВС Ленуара обходилась в 7 раз дороже
работы паровой машины той же мощности. Зато из-за отсут-
ствия котла и топки ДВС был компактнее, и его, например,
ставили на лодки, где не было места для паровой машины.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1876 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Цикл двухтактного ДВС Ленуара. 1864 г.
ПЕРВАЯ ПОБЕДА ОТТО
Недостатки ДВС Ленуара учёл немец-
кий конструктор Н.А. Отто при созда-
нии своего двухтактного двигателя.
Сделанный им в 1864 г. ДВС тоже ра-
ботал на смеси воздуха со светильным
газом. Отто поджигал смесь не элек-
трической искрой, а пламенем газо-
вой горелки, что было надёжнее при
тогдашнем уровне развития электро-
техники. ДВС Отто совершал один
рабочий ход. Сделав цилиндр вер-
тикальным, Отто заставил поршень
двигаться вниз без помощи давления
газов, только под воздействием своего
веса и давления атмосферы. Это по-
зволило его ДВС при вдвое меньшем
расходе топлива развивать мощность
как у ДВС двойного действия. ДВС
Отто оказался в 4-5 раз экономичнее
двигателя Ленуара. Первые ДВС Отто
широко использовались как приводы
для типографских машин, грузо-
вых лифтов-подъёмников, токарных
и ткацких станков, прядильных ма-
шин и прочего оборудования.
Первый такт. Поршень (1) двигается вперёд. Тяга (2) впускного золотника (3), связанная
через эксцентрик (4) с движением рабочего вала (5), открывает заднее отверстие (6)
в цилиндре (7) для впуска смеси светильного газа и воздуха. Поршень немного про-
двигается, впускной золотник перекрывает задний впуск, а выпускной золотник (8) от-
крывает переднее отверстие выпуска (9), через которое поршень выталкивает газы,
отработанные в прошлом такте. На заднюю свечу зажигания (10) подаётся высоко-
вольтный разряд от электрической батареи (11). Смесь зажигается, расширяется
и толкает поршень дальше вперёд до крайнего положения. Шток (12) поршня через
кривошипно-шатунный механизм (13) раскручивает вал и маховик (14).
Второй такт. Инерция крутящегося маховика тянет поршень на-
зад. Впускной золотник открывает переднее отверстие впуска
газов (15), поршень продолжает двигаться, впуск закрыва-
ется, смесь в цилиндре поджигается передней свечой
зажигания (16), давление газов толкает поршень назад,
золотник выпуска открывает заднее отверстие (17), и
отработанные в первом такте газы выходят. Поршень
занимает исходное крайне заднее положение. Цикл
повторяется.
СО2,
НгО
153
Двухтактные ДВС, работающие по принципу ДВС Отто
1864 г., и сейчас используются как приводы сенокосилок
и бензопил, в лодочных и мотоциклетных моторах.
Цикл двухтактного ДВС Отто. 1864 г.
Первый такт.
I.	Поршень (а), сцепленный зубчатой рейкой (б) на своем штоке
с шестерёнкой (в) маховика (г), начинал подъём благодаря
инерции вращения маховика. Когда он поднимался на 9%
своего полного хода, шток (д) заслонки (е) клапана впу-
ска (ж) поднимался за счёт вращения вспомогательной
шестерёнки (з) и скреплённых с ней эксцентриков (и).
Смесь газа и воздуха поступала в цилиндр под поршень.
II.	Заслонка перекрывала поступление газа, и смесь
в цилиндре поджигалась выбросом горящего газа из
полости (к), соединённой с газовой горелкой (л). Рас-
ширяющиеся газы подбрасывали поршень до крайнего
верхнего положения. При этом шестерёнка вала махо-
вика отсоединялась от зубчатой рейки на штоке поршня,
и поршень не мог раскручивать маховик.
Второй такт.
III.	Давление в цилиндре под поршнем быстро падало бла-
годаря охлаждению газов водой в рубашке охлаждения (м)
цилиндра. Под поршнем создавалось разряжение, и под воз-
действием атмосферного давле-
Николаус Аугуст Отто ния (цилиндр сверху открыт) и под
своей тяжестью поршень начинал
падать. В это время зубчатая рейка
соединялась с шестерёнкой вала
маховика, и поршень совершал
работу - раскручивал маховик.
IV.	При спуске поршень сжи-
мал охлаждённые газы. Когда
их давление превышало ат-
мосферное, открывался вы-
пускной клапан (н), и цилиндр
освобождался от отрабо-
танных газов. Поршень
занимал исходное край-
нее нижнее положение.
Цикл повторялся.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
154
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Четырёхтактный ДВС
Отто 1876 г.
Четырёхцилиндровые
ДВС начало XX в.
Бензиновый ДВС
Даймлера
1883 г.
Карбюратор
с жиклёром 1893 г.
Дизельный двигатель
1897 г.
ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ОТТО (продолжение)
Четырёхтактный двигатель
внутреннего сгорания
1876 г.
ЧЕТЫРЕ ТАКТА УСПЕХА
Настоящий прорыв в создании ДВС
Отто совершил в 1876 г. В новом двига-
теле Отто вернулся к горизонтальной
конструкции. Для увеличения мощно-
сти ДВС Отто решил перед воспламе-
нением сжать топливную смесь, а для
этого цикл работы ДВС пришлось уве-
личить до 4 тактов - 4 ходов поршня,
и этот двигатель стал называться четы-
рёхтактным ДВС.
Мощный четырёхтактный ДВС Отто вы-
теснил все предыдущие модели ДВС -
его схема стала образцом для создания
всех последующих ДВС вплоть до на-
шего времени и открыла возможность
Четырёхтактный цикл работы ДВС Отто 1876 г.
I такт. Впуск топлива: поршень (1) идёт вперёд (первый ход), создавая низкое давле-
ние в цилиндре. Вращение главного вала (2) через червячную передачу (3) переда-
ётся вспомогательному валу (4), управляющему газораспределительными клапана-
ми. В I такте вал открывает впускной клапан (5), и горючая смесь из топливного бака
(6) поступает в цилиндр (7). Клапан закрывается.
II такт. Сжатие смеси: поршень идёт назад (второй ход) и сжимает топливную смесь.
При запуске ДВС первый и второй ходы поршня осуществля-
лись вручную, затем это происходило автоматически - инер-
ция маховика (8) поддерживала вращение главного вала.
Ill такт. Расширение смеси (рабочий ход): вспомога-
тельный вал кратковременно открывает клапан (9), по-
дающий порцию смеси в газовую горелку (10), где она
воспламеняется (11) и, поступая в цилиндр, воспламе-
няет в нём основную порцию горючего. Газы в цилиндре
расширяются и выталкивают поршень вперёд (третий
ход). На этом такте поршень производит полезную ра-
боту: через шток (12) передаёт толчок кривошипно-ша-
тунному механизму (13), раскручивающему маховик.
IV такт. Выпуск отработанных газов: через выпускной
клапан (14) отработавшие газы, быстро сжимающиеся
благодаря рубашке охлаждения (15) в корпусе цилинд-
ра, удаляются из цилиндра. Создаётся разряжение (низ-
кое давление), и поршень идёт назад (четвёртый ход).
Цикл повторяется.
применения ДВС на транспорте.
перёд
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Производством всех ДВС Отто занималась компания «Ланген, Отто и Розен», созданная в 1869 г.
Отто совместно с немецкими предпринимателями Э. Лангеном и Л. Розеном. Современные четырёх-
тактныеДВС сохранили принципиальную схему Отто, но топливо в них поджигается искрой от элек-
трической свечи. Для увеличения мощности ДВС повышали объём его цилиндра, чтобы большим
объёмом топлива усилить мощь его расширения. Но увеличение цилиндра не могло быть бесконеч-
ным, и тогда придумали усиливать двигатель путём увеличения числа цилиндров, поршни которых
крутили один рабочий вал двигателя. Первые двухцилиндровые ДВС появились в конце XIX в., а че-
тырёхцилиндровые - в начале XX в. Сейчас встречаются шести-, восьми- и 20-цилиндровые ДВС.
Светильный газ был довольно дорогим топливом, и в Европе, и в России его производили не так
много. В поисках нового вида топлива для ДВС обратили внимание на другие вещества, содержа-
щие углеводороды - продукты нефтепереработки.
Сотрудники компании Отто Г. Даймлер и В. Майбах в 1883 г. создали первый бензиновый ДВС,
который в 1885 г. установили на первом мотоцикле, а в 1886 г. - на первом автомобиле.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1876 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
155
Однако бензин при испарении плохо смешивался с воздухом, реакция при возгорании протекала нерав-
номерно, и бензиновые ДВС, работая ненадёжно, не могли вытеснить газовые ДВС. Выход нашёл
венгерский инженер Д. Банки - в 1893 г. он придумал устройство для распыления бензина в воздухе -
карбюратор с жиклёром. Бензиновая взвесь, равномерно смешанная с воздухом, поступала в ци-
линдр, где при зажигании быстро превращалась в газовую смесь, обеспечивая хорошее протекание
реакции и мощное расширение при взрыве. В России первый бензиновый двигатель с карбюратором
сконструировал в 1880-х гг. О.С. Костович. В 1897г. немецкий инженер Р Дизель придумал дизельный
двигатель, в котором топливо воспламенялось не от огня или электрической искры, а от высокой
температуры, которая возникает при сильном сжатии воздуха. В России производство дизельных
двигателей, усовершенствованных российским инженером Г. В. Тринклером, началось в 1899 г. Эти
дизели устанавливали на стационарных машинах (станках и пр.).
Четырёхтактный цикл работы современного
одноцилиндрового ДВС
Такт - это один ход поршня (1), т. е. прохождение поршня от край-
него верхнего положения, верхней мёртвой точки (ВМТ), до крайне-
Работа современного четырёхцилиндрового четырёхтактного ДВС
В определённый момент работы ДВС в каждом его цилиндре прохо-
дят разные такты. Обычно порядок работы таков:
го нижнего положения, нижней мёртвой точки (НМТ).
I такт. Впуск. Поршень идёт вниз, создавая в цилиндре (2) раз-
ряжение. Открывается впускной клапан (3), и под воздействием
атмосферного давления из впускного трубопровода (4) в цилиндр
засасывается горючая смесь - распылённый в воздухе бензин (5).
II такт. Сжатие. Впускной клапан закрывается. Поршень идёт
вверх, сжимая горючую смесь (6).
Ill такт. Рабочий ход (расширение). Между электродами свечи
зажигания (7) проскакивает электрическая искра, поджигаю-
щая смесь. Газы расширяются (8), под их давлением поршень
идёт вниз и передаёт усилие через кривошипно-шатунный меха-
низм (9) на коленчатый вал (10), проворачивая его.
IV такт. Выпуск. Поршень по инерции идёт вверх. Открывается
выпускной клапан (11), и под давлением поршня отработанные
газы (12) вытесняются в атмосферу.
I цилиндр. Рабочий ход
(расширение)
II цилиндр. Выпуск
III цилиндр. Сжатие
IV цилиндр.Впуск
I цилиндр.Выпуск
II цилиндр. Впуск
III цилиндр. Рабочий ход
IV цилиндр. Сжатие
I цилиндр.Впуск
II цилиндр. Сжатие
III цилиндр. Выпуск
IV цилиндр. Рабочий ход
I цилиндр. Сжатие
II цилиндр. Рабочий ход
III цилиндр. Впуск
IV цилиндр. Выпуск
Выпуск Рабочий код
Сжатие
Впуск
Карбюратор с жиклёром
Топливо по трубке (г) поступает в поплавковую камеру (д), где
благодаря балансировочному отверстию (е) поддерживается
атмосферное давление. Поплавок (ж) с запорной иглой (з)
при расходовании бензина (и) в поплавковой камере опуска-
ется, и игла открывает клапан трубки подачи топлива из бака.
Как только бензин достигнет заданного уровня, игла запирает
клапан. Так в поплавковой камере поддерживается постоянный
уровень (к) топлива. По закону сообщающихся сосудов бензин
поступает через жиклёр (л) - форсунку с узким отверстием
для дозированной подачи топлива - в распылитель (м) в сме-
Четырёхтактный цикл работы современного дизельного ДВС
I такт. Впуск. Через впускной клапан в цилиндр поступает чистый
воздух (а).
II такт. Сжатие. Поршень поднимается и сильно сжимает воздух. От
сжатия температура воздуха поднимается до 700 °C.
Ill такт. Рабочий ход (расширение). Из форсунки (механического рас-
пылителя (б) под высоким давлением в нагретый сжатый воздух вспры-
скивается распылённое дизельное топливо (солярка). При 700 °C со-
лярка самовоспламеняется: капли солярки немедленно испаряются,
смешиваются с воздухом, возгораются, происходит взрыв и расшире-
ние газов. Под давлением поршень опускается.
IV такт. Выпуск. Отработанные газы выходят через выходной клапан (в).
сительной камере (н). На такте впуска работы ДВС давление
в цилиндре ДВС понижается, впускной клапан (о) открывается,
и в цилиндр поступает наружный воздух. Поток воздуха проходит
через смесительную камеру карбюратора. В узком месте этой
камеры - в диффузоре (п) - воздушный поток ускоряется, что
вызывает понижение давления в этой области. Под давлением
атмосферы бензин вытесняется из распылителя в диффузор
с низким давлением, разбивается потоком воздуха на мелкие
капли и смешивается с воздухом (р). Так в цилиндр ДВС посту-
пает смесь воздуха и взвеси бензиновых капель.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
156
ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Телектрофон Меуччи
1860 г.
Телефон Белла 1876 г.
ТЕЛЕФОН БЕЛЛА
Антонио Меуччи
Телефон - аппарат для передачи звуков на расстояние с помощью
электромагнитной индукции. Первым такой аппарат сконструиро-
вал итальянский учёный и механик Антонио Меуччи в 1860 г. Одна-
ко широкое распространение получил телефон, запатентованный
в 1876 г. американским изобретателем Александром Беллом.
ЗВУК И ЕГО РАСПРОСТРАНЕНИЕ
Колокольчик вибрирует от ударов язычка и ударяет по
прилегающим частицам воздуха. Частицы смещают-
ся во всех направлениях от колокольчика,
вызывая изменение плотности и давления
воздуха - колебания. Сжавшийся у ко-
локольчика воздух затем разряжает-
ся, расширяется, толкая воздушные
частицы дальше от колокольчика. Так
область сжатия перемещается в про-
странстве с постоянной скоростью,
создавая звуковую волну. Смещённые
частицы постепенно теряют энергию,
волна затухает, и звук глохнет.
Звук - это волна, распространяю-
щаяся от источника звука, подобно
кругам, расходящимся по воде от
удара дождевой капли. Звуковые вол-
ны достигают наших ушей, бьют по
чувствительным барабанным пере-
понкам, и мы слышим звук.
Распространяясь во все стороны,
звуковые волны быстро затухают.
Звук характеризуется частотой волны, измеряющейся в герцах (Гц)-единицах изме-
рения частоты колебаний, названных в честь немецкого физика Г. Герца.
1 Гц = 1 колебание в секунду. Звуковые волны высокой частоты колебаний (быстрой
смены областей сжатия и разряжения) мы воспринимаем как высокие звуки, а низ-
кочастотные колебания - как низкие звуки. Звуки - это волны в диапазоне 16-20 000 Гц.
Волны выше этого диапазона - ультразвук, а ниже - инфразвук, мы их не слышим.
Направив всю мощь звукового удара
в одну сторону, путь звуковой волны
удлиняют, и звук доходит дальше.
В 968 г. китайский изобретатель
Силу звукового удара (степень сжатия и разряже-
ния), т. е. величину амплитуды звуковой волны, мы
При ограничении области
распространения звука,
Кунг-фу-Винг придумал переговор-
ное устройство, передающее звуки
по трубам. Подобные «трубные»
механические телефоны до сих пор
иногда используются, например, на
судах для передачи команд с капитан-
ского мостика в машинное отделе-
воспринимаем как громкость звука. Звуковые вол-
ны большой амплитуды распространяются дальше
звуковых волн малой амплитуды.
например с помощью
рупора или слуховой
раковины, которые были
в первых телефонах,
сила звуковой волны уве-
личивается в открытом
направлении, и увели-
чивается расстояние
прохождения звука.
ние. Звуковые колебания в нужном на-
правлении можно передавать также
вибрацией натянутой верёвки - так
работает верёвочный телефон.
Верёвочный телефон. Стаканчик, в который гово-
рят - микрофон - вибрирует от звуковых колебаний,
сообщая вибрацию скреплённой с ним натянутой
верёвке. Верёвка доносит колебания до другого
стаканчика - динамика. При небольшой длине ве-
рёвки передаваемые звуки слышны отчётливо.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО НЕСЁТ ЗВУК
А. Меуччи ещё в 1850 г. открыл возможность преобразования
звуковых колебаний в колебания переменного тока. Практикуя
электролечение, он однажды присоединил провода к гортани
пациентки и в другой комнате, у электрогенератора, отчётли-
во услышал её голос. Вибрация голосовых связок передалась
проводам и смодулировала индуцируемый генератором ток,
что вызвало изменение магнитной силы. От этого катушка
стала вибрировать, а корпус генератора послужил резонато-
ром. Меуччи понял важность открытия и в 1857 г. сделал аппа-
рат для передачи звуков - телектрофон.
Телектрофон Меуччи. Звуковые волны
(1), входя в слуховую раковину (2) аппа-
рата, бьют по гибкой пластине (3), и она
толкает соленоид (катушку) (^.скользя-
щий по магниту (5). При сжатии соле-
ноид двигается в одном направлении,
при разряжении - в обратном. Под воз-
действием переменного магнитного
поля в соленоиде индуцируется пере-
менный электрический ток (6). По про-
водам (7) ток идёт на такой же аппарат,
находящийся в удалении. Там солено-
ид, подобно рамке Ампера, при про-
хождении тока одного направления
подтягивается к магниту, а при другом
направлении тока - отталкивается от
него. Колебания соленоида через пла-
стину бьют по воздуху, создавая звуки.

МИКРОФОН. ЗВОНОК И ТРУБКА
Меуччи не успел получить патент
на телектрофон, и слава изобретате-
ля телефона (от грет, «теле» - далеко,
«фон» - голос) досталась А. Беллу. Белл,
занимаясь усовершенствованием те-
леграфа, также случайно обнаружил
способ передавать звуки с помощью
электричества. Усилив звуковые коле-
бания мембраной, Белл сконструировал
телефон, запатентовал его в 1876 г., и
Александр Грейам Белл
именно его телефон
получил распространение. Первые аппараты Белла переда-
вали звуковые колебания, полученные непосредственно от
вибрации человеческого голоса. Они были слишком слабы,
и для улучшения передачи Белл использовал изобретение
американца Д. Юза - микрофон с угольным стержнем. Вскоре
американский изобретатель и предприниматель Т. Эдисон
заменил стержень на угольный порошок, и такой угольный
микрофон использовался в телефонных аппаратах до 1990-х гг.
Компаньон Белла Т. Ватсон придумал снабдить телефон
звонком для вызова абонента к аппарату. В первом телефоне
Белла была всего одна трубка, в неё и говорили, и через неё
же слушали ответ. Вскоре появилась вторая трубка, позво-
лившая одновременно говорить и слушать, позднее трубки
соединились на одной ручке, приобретя знакомый нам вид.
Телефонный аппарат. Конец XIX в.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Схема угольного микрофона.
Удар звуковой волны по мем-
бране (ж) сжимал угольный
порошок (з), меняя площадь
контакта мембраны с неподвиж-
ным электродом (и), тем самым
усиливая колебания напряжения
тока в проводах (к).
Первый вариант телефона Белла. 1876 г.
Передатчик. Звуки голоса через слуховую раковину (1)
поступали на мембрану (2), заставляя её вибрировать
и колебать скреплённый с нею магнитный стержень со-
леноида (3). В витках соленоида под воздействием ме-
няющегося магнитного поля индуцировался перемен-
ный ток. По проводам (4) ток поступал на приёмник.
Приёмник. Под воздействием переменного тока солено-
ид (5) колебался на магнитном сердечнике (6), переда-
вая колебания на пластину (7), ударяющую по мембра-
не (8), от которой исходили слышимые звуковые волны.
Запатентованный телефон Белла.
1876 г. Трубка работала и как
приёмник, и как передатчик.
слуховая
раковина
электромагнит
Телефонный аппарат Белла.1880-е гг.
В трубке (а) звуковые волны от голоса говорящего преоб-
разовывались в колебания переменного тока. Для уве-
личения амплитуды этих колебаний ток
поступал в микрофон Юза (б). Угольный
стержень (в) микрофона, упиравшийся
острыми концами в угольные чашечки
(г) на подвижных контактах (д), также
колебался под воздействием звуковых
волн. Вибрируя, стержень менял пло-
щадь контакта с чашечками в соответ-
ствии со звуковыми колебаниями - т. е.
усиливал колебания напряжения в про-
водах (е), ведущих к приёмнику. При
воспроизведении звука на приёмнике
более сильные колебания преобразо-
вывались в более сильные звуковые вол-
ны, и был слышен более громкий звук.
Первая телефонная линия в 1878 г. в американском городе Нью-Хейвен связала 21 абонента. Владе-
лец телефона связывался с телефонисткой на телефонной станции, и она вручную соединяла кон-
такты проводов аппарата звонящего с контактами проводов аппарата нужного абонента. В 1879 г.
телефонный аппарат ручная телефонная станция заработала в Париже, а в 1881 г. - в Москве, Пе-
с наборным диском. 1920-е гг. тербурге, Одессе, Риге и Варшаве. Со временем качество телефонной свя-
зи улучшалось, число абонентов росло, и телефонистки уже не справлялись
с соединениями. В конце XIX в. появились автоматические телефонные
станции (АТС). Телефонные аппараты стали снабжать наборными дисками,
вращением которых набирался телефонный номер, и на станции аппарат
звонящего автоматически соединялся с аппаратом набранного номера. АТС
работали более 100 лет, а теперь их сменяет цифровая телефонная связь.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
158
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Дуговая лампа Якоби
1849 г.
Лампа накаливания
Гёбеля 1854 г.
Лампа накаливания
Лодыгина 1874 г.
«Свеча Яблочкова»
1876 г.
Лампа накаливания
Эдисона 1879 г.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА
Идея электрического освещения, первого освещения без огня, воз-
никла ещё в начале XIX в. Но из-за отсутствия источников электро-
энергии широкое внедрение электроосвещения было невозможно,
и города осветились газом. Первую электрическую лампу для се-
рийного производства создал в 1879 г. американец Томас Эдисон.
Он же основал фирму «Дженерал электрик», которая распростра-
нила электрическое освещение в мире.
Дуговая лампа
Электрический разряд
между двумя угольны-
ми стержнями (1) на
открытом воздухе образовывал ярко
светящую электрическую дугу (2).
Угольные стержни быстро сгорали,
а электрическая дуга нуждалась
в постоянном расстоянии между
углями. В 1856 г. появились лампы
с электромагнитными регулятора
ми (3), автоматически корректиру-
ющими это расстояние. Но лампы
с регуляторами были очень дороги.
стить снова, т.к. контакта между электродами не было.
Матовые плафоны (7) смягчали ослепительный свет дуги.
«Свеча Яблочкова»
Два угольных блока (4) разделены
изолятором - стержнем из глины као-
лина (5) - и соединены тонкой проволоч-
кой, которая при подключении лампы
к источнику тока перегорала, образуя
вместо себя электрическую дугу (6).
Горящая дуга постепенно сжигала
угольные блоки и каолин. При отключении
тока свеча гасла, и её нельзя было запу-
ОСЛЕПИТЕЛЬНАЯ ДУГА
Впервые электричество для освещения применил
Б.С. Якоби в 1849 г.: работа его лампы основывалась на свече-
нии электрической дуги, открытой В.В. Петровым в 1802 г. Ду-
говая лампа Якоби служила прожектором на башне петер-
бургского Адмиралтейства. В 1876 г. русский изобретатель
П.Н. Яблочков, работавший в Париже, усовершенствовал
дуговую лампу, сделав её пригодной для массового произ-
водства. В 1877 г. «свечами Яблочкова» осветились некоторые
улицы Парижа, Лондона и Берлина, а с 1878 г. Яблочков
стал распространять электрическое освещение в России.
И СВЕТИТ, И ГРЕЕТ
НИТЬ, «ОДОМАШНИВШАЯ» ЛАМПУ
При прохождении тока по
проводнику его свободные
электроны сталкиваются
с ядрами атомов и отдают
им часть энергии, увеличи-
вая внутреннюю энергию
Дуговые лампы были слишком ярки-
ми и неэкономными для домашнего
использования. Ещё в 1854 г. немецкий
часовщик Г. Гёбель придумал экономич-
ную и не слишком яркую электриче-
скую лампу накаливания. Но его изобре-
тение осталось без внимания. В 1874 г.
независимо от него русский изобре-
(?)	жж	татель А.Н. Лодыгин приду-
Т	/	мал свою лампу накаливания
\	/	с тонким угольным стержнем
/	в вакуумированной колбе.
I	Подобную лампу с угольным
волокном в качестве нити на-
каливания в 1878 г. предложил
английский Дж. У Свен (Суон).
. _ Лампа Гёбеля
Свет даёт раскалённый током проводник -
обугленная бамбуковая нить (1) в стеклянной
1 колбе (2), из которой выкачан воздух (создан
I тТ/ вакуум). Без доступа кислорода горение не-
т)/ ХСЦ возможно, и поэтому нить не сгорает.
проводника и тем самым нагревая его. От нагрева
проводник раскаляется и начинает светиться. Коли-
чество теплоты (Q), выделяемой проводником, опре-
деляется законом Джоуля-Ленца и зависит от силы
тока (I), сопротивления проводника (R) и от време-
ни прохождения тока (t): Q = l2Rt.
Лучший материал для нити накаливания в лампе - про-
водник с большим сопротивлением, увеличивающим его
нагрев и свечение от накала, но с высокой темпера-
турой плавления, которая не даст проводнику распла-
виться и разорвать электрическую цепь. Чем тоньше
нить проводника, тем сильнее она раскаляется и ярче
светит. В неподвижных проводниках вся работа тока
идёт на увеличение его внутренней энергии, и провод-
ник отдаёт избыток этой энергии окружающим телам.
96% электроэнергии в лампе уходят на нагрев нити
и на невидимое глазу инфракрасное излучение. Коэф-
фициент полезного действия (КПД) лампы накалива-
ния составляет 4% - т. е. всего 4% энергии обеспечи-
вает видимое глазом световое излучение.

СВЕТ И ТЕПЛО • 1879 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
159
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ТРУДЫ ЭДИСОНА
Созданием электрической лампы накаливания для серийного производства
в 1876 г. занялся американский изобретатель и предприниматель Т. Эдисон.
Вероятно, взяв за образец лампу Лодыгина, но не желая использовать его патент
на угольный стержень, Эдисон и его помощники, перепробовав массу материа-
лов, сделали нить накаливания из обугленного хлопкового волокна. Также в лабо-
ратории Эдисона добились надёжного способа получения вакуума в стеклянной
колбе, придумали винтовой цоколь для крепления лампы в патроне с контактом
от источника тока и поворотный выключатель. Созданные Эдисоном в 1879 г.
лампы непрерывно светили по 40 часов. В 1880 г. ими осветили пароход «Колум-
бия», и Эдисон приступил к разработке системы подачи тока, чтобы вытеснить
газовое освещение электрическим. Он совместил все детали этой системы: па-
ровые генераторы на электростанции, провода, выключатели, розетки и лампы,
и в 1882 г. на Перл-стрит в Нью-Йорке заработала первая электростанция, дающая
ток на 5000 ламп Эдисона. Созданная Эдисоном компания «Дженерал электрик»
занялась строительством электростанций и повсеместным внедрением элек-
тричества, а в 1887 г. Эдисон основал завод по производству ламп накаливания.
вакуум
Томас Альва Эдисон
накаливания '
из обугленного
хлопкового
волокна
Лампа Эдисона.
1879 г.
Александр Николаевич
Лодыгин
угольный
стержень
вакуум-----
электроды
(проводники)
Лампа
накаливания
Лодыгина
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
гнездо
патрона
с ввёрнутым
цоколем
лампы
ЭЛЕКТРОТЕПЛО
Нити накаливания
также используются
в нагревательных при-
борах. Они вставляются в металличе-
ские трубки, во избежание короткого
замыкания трубка и проводник изо-
лируются друг от друга, например,
керамическим порошком. Спираль
через изолятор передаёт нагрев ме-
таллической трубке, которая раска-
ляется и отдаёт тепло. Трубчатые
электронагреватели -
ТЭНы - различных
форм используются в
нагревательных прибо-
рах, первые из которых
появились ещё в XIX в.
3. Нить
накаливания
4. Контакты
ТЭН - трубчатый электронагреватель
1. Металлическая
трубка
2. Изолятор
Для своих ламп Эдисон приобретал патенты на самые
передовые разработки. В 1880 г. он купил патент на ис-
пользование в своих лампах угольного волокна Свена,
более долговечного, но затеняющего стекло угольным
налётом, а потом приобрёл у Лодыгина патент на его
изобретение 1890-х гг. - использование в лампах нити
из вольфрама, тугоплавкого металла с температу-
рой плавления 3387 °C. Вольфрам - отличный проводник,
раскаляющийся от прохождения тока до 3000 °C и даю-
щий яркий свет. Для увеличения яркости длину вольфра-
мовой нити увеличили, свернув её в двойную спираль.
Но срок жизни вольфрамовых ламп был недолог: вакуум
в колбе лампы не давал металлу гореть, но не препят-
ствовал его испарению - нить истончалась и рвалась.
В 1910 г. американский химик И. Ленгмюр предложил за-
полнять колбы ламп газом аргоном. Гзз препятствовал
испарению вольфрама.
Дуговые лампы сейчас работают в мощных прожекто-
рах. Модификация дуговой лампы - люминесцентные
лампы, в которых излучение создаётся дуговым разря-
дом в смеси газа и ртути. Так устроены некоторые со-
временные энергосберегающие лампы.
Современная лампа накаливания
. Колба, заполненная смесью аргона и азота,
реже газами криптоном и ксеноном (в мало-
мощных лампах - вакуум). 2. Нить накала из
вольфрама толщиной в 0,06-0,04 мм, свёрну-
тая в двойную спираль, нагревается до 3000 °C.
3. Электроды (проводники). 4. Стеклянная ножка
лампы, поддерживающая электроды и держате-
ли нити. 5. Выходы электродов. 6. Винтовой цоколь
стандартного размера, принятого Эдисоном, для
вкручивания в патрон светильника. 7. Контакт цоколя
для подключения к проводам электросети.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
160

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Рефрижератор Мура
1803 г.
Кондиционер Гори
1850 г.
Холодильник
Харрисона 1857 г.
Холодильник Линде
1879 г.
ХОЛОДИЛЬНИК ЛИНДЕ
Для сохранения скоропортящихся продуктов люди с древности
использовали холод и лёд. Но в жарких краях лёд - редкость, да и
в северных странах он доступен лишь зимой. В середине XIX в. лёд
научились производить с помощью компрессионных холодильных
машин. В 1879 г. немец Карл фон Линде запатентовал один из пер-
вых охлаждающих приборов - компрессионный холодильник - и на-
чал производство холодильных агрегатов, основав «Товарищество
холодильных машин Линде», действующее по сей день.
Русский ледник
Рефрижератор Мура
Масло (1) в контейнере
из тонких листов стали (2),
обернутых кроличьими
шкурками (3), засыпан-
ное льдом (4) в деревян-
ной бадье (5).
СОХРАНЕНИЕ ХОЛОДА
На Руси продукты хранили в ледниках -
глубоких погребах, набитых заготов-
ленным с зимы льдом. В такой обши-
той брёвнами яме с крышей, плотно
обложенной дёрном, лёд сохранялся
всё лето и почти не таял, потому что
был окружён материалами, плохо про-
водящими тепло - теплоизоляторами.
В 1803 г. теплоизоляционными свой-
ствами различных материалов вос-
пользовался американский торговец
Т. Мур для сохранения свежести сли-
вочного масла. Он придумал прибор
рефрижератор (от лат. refrigeratus -
охлаждённый), устроенный подобно
термосу со льдом.
СВЕЖЕСТЬ ВО ЛЬДУ |
Бактерии выделяют токсины
(яды) и, размножаясь в продуктах,
делают их ядовитыми. Такими
испорченными продуктами можно
отравиться. Лучший помощник
в борьбе с бактериями-холод. Бак-
терии, как всё живое, нуждаются
в воде и перестают расти, когда
вода замерзает. Так арктические
льды тысячелетиями сберегают
от разложения бактериями тела
мамонтов. В 2006 г. в Антарктиде
был обнаружен продуктовый склад
экспедиции 1904 г., в котором
продукты остались съедобными.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ |
Повышение температуры - это ускорение
движения атомов. Гзрячее тело, соприкаса-
ясь с холодным, передаёт его атомам энер-
гию движения своих атомов - теплоту.
При этом горячее тело остывает, теряя
внутреннюю энергию, а холодное - нагре-
вается, получая эту энергию. Чем плотнее
стоят атомы в веществе, тем быстрее
они передают друг другу тепло. Поэтому
вещества с большой плотностью (метал-
лы, камни) обычно нагреваются быстрее,
чем менее плотные вещества (вода, дерево,
воздух), у которых расстояние между ато-
мами больше. Для сравнения теплопровод-
ности различных материалов применяют
коэффициент теплопроводности, опреде-
ляемый количеством теплоты (Вт/м-С°),
проходящей через 1 м вещества за 1 сек, при
разности температур в 1 С°.
Ватт (Вт) - единица измерения механической, тепловой и электрической
мощности, названная в честь Дж. Уатта, изобретателя паровой машины.
Сталь == 58 Вт/м-С°
Камень == 3,5 Вт/м-С°
Земля == 0,9 Вт/м-С°
Вода == 0,6 Вт/м-С°
Чугун - отличный теплопрово-
дник, поэтому чугунок в печи
быстро прогревается и легко
отдаёт тепло вареву.
плотно
стоящие
атомы металла
быстро
проводят тепло
Дерево == 0,2 Вт/м-С°
Воздух == 0,03 Вт/м-С°	ф
Мех/перо == 0,02 Вт/м-С°
Абсолютный вакуум-0 Вт/м-С°
далеко
отстоящие
друг от друга
атомы газов
медленно
проводят тепло
Меховая шуба не греет, а изолирует
тепло тела от наружного холода. Воз-
душная прослойка между волоска-
ми меха - отличный теплоизолятор.
воздух
в чугунке
нагревается
медленнее,
чем вода

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • 1879 г.
«I & 4l> ? £а Д I Sh
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
161
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ПРОИЗВОДСТВО ХОЛОДА
В 1850 г. американский врач Дж. Гори создал прототип кон-
диционера для охлаждения воздуха в больничных палатах.
Он использовал свойство сжатого воздуха при разрежении
поглощать окружающее тепло. Аппарат для сжатия газов -
компрессор - работал как насос, накачивая газы в конденса-
тор, где они сжимались и сжижались от высокого давле-
ния. Любое вещество в жидком состоянии холоднее, чем
в газообразном, и, сжижаясь в компрессоре подсобного
помещения, газы избавлялись от лишнего тепла. В палаты
Горн провёл трубы испарителя, в котором поступающий
маленькими порциями сжиженный воздух при нормаль-
ном давлении возвращался в газообразное состояние. Рас-
ширяясь, газы поглощали тепло из воздуха палаты.
Расширяющийся газ поглощает так много тепла, что на тру-
Устройство холодильника Линде. Паровой насос (1)при
ходе поршня вниз всасывал газообразный аммиак (2) из
испарителя (3), а при ходе поршня вверх закачивал ам-
миак в конденсатор (4). Там газ сжимался (5), выделяя
тепло, и в виде охлажденной жидкости через вентиль-ре-
гулятор (6) выпускался в испаритель, где снова перехо-
бах испарителя конденсируются и леденеют водяные пары
из окружающего воздуха. В 1857 г. австралиец Дж. Харри-
сон стал с помощью компрессорной установки замораживать
продукты. Так был изобретён холодильник.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
дил в газ, расширялся, поглощая тепло из охлаждаемого
помещения (7).
ХОЛОДИЛЬНЫЙ КОРОЛЬ
В 1879 г. немец Карл фон Линде основал фирму
по производству запатентованных им компрес-
сионных холодильников с газом аммиаком в ка-
честве рабочего вещества - холодильного агента
(хладагента). Первый холодильник, купленный
у Линде пивоваренным заводом в Триеле, 30 лет
охлаждал готовое пиво, продлевая жизнь напит-
ка. Холодильники Линде устанавливались на пи-
щевых предприятиях, в вагонах и судовых трю-
мах для перевозки скоропортящихся продуктов.
Благодаря холодильникам Линде начали постав-
лять баранину из Австралии в Европу.
«Топ-Монитор» -
первый серийный
бытовой электрический
холодильник.
Современные холодильники действуют по тому же принципу
что и холодильники Харрисона и Линде, но с 1930-х гг. в каче-
стве хладагента используется безвредная для здоровья газо-
вая смесь фреон.
Линде, учеником которого был один из создателей двигате-
лей внутреннего сгорания Р. Дизель, первым заменил паро-
вой привод насоса в компрессоре холодильника на ДВС, сделав
холодильник компактнее и экономичнее. Но использование
холодильников в домах стало возможно лишь с появлением
электродвигателей, не загрязняющих помещение выхлопа-
ми. Первый электрический холодильник появился в США
в 1913 г., а с 1927 г. фирма «Дженерал электрик» стала массо-
во выпускать бытовые холодильники.
Современный холодильник

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
162

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Описание бактерий
Левенгуком 1676 г.
Открытие анаэробов
Пастером 1857 г.
Опровержение
теории самозарож-
дения микробов
1860 г.
Открытие возбудителя
сибирской язвы
Кохом 1876 г.
Вакцина против
сибирской язвы
Пастера 1881 г.
Вакцина против
бешенства Пастера
1885 г.
Основание Института
Пастера 1887 г.
вакцинация и иммунология
Победа медицины над оспой с помощью вакцины Э. Дженнера
1765 г. была победой «вслепую», полученной не знаниями, а опытом.
Медики не понимали ни причин возникновения болезни, ни механиз-
мов формирования иммунитета к ней после прививки. В середине
XIX в. французский химик и естествоиспытатель Луи Пастер открыл
болезнетворные свойства микроорганизмов и выработал способ
борьбы с инфекциями - вакцинацию - прививание здоровому че-
ловеку ослабленного возбудителя заболевания. Так была основана
наука иммунология, ставшая главным помощником человечества
в борьбе с инфекционными болезнями.
Бактерии (бациллы) под микроскопом
МИКРООРГАНИЗМЫ, или МИКРОБЫ, - мельчайшие животные и растительные ор-
ганизмы, различимые лишь в микроскоп.
БАКТЕРИИ - одноклеточные организмы, относящиеся к прокариотам - микробам
без клеточного ядра. Бактерии для человеческого организма могут быть как по-
лезными (например, бактериальная флора, способствующая пищеварению),
так и вредными, болезнетворными.
БАЦИЛЛЫ, или ПАЛОЧКИ, - бактерии вытянутой формы.
ПОГРУЖЕНИЕ В МИКРОМИР
ВИНО И КУРЫ НА СЛУЖБЕ ИММУНОЛОГИИ
Вредоносные действия микробов Пастер впервые обнару-
жил, изучая по просьбе французских виноделов и пивова-
ров причины, по которым портятся производимые ими на-
Первым увидел бактерии в свой микро-
скоп А. Левенгук в 1676 г., но он не выде-
лял их в ряду других микроорганизмов.
Спустя 200 лет после открытия Левен-
гука, в 1850-х гг., изучением бактерий
и других микробов занялся Луи Пастер.
Он сделал ряд блестящих открытий:
определил, что брожение не химиче-
ский процесс, как считали ранее, а ре-
зультат жизнедеятельности дрожже-
вых грибков, доказал невозможность
самозарождения микроорганизмов, от-
крыл ряд микроорганизмов анаэробов,
для которых губителен кислород.
микробы
и их споры
Опыт Пастера, доказывающий
невозможность самозарождения
микробов
Пастер доказал, что появляющиеся
в любой пригодной питательной
среде микробы развиваются
из распылённых в воздухе спор
(клеток размножения), а не само-
зарождаются. Он залил стерилизо-
ванный питательный раствор
в сосуд с изогнутым горлышком,
и споры из воздуха оседали
в изгибах горлышка, не достигая
раствора. Даже спустя дли-
тельное время признаков жизни
в растворе не обнаружили.
Такой же раствор в открытом
сосуде оказался полон микробов.
питки. Он определил, что каждая «болезнь» вина или пива
вызвана своим возбудителем - микробом. Это открытие на-
толкнуло Пастера на мысль, что и заразные болезни чело-
века и животных также вызываются деятельностью вредных
микроорганизмов.
В поисках подтверждения своей теории Пастер взялся за
исследование безопасной для человека, но смертельной
для птиц куриной холеры. Он выявил бактерии-возбудители
этой болезни, разводил их на питательном бульоне и за-
ражал ими кур. Заражённые куры неизбежно умирали,
а способа борьбы с болезнью не находилось. Но однажды
бактерии куриной холеры на несколько недель остались
без питания, и, когда этими ослабленными бактериями
заразили кур, птицы выжили. Пастер понял,
что введение ослабленных культур микро-
бов создает у животных и человека невос-
приимчивость к ним - вырабатывает
иммунитет. Он объяснил, что и оспо-
прививание Э. Дженнера - это не что
иное, как введение ослабленного виру-
са. Ослабленный микроб не способен
вызвать тяжёлую болезнь, но на нём
организм «тренируется» вырабатывать
защиту к данному виду возбудителей.
Этим открытием Пастер положил основу
новой науке - иммунологии.

МЕДИЦИНА • 1881 г.
ПАСТЕРИЗАЦИЯ |
Выяснив, что большинство ми-
кробов погибает при повышении
температуры, Пастер предло-
жил убивать микробы, портящие
вино и пиво, нагревая напитки до
60-80 °C в течение 30-60 минут.
Такое обеззараживание - пасте-
ризация, почти не меняющая
вкуса и свойств продуктов, - по
сей день применяется для кон-
сервирования вина, пива, молока,
соков, бульонов. Но пастеризация
не убивает споры микробов, и для
полного обеззараживания продук-
ты подвергают стерилизации -
длительному нагреву до темпе-
ратуры выше 100 °C, меняющему
их вкус и свойства.
Луи Пастер
ВТОРОЕ РОЖДЕНИЕ ВАКЦИНАЦИИ
Продолжая исследования, Пастер об-
ратился к изучению сибирской язвы.
Это инфекционное заболевание, вызы-
вающее массовый падёж скота, смер-
тельно опасно и для людей. В 1876 г.
немецкий врач и микробиолог Роберт
Кох открыл возбудитель этой болез-
ни - бациллу антракса. Пастер выяснил,
что эта бацилла является анаэробом
и для неё губителен кислород. Осла-
бив культуру этих бацилл кислородом, Пастер приготовил
материал для прививки. В память о противооспенной вак-
цине Дженнера Пастер предложил называть все препараты,
предназначенные для создания иммунитета к инфекциям, -
вакцинами, а само прививание - вакцинацией.
В 1881 г. Пастер заразил сибирской язвой 50 овец, половина
из которых перед этим прошла вакцинацию. Все неприви-
тые овцы умерли, а привитые остались здоровы, что бле-
стяще доказало верность выводов Пастера. Вакцину Пасте-
ра стали успешно прививать и людям.
Бациллы антракса - возбудители сибирской язвы
Злокачественный
карбункул сибирской
язвы на коже человека
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Эффективность открытого Пастером способа вакцинации
подтвердилась в 1885 г. с открытием вакцины против смер-
тельного заболевания-бешенства, которым люди заража-
лись после укуса больным животным. Пастер ввел ослаблен-
ный возбудитель бешенства мальчику, покусанному бешеной
собакой (постконтактная вакцинация), и спас жизнь ре-
бенку. С 1886 г. пастеровские станции, делающие привив-
ки против бешенства, стали открываться по всему миру.
В 1887 г. Пастер основал Институт по изучению инфекци-
онных заболеваний и пригласил работать лучших микро-
биологов мира, в том числе и русских учёных И. И. Мечникова
и Н.Ф. Гзмалею. В Институте Пастера были разработаны
вакцины против дифтерии, столбняка, туберкулёза,
полиомиелита, гриппа, жёлтой лихорадки, чумы и ряда
других опасных заболеваний, в 1983 г. здесь был открыт
ВИЧ (вирус имуннодефицита человека, СПИД), но вак-
цины против него пока не создано.
Институт Пастера в Париже
с памятником его основателю - Луи Пастеру

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
164
1РЕВНИЙ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Автомобиль «Бенц
Патент-Мотова ген»
1885 г.
Автомобиль
«Виктория» Бенца
1893 г.
Автомобиль «Вело»
1894 г.
Первый автобус 1895 г.
Основание фирмы
«Даймлер-Бенц»
1926 г.
АВТОМОБИЛЬ БЕНЦА
Появление компактных и мощных двигателей вну-
треннего сгорания (ДВС) открыло новые возмож-
ности перед конструкторами самодвижущихся
экипажей. Раньше других ими воспользовался
немецкий инженер Карл Бенц, построив в 1885 г.
первый автомобиль с бензиновым ДВС.
Карл Бенц
МЕЧТА НА ТРЁХ КОЛЕСАХ
Кард Бенц, владелец механической мастерской в г. Мангейме в Германии, ещё в 1870-х гг. задумал-
ся о создании автомобиля. Он разработал свой вариант двухтактного ДВС и приспособил его для
использования на транспортном средстве. Бенц снабдил ДВС механическим приводом, управляющим
впускным и выпускным клапанами. Вместо опасной при движении горелки Бенц запатентовал систему
электрического зажигания, которая, работая от батареи, создавала искру свечой зажигания. Бенц также
сконструировал сцепление - механизм, размыкающий и замыкающий передачи колёсам вращения
вала и маховика. Чтобы менять частоту вращения главного вала, влияющую на скорость движения
транспортного средства, Бенц придумал акселератор - регулятор подачи топлива в цилиндр ДВС.
Для управления скоростью будущего автомобиля Бенц создал коробку передач - систему шестерё-
нок, подобную кассете цепной передачи современного велосипеда. Решив использовать в будущем
автомобиле бензин, Бенц усовершенствовал карбюратор, а для охлаждения ДВС запатентовал свою
конструкцию водяного радиатора.
Первый автомобиль Бенц собрал в 1885 г. Ему пришлось использовать на своей машине защищённый
патентом четырёхтактный двигатель Отто, поэтому испытания Бенц проводил тайно во дворе своей
мастерской. Лишь в 1886 г., когда истёк 10-летний срок патента Отто, Бенц подал заявку на патент ав-
томобиля «Бенц Патент-Мотоваген» и провёл первую публичную демонстрацию своего изобретения.
«ПАТЕНТ МОТОВАГЕН
БЕНЦ». 1885 г.
в следующих моделях
«Мотовогено» внутри ведомого шкива
Бенц установил коробку передач
Запуск двигателя
Перед поездкой в бак для охлаждения (1) заливалась вода, поступающая в рубашку ох-
лаждения цилиндра ДВС, играющую роль радиатора. В топливный бак (2) заливали бензин,
в маслёнку (3) - масло, которое, постоянно поступая в двигатель, смазывало его трущиеся
части. Двигатель заводили вручную, раскручивая горизонтальный маховик (4), связанный
через кривошипно-шатунный механизм (5) со штоком (6) поршня ДВС.
Маховик через шестерённую передачу (7) раскручивал (26,
। горизонтальный промежуточный вал (8), несший
на себе ведущий шкив (9) главной ременной -
(V) передачи (10) и эксцентрики (11) приводов
впускного и выпускного клапанов цилиндра
-Ту''х	(12) ДВС. Так движения вала управляли так-
же впуском топлива и выпуском отработав-
/и ших газов.
рессора
Максимальная скорость:
16 км/ч
Масса: 265 кг _______Г
Двигатель:
OAHOI 1илинлровый^^2—
четырёхтактный ДВС,
объём 1 л,
мощность
400 оборотов в минуту.
Три спицованных
колеса в резиновых
шинах.
Роль подвески
выполняли две
продольные рессоры

ТРАНСПОРТ • 1885 г.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
165
СЕМЬЯ КАК ДВИГАТЕЛЬ ПРОГРЕССА
В 1887 г. Бенц представил свой автомо-
биль на Парижской выставке и с 1888 г.
начал производить «Мотовагены» на
продажу. Лучшую рекламу изобре-
тению Бенца сделала его жена, Берта
Бенц. В августе 1888 г. она с детьми без
ведома супруга отправилась на его
автомобиле из Мангейма в соседний
Пфорцгейм навестить свою мать. От-
важная женщина сама справлялась
с мелкими поломками, а бензин для
заправки авто она покупала в придо-
рожных аптеках, где он продавался
как лекарство. Преодолев за день бо-
лее 100 км, первая в мире автомоби-
листка добралась до цели и телегра-
фировала обеспокоенному супругу
об удачном завершении поездки. Пу-
тешествие Берты выявило недостатки
конструкции автомобиля. Так, по со-
вету супруги, которой пришлось вруч-
ную толкать автомобиль на крутую
горку, Бенц стал снабжать новые моде-
ли «Мотовагенов» коробками передач.
Работа двигателя
Бензин из топливного бака поступал в карбюратор (13)
и распылялся в его смесительной камере, смешиваясь
с воздухом. При открытом впускном клапане эта смесь
Цена первых автомобилей была очень высока, их было
сложно обслуживать и негде заправлять. Автомобили
с трудом завоёвывали популярность, и к 1893 г. в Гер-
мании и во Франции, где был открыт филиал фирмы
Бенца, продали всего 25 «Мотовагенов». Но производи-
тели почувствовали за автомобилями большое будущее,
и фирмы, выпускающие авто, стали возникать по всему
миру. Бенц продолжал работу над усовершенствованием
своего изобретения, и в 1893 г. на смену «Мотовагену»
пришёл более дешёвый и мощный двухместный автомо-
биль «Виктория», уже на 4 колёсах. Эта модель оказа-
лась более успешна - за первый год Бенц продал 45 «Вик-
торий». Следующей моделью Бенца стал скоростной
«Вело» 1894 г., который хорошо показал себя в автомо-
бильных гонках Париж-Руан. На базе легкового авто Бенц
в 1895 г. создал первый в мире автобус. Фирма «Бенц»
стремительно набирала популярность. В 1926 г. веду-
щие немецкие производители автомоби-
лей, Бенц и Даймлер (сотрудник фир-
мы Отто и создатель первого
бензинового ДВС), объеди-
нили свои фирмы в компанию
«Даймлер-Бенц», начав-
шую выпуск автомобилей
под общей маркой «Мер-
седес-Бенц». Автомоби-
ли этой компании оста-
ются одними из самых
престижных и по сей
день.
по трубе (14) поступала в цилиндр ДВС, сжималась
поршнем и воспламенялась свечой зажигания (15), по-
лучавшей питание от электрической батареи в коробе
(16) под сиденьем (17). Взрыв смеси толкал поршень на-
зад, и он совершал рабочий ход, рас-
кручивая маховик. Инерция маховика
обеспечивала движение поршня
в остальных трёх тактах. Отрабо-
танные газы выпускались через
выпускной клапан.
Готтлиб Даймлер
Автомобиль Бенца «Вело». 1894 г.
Старт, управление, торможение
Водитель усаживался, открывал находящийся под сиденьем кран (18), выполняющий роль
акселератора для увеличения подачи топлива в ДВС. Рычагом управления (19) поднима-
ли планку тормоза/сцепления (20), натягивающую ремень на ведомый шкив (21) глав-
ной ременной передачи. Ведомый шкив начинал вращать оси с насаженными на них
ведущими звёздочками (22). Через цепную передачу (23) вращение переходило ведо-
мым звёздочкам (24), вращающим задние колёса (25). Автомобиль начинал движение.
Управляли автомобилем с помощью рукоятки (26) на рулевой колонке (27), связанной
с передним колесом (28) и поворачивающей его в разные стороны. Тормозили, отодви-
гая рычаг управления назад, ремень ременной передачи ослаблялся, разрывая связь
между ведущим и ведомым шкивами, и одновременно планка тормоза придавливала
ведомый шкив, останавливая его вращение и соответственно вращение колёс.
Автомобиль Бенца
«Виктория». 1893 г.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
166
ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Электрический
трамвай Пироцкого
1880 г.
Электрический
трамвай Сименса
1881 г.
Троллейбус Сименса
1882 г.
Мотоцикл Даймлера
1885 г.
Эскалатор Рено
1892 г.
Автобус Бенца 1895 г.
Грузовик Даймлера
1896 г.
ТРАНСПОРТ НА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯХ И ДВС
Появление новых типов двигателей подтолкнуло развитие наземного
транспорта. Электродвигатели, получающие питание от электро-
станций по проводникам, могли двигать транспорт только там, где
эти проводники были проложены. Поэтому их стали применять на
городском маршрутном общественном транспорте и на эскала-
торах. ДВС не ограничивал свободу передвижения и применялся
на различных транспортных средствах - автомобилях, мотоциклах,
а позднее на автобусах и грузовиках.
РУССКО-НЕМЕЦКИЙ ТРАМВАЙ
В 1874 г. русский инженер Фёдор Аполло-
нович Пироцкий на заброшенном участке
железной дороги под Петербургом начал
эксперименты по проведению электри-
ческого тока от генератора на электро-
станции через рельсы для питания элек-
Фёдор Аполлонович тродвигателя вагона. В 1880 г. Пироцкий
Пироцкий	1
установил электродвигатель в вагоне петер-
бургской конки и пустил этот первый электрический трамвай
(от англ, tram - вагон, way - путь) в Петербурге на небольшом
участке электрифицированных рельсов. Трамвай Пироцкого
около месяца исправно бегал по рельсам, перевозя всех же-
лающих, а в 1881 г. на электротехнической выставке в Пари-
же его увидел немецкий производитель электротехнических
Электрический трамвай Пироцкого. 1880 г.
Ток от генератора на электростанции шёл к прямому
проводнику-рельсу (1), от рельса поступал на бандаж
(обод) колеса вагона (2), от него к обмоткам стато-
ра и ротора электродвигателя (3) и далее к бандажу
противоположного колеса (4) и к обратному провод-
нику-рельсу (5) и возвращался к генератору. Рельсы
были изолированы (6) от земли, а колёса изолированы
от осей (7). При соприкосновении колёс с рельсами
замыкалась электрическая цепь, электродвигатель
приходил в движение и через зубчатую передачу (8)
приборов Вернер фон Сименс. Сименс воспользовался идеей
Пироцкого и в том же году в Берлине пустил первую трам-
вайную линию на электрической тяге, устроенную по «русской»
схеме. Так лавры изобретателя электрического трамвая неза-
служенно достались Сименсу. А в Рос-
сии идеи Пироцкого тогда не продви-	Вернер фон Сименс
нулись дальше эксперимента, и первый
русский электрический трамвай пусти-
ли в Киеве в 1892 г., в Москве - в 1899 г.,
а Петербурге - в 1907 г.
Электрический троллейбус
Сименса. 1882 г.

передавал вращение колёсным осям.
Электрический
трамвай
Сименса. 1881 г.
Электрические провода,
по которым шёл ток ж
ТРОЛЛЕЙБУС
В 1882 г. Сименс нашёл способ использовать электродви-
гатель на безрельсовом транспорте. Он провёл ток по
воздушным проводам, натянутым между изоляторами на
столбах-опорах. Один провод был прямым проводником, дру-
гой - обратным, токосъём проводился с помощью катящегося
по проводам восьмиколёсного ролика, соединённого прово-
дом с мачтой колёсной повозки, откуда ток подавался к элек-
тродвигателю. Так выглядел первый в истории троллейбус.

ТРАНСПОРТ (обзор) • 1880-1890-е гг.
«РОГАТЫЙ» ТРАНСПОРТ
Провода изолировались проще и надёжнее, чем рельсы,
и для сокращения потерь электричества с 1890 г. элек-
трифицированные рельсы на трамвайных путях стали за-
меняться воздушными проводами. На крышах трамваев
появились штанговые токоприёмники с катящимися по
проводам роликами. Подобные токоприёмники и поныне
используются в троллейбусах, а на рельсовом транспорте
с 1930-х гг. стали устанавливать более надёжные токопри-
ёмники - пантографы.
МОТОЦИКЛ И ГРУЗОВИК
Эскалатор Рено. 1894 г.
Эскалатор работает как гигантская цеп-
ная передача: ведущая звёздочка (1),
вращаемая электродвигателем (2), про-
тягивает цепь-дорожку (3) из подвижно
Первый патент на колёсное транспортное средство на ДВС
получили Готлиб Даймлер и его компаньон Вильгельм Май-
бах, бывшие сотрудники фирмы Отто. Начав собственное
дело в 1880 г., они сконструировали первый бензиновый ДВС
с карбюратором, а в 1885 г. установили его на двухколёсном
деревянном мотоцикле, который запатентовали под на-
званием «рейтваген» («машина для верховой езды»). Усту-
пив К. Бенцу славу создателя автомобиля, Даймлер и Май-
бах первыми создали лодочный ДВС (1887 г.) и применили
ДВС для полёта, в 1888 г. установив его на воздушном шаре.
В 1896 г. они запатентовали первый в мире грузовик с бензи-
новым ДВС.
«ЛЕСЕНКА-ЧУДЕСЕНКА»
Американскому изобретателю Джессу
Рено пришла идея использовать элек-
тродвигатель для приведения в дви-
жение не повозки, а самой дороги,
и в 1892 г. он запатентовал первый элек-
трический эскалатор (от фр. escalade -
штурмовая лестница). Первый эскала-
тор с 1894 г. работал как туристический
аттракцион, а в 1911 г. такой подъёмник
установили на одной из станций лон-
донского метро. Привычный
вид со ступенями
эскалатор приоб-
рёл в 1920-х гг.
Мотоцикл
Даймлера
и Майбаха. 1885 г.
Г рузовик Даймлера
и Майбаха. 1896 г.
Автобус
Бенца.
1895 г.
АВТОБУС
Первый автобус с ДВС появился на свет стараниями Бенца
в 1895 г. Этот похожий на карету экипаж перевозил 8 пасса-
жиров по 15-километровому маршруту между немецкими
городками Зиген, Нефтен и Дойц.
В 1903 г. по заказу лондонской омнибусной компании аме-
риканская фирма «Фишер Мотор» создала первый городской
автобус. Его колёса вращал электродвигатель, но питался
он не от проводов, а от находящегося там же генератора, ро-
тор которого вращал бензиновый ДВС. Эта несовершенная
электрическая трансмиссия оказалась сложной и ненадёж-
ной, и спустя пару месяцев автобус вернули производите-
лю. Однако позднее такая система применялась на тяжёлых
грузовиках и тракторах, а сейчас на её основе конструкторы
создают гибридные двигатели, которые экономичней и эко-
логичней ДВС.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
168

ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ГРАММОФОН БЕРЛИНЕРА
Изобретение телефона и предшествующие этому
Фоноавтограф 1857 г.
Фонограф 1877 г.
Палеофон 1877 г.
Граммофон 1887 г.
опыты по изучению звука показали возможность за-
писывать, сохранять и воспроизводить звуковую ин-
формацию. Попытки создать звукозаписывающий
аппарат велись с середины XIX в. В 1887 г. Эмиль
Берлинер изобрёл лучший способ звукозаписи
и аппарат для её воспроизведения - граммофон.
Эмиль Берлинер
ЗВУКОВОЙ АВТОГРАФ
Понимание того, что звук - это механические колебания,
породило идею фиксирования этих колебаний. В 1857 г.
французский изобретатель Э.Л. Скотт де Мартенвиль при-
думал способ графической записи звуковых волн с помо-
щью изобретённого им прибора - фоноавтографа (от греч.
«фон» - звук, «автос» - сам, «графо» - пишу). Он состоял из
конуса-рупора с чувствительной мембраной, на которой была
закреплена игла, и вращаемого вручную закопчённого сте-
клянного цилиндра. Мембрана фоноавтографа, колеблясь
под воздействием звуковых волн, передавала колебания
игле, прочерчивающей спиральные метки на копоти вра-
щающегося цилиндра. Скотт де Мартенвиль не предложил
ГОЛОС ИЗ ПРОШЛОГО |
В 2008 г. в парижском архиве на-
шли стеклянный цилиндр со зву-
ковой дорожкой, сделанной Скот-
том де Мартенвилем в 1860 г.
С рисунка на закопчённом стекле
фотохимическим способом была
сделана пластина, с которой уда-
лось воспроизвести голос полу-
торавековой давности - сам де
Мартенвиль напевал фрагмент
старой французской песенки.
способа воспроизводить запись, и фоноавтограф не нашёл
практического применения. Но его идея легла в осно-
ву всех дальнейших разработок в области звукозаписи.
«ГОВОРЯЩИЕ ЦИЛИНДРЫ»
В 1877 г. француз Шарль Кро подал в па-
рижскую Академию наук проект звукоза-
писывающего аппарата палеофона («звук из
прошлого», от греч. «палайос» - древний,
«фон» - звук). Кро развил замысел де Мар-
тенвиля, предложив фотохимическим способом засвечи-
Устройство фонографа Эдисона. 1877 г.
Звукозапись. Рукояткой (1) вручную вращали ось с вин-
товой резьбой (2), по которой в горизонтальном направ-
вать рисунок, сделанный иглой на закопчённом стекле,
и, протравливая бороздки на металлической пластине (как
это делал Ж. Ньепс для гелиографии), считывать с неё зву-
ки. Такие долговечные пластины позволяли бы тиражиро-
вать записи. Но предложение Кро не нашло поддержки,
и палеофон так и не был создан. Успешнее сложилась судь-
ба фонографа, созданного в том же 1877 г. Т. Эдисоном. Фоно-
граф записывал звуки иглой, которая, следуя колебаниям
мембраны, продавливала на обёрнутой вокруг цилиндра
фольге бороздки переменной глубины (впоследствии
фольгу сменило покрытие цилиндра воском). С помощью
фонографа можно было также прослушать полученную за-
пись. Несмотря на низкое качество звукозаписи и недолго-
вечность бороздок в фольге и воске, фонографы получили
довольно широкое распространение.
лении (как гайка по винту) перемещался
покрытый фольгой (или воском) ци-
линдр (3), одновременно враща-
ющийся и вокруг своей оси. Звук
поступал в звуковую коробку (4)
и колебал в ней мембрану (5),
приводившую в движение при-
креплённую к ней иглу (6). Игла
выдавливала в фольге спиральную
бороздку переменной глубины (7).
Звуковоспроизведение. Цилиндр
с записью (8) вращался, игла (9) шла
по бороздке, «считывая» её рельеф,
и в соответствии с неровностями
звуковой дорожки колебала
мембрану (10),
которая
и воспроизводила
звуки.
Фонограф
Эдисона. 1898 г.
звуковая
коробка
с рупором

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1887 г.
169
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ГРАММОФОН И ПЛАСТИНКА
В 1887 г. работавший в США молодой немецкий инженер
Эмиль Берлинер смастерил прибор по описанию Кро. Но
вместо стекла он использовал прозрачную плёнку, покры-
тую смесью мастики и сажи и обёрнутую вокруг враща-
ющегося цилиндра. Процарапав иглой на саже звуковую
дорожку, он снял плёнку с цилиндра и рисунок с неё ско-
пировал фотохимическим способом на цинковую пластину.
С плоской металлической пластины он воспроизвёл звук
устройством, которое назвал граммофоном (от греч. «грам-
ма» - пишу, «фон» - звук).
Граммофон Берлинера. 1887 г.
Звукозапись. Рукояткой (1) вручную вращали ось цилиндра (2) с покрытой сажей
плёнкой (3). Мембрана (4), установленная в вертикальной плоскости, колебалась под
напором звуковых волн и колебала прикреплённую к ней иглу (5), прочерчивавшую
соответствующую этим колебаниям волновую линию на саже (6).
Фотохимическое копирование и воспроизведение. Снятая с цилиндра плёнка (7)
накладывалась на металлическую пластину, покрытую светочувствительным мате-
риалом, который под воздействием света разрушался в очищенных от сажи местах.
Незащищённые места металла протравливались - получалась пластина с бороздкой
звуковой дорожки, которую накладывали на цилиндр для воспроизведения звука.
МУЗЫКА В КАЖДЫЙ ДОМ [
Эдисон создавал свой фонограф
как диктофон - для записи звуко-
вых книг для слепых, речей вели-
ких людей и голосов близких на па-
мять. Берлинер же видел главное
применение граммофона для вос-
произведения музыки. Успешный
коммерсант, он основал новую
отрасль - звукозапись, начав вы-
плачивать гонорары музыкантам
и певцам за записанные ими му-
зыкальные произведения. С грам-
мофонами Берлинера музыка при-
шла в дома тех, кому было не по
карману приглашать музыкантов.
Граммофон Берлинера. 1888 г.
Вместо цилиндра - круглая ме-
таллическая пластина, покрытая
воском (8). Игла (9) проца-
рапывала на ней звуковую
дорожку, очищенное место
протравливалось кислотой,
получалась матрица для
штамповки пластинок.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Г раммофон
Берлинера.
1895 г.
ДЕШЕВЛЕ, ПРОЩЕ И ЛУЧШЕ
Продолжив работу над усовершенствованием граммофо-
на, Берлинер заменил цилиндр на плоскую металлическую
пластину, покрытую воском. Протравливая процарапанную
в воске дорожку, получали выраженный рельеф, читающий-
ся лучше, чем после светокопирования. С пластин,
как с матриц, прессовали пластинки из эбонита
(продукта вулканизации каучука) и другого при-
родного полимера - шеллака. С одной матрицы по-
лучалось до 500 качественных пластинок. Дешёвые,
компактные, долговечные (хотя и хрупкие) пластин-
ки Берлинера быстро вытеснили восковые цилиндры
Эдисона, и фонограф ушёл в прошлое, уступив место
лучше звучащему граммофону.
К 1896 г. механик Э.Р. Джонсон по заказу Бер-
линера разработал для граммофонов пру-
жинный двигатель, заменивший неравно-
мерное ручное вращение.
Патефон.
1930-е гг.
В 1913 г. появился патефон -
портативный вариант граммо-
фона в переносном чемоданчике
с компактным мембранным излу-
чателем звука вместо громоздко-
го рупора. В 1930-х гг. появился
электрофон (проигрыватель),
преобразующий механические ко-
лебания иглы в электрические ко-
лебания, которые, проходя через
усилитель, электроакустической
системой воспроизводились как
звуки. В 1895 г. изобрели теле-
графон - прибор, преобразующий
звуковые волны в электромаг-
нитные колебания, записываю-
щиеся на медной проволоке. Боль-
шие катушечные магнитофоны,
записывающие звуки на проволоку
или на магнитную ленту, с начала
1930-х гг. использовались воен-
ными и разведчиками. С сере-
дины 1930-х гг. магнитофоны
стали выпускаться для быто-
вого использования. В начале
1960-х гг. на смену катушкам
начали приходить компактные
кассеты. С конца XX в. кас-
сетные магнитофоны стали
уступать место цифровым
носителям звука.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
170

ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Купол над Парижской
биржей 1811 г.
Хрустальный дворец
1851 г.
Эйфелева башня
1889 г.
Первая сетчатая
башня Шухова 1896 г.
ЭЙФЕЛЕВА БАШНЯ
Один из символов Франции - 300-метровая баш-
ня была построена в Париже по проекту инже-
нера Гюстава Эйфеля как украшение главного
входа Всемирной выставки 1889 г. Башня проде-
монстрировала возможности новых технологий -
строительства из металлоконструкций.
Гюстав Эйфель.
Восковая скульптура из
мемориального кабине-
та в Эйфелевой башне.
Стальные скобы
на фасаде дома Грутхус
в г. Брюгге, скрепляющие
перекрытия крыши. XV в.
Купол из стекла и стали над Парижской
Мост Марии Пии
из металлоконструкций,
построенный по проекту
Г. Эйфеля. 1877 г.
товарной
Хрустальный дворец
в Лондоне. 1851 г.
(сгорел в 1936 г.)
Технология клепания. Заклепку с головкой (1) вставляют
снизу в отверстия балок (2) и опирают на поддержку (3)
с лункой под головку. Стержень заклепки расклепывают
(плющат) (4) и боковыми ударами формируют головку
(5), которую потом оформляют обжимкой (6).
СТАЛЬ НА СТРОЙКАХ
С древности в каменных домах сталь-
ными скобами скрепляли деревянные
перекрытия, а кладку опирали на
стальные связи. Изобретение прокат-
ного стана упростило изготовление
лёгких и прочных стальных конструк-
ций и расширило их применение
в строительстве. Из прокатных деталей
в 1811 г. архитектор Ф. Белландже возвёл
основу стеклянного купола над Париж-
ской биржей. В 1851 г. английский стро-
итель оранжерей Дж. Пакстон создал
первое в мире крупное общественное
здание из металлоконструкций - Хру-
стальный дворец, павильон Всемирной
выставки в Лондоне. По его образцу
были построены выставочные пави-
льоны в США, Германии, Португалии,
светопроницаемые перекрытия вокза-
лов и магазинов. Внедрение бессемеров-
ского (1854 г.) и мартеновского (1864 г.)
процессов удешевили производство ста-
ли, и металлоконструкции стали ши-
роко применяться для строительства
мостов и железнодорожных виадуков.
ПОБЕДА НА КОНКУРСЕ
В 1886 г. объявили конкурс на создание лучшего проекта па-
радной арки-входа для Всемирной выставки в Париже, посвя-
Эскиз башни
Кёхлена и Нугье.
1884 г. Проект
чисто инженерной
конструкции
без архитектурных
украшений.
щённой столетию французской революции.
Гюстав Эйфель, специалист по возведению
металлических мостов, представил на кон-
курс проект 300-метровой башни из сталь-
ных балок, скреплённых заклёпками, сде-
ланный в 1884 г. сотрудниками его бюро
М. Кёхленом и Э. Нугье. Проект отвечал глав-
ным требованиям конкурса: самоокупае-
мость и возможность демонтажа. Бюджет
строительства оказался сравнительно мал
(7,8 млн франков), причём Эйфель брал на
себя большую часть расходов, с тем чтобы
25 лет получать доход с эксплуатации баш-
ни, а затем разобрать её за свой счёт. Эйфель
считал, что желающие посетить это самое
высокое на тот момент сооружение мира
с лихвой возместят расходы. Организаторы
выбрали проект Эйфеля из 107 других про-
ектов, решив, что его опыт и финансовые
возможности заслуживают доверия.

СТРОИТЕЛЬСТВО • 1889 г.
РОЖДЕНИЕ И СУДЬБА БАШНИ
Эйфель составил подробнейшие чер-
тежи сборки башни и рассчитал всё
так точно, что отверстия, просверлен-
ные в балках на заводе, при сборке
на месте совпадали до десятой доли
миллиметра, а вес и размер деталей
позволяли поднимать их на неболь-
Эйфелева башня. «Сухой» проект башни Эйфелю помог облагородить архитектор
С. Совестр. За счёт шире расставленных опор были созданы монументальные арки
(1), украшенные коваными орнаментами (2). Арочные своды (3) придали закончен-
ность верхушке башни. На этажах (4), куда вела лестница в 1710 ступеней и доставлял
гидравлический лифт, разместили застеклённые обзорные площадки и рестораны.
В одном из помещений находился личный кабинет Эйфеля. В башне использованы
2,5 млн заклёпок и 18 000 стальных деталей весом
до 3 т и длиной до 5 м (5). В начале строительства
(1887 г.) (6) их поднимали подъёмными крана-
ми, а затем - гидравлическими подъёмниками,
передвигавшимися по направляющим будущих
лифтов.
ших гидравлических подъёмниках.
Выверенные чертежи и контроль при
строительстве обеспечили отсутствие
ошибок при монтаже, и башню по-
строили силами 300 рабочих в рекорд-
ный срок - за 2 года, 2 месяца и 5 дней.
Во время работы выставки Эйфелеву
башню посетили 2 млн человек, и за
год она полностью себя окупила. По-
сле выставки в ней продолжали ра-
ботать рестораны и обзорные пло-
щадки, с 1898 г. её стали использовать
как вышку беспроводного телеграфа.
От демонтажа башню спасла разме-
щённая в ней в 1906 г. радиостанция.
С 1922 г. с Эйфелевой
башни стала выходить
в эфир постоянная ра-
диопрограмма, в 1935 г.
она превратилась в те-
лебашню, а сейчас она
служит ещё и вышкой
сотовой связи.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Шуховская теле-
башня (148 м) -
самая знаменитая
сетчатая конструк-
ция Шухова.
Москва. 1922 г.
С конца XIX в. башни-радиовышки, водонапорные башни
и нефтяные вышки из металлоконструкций стали возво-
диться по всему миру. Русский инженер В. Г. Шухов первым
в мире применил в их строительстве стальные сетчатые
оболочки с ромбовидной несущей решёткой. Гиперболо-
идные формы (формы, подобные песочным часам) шухов-
ских башен позволяли собирать их из длинных прямолиней-
ных элементов. Это обеспечивало прочность и изящество
конструкций, но требовало расчётов особой сложности,
высокого качества материалов и точного соблюдения
технологий монтажа. В 1896 г. в Нижнем Новгороде для
Всероссийской промышленной и художественной выставки
Шухов построил 8 гигантских сетчатых павильонов и пер-
вую из своих 200 сетчатых башен.
Сетчатая телебашня Гуанчжоу построена
по технологии Шухова (600 м ). Китай, 2010 г.
Телебашня «Небесное дерево» - самая высокая телебашня в мире
(634 м). Внешний каркас из металлоконструкций. Токио. 2012 г.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
172
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Здание Страховой
компании в Чикаго,
арх. Дженни (42 м)
1885 г.
Башня Уэйнрайта
в Сент-Луисе,
арх. Салливан (41 м)
1891 г.
Эмпайр-стейт-
билдинг (449 м)
1931 г.
Бурдж-Халифа
(828 м) 2009 г.
НЕБОСКРЁБЫ
В конце XIX в. население в городах стало расти, и одно-двухэтажная
застройка сменилась многоэтажным строительством. Оно стало
возможным с развитием строительных технологий, с появлением
лифтов, поднимающих жильцов на верхние этажи, и мощных насо-
сов, закачивающих воду на такую высоту. Первый небоскрёб, воз-
ведённый по новой технологии - башня Уэйнрайта, - был построен
в Чикаго в 1891 г.
БЛИЖЕ К НЕБУ
Человечество издревле стремилось
создавать высокие здания, чтобы
продемонстрировать силу своих воз-
можностей и приблизиться к богам.
Об этом свидетельствует постройка
египетских пирамид и шумерских зик-
куратов, библейская легенда о Вави-
лонской башне. В XII—XIII вв. высотное
строительство стало манией жителей
итальянского г. Болонья: знатнейшие
семейства города стремились превзой-
ти друг друга, выстраивая башни одну
выше другой. Считается, что в Болонье
было больше сотни таких башен, кото-
рые служили своим владельцам и жи-
льём, и неприступной крепостью. До
наших дней сохранились башни Ази-
нелли (97 м) и Гаризенда (49 м). Строи-
тельство высоких зданий в прошлом
обходилось очень дорого, и поэтому
высотой отличались лишь значимые
общественные сооружения - чаще
всего соборы. В XVI в. самым высоким
зданием мира стала церковь Св. Олафа
в Таллине, шпиль которой взметнулся
на 159 м, выше купола собора Св. Пет-
ра в Риме (136,5 м).
1. Вавилонская башня.
Худ. Питер Брейгель Старший
2. Церковь Св. Олафа -
самое высокое здание XVI в.
3. Башни Азинелли и Гаризен-
да в Болонье - небоскрёбы
XII в.
НЕБОСКРЁБ (буквальный перевод английского сло-
ва skyscraper) - жилое и офисное здание высотой
свыше 80-100 м. Первые небоскрёбы появились
в США в конце XIX в. До появления высоток словом
«небоскрёб» английские моряки называли самую
высокую мачту на корабле.
ЧТО ВЫСОКО. ТО ДОРОГО
Высокие сооружения опирались на мощные кирпичные или
каменные стены, способные выдержать вес всей кладки над
ними, крыш, куполов и шпилей. Для возведения высотных
жилых домов такая технология строительства не годилась.
При высоте дома свыше 10 этажей толщина стен в нижних
этажах должна составлять около 2 м. Такие толстые стены
«съедали» бы драгоценную площадь, ради экономии кото-
рой было целесообразно строить многоэтажные здания, да
и стоимость материала на их возведение не окупилась бы за
счёт увеличения полезной площади здания.
Пирамида Хеопса.	Церковь Св. Петра.	Эмпайр-стейт-билдинг.	Тайбей.	Шанхайская башня.
146 м. Египет,	136 м.	449 м. 102 этажа.	509 м, 101 этаж.	632 м. 121 этаж. Шанхай,

СТРОИТЕЛЬСТВО • 1891 г.
Строительство современного небоскрёба
строительный кран
растёт вместе
с домом
балки
стального
каркаса
железобетонные
/ блоки стен
' и потолков
«навешиваются»
на стальной
каркас
стена может
быть сделана
целиком
из стекла
на стальном
----каркасе
бетоно-
мешалки
привозят
бетон
на стройку
ИДЕЯ ИЗ ПТИЧЬЕЙ КЛЕТКИ
Технологию строительства высотных домов с тонкими сте-
нами придумал американский архитектор Уильям Ле Ба-
рон Дженни. Имея опыт строительства мостов из металло-
конструкций, Дженни рассчитал, что за счёт использования
опорного каркаса из лёгкой стали, которая в 10 раз прочнее
камня, кирпича и бетона, можно уменьшить вес стен более
чем на треть. Идея стального каркаса пришла в голову Джен-
ни, когда он увидел, как его жена кладёт тяжёлую книгу на
тонкие стальные прутья птичьей клетки. В 1885 г. Дженни
использовал стальной каркас при строительстве первого
в мире 10-этажного дома - здания Страховой компании в Чи-
каго. Но он не решился полностью отказаться от традици-
онных несущих конструкций, и здание опиралось ещё и на
толстую заднюю стену и гранитные колонны.
Первый небоскрёб, все элементы которого держатся на не-
сущем стальном каркасе, 11-этажную кирпичную башню
Уэйнрайта в американском Сент-Луисе, построил в 1891 г.
архитектор Луис Салливан. Это здание высотой всего 41 м
стало экспериментальной площадкой для проверки идей,
сделавших возможным всё последующее высотное строи-
тельство и определившее облик современных городов.
глубокий
фундамент
на стальных
сваях
строительные
люльки
/ поднимают
/ рабочих
I на высоту
ШШ
Башня Уэйнрайта
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
в крупных городах
преимущественно
Здание Страховой
компании в Чикаго.
Снесено в 1931 г.
бетононасос
закачивает
жидкий бетон
в опалубки,
- формируя
монолитные
железо-
бетонные
стены
. . . ' ЙЦ-.
| ...
г’п Л
Бурдж-Халифа
Железобетон - прочный
строительный материал,
бетон, залитый
в опалубку со стальной
сеткой - арматурой,
создающей прочный
каркас бетонного блока.
Долгое время небоскрёбы строились
США, олицетворяя американский образ жизни. Первое высотное здание в Лон-
доне, 14-этажный дом королевы Анны, было построено в 1894 г., после чего
был принят закон, запрещающий строить в столице высотные дома, и до
середины XX в. в Лондоне не было ни одного небоскрёба. Похожая ситуация
сложилась и в других городах Европы, где высота домов редко превышала
6-8 этажей. В Москве первый 8-этажный «небоскрёб» появился в начале XX в.
В Нью-Йорке и Чикаго к началу XX в. было построено уже несколь-
ко зданий выше 100 м, а возведённый в 1931 г. нью-йоркский небоскрёб
Эмпайр-стейт-билдинг (449 м) 40 лет держал рекорд высоты. В 1998 г.
самым высоким зданием мира стали башни Петронас в малазийской сто-
лице Куала-Лумпур (452 м), но их обогнали китайские небоскрёбы Тайбей
(508 м) и Шанхайская башня (527 м). В Европе лидерство по высоте дер-
жит московская башня «Федерация» (373 м). В 2009 г. все рекорды побил не-
боскрёб Бурдж-Халифа (828 м) в Дубае (Объединённые Арабские Эмираты).

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
174
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Мини-ГЭС
Армстронга 1878 г.
Электростанция
Эдисона 1882 г.
ГЭС Шоеллкопфа
1882 г.
ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ АДАМСА
Электроэнергию на первых электростанциях вырабатывали паро-
вые динамо-машины (генераторы). Мощность таких электростан-
ций была невелика. Вырабатывать электрический ток в промышлен-
ных масштабах начали генераторы гидроэлектростанций (ГЭС),
приводами которых служили гидротурбины - аналоги старинных
водяных колёс. Первая ГЭС современного типа - гидроэлектростан-
ция Адамса - заработала в 1882 г. на Ниагарском водопаде, с этой
даты берёт начало современная электроэнергетика.
Паровая турбина. Пар (1) из бойлера (котла) через соп-
ла (2) поступает на лопасти (3) турбины и своим давле-
нием на лопасти вращает турбину и её вал (4), связан-
ный с ротором генератора.
ПЕРВЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Томас Эдисон, внедряя электрическое освещение, «подсажи-
вал» мир на новый вид энергии. Эту энергию он начал вы-
рабатывать с помощью шести изобретённых им динамо-ма-
шин «Джамбо» на электростанции, построенной в 1882 г. на
Пёрл-стрит в Нью-Йорке. Каждый «Джамбо» мощностью в
100 кВт (в 4 раза мощнее любого генератора того времени)
производил постоянный ток напряжением 100-200 В для
питания 1200 ламп. Ток индуцировался в витках соленои-
да-статора вращением магнита-ротора. Приводом ротора
служили паровые турбины - ротационные двигатели, про-
образом которых была турбина Бранка, та, с которой нача-
лась история паровых машин.
Паровые турбины требовали большого расхода топлива,
что увеличивало цену производимой электроэнергии. Ис-
пользование природной энергии, например силы падаю-
щей воды, удешевило бы производство электроэнергии и
увеличило мощность электростанции. Впервые эта идея
пришла в голову английскому инженеру У. Дж. Армстронгу.
В 1878 г. на реке в своём поместье он установил водяное ко-
лесо, вращавшее ротор небольшой динамо-машины. Этот
агрегат индуцировал постоянный ток для единственной
дуговой лампы, освещавшей картинную галерею в доме
Армстронга.
ПРОБА СИЛ НА НИАГАРЕ
Американских предпринимателей
издавна привлекала огромная энерге-
тическая мощь Ниагарского водопада
(длина 56 км, высота 53 м), располо-
женного на реке Ниагара на границе
штата Нью-Йорк (США) и Канады.
Ещё в 1759 г. на нём установили пер-
вое водяное колесо - привод лесопил-
ки. В 1860 г. в пороге скалы, с которой
падали воды Ниагары, был прорыт ка-
нал, и на нём установили ещё несколь-
ко водяных колёс. Впоследствии этот
участок купил предприниматель Якоб
Шоеллкопф, и на его гидравлических
двигателях стали работать несколько
заводов. В 1882 г. Шоеллкопф присое-
ГЭС Шоеллкопфа на Ниагарском водопаде до её разрушения оползнем
динил к одному водяному колесу гене-
ратор, вырабатывающий постоянный
ток для 16 дуговых ламп, освещавших
заводские цеха. Так на Ниагаре появи-
лась первая ГЭС. Предприятия Шоел-
лкопфа разрастались, он установил на
своём участке ещё несколько генера-
торов, и к 1925 г. на ГЭС Шоеллкопфа
работало 19 генераторов общей мощ-
ностью 335 000 кВт. ГЭС проработала
до 1956 г. и была разрушена мощным
оползнем.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1895 г.

НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
175
Электростанции Эдисона вырабатывали посто-
янный ток, идущий в электросети от «+» к «-»
с постоянным напряжением 100-200 В, на которое
рассчитаны бытовые электроприборы. При пере-
даче такого тока значительная часть его энергии
уходила на бесполезный нагрев проводников, что
делало невыгодной передачу тока на расстояние
больше 1,5 км. Поэтому электростанции Эдисона
не могли обслуживать большие территории.
По закону Джоуля-Ленца количество выделяемого
тепла (Q) при нагреве проводника зависит от силы
тока (I), сопротивления проводника (R) и от вре-
мени прохождения тока (t): Q=l2Rt. Чтобы умень-
шить (Q), надо уменьшить (t), (R) или (I). Время
уменьшить нельзя, ведь, сокращая время пребыва-
ния тока в проводнике, мы сокращаем и время его
работы. Уменьшение сопротивления за счёт утол-
щения проводов и использования материалов с вы-
сокой проводимостью требует слишком больших
расходов на металл и мощную изоляцию. Остава-
лось уменьшить силу тока. Одна из формул силы
тока l=P/U, где (Р) - мощность тока, т. е. мощ-
ность электростанции, a (U) - напряжение. Увели-
чение напряжения, не влияя на мощность, уменьша-
ет силу тока и тем сокращает нагрев: Q = (P/U)2Rt.
Менять напряжение постоянного тока не умели,
а вырабатывать ток высокого напряжения, годный
для транспортировки, но негодный для бытового
потребления, - не было смысла. И бесполезно было
строить мощные электростанции, если произво-
димую ими электроэнергию нельзя употребить
в радиусе более 1,5 км. Но напряжение перемен-
ного тока уже умели регулировать с помощью
трансформаторов. Американский физик Никола
Тесла предлагал вырабатывать на электростан-
циях переменный ток, перед транспортировкой
повышать его напряжение, чтобы с наименьшими
потерями доставить удалённому потребителю,
где снова понижать напряжение до нужного уровня.
Внедрению переменного тока препятствовал Эди-
сон - вся его система была «заточена» под посто-
янный ток. Началась «война токов», в которой
переломным моментом стал запуск мощной ГЭС
Адамса, первой электростанции, вырабатываю-
щей переменный ток. Постоянный ток стал вы-
тесняться переменным, хотя отдельные потреби-
тели, связанные с компанией Эдисона, продолжали
пользоваться постоянным током вплоть до 2007 г.!
Схема действия постоянного тока. Постоянный ток идёт от «+»
полюса источника тока к «-» полюсу этого источника по кругу
замкнутого в цепь проводника. Разные источники вырабатыва-
ют постоянный ток разного напряжения. Если подключить прово-
да (1) лампочки (2) к контактам (клеммам) (3) «+» и «-» аккуму-
лятора (4) с напряжением 220 В, ток в проводах пойдёт в одном
направлении от «+» к «-», и лампочка будет гореть постоянно.
Схема действия переменного тока. Переменный ток двигается
в сети от «фазы» к «нолю», а достигая «ноля», останавливается
и возвращается обратно к «фазе», меняя направление 100 раз
в секунду, что соответствует частоте 50 Гц. Две дырки в любой
розетке (5) - это и есть «фаза» и «ноль». В электрокабеле (6)
любого бытового прибора находятся 2 провода, концы которых
выходят в «ножки» электрической вилки (7). Включая лампу, мы
вставляем вилку в розетку, и переменный ток превращает один
из проводов в «фазу» (8), а другой в «ноль» (9), курсируя по про-
водам от «фазы» к «нолю» и обратно. Когда ток останавливается
у «ноля», лампа гаснет (10) - и тут же зажигается снова, когда
ток начинает обратное движение (11). 100 раз в секунду ток про-
ходит по нити накала лампы то в одном, то в другом направле-
нии, и 100 раз в секунду лампа гаснет. Но наш глаз не способен
воспринимать такую частоту мигания, поэтому нам кажется, что
лампа светит непрерывно.
Многие электроприборы требуют для своей работы постоянного
напряжения, поэтому в них есть выпрямители, преобразующие
переменное напряжение в постоянное.
Схема действия трансформатора. Напряжение индуцируе-
мого магнитным полем тока зависит от количества витков со-
леноида, в котором этот ток индуцируется. Если проводник с
переменным током высокого напряжения (а) многократно об-
мотать вокруг сердечника (б), создав первичную обмотку (в), то
в сердечнике возникнет мощное магнитное поле переменного
направления. Этот сердечник сможет индуцировать перемен-
ный ток в другом проводнике (г), если его также обмотать во-
круг этого сердечника, создав вторичную обмотку (д). Если во
вторичной обмотке число витков будет меньшим, чем в первич-
ной, то в ней напряжение будет меньшим, а если витков будет
больше - большим. Так, создавая различное количество витков
первичной и вторичной обмотки, можно регулировать напряже-
ние на выходе и входе трансформатора.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
176

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первая в России
Берёзовская ГЭС
1892 г.
ГЭС № 1 Адамса
1895 г.
ГЭС № 2 Адамса
1903 г.
ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ АДАМСА (продолжение)
Здание трансформа-
торной подстанции -
единственная сохра-
нившаяся постройка
снесённой после 1961 г.
ГЭС Адамса.
Машинный зал
ГЭС Адамса. 1900-е гг.
ГЭС Адамса. 1895 г.
Гидротурбина и спиральная
камера ГЭС Адамса. 1900-е гг.
Вода водопада (1) отво-
дилась в глубокий вер-
тикальный тоннель (2),
откуда под большим
давлением поступа-
ла в громадную спи-
ральную камеру (3), в
центре которой была
установлена турбина
(4). Напор проходя-
щей по спирали воды
давил на лопасти тур-
бины, вращая её, и от-
работанная вода сли-
валась по отводящим
каналам (5) в Ниагару.
Вращение турбины под-
держивалось инерцией
вращения большого ма-
ховика (6) и передава-
лось на поверхность по
соединённому с нею
длинному валу (7). Вал пе-
редавал вращение рото-
рам 10 генераторов (8),
установленных в назем-
ном машинном зале (9).
Выработанный генерато-
рами переменный ток
поступал в трансфор-
маторную подстанцию
(10), где его напряжение
повышалось до 11 000 В.
Переменный ток высо-
кого напряжения пере-
давался на большие
расстояния по проводам
линии электропередачи
(11). Перед тем как по-
дать ток в электрические
сети потребителей, его
напряжение понижали:
до 100-200 В для бытовых
электросетей, до 250 В -
для заводских и фабрич-
ных сетей и для питания
электромоторов, до 550 В
для питания электропоез-
дов на «Ниагарской же-
лезной дороге».
ПРОЕКТ
Маломощная ГЭС Шоеллкопфа удов-
летворяла нужды только близлежа-
щих заводов. В 1886 г. американский
инженер Томас Эвершед выдвинул про-
ект мощнейшей ГЭС на Ниагарском
водопаде. Эвершед предложил про-
рыть под Ниагарой глубокий тоннель,
куда бы отводились воды водопада для
приведения в движение громадной
гидротурбины, вращающей роторы
нескольких генераторов электростан-
ции, вырабатывающих постоянный
ток. Мощи такой ГЭС хватило бы для
снабжения электроэнергией несколь-
ких крупных предприятий штата Нью-
Йорк и большого города Буффало. Но
потери энергии при передаче на даль-
ние расстояния постоянного тока были
слишком высоки, что делало строи-
тельство ГЭС невыгодным.
проектом Эвершеда заинтересовались
ВОПЛОЩЕНИЕ
В начале 1890-х гг.
крупные нью-йоркские финансисты. Они основали «Энер-
гетическую компанию Ниагарского водопада» под председа-
тельством Эдварда Адамса. К решению проблемы привлек-
ли лучшие умы Америки, и был составлен новый проект,
основанный на производстве переменного тока, который
без потерь можно было доставлять на любые расстояния,
повышая и понижая его напряжение на трансформаторных
станциях. Предстояло приспособить сети потребителей
электроэнергии к принятию переменного тока, на котором
электроприборы могли работать не хуже, чем на постоян-
ном токе.
Строительство ГЭС Адамса началось в 1893 г., а в 1895 г. она
стала выдавать мощность примерно 500 000 кВт. В 1903 г. ря-
дом с ней заработала ГЭС № 2 мощностью 1 500 000 кВт. Вы-
года от электростанций, вырабатывающих переменный ток,
оказалась очевидной, и постоянный ток в бытовых электро-
сетях стал повсеместно вытесняться переменным. В 1961 г.
устаревшую ГЭС Адамса сменила новая электростанция.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1895 г.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Паровые турбины и сейчас используются как приводы
генераторов на тепловых электростанциях- ТЭС. Та-
кая станция потребляет много топлива, и стоимость
производимой ею электроэнергии высока, поэтому ТЭС
строятся только там, где для привода генераторов
нет возможности использовать иной вид энергии, кроме
тепловой.
Значительно дешевле производить электроэнергию
на ГЭС, и их стали строить по всему миру с 1890-х гг.
В России первая ГЭС постоянного тока была построена
в 1892 г. на реке Берёзовке на Алтае (сейчас это терри-
тория Казахстана) для электроснабжения Зыряновского
рудника. Вода реки по деревянному лотку-каналу посту-
пала к 4 водяным колёсам Березовской ГЭС, напрямую
присоединённым к роторам генераторов, которые дава-
ли общую мощность 150 кВт. В 1920 г. советское прави-
тельство утвердило план электрификации всей стра-
ны (ГОЭЛРО), по которому в течение 15 лет должно было
быть построено 30 районных ГЭС и ТЭСобщей мощностью
1 750 000 КВт. Этот план был перевыполнен уже к 1932 г.
Современная ГЭС
Бетонная плотина (1) повышает уровень воды в верхнем бьефе (2) - части реки
выше плотины. Через узкие водозаборы (3) в плотине вода под большим напором
Современная ТЭС и схема её устройства
Уголь сгорает в топке бойлерной (а), продукты горе-
ния выходят через вытяжную трубу (б). В бойлере вода
в трубопроводе парогенератора (в) превращает-
ся в пар и поступает к турбинам (г), вращающим
вал ротора электрогенератора (д). Выработанная
энергия поступает на линию электропередачи (е),
а отработанный пар охлаждается потоком воздуха
в охладительной башне - градирне (ж).
Отработавшая вода по отводящим трубам (9) спу-
скается в нижний бьеф (10) и далее в реку. Напряже-
ние выработанного переменного тока повышается
на трансформаторной подстанции (11) и следует
на линию электропередачи (12), к потребителю.
поступает в трубопроводы (4), заканчивающиеся спиральными камерами (5),
и раскручивает гидротурбины (6). Каждая гидротурбина приводит в действие свой
электрогенератор (7) в машинном зале (8) под плотиной.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
178

ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Теория электромаг-
нитных волн
Максвелла 1864 г.
Открытие электро-
магнитных волн
Герцем 1887 г.
Радиоприёмник Теслы
1893 г.
Радиоприёмник
Лоджа с когерером
1894 г.
Радиоприёмник
Попова 1895 г.
Радиотелеграф
Попова 1897 г.
Радиоприёмник
Маркони 1897 г.
Звуковое радио 1906 г.
РАДИО ПОПОВА
Во второй половине XIX в. передача информации
на огромные расстояния по телеграфным или те-
лефонным проводам стала обыденным явлени-
ем. Но этой связи не было там, где она была нужна
больше всего - в море, на кораблях, куда невоз-
можно протянуть кабель. Открытие электромаг-
нитных волн Генрихом Герцем сделало возмож-
ным изобретение беспроводной связи. В 1895 г.
Александр Степанович Попов изобрёл радиопри-
ёмник, улавливающий электромагнитные волны.
Александр Степанович
Попов
Когерер Лоджа
ТЕОРИЯ И ПОДТВЕРЖДЕНИЕ
«ЛОВИТЕЛИ» ВОЛН
В 1864 г. английский физик Джеймс Максвелл (изобретатель
цветной фотографии) предположил, что электромагнитное
поле, возникающее вокруг проводника с током, распростра-
няется в пространстве электромагнитными волнами, движу-
щимися со скоростью света - 300 000 км/с (максимальной
из известных скоростей).
Немецкий учёный Генрих Герц сконструировал вибратор
(передатчик), создающий электрическое поле, и резонатор
(приёмник) для улавливания волн Максвелла. Искра (элек-
трическая дуга), проскакивающая между концами провод-
ника вибратора при прохождении по нему переменного
Опыты Герца вдохновили учёных все-
го мира на создание аппарата беспро-
водной связи, основанного на излу-
чении и приёме электромагнитных
волн. В 1893 г. первый аппарат, с не-
большого расстояния передающий
и получающий сигналы, созданные
колебаниями электромагнитных волн,
продемонстрировал Никола Тесла. Он
же придумал и радиоантенну, улав-
ливающую электромагнитные вол-
тока высокого напряжения, одновременно возникала и меж-
ду концами проводника резонатора, находящегося на рас-
стоянии от вибратора и никак с ним не связанного. Это
подтвердило возможность беспроводной передачи энер-
ны и индуцирующую электрический
ток. В 1894 г. был усовершенствован
когерер - прибор, меняющий сопро-
тивление под воздействием тока, ин-
гии электромагнитного поля, распространяющейся в ат-
мосфере электромагнитными волнами. Практически одно-
временное возникновение искр в вибраторе и резонаторе
дуцированного электромагнитными
волнами. В том же году английский
изобретатель Оливер Лодж продемон-
доказывало, что скорость распространения электромаг-
нитной волны близка к скорости света. С открытия Герца
началась история создания радио (от лат. radio - излучаю).
стрировал свой приёмник, в кото-
ром с помощью когерера регистри-
ровались электромагнитные волны.
I. Вибратор Герца получал питание от батареи (1). Постоянный ток низкого напряжения от батареи
поступал в первичную маловитковую обмотку (2) катушки Румкорфа и намагничивал её сердеч-
ник (3). Намагниченный сердечник, притягивая прерыватель (4), разрывал цепь, и поступление тока
от батареи прекращалось. Сердечник размагничивался, и контакт восстанавливался. Процесс
повторялся, и в первичной обмотке катушки индуцировался прерывистый ток, а её магнитное поле
менялось. Под воздействием меняющегося магнитного поля во вторичной многовитковой обмот-
ке (5) индуцировался переменный ток очень высокого напряжения. Этот ток поступал на два мед-
ных прутка (6) вибратора, и между их концами-шариками (7) проскакивала электрическая искра
(электрическая дуга), излучающая электромагнитные волны (8).
II. Резонатор Герца, удалённый от вибратора на 3 м и с ним не связанный, в тот же момент улавли-
вал излучаемые им электромагнитные волны, достигающие его незамкнутого проволочного коль-
ца (9). Тут же в кольце индуцировался ток, что обнаруживалось искрой, проскакивающей между
шариками кольца (10) одновременно с возникновением искры в вибраторе.

Электромагнитные волны
Искра (а) - это перемещающийся в воздухе мощный электрический
заряд, полученный от источника переменного тока высокого напря-
жения. Вокруг искры возникает переменное магнитное поле (б), кото-
рое, в свою очередь, создаёт переменное вихревое электрическое
поле (в), которое далее создаёт магнитное поле (г)... Так магнитное
и электрическое поля сменяют друг друга, создавая электромагнит-
ную волну, распространяющуюся и достигающую приёмника (д).

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1895 г.
ВЕК. ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Когерер Попова
В закрытую стеклянную трубку (а) входят концы прово-
дов от батареи (б) и от антенны (в). Они соприкасаются
с железными опилками (г), которыми наполнена труб-
ка. Металлические опилки, между которыми есть про-
слойка воздуха, обладают высоким сопротивлением
и не пропускают через себя ток от батареи. Но при про-
хождении электромагнитной волны к току от батареи
присоединяется переменный ток высокого напряжения,
индуцируемый в антенне, и искры пробивают воздух
между опилками. Опилки спекаются и начинают про-
водить ток, передавая его дальше по цепи. Так когерер
фиксирует улавливание антенной электромагнитной
волны. Для фиксирования следующей волны когерер
надо встряхнуть, чтобы опилки разомкнулись и прибор
вернул утраченное сопротивление.
НОВОЕ ВРЕМЯ
РУССКОЕ РАДИО
Ни Тесла, ни Лодж не стали развивать
свои идеи для внедрения их на прак-
тике. Их наработки собрал воедино,
усовершенствовал и воплотил в сво-
ём радиоприёмнике русский инженер
Александр Степанович Попов. Приём-
ник Попова с расстояния 25 м антенной
улавливал волны, исходящие от искро-
вого передатчика, напоминающего ви-
братор Герца, и с помощью когерера
регистрировал их наличие звонками.
Свой аппарат Попов продемонстри-
ровал в 1895 г. на заседании Русского
физико-химического общества. В Рос-
сии эту дату считают датой изобре-
тения радио, хотя переданный тогда
сигнал ещё не содержал информации.
Радиоприёмник Попова. 1895 г.
Ток (1) от батареи (2) постоянно идёт по малой цепи: «+» полюс батареи - коге-
рер (3) - электромагнит (4) реле -«-» полюс батареи. Из-за сопротивления когерера
сила этого тока мала для срабатывания реле (5), и цепь звонка обесточена. Но когда
прохождение электромагнитной волны индуцирует ток в антенне (6), этот ток, склады-
ваясь с током от батареи, спекает опилки когерера, его сопротивление уменьшается.
Ток в цепи возрастает, и якорь электромагнита реле притягивается к контакту, замыкая
цепь (7) звонка. Электромагнит звонка (8), получая ток, притягивает якорь молоточка
(9). Молоточек бьёт по чашечке звонка (10), звуком фиксируя прохождение волны в
антенне, и, отскакивая, бьёт по когереру, встряхивая его. Опилки рассыпаются, сопро-
тивление когерера восстанавливается, ток падает, и цепь звонка размыкается. Элек-
тромагнит опускает молоточек. Прибор готов к принятию следующей волны.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
В 1896 г. Попов создал радиотелеграф, в котором электромагнитными волнами кодирова-
ли сигналы азбуки Морзе. Подача тока в передатчике радиотелеграфа контролировалась пре-
рывателем - телеграфным ключом, и продолжительностью подачи электромагнитных волн
передавали точки и тире. Приёмник фиксировал эти сигналы долгими и короткими звонками.
Первой радиограммой, переданной морзянкой с расстояния в 250 м, были слова «Гэнрих Гзрц» -
так Попов почтил вклад Гэрца в изобретение радио.
С 1897 г. радиотелеграфы Попова стали устанавливаться на кораблях российского флота, и к на-
чалу XX в. дальность радиосвязи составляла 50-70 км. В 1900 г. благодаря радиосвязи, установ-
ленной Поповым на ледоколе «Ермак», удалось спасти 50 рыбаков, унесённых в море на льдине.
В 1897 г. свой радиоприёмник, созданный по принципу аппарата Попова, запатентовал ита-
льянский изобретатель Гульельмо Маркони. Хотя первенство Попова было очевидным, Марко-
ни тоже считают «отцом радио» - ему принадлежит заслуга коммерческого распространения
радиосвязи в мире. В 1903 г. Маркони первым осуществил радиопередачу через Атлантиче-
ский океан, а в 1910 г. открыл постоянную трансатлантическую линию радиосвязи.
) В 1906 г. американский изобретатель Реджинальд Фессенден, использовав генератор вы-
сокочастотного переменного тока, получил стабильный радиосигнал. Вставив в передаю-
щую линию угольный микрофон, он добился того, что выходной сигнал стал меняться в со-
ответствии со звуковыми колебаниями. Так по радио впервые были
переданы звуки - музыка и речь - и положено начало радиовещанию.
Радиотелеграф Попова.
Вместо молоточка и звонка установлены бобина
с лентой и чернильное колёсико. Колёсико притя-
гивается к ленте, когда антенна улавливает элек-
тромагнитную волну.
Судовая радиоприёмная станция
Попова. 1901 г.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
1РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Тауматроп 1825 г.
Фенакистископ 1828 г.
Броможелатиновая
фотоплёнка 1871 г.
Кинетоскоп Эдисона
1888 г.
Кинематограф
Люмьеров 1895 г.
КИНЕМАТОГРАФ БРАТЬЕВ ЛЮМЬЕР
точка, в которую смотрит
воитель
В XIX в. с появлением светочувствительного матери-
ала с мгновенной засветкой (экспозицией), гибкой
фотоплёнки и фотоаппарата скоростной съём-
ки стало возможным создавать движущиеся изо-
бражения с помощью фотографии. Развлечение
«движущиеся картинки» вошло в моду, а первый
в истории настоящий фильм был снят и показан
братьями Огюстом и Луи Люмьерами в 1895 г. на
изобретённом ими проекторе - кинематографе.
Огюст и Луи Люмьеры
Фенакистископ-диск (1)
с прорезями (2) повёр-
нут к зеркалу (3) сторо-
ной с нарисованными
фигурами в разных
фазах движения. Диск
вращается вокруг своей
оси, а зритель смотрит
в зеркало через мелька-
ющие прорези и видит
отражённые фигуры (4)
движущимися. Движу-
щееся изображение не
сливается, потому что его
видно, лишь когда перед
глазом зрителя проходит
очередная прорезь.
ДВИЖУЩИЕСЯ КАРТИНКИ
История движущихся картинок нача-
лась в 1825 г. с придуманной англий-
ским физиком Дж. Гершелей игрушки
тауматропа, в которой две быстро сме-
няющееся картинки сливались в одну.
В 1828 г. бельгийский физик Ж. Пла-
то изобрёл фенакистископ - прямой
прототип кинематографа (от греч. «ки-
нема» - движение», «графо» - пишу)
и мультипликации, в котором иллюзия
движения создавалась быстрой сменой
рисунков с последовательными фаза-
ми движения. По этому же принци-
пу был устроен кинетоскоп Т. Эдисона
1888 г. - проектор для индивидуально-
го просмотра «ожившей фотографии».
Тауматроп. На двух сто-
ронах диска нарисова-
ны разные изображения
(птичка и клетка). Диск
быстро вращался, по-
ворачиваясь к зрителю
то одной, то другой сто-
роной, и изображения
сливались в одно (птичка
оказывалась в клетке).
Кинетоскоп
Эдисона
и обтюратор
Гибкая целлулоид-
ная плёнка-лента
фотокадрами фаз
движения вставлялась
в систему роликов кине-
тоскопа, подсвечивалась
лампой и прокручива-
лась перед окуляром. Во
избежание смазанного
восприятия изображения
видеоряд перекрывался
обтюратором (а) - вра-
щающимся кругом с вы-
резанным сектором.
ОСТАНОВИТЬ МГНОВЕНЬЕ [
Ряд быстро сменяющихся последовательных изображений кажется непрерывным благо-
даря инерции зрения, объединяющей чередующиеся образы в один изменяющийся образ.
Человек воспринимает более 60 кадров в секунду, но при слишком быстром передвижении
объекта его изображение меняется чаще, и из-за инерции зрения мы видим его смазан-
ным. Так, глядя на работающий вентилятор, мы вместо движущихся лопастей видим их
слившимися в полупрозрачный круг. И изображение на быстро и непрерывно прокручиваемой
киноплёнке мы также будем воспринимать смазанным. Для сохранения чёткости сменяемых
кадров их надо «разредить», перекрывая изображение или останавливая кадры несколько раз в секунду.
В тауматропе изображения регулярно перекрываются, когда диск поворачивается к зрителю боком.
В фенакистископе изображение видно только тогда, когда перед глазом оказывается зрительная
прорезь. Эдисон прерывал поток изображений в кинетоскопе особым механизмом - обтюратором.
В кинопроекторах для уменьшения эффекта инерции зрения используется регулярная остановка
кадра, т. е. прерывистость движения киноплёнки. В кинопроекторе братьев Люмьер в секунду
к сменялось 16 кадров, а сейчас принята частота киносъёмки и проекции 24 кадра в секунду - это
к оптимальная скорость для плавного восприятия движения.
В	Отрезок киноплёнки формата немого кино в 16 кадров на 1 секунду просмотра
1 ВВВВВ UBBBBBBBBB

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1895 г.
Кинематограф (проекци-
онный аппарат) Люмье-
ров. 1895 г.
объектив
с линзами
ПЛЁНКА И КАМЕРА
Скорость съёмки ограничивалась вре-
менем экспозиции, которое в дагеро-
типии (1837 г.) составляло до 30 мин.,
в калотипии (1841 г.) - 3-10 мин., при
мокроколлоидном процессе (1851 г.) -
10 сек. Но для плавного воспроизве-
дения движения надо было снимать
16 кадров в секунду, сократив экспози-
цию до долей секунды. В 1871 г. англий-
ский химик Ричард Меддокс изобрёл
бромосеребряное желатиновое покрытие
(используемое и в современных фото-
и киноплёнках), светочувствительность
которого можно было регулировать от
десятых до сотых долей секунды.
В 1880-х гг. появились камеры хроно-
фотографической съёмки. Грейферный
механизм обеспечивал покадровое дви-
жение плёнки для экспозиции, а в мо-
мент прокручивания плёнки во избе-
жание засветки в движении объектив
перекрывался обтюратором. Такие ка-
меры делали десятки кадров в секунду
и были пригодны для киносъёмки.
Броможелатиновая фотоплёнка в катушке
хронофототопографической камеры
По методу Меддокса целлулоидная плёнка в темноте по-
крывалась тонким слоем прозрачной эмульсии (жидкой
смеси) кристаллов бромистого серебра и желатина,
сушилась, упаковывалась в светонепроницаемые цилин-
дры и оставалась пригодной к съёмке в течение несколь-
ких месяцев. После экспозиции получали негатив, с кото-
рого печаталась плёнка-позитив для просмотра.
фонарь
с дуговой
лампой
катушка
с плёнкой
луч
к экрану
линзы для фокусировки света выход просмотренной плёнки
Грейферный механизм. При вращении главного ко-
леса (1) на нём вращается эксцентрик (2). Двигаясь
внутри рамы (3) грейфера, эксцентрик периодически
опускает и поднимает её и скреплённую с ним штан-
гу (4) с зубцами (5). Приходе штанги вверх её зубцы вхо-
дят в перфорацию плёнки (6) и передвигают её на один
кадр в фильмовом канале (7).
главное
колесо
фильмовый
канал
(окно для
просмотра
плёнки)
1
коробка
ручка механизма
главного колеса штанги грейфера
РОЖДЕНИЕ «ВЕЛИКОЙ ИЛЛЮЗИИ»
Проектор для демонстрации фильма изобрели братья Лю-
мьер, назвав его кинематографом. В их проекторе были дуго-
вая лампа, подсвечивающая плёнку, линзы, увеличивающие
изображение, и грейферный механизм для прерывистого
прокручивания плёнки. Для сцепления с зубьями грейфе-
ра киноплёнку по краям перфорировали (делали отверстия).
В марте 1895 г. братья сняли свой первый фильм «Выход
рабочих с фабрики» и продемонстрировали его своим дру-
зьям. Первая демонстрация кинематографа для широкой
публики состоялась в декабре 1895 г., в кафе на бульваре
Капуцинов в Париже был показан ставший знаменитым
фильм «Прибытие поезда на вокзал Ла-Сьота». Люмьеры
создали иллюзию движения поезда с экрана на зрителя,
и, по свидетельству очевидцев, люди в панике вскакива-
ли со своих мест, опасаясь попасть под колёса паровоза.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Броможелатиновый фотографический процесс
При соединении атомы брома (Вг) отбирают у атомов
серебра (Ад) один электрон, и образуются «-» ионы
брома и «+» ионы серебра, за счёт взаимного притя-
жения которых держится кристаллическая решётка.
Но, получив световую энергию при экспозиции, лишние
электроны отрываются от ионов брома и притягиваются
к «+» ионам серебра, превращая их в непрозрачные
атомы металлического серебра, образующие микро-
скопические тёмные точки на плёнке. В 1 см2 эмуль-
сионного покрытия содержится 50-500 млн кристаллов
бромистого серебра, а ионы серебра в каждой точке
лежат в 20-40 слоёв. Достаточно разрушить лишь один
ион в этих слоях, чтобы там возникла чёрная точка, по-
этому засветка просходит очень быстро, и чем толще
слой эмульсии, тем короче экспозиция.
«Кинематограф» - название проектора Люмьеров, ста-
ло также названием всей отрасли деятельности, свя-
занной с созданием движущихся изображений - фильмов
(от англ, film - плёнка). Ранние фильмы были немыми, по-
тому что синхронизировать (сделать одновременными)
съёмку и звукозапись тогда не умели.
Сюжет разъясняли с помощью титров,
а просмотр сопровождался живой музы-
кой. Звуковое кино появилось в 1927 г.
Кадр из фильма Люмьеров «Прибытие поезда». 1895 г.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
182
1РЕВНИЙ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ТЕХНИКА «ДЛЯ ЖИЗНИ»
Газовая плита 1826 г.
Швейная машина
Тимонье 1840 г.
Швейная машина
Зингера 1851 г.
Ручная стиральная
машина 1851 г.
Электрическая плита
1883 г.
Электрический утюг
1892 г.
Электрический
пылесос 1900 г.
Электрическая
стиральная машина
1908 г.
В XIX в. технические достижения стали применяться в повседневной
жизни - появились бытовые приборы, упростившие труд домохозяек.
Достижения науки и техники дошли и до такой консервативной обла-
сти, как сельское хозяйство, где почти ничего не менялось со времён
изобретения плуга. Во второй половине XIX в. возникла новая отрасль
производства - медицинская техника. Многие технические новинки
XIX в. используются по сей день, и фирмы, основанные для их про-
изводства, постоянно совершенствуя свою продукцию, всё ещё не
покидают мировой рынок.
ПОДАРОК ДЛЯ ШВЕИ
Швейная машина заменяет монотонное ручное сшивание,
требующее усилий и мастерства, машинным сшивани-
ем, легко и быстро создающим ровный прочный шов. Ещё
в XIV в. голландцы создали подобие швейной машины для
сшивания полотен парусов, проект швейной машины так-
же найден в архивах Леонардо да Винчи, а первый патент на
швейную машину получил немец К. Вейзенталь в 1755 г. Но
все эти машины не сильно облегчали труд портного. Они
копировали ручное сшивание, при котором игла протяги-
вает одну нить, втыкаясь поочерёдно с разных сторон ткани.
В 1840 г. свою швейную машину создал француз Бартоломео
Тимонье. Его машина одной нитью и иглой-крючком делала
200 ровных цепных стежков в минуту. Хотя цепной шов был
не очень прочен, Тимонье открыл фабрику на 80
своих машин по пошиву военной формы, и она
успешно работала, пока её не разгромили недо-
вольные конкуренцией портные.
Важной вехой в создании швейной машины со-
временного типа стали изобретения 1814 г. ав-
стрийского портного И. Мадерспергера -
игла с ушком на остром конце и способ
сшивания двумя нитями челноч-
ным стежком. Первую машин-
ку с челночным стежком запа-
тентовал в 1845 г. американец
Э. Хоу, но распространение
получила улучшенная модель
1851 г. другого американца -
Айзека Зингера. Талантливый изо-
бретатель, Зингер был и умелым
коммерсантом - он широко вне-
дрил машинное шитьё и создал
фирму по производству швейных
машин «Зингер», процветающую
по сей день.
Швея, работающая на швейной машинке «Зингер»
с ножным приводом. 1900-е гг.
игла
сшиваемая ткань
маховик
шпулька
с единственной нитью
Швейная машина Тимонье.
1840 г.
две нити обра-
1. Цепной стежок
в одну нитку образуется
протаскиванием
иглой-крючком петель
нити из-под ткани вверх.
2. Челночный стежок в
зуется за счёт захвата остриём челнока
петли верхней нити при прохождении
иглы и перекидывания её через себя -
верхняя нить перехлёстывается с нижней.
шпулька
с нижней
нитью
челнок
Зубчатая рейка (а), управляемая грей-
фером (б) (аналогичным механизму
в кинопроекторе), по мере сшивания
прерывисто передвигает сцепляемую
с её зубцами ткань (в).
верхняя
нить
челнок
и шпулька
с нижней
нитью
ткань
передвигается
рукоятка
маховика,
от которого
передаётся
движение
игле
и челноку
Первая швейная машина фирмы
«Зингер». 1851 г.
штырь
для катушки
с верхней
нитью

ОБЗОР • 1820-1900-е гг.
Газовая плита. XIX в.
ГАЗ И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В БЫТУ
Другим важным изобретением XIX в., серьёзно упростив-
шим жизнь домохозяек, стала кухонная плита, которую не
надо было топить дровами. В 1826 г. помощник директора
газового завода в английском Нортемптоне Дж. Шарп уста-
новил у себя дома первую плиту, работавшую на светиль-
ном газе. Поначалу газовые плиты были роскошью, их в ос-
новном закупали рестораны, а в домах устанавливали
редко. Но во второй половине XIX в. газ, получаемый
как побочный продукт нефтепереработки, стал дешевле,
и в американских и английских домах стали появляться
бытовые газовые плиты. В СССР широкое распространение
газовых плит началось лишь с 1950-х гг. Сейчас там, где есть
газовый трубопровод, плиты подключаются к нему, в иных
местах газ для плит покупают в баллонах.
С 1880-х гг. стали появляться первые электронагреватель-
ные приборы. В 1883 г. канадец Т. Ахерн изобрёл электропли-
ту, в 1892 г. фирма Эдисона «Дженерал электрик» выпустила
первый электрический утюг, в конце 1890 г. - электрочайник
и вентилятор. В1900 г. в Германии придумали согревать воз-
дух, прогоняя его через раскалённую током спираль - так
был изобретён первый электрический фен для сушки волос.
Электрочайник.
Начало XX в.
Электрический утюг.
1898 г.
Электрическая
плита Ахерна. 1883 г.
Электрический вентилятор
«Дженерал электрик».
1890-е гг.
Ручная стиральная машина.
Вторая половина XIX в.
вальцы для отжима
белья
вращающиеся щётки,
собирающие пыль с ковра
барабан
вращается
электро-
двигателем
Электрический
пылесос. Конец XIX в.
ручка ,
Электрическая
стиральная машина.
Начало XX в.
Устройство «Электричес-
кого подметателя
ковров» Дюфуа. 1900 г.
пылесборник
вентилятор,
засасывающий
собранную пыль
в пылесборник
электрические
провода
электро-
двигатель
колесо,
толкающее
машину
ПОМОЩНИКИ ДОМОХОЗЯЕК
Удивительно, но такое простое и нужное изобретение, как
ручная стиральная машина, распространилось лишь в се-
редине XIX в. Белье и тёртое мыло закладывались в бара-
бан - подобие деревянной кадки. Туда же заливали воду,
плотно закрывали барабан и вращали его за ручку (элек-
тродвигатель на стиральную машину впервые установили
в Германии в 1908 г.). От вращения белье перетиралось,
и под воздействием центробежной силы от него отделялась
грязь. Сменяя воду, бельё отстирывали начисто. Это не-
хитрое приспособление значительно облегчило тяжёлый
труд прачек, стали открываться первые прачечные.
Аналогичные приспособления в 1880-х гг. появились и для
мытья посуды. Но посуда в них отмывалась плохо, и лишь
во второй половине 1920-х гг., когда посудомоечные машины
снабдили электроприводом и устройством для нагревания
воды, они стали закупаться ресторанами.
С середины XIX в. изобретатели неоднократно пытались
автоматизировать процесс уборки - один за другим по-
являлись варианты пылесосов, в которых пыль собиралась
вращающимися щётками и всасывалась в пылесборный
контейнер различного рода насосами. Самым удачным
оказался «Электрический подметатель ковров» американца
К. Дюфура, ставший прототипом современных электриче-
ских пылесосов.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
184
1РЕВНИЙ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Система водяного отопления низкого давления
Водяное отопление
1831 г.
Зерноуборочный
комбайн 1830-е гг.
Минеральные
удобрения 1840-е гг.
Медицинский шприц
1853 г.
Рентгеновский
аппарат 1895 г.
Гусеничные тракторы
конец 1890-х гг.
В печи (а), которую топили
углём, нагревался зме-
евик (б) с водой. Вода от
нагрева расширялась
и поднималась по тру-
бам (в) к радиаторам (г) в
отапливаемом помеще-
нии. Батареи труб радиа-
торов благодаря большой
площади соприкоснове-
ния с холодным возду-
хом в помещении легко
отдавали воздуху тепло
ТЕХНИКУ - НА ПОЛЯ
Появление в 1830-х гг. зерноуборочных
комбайнов стало первой в истории по-
пыткой механизировать процесс сбор-
ки урожая, до тех пор урожай собира-
ли вручную. Родина комбайна - США.
Большим фермерским хозяйствам,
сложившимся в США, было выгод-
нее приобрести эту дорогостоящую
горячей воды. Под давле-
нием новой порции горя-
чей воды остывшая вода
из радиаторов поступала
в трубопровод, устроен-
ный с небольшим укло-
ном в сторону змеевика
(д), и по нему самотёком
возвращалась в змеевик,
вытесняя оттуда согретую
воду. Так обеспечивалась
естественная циркуляция
воды по системе отопле-
ния без искусственного
увеличения давления.
НАС ГРЕЕТ ВОДА
В XIX в. огонь как источник тепла
и света постепенно покидал дома -
свет стало нести электричество, а теп-
ло - пар и горячая вода. Идея парового
отопления возникла ещё в XVIII в. с по-
явлением паровой машины. Дж. Уатт
отапливал свою фабрику, прогоняя
пар по радиаторам - батареям труб,
отдающим тепло воздуху в помеще-
нии. В 1831 г. американский инженер
Дж. Перкинс запатентовал систему во-
дяного отопления, в которой нагретая
в змеевике (спиральная труба) вода
под большим давлением поступала
в трубопровод, распределялась по ра-
диаторам в обогреваемых помещени-
ях и возвращалась в змеевик для по-
технику, чем нанимать многочислен-
ных рабочих. Первые комбайны были
громоздкими, и по полю их двигали
упряжки из десятков лошадей или му-
лов. Аппарат для срезания колосьев и
молотильный барабан для отделения
зерна от соломы вращались приводом
вторного нагрева.
В 1834 г. в России водяное отопление
высокого давления устроил инженер
П.Г. Соболевский для отопления про-
изводственных помещений. В дома
россиян центральное отопление при-
шло в 1870-х гг., и это было водяное
от колёс. В 1890-х гг. комбайны стали ра-
ботать на паровой тяге, а затем появи-
лись первые тягачи-тракторы на ДВС.
Радиатор центрального
отопления с краном,
регулирующим подачу
горячей воды и степень
нагрева радиатора.
отопление низкого давления, исполь-
зующее естественное движение воды.
Водяное отопление низкого давления
Общая схема устройства зерноуборочного комбайна.
Режущий аппарат (1) срезает стебли колосьев, мотови-
ло (2), вращающееся от привода колёс, укладывает их
на платформу (3) жатки, а транспортёр (4) в виде архи-
медова винта сгребает их к центру платформы, откуда
они поступают на наклонный транспортёр (5), устроен-
1880-е гг.
Комбайн калифорний
ского типа на конной
тяге. Середина XIX в.
до сих пор самый распространённый
тип центрального отопления во всём
мире.
ный подобно эскалатору, и поднимаются в приёмную
камеру молотилки (6). Барабан (7) молотильного ап-
парата, вращаясь в подбарабанье (8), обмолачивает
колосья, отделяя зёрна от стеблей. Стебли (солома)
вперемешку с отделённым от них зерном из подба-
рабанья поступают на решётчатый транспортёр - со-
ломотряс (9), где зёрна просеиваются от соломы и
падают в нижнее решето очистки (10). Там из них вен-
тилятором (11) выдуваются мелкие примеси (12), и очи-
щенное зерно по транспортёру (13) поступает в зерно-
вую камеру (14). Солома из соломотряса и примеси
поступают в копнитель (15), откуда по мере его напол-
нения вываливаются на землю (16)
для просушки и использования
в качестве корма для скота.
Зерноуборочный комбайн. 1890-е гг.

ОБЗОР • 1820-1900-е гг.
НОВОЕ ВРЕМЯ_________________________________ ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА ____________________________________ ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ПОДКОРМКА ДЛЯ РАСТЕНИЙ
В 1840 г. немецкий учёный Ю. Ли-
бих создал теорию минерально-
го питания растений, доказав,
что растения для роста получа-
ют различные вещества из почвы,
воды и воздуха. Если в почве мало
минеральных веществ, растения
растут плохо. Для улучшения пи-
тания растений в почву добавля-
ют смесь необходимых веществ -
минеральные удобрения. Их на-
чали разрабатывать с 1840-х гг.
Для разных типов почв были
разработаны разные виды удобре-
ний: в песчаных почвах растениям
не хватает магния, в торфяных -
молибдена, на чернозёмах - мар-
ганца. Удобряя почву недоста-
ющими веществами, повышали
урожайность земель.
ГУСЕНИЧНЫЙ ХОД
Колёса паровых тягачей и тракторов застревали в рыхлой
почве полей. Эту проблему решило изобретение гусенично-
го движителя, удерживающего машину на рыхлой поверх-
ности за счёт большой площади сцепления с ней. Первые
гусеничные тракторы стали появляться в конце XIX в., а их
серийный выпуск в 1912 г. наладила американская фирма
«Холт-Парр». Широкое применение тракторов и комбай-
нов по всему миру началось лишь в 1930-х гг.
Гусеничный движитель обеспе-
чивает проходимость за счёт
снижения давления на грунт
из-за большой площади со-
прикосновения гусеничных лент
(гусениц) (1) с поверхностью.
Гусеница - замкнутая цепь из
подвижно соединённых звеньев
(траков) (2) с выступами во вну-
тренней стороне для сцепления
с ведущим (3) и ведомым (4)
колёсами (звёздочками) и ре-
бристой поверхностью, сцепля-
ющейся с грунтом. Гусеничный
движитель действует подобно
цепной передаче: ведущее ко-
лесо перематывает гусеницу
вокруг ведомого колеса, преоб-
разовывая своё вращение в по-
ступательное движение гусени-
цы и самого трактора. Корпус
трактора опирается на опорные
катки (5), прокатывающиеся по
гусенице, не препятствуя её пе-
рематыванию.
Первый рентгеновский
снимок (рентгенограмма),
сделанный В.К. Рентгеном
в 1895 г.
Катодная
(рентгеновская) трубка
Электроны, испускае-
мые металлическим
катодом, устремля-
ются к металлическому
аноду из-за разности их
электрических потенци-
алов (катод - «-)>, анод -
«+»). При этом электроны
ускоряются, ударяются
об анод и резко тормозят,
генерируя особые элект-
ромагнитные волны -
рентгеновские лучи.
Также рентгеновское
излучение происходит за
счёт того, что ускоривши-
еся электроны, ударяясь
об анод, выбивают элек-
троны из электронных
оболочек его атомов. На
пустующие места в обо-
лочках устремляются
другие электроны, и при
этом также испускается
рентгеновское излучение.
Медицинский
рентгеновский
аппарат.
Конец XIX -
начало XX в.
МЕДИЦИНСКАЯ ТЕХНИКА
Медицинские уколы - внутримышечные и внутривенные
инъекции практиковались врачами с XVII в. В Средневеко-
вье вместо шприца использовали бычий мочевой пузырь
с присоединённым к нему острым полым медным наконеч-
ником. Лекарство наливалось в пузырь и через наконечник
выдавливалось в сделанный ножом разрез на вене. Первый
шприц современного типа, прокалывающий вену и вытал-
кивающий лекарство поршнем через полую иглу, был изо-
бретён в 1853 г. французским врачом Ч. Правазом.
К другому важному для медицины открытию привело ис-
следование электромагнитных волн. Немецкий физик Виль-
гельм Конрад Рентген в 1895 г. обнаружил новый вид электро-
магнитного излучения. Он заметил, что катодные лучи - поток
электронов, прорывающийся от катода (-) к аноду (+), при
столкновении с некоторыми материалами вызывает высо-
кочастотные электромагнитные волны - рентгеновское из-
лучение. Рентгеновские лучи, способные проникать сквозь
непрозрачные материалы и засвечивать фотоэмульсию,
подобно видимому свету, вскоре нашли применение в ме-
дицине: просвечивая ими человеческое тело, делали фото-
графические снимки костей и внутренних органов. Рент-
геновские лучи получают с помощью катодной трубки,
ставшей основой медицинских рентгеновских аппаратов.

ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
186
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ФУНДАМЕНТ
Анестезия 1846 г.
«Топографическая
анатомия» Пирогова
1851-1854 гг.
«Происхождение ви-
дов» Дарвина 1859 г.
Волновая теория
Максвелла 1865 г.
Периодический закон
Менделеева 1869 г.
«Происхождение
человека» Дарвина
1871 г.
В XIX в. появились глобальные научные теории, объяснившие приро-
ду многих явлений, издревле знакомых человечеству. В физике таким
фундаментальным открытием стала волновая теория Дж. Максвелла,
в химии - периодический закон Д.И. Менделеева, в медицине - изуче-
ние микромира и труды Н.И. Пирогова, а представление об исто-
рии жизни на Земле перевернула эволюционная теория Ч. Дарвина.
НА ВОЛНАХ ОТКРЫТИЙ
Понятие о звуке как о механических ко-
лебаниях, распространяющихся волна-
ми в пространстве, в XIX в. привело к
изобретению телефона и граммофона.
Иную природу имеют электромаг-
нитные волны, которые в 1865 г. опи-
сал английский физик Дж. Максвелл.
Опираясь на открытую М. Фарадеем
электромагнитную индукцию, он вы-
двинул волновую теорию электромаг-
нитного излучения и математически
обосновал существование электромаг-
нитных волн, передающих энергию
Дмитрий
Иванович
Менделеев
Таблица Менделеева. Менделеев от-
крыл, что если расположить химиче-
ские элементы по мере увеличения их
атомной массы, то их можно свести
в таблицу так, что в каждой строке (пе-
риоде) и в каждом столбце (группе)
свойства элементов будут похожими.

порядковый номер
символ
н
•ОАОРСЯ
атомная
масса
название,
элемента
ТАБЛИЦА НА ВСЕ ВРЕМЕНА
Основатель научной химии французский естествоиспытатель
второй половины XVIII в. А.Л. Лавуазье выявил мельчайшую
в пространстве посредством чередова-
ния вихревых магнитных и электри-
ческих полей, порождаемых друг
другом. Вычисленная Максвеллом
скорость распространения этих волн
совпала со скоростью света, доволь-
но точно вычисленной в 1849 г. фран-
цузским физиком А. Физо. Это совпа-
дение, а также опыт в изучении света
и цвета позволили Максвеллу пред-
положить, что свет - это тоже вид
электромагнитного излучения. Со-
временная наука рассматривает свет
и как электромагнитную волну, и как
поток элементарных частиц - фото-
нов. В 1887 г. Г. Герц обнаружил один из
типов электромагнитных волн -радио-
волны, которые вскоре стали исполь-
зоваться в радиосвязи, а в конце XIX в.
химическую единицу, сохраняющую свои свойства - хими-
ческий элемент, - и создал список 33 химических элементов,
попытавшись систематизировать их, исходя из их сходств
и различий. К середине XIX в. были известны уже 63 эле-
мента. Главной задачей химии стал поиск закономерностей
в распределении свойств элементов. Учёные пытались си-
стематизировать их, исходя из понимания, что химический
элемент - это совокупность атомов с одинаковым зарядом
ядра. В 1869 г. русский учёный Д.И. Менделеев открыл пе-
риодический закон - фундаментальный закон природы, вы-
ражающий зависимость свойств химических элементов от
величин их атомной массы (веса). Графическое выражение
закона - таблица Менделеева, где химические элементы рас-
положены в порядке возрастания их атомной массы и со-
ставляют группы со сходными свойствами. Периодический
закон позволил предсказывать свойства ещё не открытых ве-
ществ. Каждый из открытых на сегодняшний день 118 хими-
ческих элементов занимает в таблице место, согласно своей
атомной массе, и его свойства оказываются схожи со свой-
исследовали рентгеновское излучение.
ствами других элементов группы, в которую он попадает.
РЕНТГЕНОВСКИЕ ГАММА
УЛЬТРАФИОЛЕТ ЛУЧИ	ЛУЧИ
10Л,	10-41 •	10-”м 10-’Ч.
0 00&Ю1 мм
ВЫСОКИ* ЧИСТОТЫ коропсно ВОЛНЫ
ИНФРАКРАСНОЕ ВИДИМЫЙ
РАДИОВОЛНЫ МИКРОВОЛНЫ ИЗЛУЧЕНИЕ СВЕТ
10*м‘ ЧО-’м! У»-’* Ю«м
4	*	0 001 мм
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ
ВОЛНЫ
<0 зЮ*м
* X 100000 км ------------
р С низки» частоты, длиииы® волны
3-10* 3-10? Гц
? О 1-60 Гц
3-10’5Гц
3-10” Гц	3-10го Гц
Шкала электромагнитных волн. В XIX в. были из-
вестны следующие типы электромагнитных волн
разной частоты и длины: низкочастотные волны,
исходящие от источников переменного тока,
радиоволны (открыты в 1887 г.), инфракрасное
и ультрафиолетовое излучение (открыты в 1800
и 1801 гг.), видимый свет и рентгеновское излу-
чение (открыто в 1895 г.). В XX в. открыты микро-
волновое излучение и гамма-лучи.

ОБЗОР • 1820-1900-е гг.
ПАДЕНИЕ И ВЗЛЁТ АЛЮМИНИЯ |
Одним из успехов практической
химии XIX в. стало открытие эф-
фективного процесса получения
алюминия. Этот металл, входя-
щий в состав многих минералов,
первым выделил датский физик
Г. Эрстед в 1825 г. Но открытый
им способ получения алюминия
был так сложен, что более полу-
века этот металл стоил дороже
золота. В 1889 г. француз П. Эру
и американец Ч. Холл открыли
промышленный способ получе-
ния алюминия электролизом,
и стоимость этого металла рез-
ко упала. В начале XX в. получи-
ли прочный и лёгкий сплав
алюминия - дюра-
люминий (дюраль),
и алюминий стал ши-
роко использоваться
в авиастроении.
Столовое украшение
из алюминия и золота.
Дар императору
Франции
Наполеону III. 1858 г.
Николай Иванович
Пирогов
американский врач
ЗОЛОТОЙ век хирургии
XIX в. - век бурного развития медици-
ны. Открытие микроорганизмов и их
влияния на человеческий организм
позволило провести идею антисепти-
ки. Этот комплекс мер борьбы с ми-
кробами, включающий стерилизацию
медицинских инструментов и анти-
септическую обработку хирургиче-
ских ран, значительно снизил после-
операционную смертность. В 1846 г.
У. Мортон впервые применил обезболивание (анестезию) при
операции, усыпив пациента эфиром, веществом, об обезбо-
ливающих свойствах которого знал ещё Парацельс. В России
анестезию широко внедрял врач и физиолог Н.И. Пирогов.
Пирогов также осознавал важность доскональных анатоми-
ческих знаний для хирурга и видел, что исследование тру-
пов не даёт истинной картины расположения внутренних
органов (после смерти мышцы перестают поддерживать
органы в прижизненном положении). Для верного опи-
сания внутреннего строения организма он делал распилы
трупов, замороженных сразу после смерти. Свои описания
и иллюстрации к ним Пирогов собрал в книге «Топографи-
ческая анатомия», ставшей лучшим учебником хирургов
всего мира. Исследования Пирогова превратили анато-
мию в «мёртвую» науку, в которой уже нечего открывать.
Эволюция человека, виды человека: 1. австралопитек;
2. человек умелый; 3. питекантроп;
X-AA-.I... ...Л	4. неандерталец; 5. неоантроп
ПОВОРОТ СОЗНАНИЯ
До середины XIX в. человечество пребывало в твёрдой
уверенности, что природа и человек сотворены Бо-	lBHLV
гом и остаются неизменными с момента сотворения. ИЬмШ jSc
Начавшиеся ещё в античности попытки представить	jjЁМ I/	ж, Г Э ₽ ДкЯЙ
эволюционную историю развития видов животных и рас- KvWf ЯА
тений от простого к сложному, увенчавшуюся возник- Б Ж /jT	' д У
новением человека, без доказательной базы не могли  Ж Ж  @ X >	®
опровергнуть устоявшегося мнения. В XVII-XVIII вв. ”	Ж	&
Н. Тульп, основатель сравнительной анатомии, систе-
матик живой природы К. Линней, М.В. Ломоносов, изучавший древние окаменелости, вернулись к во-
просам происхождения видов, а в XIX в. появились эволюционные теории, подготовившие рождение
учения английского естествоиспытателя Чарльза Дарвина. Изучив живую природу Галапагосских остро-
вов, поднявшихся из океана 5-10 млн лет назад и заселённых выходцами с удалённого материка, Дар-
вин обнаружил, что переселенцы, приспосабливаясь к жизни на островах, изменились и образовали
новые виды, отличные от материковых предков. Опираясь на эти наблюдения и на опыты выведения
новых сортов растений, Дарвин в 1859 г. подвёл мощную доказательную базу под эволюционную тео-
рию и изложил её в книге «Происхождение видов». Развенчание мифа о неизменности божественного
мира произвело сенсацию, а следующий труд Дарвина «Происхождение человека», в котором он выдви-
нул теорию происхождения человека от общих с обезьянами предков, произвёл настоящий взрыв в об-
ществе. Эта теория вскоре подтвердилась находками останков вымерших видов человека: австралопи-
теков, питекантропов, синантропов, неандертальцев, родственных современному человеку, неоантропу.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
188

ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ЦЕППЕЛИН
В середине XIX в. на аэростаты установили двигатели, сделав их полёт
управляемым, независимым от движения воздуха. Так появились дири-
Проект управляемого
аэростата конец
XVIII в.
Дирижабль 1852 г.
Цеппелин 1900 г.

жабли. Но мягкий матерчатый корпус дирижаблей затруднял управ-
ление полётом. Идею строительства дирижаблей с жёстким кор-
пусом высказал русский изобретатель К.Э. Циолковский в 1880-х гг.,
а воплотил её в 1900 г. немец Фердинанд фон Цеппелин. Получивший
его имя тип дирижаблей - «цеппелин» - до конца 1930-х гг. широко
использовался и
как транспорт, и как военный бомбардировщик.
Баллонет с наружным воздухом
поддерживает давление несущего газа (водорода)
в основной оболочке аэростата, сохраняя его форму.
Накачивая или спуская воздух из баллонета, меняют об-
щий объём газа (водорода + воздуха) в оболочке, под-
ОТЛОЖЕННАЯ ИДЕЯ
Ещё в конце XVIII в. французский математик Ж.Б. Мёнье
выдвинул проект управляемого аэростата с тремя пропелле-
нимают и опускают аэростат.
Макет дирижабля Жиффара. 1852 г.
газонепроницаемая оболочка
из промасленной
ткани в форме
эллипсоида
подвешенная
на стропах
гондола для
пассажиров,
руль паровой
машины
и вращаемого
ею винта
Устройство мягкого дирижабля. Конец XIX-начало XX в.
рами (винтами), которые вручную вращали 80 человек. Для
лучшего обтекания воздушным потоком Мёнье предложил
придать аэростату форму эллипсоида, для устойчивости
снабдить его хвостовыми лопастями - стабилизаторами,
а изменение подъёмной силы при постоянной форме на-
ружной оболочки обеспечивать баллонетами - внутренни-
ми надувными ёмкостями. Но построить громадный лета-
тельный аппарат легче
воздуха, способный не-
сти 80 «гребцов», не
удалось. Идея Мёнье
осталась ждать появле-
ния двигателя.
Мягкий дирижабль «Patria». 1907 г. Франция
ТКАНЬ ИЛИ МЕТАЛЛ
Форму тканевой оболочки мягких дирижаблей поддер-
МОТОР ДЛЯ ЗАПУСКА
Идеи Мёнье воплотил французский
инженер А. Жиффар. Он создал ди-
рижабль (от фр. diriger - управлять) -
управляемый аэростат с паровым двига-
телем - и в 1852 г. пролетел в нём над
Парижем 30 км со скоростью 10 км/ч.
В 1872 г. немецкий инженер П. Хенлейн
установил на дирижабле газовый ДВС,
а в 1884 г. Ш. Ренар успешно летал на
дирижабле с электромотором. Однако
живало лишь давление заполняющего её газа (водорода,
реже гелия). Но газ меняет плотность и объём в зависимо-
сти от температуры и атмосферного давления, колеблю-
щихся при смене погоды и высоты полёта. Поддерживать
форму дирижабля лишь за счёт баллонета - невозмож-
но. К.Э. Циолковский отмечал, что морщины в обмяк-
шей оболочке создают препятствия воздушным потокам,
ухудшая управляемость и аэродинамические свойства ди-
рижабля, а колебания объёма газа в оболочке мешают
держать высоту: увеличиваясь, дирижабль поднимается,
а сжимаясь - снижается. Главный недостаток мягких ди-
лишь к концу XIX в., с распространени-
ем бензиновых ДВС, дирижабли стали
активно использоваться как транспорт.
рижаблей Циолковский видел в их пожароопасности, от-
мечая, что искры, воспламеняющие топливо в ДВС, могут
поджечь оболочку и взорвать газ. Циолковский предло-
АЭРОДИНАМИКА - раздел механики, изучающий
законы движения газов и тел в газообразной среде.
жил создавать жёсткие дирижабли с металлическими кар-
касом и обшивкой корпуса. Но его проект огромного гру-
зового металлического дирижабля так и не осуществился.

ТРАНСПОРТ • 1900 г.
Жёсткий дирижабль LZ 127 «Граф Цеппелин». Перевозил 25 т груза, летел со скоро-
1928 г. Германия	стью до 128 км/ч, преодолевая
расстояния более 10 000 км
Схема гондолы LZ 127
10 спальных кают для пассажиров
ресторан радиорубка
кухня
ЖЁСТКОЕ РЕШЕНИЕ
Первый дирижабль жёсткой кон-
струкции - LZ 1 - создал немец-
кий энтузиаст воздухоплавания
граф Фердинанд фон Цеппелин
и успешно испытал его в 1900 г.
Цеппелин сделал каркас
(ферму) в виде решётки из лёг-
ких дюралевых профилей и об-
тянул её прорезиненной тканью.
Он разделил дирижабль на отсеки, за-
полненные баллонетами с водородом.
Каркас сохранял неизменной обтека-
емую форму дирижабля, и полёт пе-
рестал зависеть от погодных условий.
Отлично державшие заданную высо-
ту, более управляемые и безопасные,
чем мягкие дирижабли, жёсткие ди-
рижабли, названные в честь создателя
цеппелинами, быстро завоевали попу-
лярность. На них перевозили людей
и грузы даже через Атлантический
океан, с них в Первую мировую войну
бомбили врага и вели разведку.
туалетные
моторы
кабины
управления
гондола мешки с водородом Схема жёсткого цеппелина
в отдельных отсеках оболочка из прорезиненной ткани
стабилизаторы ЛЮ^еВсЫИ моторы гондола
В ПОГОНЕ ЗА ЛИДЕРОМ
Германия была лидером в строительстве летательных ап-
паратов легче воздуха. Другие страны пытались догнать
её, строя дирижабли полужёспгкой конструкции с металличе-
ской фермой лишь в нижней части оболочки. На полужёст-
ком дирижабле «Норвегия» в 1926 г. был совершён первый
Первый жёсткий дирижабль Цеппелина LZ 1. 1900 г.
успешный перелёт на Северный полюс.
Также пытались строить цельнометаллические дирижабли
с обтекаемой металлической обшивкой, выполняющей
и роль каркаса. Однако из 4 таких дирижаблей успешно
летал лишь американский ZMC-2 1929 г. В СССР первый
дирижабль построили в 1923 г. За недолгую эру своего ди-
рижаблестроения СССР успел установить мировой рекорд
по продолжительности полёта.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Катастрофа цеппелина
«Гинденбург». 1927 г.
В первые десятилетия XX в. преодолевающие большие расстояния и гру-
зоподъёмные дирижабли казались перспективнее неуклюжих «этажерок»,
каковыми были первые самолёты. Но к 1920-м гг. самолёты превзошли
дирижабли по скорости и манёвренности, что оценили военные. Именно
военные решили судьбу дирижаблей, сделав ставку на менее уязвимые са-
молёты. А финалом истории дирижаблестроения принято считать ка-
тастрофу гигантского цеппелина «Гинденбург», погибшего от взрыва
водорода в 1927 г. Однако дирижабли забыты напрасно. Использование
менее взрывоопасного газа гелия вместо водорода, воплощение идеи
цельнометаллических дирижаблей Циолковского и применение новых техноло-
гий могли бы дать им вторую жизнь. Дирижабль экономичнее, экологичнее
и при использовании менее взрывоопасного газа гелия безопаснее самолё-
та. Сейчас в ряде стран строят экспериментальные модели, например
гибридные аппараты, объединяющие черты и дирижабля, и само-
лёта, и вертолёта, и даже судна на воздушной подушке.
Современный
американский гибридный
дирижабль LEMV

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
190
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
ТЕПЛОХОД «ВАНДАЛ»
Теплоход 1903 г.
Тепловоз 1924 г.
Распространение бензиновых и дизельных ДВС заставило задумать-
ся о замене этими более экономичными двигателями паровых ма-
шин на судах. Впервые это сделали в России: в 1903 г. построили
первый в мире теплоход (дизель-электроход) - речной нефтеналив-
ной танкер «Вандал».
Альфред Нобель
ПРОГРЕССИВНАЯ ИДЕЯ
ДИНАМИТ И НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ
В 1842 г. в Россию приехал швед-
ский инженер Эммануил Нобель
и занялся разработкой торпед
для русской армии, а вскоре осно-
вал несколько фабрик, выполняв-
ших военные заказы. Дело отца
наследовали сыновья: Роберт,
Людвиг, Альфред и Эмиль. Аль-
фред Нобель прославил свою фа-
милию изобретением динамита,
что дало средства на расшире-
ние семейного дела. В 1879 г. он
вместе с братьями основал круп-
ную российскую нефтяную компа-
нию «Товарищество нефтяного
производства братьев Но-
бель» («Бранобель»), Компания
вела нефтедобычу и нефтепере-
работку в Баку и Туркменистане
и создала собственную сеть для
транспортировки нефти: неф-
тепроводы, железнодорожные
ветки с поездами и вагонами-ци-
стернами, пристани и нефтена-
ливные суда. Однако имя Нобелей
ассоциировалось прежде всего
с производством взрывчатых ве-
ществ и оружия, а Альфреда на-
зывали «миллионером на крови».
Не желая остаться в людской
памяти «торговцем смертью»,
Альфред завещал часть свое-
го громадного состояния на уч-
реждение премий за достижения
в физике, химии, медицине, лите-
ратуре и деле укрепления мира.
После смерти Нобеля в 1896 г.
была учреждена Нобелевская
премия, ставшая самой пре-
стижной наградой мира.
Компанию «Бранобель» Альфреда Нобеля унаследовал его
племянник Эммануэль, сын Людвига Нобеля. Вниматель-
но следивший за прогрессом, Эммануэль в 1898 г. купил
у Р. Дизеля патент на один из его двигателей и наладил
выпуск российских дизельных ДВС на петербургском маши-
ностроительном заводе «Людвиг Нобель». Работающий на
дешёвой солярке дизель был намного выгоднее, компактнее
и легче паровых машин, и инженерам завода было поручено
приспособить дизель для установки на суда.
Проблема состояла в том, что ДВС тогда могли вращать вал
только в одну сторону - т. е. были нереверсивными. На ав-
томобилях для езды задним ходом использовали передачу
заднего хода в механической коробке передач, она же обеспе-
чивала плавное переключение скоростей для большей ма-
нёвренности транспортного средства. Но то, что годилось
для небольших авто, не подходило для огромных судов.
Было решено применить электрическую передачу, т. е. ис-
пользовать дизель для вращенияротора электрогенератора,
питающего электромотор. Работу электрического двига-
теля регулировать значительно проще, чем работу ДВС.
Общая схема судовой дизельной установки
Дизельный ДВС (1) через вал (2) подключается к электрогенератору (3). Скорость вра-
щения вала регулируется подачей топлива в ДВС и определяет скорость вращения
ротора (4) электрогенератора. При разных скоростях в генераторе вырабатывается
переменный ток разной частоты и мощности. Этот ток по проводам (5) поступает
к электромотору (6). Ротор электромотора с переменой частоты тока плавно меняет
скорость своего вращения и соответственно скорость вращения связанного с ним
валопровода (7) гребного винта (8). Чем быстрее враща-
Схема теплохода (дизель-электрохода) «Вандал»
Длина 74,5 м
Ширина 9,5 м
Скорость 13 км/ч
Г рузоподъёмность
820 т
ется винт, тем быстрее идёт судно. При переключении
полярности в электрическом переключателе реверса (9)
электродвигатель меняет направление вращения на
противоположное, винт создаёт обратную тягу, и судно
корпус плоскодонный
отсеки с ёмкостями для нефти
валопровод
гребного винта
гребной
винт
руль
НИН

ТРАНСПОРТ • 1903 г.
ТЕПЛОХОДЫ - тип судов, не являющихся паро-
ходами, двигатели которых преобразуют энер-
гию сжигания топлива в механическую энергию
вращения гребных винтов. К теплоходам относят
дизель-электроходы, суда с реверсивными ди-
зельными двигателями, а также с паровыми и га-
зовыми турбинами.
ДИЗЕЛЬ ПЛЮС ЭЛЕКТРОМОТОР
В 1902 г. на заводе Нобеля создали судовую дизельную уста-
новку из 3 трёхцилиндровых четырёхтактных дизельных
ДВС и электрической передачи из 3 электрогенераторов
и 3 электродвигателей для вращения 3 гребных винтов.
Частота вращения ротора электрического двигателя зави-
села от частоты питающего его переменного тока. Меняя
его частоту, можно было плавно менять скорость вращения
электромотора. При изменении направления тока электро-
мотор начинал вращаться в обратном направлении, обеспе-
чивая задний ход судна. Несмотря на то что при передаче
энергии дизеля к электромотору терялось 15% его мощно-
сти, дизельная установка была выгодней паровой машины,
потребляющей много дорогого угля. К тому же компакт-
ный дизель с электромотором и топливом весил намного
меньше, чем громоздкая паровая машина с углём для топок,
что давало возможность перевозить на судне больше груза.
Второй в мире теплоход «Сармат», нефтеналивной
танкер. 1904 г.
НА СМЕНУ ПАРОХОДАМ
Первый в мире теплоход появился
в России. В 1903 г. Сормовский завод
в Нижнем Новгороде получил заказ
от компании «Бранобель» на строи-
тельство трёх нефтеналивных танке-
ров (судов для перевозки наливных
грузов) «Вандал», «Сармат» и «Скиф».
Завод «Людвиг Нобель» установил на
них первые дизели. В 1903 г. был спу-
щен на воду теплоход «Вандал», кото-
рый возил нефть по Волге более 10 лет.
Второй теплоход - «Сармат» - прослу-
жил до 1923 г.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Тепловоз Гэ 001
Тепловоз
Гаккеля -
первый
в мире
тепловоз.
1924 г.
В Европе первый теплоход построила Гэрмания в 1911 г.,
а в 1912 г. теплоходы построили в Великобритании и Да-
нии. Россия до 1914 г. построила около 200 теплоходов,
оставаясь лидером теплоходостроения.
В 1912 г. Р. Дизель установил свой ДВС на железнодо-
рожном вагоне, использовав для вращения колёс механическую
передачу. Но этот тип передачи не давал двигателю развивать полную
мощность, и проект Дизеля провалился. В 1924 г. русский инженер Я.М. Гак-
кель, установив дизельный ДВС с электрической передачей на локо-
мотиве, создал первый тепловоз. Но до середины 1940-х гг. во всём
мире использовали паровозы, а массовое строительство тепло-
возов началось по окончании Второй мировой войны.
Сейчас тепловозы выполняют чуть меньше половины всех железнодо-
рожных перевозок. Наряду с ними используются электровозы (локо-
мотивы поездов метро и пригородных электричек) и скоростные
электропоезда, разгоняющиеся свыше 500 км/ч (рекорд скорости
тепловоза 238 км/ч). Их приводят в движение электродвигате-
ли, запитывающиеся от проводов внешней электросети.
Российский ледокол
«Витус Беринга -
дизель-
электроход.
2012 г.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
1’2
ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первый полёт
планера Райтов 1902 г.
Первый самолёт
«Флайер 1» 1903 г.
Первый моноплан
«Блерио-1Х» 1909 г.
Первый серийный
самолёт 1913г.
САМОЛЁТ БРАТЬЕВ РАЙТ
В начале XX в. дирижабли уже бороздили небеса, но человечество
всё ещё не оставляла многовековая мечта освоить свободный ма-
нёвренный полёт, подобный полёту птицы. Изучение законов аэроди-
намики и многочисленные опыты позволили американцам - братьям
Уилбуру и Орвиллу Райтам - в 1903 г. совершить успешный полёт на
первом пилотируемом самолёте, открыв эру самолётостроения.
Эскиз крыла летательной
машины Леонардо да
Винчи. Рубеж XV-XVI вв.
Макет планера Дж.Кейли.
1849 г.
Самолёт Можайского.
Уилбур и Орвилл Райты
НА КРЫЛЬЯХ МЕЧТЫ
Ещё древние греки создали миф об Икаре, взлетевшем к солнцу на крыльях из
скреплённых воском перьев и разбившемся, когда солнечный жар растопил
воск. В последующие века многие испытатели летательных аппаратов разделили
судьбу Икара. Эскизы машин с машущими крыльями найдены и в дневниках Лео-
нардо да Винчи. Но идея машущего полёта оказалась несостоятельной. В середине
XIX в. английский изобретатель Дж. Кейди, изучавший законы аэродинамики по
полёту птиц, понял, что под крылом, рассекающим воздушный поток, создаётся
давление воздуха, служащее аэродинамической подъёмной силой. Он предложил
использовать парящий полёт - планирование на неподвижных крыльях. Но сде-
ланные им макеты планеров плохо держались в воздухе.
В 1890-х гг. немецкий инженер О. Лилиенталь открыл, что для создания подъ-
ёмной силы изгиб верхней части крыла должен быть больше, чем нижней. Раз-
ницу давлений неравномерно рассечённого воздушного потока использовали
ещё изобретатели латинского паруса, но Лилиенталю первому пришло в голову
применить это в самолётостроении. Он сделал 11 летательных аппаратов и по-
гиб в 1896 г. на очередных испытаниях.
СЕКРЕТ КРЫЛА
В числе последователей Лилиенталя
оказались владельцы велосипедной
фабрики братья Райт. Имея средства
и технические знания для авиаконстру-
ирования, они начали опыты с опре-
деления профиля крыла. Воздушный
поток Райты получали при разгоне ве-
лосипеда. На закреплённое на нём го-
ризонтальное колесо они насаживали
маленькие модели крыльев с разными
профилями и по поворотам этого ко-
леса судили о создаваемой ими подъ-
ёмной силе. В 1901 г. Райты перенес-
ли эксперименты в аэродинамическую
трубу, в которой воздушный поток
нагнетал вентилятор. Так, Райты выяс-
нили, что длинные и узкие крылья об-
ладают лучшими аэродинамическими
показателями, чем широкие крылья,
до тех пор использовавшиеся авиакон-
структорами, например русским изо-
бретателем А.Ф. Можайским.
Аэродинамическая
труба братьев Райт
макет крыла,
скреплённый
с колесом
высокое давление
на внешнюю плоскую —
поверхность модели
крыла заставляет прово-
рачиваться колесо
тестовое
колесо
Аэродинамика крыла
самолёта. Воздушный
поток обтекает крыло
(1) в направлении, про-
тивоположном направ-
лению движения само-
лёта (2). Вдоль верхней
выгнутой поверхности
крыла поток (3) проходит
больший путь, поэтому
его скорость выше, чем
у потока (4), обтекаю-
щего нижнюю плоскую
поверхность крыла. При
большей скорости дав-
ление воздуха понижа-
ется, и под крылом дав-
ление выше (5), чем над
крылом (6), что и создаёт
подъёмную силу (7). Если
подъёмная сила выше
силы притяжения (8), за-
висящей от массы са-
молёта, самолёт будет
удерживаться в воздухе.
Велосипед братьев Раит
для испытания моделей
крыла
воздушный поток
направление
движения
велосипеда

ТРАНСПОРТ • 1903 г.
193
ПЕРВЫЕ ИСПЫТАНИЯ
Рассчитав размер и форму крыльев,
Райты построили большой планер-би-
план, аппарат с двумя расположен-
ными одно над другим крыльями,
удваивавшими площадь несущей по-
верхности. Братья сначала решили
добиться устойчивости и управляе-
мости безмоторных моделей. Испы-
тания показали, что неудачи Лилиен-
таля и других авиаторов, идущих по
его пути, связаны не только с формой
крыла, но и с тем, что их аппараты лег-
ко опрокидывались в воздухе.
Райты поняли, что сложная траек-
тория движения планера в воздухе
определяется его вращением вокруг
трёх осей - продольной, вертикальной
и поперечной. Для управления этими
вращениями братья использовали
вертикальные и горизонтальные рули,
с помощью которых пилот мог выров-
нять машину при заваливании в любом
направлении. В 1902 г. они построили
планер с рулями управления и совер-
шили сотни устойчивых пилотируе-
мых полётов продолжительностью до
26 сек. на расстояние не более 190 м.
Рысканье - вращение са-
молёта вокруг вертикаль-
ной оси (самолёт пово-
рачивает нос вправо или
влево). Регулируется пово-
ротом руля направления
Тангаж - вращение само-
лёта вокруг поперечной
оси (самолёт поднимает
или опускает нос). Регу-
лируется рулём высоты
(в современных самолё-
Крен - вращение самолё-
та вокруг продольной оси
(самолёт поднимает одно
или другое крыло). У «Флай-
ера-1» регулировалось пе-
рекосом подвижного края
Биплан «Флайер-1» -
тах расположены на хво-
стовых стабилизаторах)
крыла, в современных са-
молётах регулируется под-
точно мощный двигатель и движитель - винт
Первый в мире управляемый пилотируемый полёт -
полёт «Флайера-1» 17 декабря 1903 г.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
(пропеллер). Испытав ряд моделей винтов в аэродинами-
ческой трубе, братья остановились на паре двухлопастных
винтов. Приятель-механик по заказу Райтов сделал бензино-
вый ДВС из алюминия, отказавшись от тяжёлых карбюратора
и топливного насоса. Бензин самотёком по резиновой труб-
ке поступал из топливного бака в цилиндры двигателя. Вра-
щение двигателя передавалось винтам через велосипедную
цепную передачу. Первый успешный полёт на самолёте, на-
званном «Флайер-1», совершил Орвилл Райт в 1903 г., пролетев
36,5 м за 12 сек. Эта дата считается датой рождения авиации.
Райты создали несколько моделей «Флайеров», добившись длительности по-
лёта в 1 мин. 45 сек. и возможности совершать повороты. Их разработками
заинтересовались ряд французских компаний и армия США. Но главное, при-
мер Райтов побудил сотни энтузиастов по всему миру сооружать самолёты
различных конструкций. Серьёзным успехом стал моноплан (самолёт с одним
крылом, разделённым в центре корпусом), созданный французом Л. Блерио.
В 1909 г. с рекордной скоростью 60 км/ч Блерио перелетел на нём из Франции
в Англию через пролив Ла-Манш. Его самолётами заинтересовались почтовые
компании и военные. Первым серийным самолётом стал французский биплан
братьев Фарман «Фарман М.Ф.7» 1913 г. «Фарманы» участвовали в воздуш-
ных боях Первой мировой войны, и только в России их произвели более 1,5 тыс.
«Фарман М.Ф.7». 1913 г.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
194
ОСНОВА ОСНОВ____________________________________ДРЕВНИЙ МИР__________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Открытие
«Эффекта Эдисона»
1883 г.
Электронная лампа
Флеминга (диод)
1904 г.
Триод 1906 г.
Транзистор 1947 г.
ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАМПА ФЛЕМИНГА
Изобретение радио предшествовало возникновению электроники -
науки о взаимодействии электронов с электромагнитными полями
и о создании электронных приборов. Рождению электроники спо-
собствовало совершенствование компонентов радиоприёмников.
«Эффект Эдисона»
Нить накаливания элек-
трической лампы, раска-
ляясь, «испаряла» со
своей поверхности элек-
троны, оседающие на
внутренней стороне кол-
бы. Электроны покидали
в основном катод нити,
а анод нити их притягивал,
препятствуя оседанию на
стекле. Так, анод «зате-
нял» стекло, на нём оста-
валась светлая полоса.
В 1904 г. английский радиотехник Джон Флеминг изобрёл электрон-
ную лампу, заменившую неудобный когерер в качестве детектора
(волноуказателя) радиоприёмника. Это изобретение открыло путь
к созданию электронных приборов, преобразующих электромагнит-
ную энергию в сигналы, кодирующие информацию для её переда-
чи, обработки и хранения.
ЗАГАДКА ТЁМНОГО ПЯТНА
Т. Эдисон, разрабатывая электрические лампы, столкнулся с проблемой потуск-
нения ламповых колб. Исследуя эту загадку, Эдисон в 1883 г. обнаружил, что
на стекле оставалась незатемнённая полоса с той стороны, где нить накала под-
ключалась к «+» полюсу источника тока (аноду). Казалось, будто анод перекры-
вал путь частицам, испускаемым «отрицательной» стороной нити - катодом,
не давая им осесть на стекле. В сути «эффекта Эдисона» разобрались с открытием
в 1897 г. электрона. Выяснилось, что частицы, оседающие на колбе лампы, - это
электроны, которые при сильном нагреве испускает материал нити накалива-
ния. Это «испарение» электронов назвали термоэлектронной эмиссией. Электро-
ны, покинув нагретую нить, сообщают ей «+» заряд, притягивающий их обратно
с силой, примерно равной силе их отталкивания. Равновесие этих сил удержи-
вает электроны в «облаке» вокруг нити. Концентрация электронов в этом «обла-
ке» тем выше, чем выше температура накала.
Термоэлектронная эмиссия
Атомы материала накалённой нити, потеряв «испарив-
шиеся» электроны, получают «+» заряд и притягивают
обратно свои «-)> заряженные частицы. Сила обратного
притяжения не даёт электронам разлететься и удержи-
вает их возле катода.
ЛАМПА КАК ДЕТЕКТОР
В 1904 г. Дж. Флеминг, сотрудник одной из компаний Эдисо-
на, создал на основе «эффекта Эдисона» электронную лампу
с двумя электродами - нагретым (нитью накала) и холодным
(медной пластиной). Холодный электрод при подключении
к «+» полюсу источника тока становился анодом, а нагретый
электрод, подключённый к «-» полюсу, - катодом. При этом
электроны, «испаряющиеся» из катода, стали течь к аноду,
создавая ток в цепи. Флеминг нашёл своей лампе практи-
ческое применение в качестве детектора радиоприёмника,
подключив катод и анод лампы к полюсам принимающей
антенны. В момент улавливания антенной электромагнит-
ной волны катод и анод, связанные только проводом от
антенны, замыкались в цепь, и возникновение в ней тока
фиксировало прохождение волны. Компактные и точные
электронные лампы, называемые также радиолампами,
Лампа Флеминга - детектор радиоприёмника
Нагретый электрод (нить накала) (1) запитывается отба-
тареи (2) и испускает электроны (3). Холодный электрод
(медная пластина, обёрнутая вокруг нити) (4) подклю-
чён к«+» полюсу антенны (5), а нагретый электрод - к её
«-» полюсу. Холодный электрод, пока не получает пита-
ния, электрически нейтрален и не притягивает электро-
ны из «облака», испускаемого нагретым электродом.
Но, когда электромагнитная волна (6) индуцирует в ан-
тенне ток (7), холодный электрод превращается в анод
сменили когереры и прочие громоздкие и ненадёжные де-
текторы, применявшиеся в радиоприёмниках начала XX в.
и начинает притягивать электроны нагретого электрода,
катода. В цепи анод-катод образуется электрический
ток (8), фиксирующий прохождение волны.

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • 1904 г.
195
ЛАМПА КАК ВЫПРЯМИТЕЛЬ
Электронная лампа могла проводить ток только в одном на-
правлении - только когда холодный электрод запитывался
от «+» полюса источника тока, потому что «-» заряженный
электрод не сможет притягивать электроны из «облака».
При подключении радиолампы к источнику переменного
тока, у которого полярность постоянно меняется, лампа
будет передавать в цепь только ток того направления, при
котором полюс, к которому присоединён холодный элек-
трод, будет «+». Таким образом, электронная лампа могла
преобразовывать переменный ток в постоянный, пригод-
ный для работы электроприборов. Благодаря радиолампе
неуклюжие и неэкономичные механические коммутаторы и
«выпрямители» XIX в. ушли в прошлое.
Лампа Флеминга - «выпрямитель» переменного тока
При подключении электронной лампы к цепи перемен-
ного тока, постоянно меняющего своё направление, ка-
тод и анод в лампе будут постоянно меняться местами.
Но лампа будет пропускать ток только тогда, когда хо-
лодный электрод получает «+» заряд и притягивает элек-
троны нагретого катода. Поэтому лампа проводит ток
только одного направления и «закрывается» при обрат-
ном его направлении, пропуская вместо переменного
пульсирующий однонаправленный ток.
ЛАМПА КАК УСИЛИТЕЛЬ
Триод - детектор и усилитель сигнала (тока)
Получившая «-» напряжение сетка Получившая «+» напряжение
(1) отталкивает электроны катода сетка «складывает» своё при-
(2), не давая им прорваться к ано- тяжение с притяжением ано-
ду (3). Ток в цепи уменьшается. да, увеличивая ток в цепи.
Электронная лампа с двумя электродами - като-
дом и анодом - называется диодом. В 1906 г. аме-
риканец Ли де Форест изобрёл триод - электрон-
ную лампу в которой катод от анода отделял
третий электрод - сетка в виде спирали. В за-
висимости от напряжения тока в сетке она либо
отталкивала от себя электроны, не пропуская
их от катода к аноду либо усиливала притяжение
электронов, увеличивая мощность тока в цепи
катод-анод. Триоды стали первыми устрой-
ствами для усиления электрических сигналов
в радиоприёмниках и прочих приборах начала XX в.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Радиолампы были слишком велики
для создания электронных микро-
схем, без которых невозможно со-
здать миниатюрные электронные
приборы. В 1947 г. американцы У. Шо-
кли, Дж. Бардин и У. Браттейн со-
здали миниатюрный транзистор,
способный слабым входным сигналом
«включать» мощный ток в основной
электрической цепи. Появление тран-
зисторов подхлестнуло развитие
электроники - появились компакт-
ные радиоприёмники и телевизоры,
компьютеры, цифровые технологии.
Современные транзисторы - основа
микросхем всех цифровых систем: со-
товых телефонов, фотоаппаратов,
систем навигации и пр.
Современные транзисторы
Биполярный транзистор
Между эмиттером и коллектором - пластина-
ми одного полупроводника (химического эле-
мента германия) - вставляется база - тонкая
прослойка другого полупроводника (индия).
Благодаря тепловому движению (диффузии)
электроны индия в приграничных с германием
зонах проникают в атомы германия, сообщая
им «-» заряд. Так образуется непроницаемый
для других электронов германия слой, препят-
ствующий прохождению тока. Но, когда инди-
евую прослойку подключают к источнику тока,
движение электронов в ней разрушает запи-
рающий слой, и ток движется по цепи от эмит-
тера к коллектору. Так включением-выклю-
чением малого тока базы можно управлять
прохождением большого тока в цепи эмит-
тер-коллектор, и за счёт этого легко усили-
вать любой слабый сигнал, пойманный цепью
базы. У транзистора схемы п-р-п база имеет
«+» заряд и обозначается буквой «р», а коллек-
тор с эмиттером с «-» зарядами - буквой «п».
Бывают транзисторы обратной схемы р-п-р,
но во всех биполярных транзисторах есть
2 перехода р-п.
Микросхема
с транзисторами

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
196

ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Механические куклы
XVI в.
Слово «робот» 1920 г.
Первый робот 1927 г.
Промышленный
робот 1968 г.
Робот-сапёр 1979 г.
Бытовые роботы
рубеж XX-XXI вв.
Робот, копирующий
человека 2008 г.
Робот-космонавт
2011 г.
РОБОТ
Робот - это автоматическое устройство, выполняющее заложенные
его создателями действия. Прототипами роботов были заводные ав-
томаты XVI—XVIII вв., управляемые шестерёнными механизмами, как
в часах. Но под словом «робот» обычно понимают автоматы, рабо-
тающие от электричества и появившиеся в конце 1920-х гг. Первым
роботом считается созданный американским инженером Джейм-
сом Уэнсли человекоподобный Телевокс.
ТРУДНО СТАТЬ БОГОМ
С древнейших времен человек мечтал, уподобившись бо-
гам-творцам, создать существо, подобное себе. Эта мечта
отразилась в древнегреческом мифе об ожившей статуе
Галатее, в еврейской легенде о глиняном великане Големе,
в русской сказке об ожившей соломенной куколке и в дру-
гих преданиях. С освоением возможностей шестеренных
механизмов человечество вплотную приблизилось к созда-
нию искусственного помощника. В XVI-XVIII вв. стали по-
являться механические куклы-автоматы, которые умели вы-
полнять как простые действия: поднимать руки, кланяться,
поворачиваться, - так и сложные манипуляции: играть на
музыкальных инструментах, танцевать, рисовать, писать.
РОДОНАЧАЛЬНИК РОБОТОВ
ВНАЧАЛЕ БЫЛО СЛОВО |
Слово «робот» появилось ещё до
создания первых роботов, в 1920 г.
Его придумал чешский писатель
Карел Чапек и использовал в пьесе
«Р.У.Р» («Россумские универсаль-
ные роботы»), Чапек произвёл это
слово от чешских «robota» - тя-
жёлый подневольный труд и «гоЬ» -
раб. На русский язык его понача-
лу переводили как «работарь»,
и лишь с середины 1930-х у нас
также закрепилось слово «робот».
________________________________
Первым в мире роботом стал Телевокс (tele- удалённый, vox - голос), представленный американцем
Дж. Уэнсли в 1927 г. Работа Телевокса основывалась на принятии телефонными аппаратами звуковых
сигналов (изначально - свистков, позднее - коротких голосовых команд), создающих электромагнит-
ные волны разных частот. Волны разных частот принимали разные приёмники, пускающие
Механический барабанщик.
1688 г. Рига.
Механизм управления спрятан
внутри фигуры
।  Мальчик-рисовальщик и музыкантша -
 механические игрушки в рост человека.
~1 созданные швейцарским часовщиком
Li Пьером Жаке-Дрозом.
I , Вторая половина XVIII в.
~ Тончайшими движениями пальцев
управляли сложные системы
шестерёнок и рычагов. Музыкантша
исполняла ряд мелодий, нажимая
на клавиши органа, а мальчик
рисовал собаку на листе бумаги
Двигающаяся фигура.
Середина XVI в.
Руки, ступни и голова
приводились в движение
рычагом
Утка - механическая
игрушка I
французского
механика Жака
де Вокансона.
Середина XVIII в
ток на свои электрические реле, включающие и выключающие различные элект-
роприборы. Так, одна команда заставляла Телевокса зажечь свет, другая - включить
вентилятор, третья - отрегулировать отопление и т. д.

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • 1927 г.
197
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Интерес к Телевоксу породил волну роботостроения. В 1920-х гг. стали делать человекообразных
роботов, привлекающих внимание публики имитацией человеческих движений и иллюзией наличия
интеллекта - ведь некоторые из них даже могли поддержать простенький разговор. Робот Эрик
1928 г. протягивал собеседнику руку отвечал на ряд вопросов, открывая рот и моргая глазами,
робот Электро 1930 г. ходил и жестикулировал.
Вторая мировая война развила военные технологии, которые позднее стали внедряться в мир-
ную жизнь. Благодаря военным разработкам вперёд шагнула и робототехника. С конца 1960-х
гг. роботы стали активно использоваться на производстве для автоматизации сборки, сварки,
погрузки, штамповки и т. д. Таким машинам человеческий облик не нужен. В середине XX в. стали
разрабатываться роботы, заменяющие человека в выполнении опасных работ: роботы-сапёры,
роботы-пожарные, роботы-спасатели.
В конце 1940-х гг. сформировалась новая наука - кибернетика, изучающая закономерности пере-
дачи, хранения и обработки информации в любых сложных системах: в человеческом обществе,
живом организме или в машинах. Начались исследования по созданию искусственного интеллекта
компьютеров, способных обработать огромное количество информации для вынесения нужного
решения.
В сочетании с робототехникой элементы искусственного интеллекта расширили сферу при-
менения роботов. Разработчики, вернувшись к андроидному (человекообразному) виду машин,
стали создавать роботов для сферы услуг: роботов-официантов, уборщиков, гидов, музыкантов,
переводчиков. На основе бесчисленных комбинаций, возникающих при обработке данных, роботам
стали доступны интеллектуальные игры и даже творчество. Сегодня уже не удивляют ни робо-
ты-шахматисты, побеждающие людей, ни музыка, написанная и исполненная машинами. Ав 2010 г.
в Китае прошли первые в истории Олимпийские игры роботов-андроидов.
В конце XX в. стали появляться роботы-компаньоны - хорошо обучаемые, способные к сложному
общению и поведению, максимально приближенному к человеческому, копирующие даже человече-
ские эмоции. Эти роботы воспроизводят сложную мимику, естественно двигаются, отлично гово-
рят, живо реагируют на желания хозяина.
Сейчас роботы служат в армии и в полиции, погружаются в подводные глубины, летают в космос,
делают сложнейшие хирургические операции, исследуют тайные ходы египетских пирамид и даже,
как учёные, совершают научные открытия.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
198
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Открытие
пенициллина 1928 г.
Очищение
пенициллина 1938 г.
Начало массового
производства
пенициллина 1943 г.
ПЕНИЦИЛЛИН
После того как Ауи Пастер открыл, что инфекционные заболевания
возбуждаются микроорганизмами, учёные стали выявлять их и искать
способы борьбы с ними. Выяснилось, что у бактерий есть естествен-
ные враги - другие микроорганизмы, и для борьбы с возбудителями
болезней следует найти «враждебные» им виды. В 1928 г. английский
бактериолог Александр Флеминг выявил «врага» ряда бактерий, вы-
зывающих заражение крови (сепсис), воспаление лёгких (пневмо-
нию), гнойные инфекции и другие тяжёлые заболевания. Этим «вра-
гом» оказался плесневый грибок пенициллиум, из которого в 1938 г.
научились делать лекарство, первый антибиотик - пенициллин.
Александр Флеминг
О ПОЛЬЗЕ ПЛЕСЕНИ
Плесень - это колонии микроскопических грибков, которые
развиваются из носящихся в воздухе клеток размножения -
спор. Целительные свойства некоторых видов плесени были
известны с древности: индейцы инки и майя лечили куку-
рузной плесенью загноившиеся раны, арабский врач Ави-
ценна (XI в.) и европейский медик Парацельс (XVI в.) писали
о пользе пенициллиума в борьбе с нагноениями. Бактери-
цидные (убивающие бактерии) свойства зелёной плесени об-
наружил в 1860-х гг. русский врач В.А. Манассеин, а его кол-
лега А.Г. Полотебнов, продолжив исследования, предложил
использовать плесень в лечении кожных язв.
ВРАГ ВРАГА - ДРУГ
Пенициллин был открыт бактериологом А. Флемингом бла-
годаря беспорядку, царившему на его столе. Изредка раз-
бирая скопления лабораторных чашек с уже исследованны-
ми посевами различных культур, Флеминг с любопытством
истинного учёного просматривал их содержимое в поис-
ках чего-то необычного. Однажды в заплесневелой чашке
Виды плесени (современной науке известно около
70 000 видов плесневых грибков):
1. Чёрная плесень - возникает в сырых непроветривае-
мых помещениях, например на стенах ванных комнат;
2. Зелёная плесень - появляется на залежавшихся про-
дуктах;
3. Белая плесень-пухообразная плесень, возникающая
на залежавшихся продуктах и сырой древесине;
4. Пенициллиум - источник пенициллина, окрасившего
в жёлтый цвет бульон в чашке Петри.
с посевом стафилококка он обнаружил странную плесень,
оттеснившую колонию бактерий. Флеминг выяснил, что
это достаточно редкий вид пенициллиума, занесённый, ве-
роятно, из соседней лаборатории, где занимались гриб-
ковыми культурами. Он понял важность открытия - был
найден «природный враг» стафилококков, возбудителей
ряда опасных заболеваний, с которыми медики безуспеш-
но боролись с момента их открытия в 1878 г. Р. Кохом. Фле-
минг сделал посевы плесени в культурах разных бактерий
и обнаружил, что пенициллиум губителен для враждебных
человеческому организму бактерий: стафилококков, стреп-
тококков, пневмококков, гонококков, дифтерийной палочки
и бациллы сибирской язвы, но безвреден для человека и мо-
жет служить лекарством против вызываемых этими микро-
бами болезней.
Чашка Петри - неглубокий круглый
лабораторный сосуд
АНТИБИОТИКИ - вещества, подавляющие рост
живых клеток, обычно бактерий, а также группа
лекарственных средств на основе этих веществ.

МЕДИЦИНА • 1928 г.
МИКРОБНЫЕ ШЕДЕВРЫ
Флеминг, любивший рисовать, применял в творчестве
опыт бактериолога, пользуясь вместо красок... микро-
бами. На бумагу, смоченную питательным бульоном,
в чашках Петри он высеивал споры разноцветных видов
бактерий. А чтобы микробы, бесконтрольно разраста-
ясь, не нарушали его замысел, Флеминг обводил конту-
ры будущего рисунка раствором пенициллина, ограни-
чивая область разрастания бактериальных колоний.
а) 1 неделя после посева спор пенициллиума;
б) 2 недели после посева - оптимальная концентрация
пенициллина в бульоне;
в) 3 недели - бактерицидные свойства бульона исчезли.
«ЖЁЛТЫЙ БУЛЬОН»
Флеминг выращивал пенициллиум
на мясном бульоне, и бактерицидное
вещество, выделяемое грибком - пе-
нициллин, - скапливалось под поверх-
ностным «войлочным» слоем этой
плесени, окрашивая бульон в жёлтый
цвет. Флеминг испробовал действие
этого жёлтого бульона на своём асси-
стенте С. Греддоке, страдавшем от гай-
морита. После закапывания бульона в
нос Греддок почувствовал себя лучше.
Но чужеродные белки мясного бульо-
на, в котором был растворён пеницил-
лин, могли оказать неблагоприятное
воздействие на организм, к тому же по-
лезные свойства бульон сохранял всего
несколько дней, его не успели бы доста-
вить больным. Требовалось отделить
пенициллин от чужеродных белков.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Рисунки Флеминга штаммами бактерий и пенициллином. 1930-е гг.
СПАСИТЕЛЬНЫЙ ПОРОШОК
Очисткой пенициллина занялась группа учёных английско-
го Оксфордского университета: Г. Флори, Э. Чейн и Н. Хитли.
В 1938 г. они выделили чистый пенициллин в виде сухого по-
рошка. Пенициллиновый порошок долго хранился и раз-
водился водой перед инъекцией. Но Вторая мировая война
не позволила наладить в Британии массовое производство
столь необходимого лекарства. Для продолжения работы
Чейн и Флори в 1941 г. контрабандой вывезли культуру
пенициллиума в США, пропитав раствором с её спорами
подкладки своих пиджаков. В США всего за год был по-
строен громадный завод для разведения плесневой куль-
туры и получения очищенного пенициллина. Уже в 1943 г.
первые партии этого антибиотика поступили в госпитали
для спасения жизней раненых.
В XX в. открыли более 100 видов антибиотиков, которые стали
справляться с сотнями неизлечимых ранее болезней. Но вскоре ме-
дики обнаружили, что антибиотики со временем утрачивают свою
силу - бактерии стали вырабатывать устойчивость к их воздей-
ствию, и то лекарство, которое ещё недавно справлялось с болез-
нью, вдруг оказывалось бесполезным. Учёным приходится создавать
всё новые виды антибиотиков. Есть угроза, что из-за широкого рас-
пространения антибиотиков бактерии смогут выработать устой-
чивость к любому их виду, и человечество снова останется безоружным перед лицом инфекций.
Поэтому принимать антибиотики надо только по назначению врача, соблюдая дозировку и курс ле-
чения, чтобы убивать бактерии, а не «обучать» их сопротивляться лекарству. Антибиотики про-
тиводействуют только бактериям и бессильны против вирусов. Поэтому ими не лечат вирусные
заболевания (грипп, ОРВИ), если они не осложнились ангиной, гайморитом, бронхитом, пневмонией
или другими болезнями, вызванными сильными бактериальными инфекциями.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
200
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Копирующий
телеграф Бейна 1843 г.
Фотоэффект 1873 г.
Телевизионная
система Пайвы 1878 г.
Фотоэлемент 1888 г.
Диск Нипкова 1884 г.
Беспроводное
механическое
телевидение 1898 г.
Передача движуще-
гося изображения
по механическому
телевидению 1925 г.
ЭЛЕКТРОННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ
В сказках происходящее «за дальними далями» показывали вол-
шебные зеркала и яблочко на тарелочке. Предстояло совершить
немало открытий, чтобы сказка о передаче движущихся изображе-
ний на расстояние стала былью. Появление телевидения было бы
невозможным без изобретений камеры-обскуры и фотографии,
телеграфа и радио, триодов и катодных ламп, без понимания при-
роды света и открытия электронов. Первый успешный передающий
электронно-лучевой прибор - иконоскоп - создал в 1931 г. в США
русский эмигрант Владимир Зворыкин. С этой даты ведёт свою
историю электронное телевидение.
КОДИРОВАНИЕ СВЕТА
Изобретение фотографии показало, что изображение мож-
но разложить на отдельные точки: чёрными точками фор-
мируются тени, белыми - света. В 1843 г. шотландский изо-
бретатель Александр Бейн изобрел копирующий телеграф,
идея которого состояла в том, что засвеченные точки - это
сигнал, а незасвеченные — отсутствие сигнала. С помощью
электричества эти сигналы передавались на расстояние,
строго соблюдая развёртку - последовательность передачи
сигналов, построчно, сверху вниз. В копирующем телеграфе
Бейна уже были три признака телевизионных систем: разло-
жение исходного изображения на точки-сигналы для их пе-
редачи, построчное «считывание» - развёртка изображения,
синхронизация контактов передатчика и приёмника.
Чем плотнее клише
прижималось к точке,
тем больший ток через
неё передавался, тем
сильнее «засвечивалась»
бумага, и пятно получа-
лось крупнее.
Копирующий телеграф Бейна
Отполированная сургучная пластина (1) была составлена из сотен отрезков изолирован-
ных проволок (2), торцы (3) которых составили растр (точечную структуру) на её гладких
поверхностях. К лицевой поверхности прижимали рельеф на меди (клише) (4), подклю-
чённое к батарее (5). В выпуклых местах (6) медь соприкасалась с торцами проволок,
с точками пластины, соединяя их меж собой. Контакт (7), управляемый шестерённым
механизмом (8), зигзагами (9) «обегал» все точки задней поверхности пластины. Каса-
ясь точки, соединённой с другими через медь клише (10), контакт замыкал цепь, и по
проводу от него шёл ток (электрический сигнал) на приёмный контакт (11). Приёмный
контакт, двигаясь синхронно с передающим, «обегал» такую же пластину (12) и подавал
ток на соответствующие точки. К задней поверхности приёмной пластины прижимали
бумагу (13), пропитанную раствором, темнеющим под воздействием тока. В местах
соприкосновения с «сигнальными» точками на бумаге возникали тёмные пятна (14).
Так, построчно, формировалось изображение, копирующее исходный рельеф (15).
ИДЕЯ ПАЙВЫ
Фотоэффект селена
а) В темноте химический элемент селен является изоля-
тором - его электроны прочно удерживаются в атомах,
б) Фотоны (элементарные частицы электромагнитно-
го излучения) света выбивают электроны из атомов се-
лена, и эти освобождённые носители заряда создают
ток - селен превращается в проводник. Чем больше
света получает селен, тем больший ток он способен
пропустить.
Пластина из селеновых
В 1873 г. открыли, что изолятор-селен на свету начинает проводить ток (фото-
эффект селена). В 1878 г. португальский физик Адриано де Пайва подключил
к батарее пластину, собранную из изолированных селеновых элементов-точек
элементов в аппарате
Пайвы. При засветке каж-
дый элемент пластины,
в зависимости от степе-
ни его освещённости,
и засветил её в камере-обскуре. Засвеченные селеновые элементы проводили ток от
батареи, причём чем сильнее была засветка, тем больше тока проводил элемент.
Электрические сигналы разной силы считывались с пластины бегающим кон-
тактом. По мысли Пайвы, контакт должен был за доли секунды «пробегать» все
точки селеновой пластины и посылать «считанные» сигналы
проводит разное коли-
чество тока. Бегающий
контакт снимает этот ток
с элементов пластины
и передаёт его лампе,
которая, получая разный
ток, светится с разной ин-
тенсивностью.
лампочке, повторяющей его движения с той же скоростью и
мерцающей в порядке «считывания» светлых и тёмных мест.
Инерция зрения зрителя сложила бы свет и движение лампоч-
ки в единый образ - световую копию исходного изображения.
ig

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1931 г.
201
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ДИСК НИПКОВА
«Разогнать» механический комму-
татор так, чтобы он за доли секунды
обежал десятки точечных строк се-
леновой пластины, было невозмож-
но. Немецкий студент Пауль Нипков
в 1884 г. предложил получать развёрт-
ку с помощью вращающегося диска
с несколькими десятками отверстий,
расположенными по спирали. Диск
Нипкова делал 12,5 оборота в секунду,
сменяя 12,5 кадра в секунду - достаточ-
ная скорость для передачи движущих-
ся изображений. Нипков применил
Диск Нипкова. При вра-
щении диска каждое из
его отверстий, распо-
ложенных по спирали,
поочерёдно проходило
через рамку по своей
линии, открывая глазу
разные участки рассма-
триваемого объекта. При
быстром вращении дис-
ка (12,5 оборота в секунду) движение освещённого от-
верстия сливалось в светлую линию. Т. к. свет на разных
участках объекта был разной интенсивности, то и линии
получались разной степени яркости. Так формирова-
лось изображение.
Телевизионный аппарат Нипкова. Свет от объекта (1) через диск Нипкова (2) засвечивал
селеновую пластину (3), которая от своей батареи (4) начинала проводить ток, каждый
миг меняя свою проводимость в зависимости от яркости засветки в этот момент. Ток
шёл то сильнее, то слабее и по проводам (5) передавался лампе (6) на приёмнике,
мерцающей в соответствии с развёрткой изображения объекта. Мерцание лампы
считывалось приёмным диском (7), вращающимся синхронно с передающим. Че-
рез отверстия приёмного диска изображение объекта проецировалось на экран (8).
В передатчике от засвет-
ки через диск Нипкова
фотоэлемент (селено-
вая пластина с золотым
«Начинка»
механического
телеприёмника.
1920-е гг.
покрытием) вырабатывал
слабый ток. Ток усиливал-
ся триодами и создавал
разряды, генерирующие
электромагнитные вол-
ны. Эти волны улавлива-
ла антенна приёмника,
генерирующая ток, ко-
торый снова усиливался
триодами и подавался
на неоновую лампу, вы-
зывая её мерцание. Свет
лампы считывался дис-
ком Нипкова и развёр-
тывал изображение на
крошечном экране.
приёмная антенна
линза, увеличивающая
изображение на экране
неоновая
лампа
диск
Приёмники механического
телевидения. 1920-е гг.
Нипкова	диска
крошечные
экраны
с линзами
МЕХАНИЧЕСКОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ
Устройства на основе диска Нипкова получили название
механическое телевидение. Аппарат Нипкова в 1898 г. усо-
вершенствовал польский подросток Мечислав Вольфке,
предложив передавать сигналы от пластины селеновых
элементов с помощью радиосвязи. В 1888 г. русский физик
В.А. Ульянин заметил, что при соприкосновении селена
с металлом на границе селен-металл при её засветке вы-
рабатывается электрический ток. Селеновая пластина,
покрытая тонким слоем золота, стала первым фотоэле-
ментом, позволяющим не только проводить, но и генери-
ровать слабый электрический ток. Батареи стали не нужны.
С появлением триодов слабые сигналы от засветки фотоэ-
лемента, усиленные с их помощью, стало возможным пе-
редавать на расстояние. Первое неподвижное изображе-
ние было передано механическим телевидением в 1909 г.
Качество изображений было низким, но переданные та-
ким образом фотографии можно было печатать в газетах.
Поначалу механическим телевидением пользовались в ос-
новном фотожурналисты для быстрой передачи кадров
в издательство. В 1925 г. добились передачи движущихся
изображений. С 1928 г. в США и Великобритании налади-
ли выпуск первых механических телевизионных приёмников
с развёрткой на 30 строк, и первые телевизионные станции
стали регулярно передавать телерепортажи.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
202
ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Катодная трубка
Крука 1879 г.
Открытие электрона
1897 г.
Кинескоп Розинга 1911 г.
Иконоскоп Зворыкина
1931 г.
Регулярное
электронное
телевещание 1936 г.
Цветное телевидение
1950-е гг.
ЭЛЕКТРОННОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ (продолжение)
При нагревании катода (элект-
рода, присоединённого к «-» по-
люсу источника электрического
тока) (а) к аноду (электроду,
присоединённому к «+»полюсу)
Катодная трубка
Крука. 1879 г.
(б) исходят катодные лучи - поток электронов, от свече-
ния которых (в) анод (в форме креста) отбрасывает тень
(г). С помощью трубки Крука были открыты люминесцен-
ция некоторых веществ и рентгеновские лучи.
Электронно-лучевая трубка Брауна. Конец XIX в.
Электрический ток от контактов (1) поступал на катод (2)
с нитью накала (3), испускающий поток электронов (4)
к анодам (5). Проходя через диафрагму (непроница-
емую для электронов пластину с отверстием) (6), по-
ток превращался в узкий луч (7). Луч проходил через
отклоняющие пластины, соединённые с внешними
соленоидами (8). Когда в одном соленоиде включали
ток, вокруг его пластины образовывалось магнитное
поле, отклоняющее луч: горизонтальные пластины (9)
отклоняли луч в вертикальной плоскости, вертикальные
(10) - в горизонтальной. Луч упирался в плоскую стенку
трубки - экран (11), покрытый люминофором, создавая
светящуюся точку (12). Управляя током в соленоидах, луч
заставляли обегать весь экран построчно. Устройство,
«производящее» и направляющее электронный луч, по-
лучило название электронной пушки.
Борис Львович Розинг
Владимир Козьмич Зворыкин
ТРУБКА КРУКА
У механического телевидения не было будущего — достичь при-
емлемой чёткости изображения оказалось невозможно. Па-
раллельно зарождалось электронное телевидение. Его история
началась в 1879 г. с изобретения английским физиком У. Кру-
ком катодной трубки. В 1897 г., когда Дж. Томсон открыл элек-
троны, выяснилось, что обнаруженные Круком в его трубке
катодные лучи - это электронный поток. Также Крук заметил,
что некоторые вещества - люминофоры - начинают светить-
ся при облучении катодными лучами. Это явление - люми-
несценция - оказалось ключевым для создания телевидения.
СКАНИРУЮЩИЙ ЛУЧ
Французский физик К. Браун в 1895 г. диафрагмой сузил
электронный поток в трубке Крука до узкого луча. Этот луч
проецировался на экран - плоскую стенку трубки, покры-
тую люминофором, создавая на ней светящуюся точку. Рас-
положив снаружи трубки катушки с током, Браун заметил,
что создаваемое ими магнитное поле отклоняет катодный
луч. Чем сильнее ток в катушках, тем резче отклоняется
луч, вычерчивая на экране светящуюся линию. Добавив
ещё пару катушек сверху и снизу трубки, луч заставили от-
клоняться и в вертикальном, и в горизонтальном направле-
ниях, точка за точкой и строчка за строчкой проходить весь
экран, полностью сканируя его.
Дополнив трубку третьим электродом - сеткой и изменяя
в ней напряжение тока, стали регулировать силу электрон-
ного потока и соответственно яркость световой точки от ка-
тодного луча на люминофорном экране.
КИНЕСКОП РОЗИНГА
Свечение люминофора под воздействием катодного луча
играло роль лампы механического телевидения. Мгновен-
но сканирующий экран луч - роль механической развёртки
(скользящего контакта и диска Нипкова). Изменение интен-
сивности свечения точки заменяло действие фотоэлемента.
Русский физик Б.Л. Розинг первым заметил, что созданная
для исследования различных токов электронно-лучевая труб-
ка предоставляла всё необходимое для телевизионного приё-
ма. На основе этой трубки он создал кинескоп - приёмную
телевизионную трубку. Но для передачи световой копии
объекта Розинг использовал механическую развёртку- слож-
ную систему зеркал, передающую световую информацию
на фотоэлемент. В 1911 г. Розинг передал и принял на лю-
минофорный экран кинескопа размытое изображение осве-
щённой солнцем решётки своего сада. Это было первое изо-
бражение, полученное с помощью электроники. Кинескоп
Розинга в 1929 г. усовершенствовал его ученик В.К. Зворыкин,
русский учёный, эмигрировавший в США после 1917 г.

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1931 г.
203
ИКОНОСКОП ЗВОРЫКИНА
Для перехода к электронному телеви-
дению надо было заменить механиче-
ский передатчик электронной переда-
ющей трубкой. Над её созданием уже
более 20 лет трудились учёные всего
мира, но видеосигнал, снимаемый
с фотоэлементов, был слишком слаб,
чтобы получить распознаваемое изо-
бражение. Весь фотоэлемент засвечи-
вался 0,1 сек., пока сканирующий луч
«обегал» его целиком. За это время со
всей пластины можно было бы снять
достаточно большой выработанный ею
заряд. Но электронный луч разряжал
каждую из её 10 000 ячеек по очереди,
снимая заряд, выработанный всего за
0,1:10 000 сек. И этот заряд был ничтож-
но мал. Если бы ячейка накапливала
заряд все 0,1 сек. засветки, его мощ-
Иконоскоп - передающая трубка
Свет (1) от объекта проецируется на мишень (2) внутри колбы
(3) иконоскопа. Мишень служит конденсатором заряда, рабо-
тающим по принципу лейденской банки. Изолятор
мишени - слюдяная пластина (4), задняя
обкладка - сплошной слой металла (5),
а передняя обкладка - мозаика из милли-
она зёрен серебра (6), покрытых светочув-
ствительным цезием (7). Фотоны света (8)
выбивают электроны из атомов цезия, и полу-
чившие «+» заряд атомы цезия забирают элек-
троны у атомов серебра. Все эти свободные
электроны устремляются ко второму аноду (9)
иконоскопа, сообщая зёрнам серебра «+»
заряд (10), пропорциональный степени ос-
вещённости каждого из них. Слюда поля-
ризуется (11), сообщая задней обкладке
«-» потенциал (12). Электронный луч (13),
образованный такой же, как в кинескопе, электронной
пушкой (14), сканирует мишень. При попадании луча
(15) на зерно (16) мишени атомы цезия и серебра возвра-
• • / щали себе потерянные электроны, забирая их из луча, и в ме-
 2о таллической обкладке электроны отталкиваются от потерявшего
поляризованность изолятора, образуя ток (17). Сила тока, снятая
х лучом с зерна, соответствует количеству выбитых фотонами
у электронов. Сканирование сильно засвеченного зерна давало
большой ток, а сканирование слабо засвеченного зерна - малый
ток. Электрические сигналы разной интенсивности снимались с задней обкладки (18),
поступали на усилитель (19). Оттуда они радиопередатчиком передавались на катод
иконоскопа, который вырабатывал соответственно слабый или сильный луч. Луч кине-
скопа, двигаясь синхронно с лучом иконоскопа, вычерчивал на экране световые поло-
сы, соответствующие засветке мишени иконоскопа. Так передавалось изображение.
ность возросла бы в 10 000 раз и сиг-
нал стал бы пригоден для передачи.
Американский инженер Ч. Дженкинс
предложил накапливать заряд ячеек
конденсатором, и Зворыкин воплотил
эту идею, создав в 1931 г. иконоскоп.
Иконоскоп стал основой телевизион-
ной камеры-передатчика, отправляю-
щей видеосигналы на приёмники -
телевизоры с кинескопами. В 1932 г.
при помощи иконоскопа с передат-
чика, установленного на небоскрёбе
Эмпайр-стейт-билдинг в Нью-Йорке,
начались экспериментальные переда-
чи электронного телевидения. Выпу-
щенные к тому времени электронные
телевизоры с кинескопами Розинга-
Зворыкина, принимали сигналы этого
передатчика в радиусе 100 (!) км.
Электронные телевизоры - телевизионные приёмники:
1) RCATT-5 1. США. 1939 г.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
На родине телевидения, в США, его распространение
задержала Великая депрессия. Регулярное электрон-
ное телевещание впервые возникло в Англии в 1936 г.,
а первым событием, с которого вели прямую элек-
тронную телетрансляцию, стала Берлинская Олим-
пиада 1936 г. В СССР регулярное телевещание нача-
лось в 1939 г., но тогда оно было доступно немногим.
Попытки сделать телевидение цветным велись ещё
на этапе развития механического телевидения, а элек-
тронную систему цветного телевидения начали
разрабатывать в середине 1940-х гг. Лучи от трёх
электронных пушек проецировались на разные слои лю-
минофора фотоэлемента с красным, зелёным и синим
цветом свечения. Оптическое смешение этих цветов
давало полноцветную картинку. Быстрому распростра-
нению цветного телевещания мешала его дороговизна,
и в широкой продаже цветные телевизоры появились
в США лишь в 1954 г. Их цена по тем временам была
колоссальной - более 1000 долларов. В СССР цветные
телевизоры стали выпускать в 1967 г., а массовая за-
телевизоров на цветные
мена в России чёрно-белых
пришлась уже на 1990-е гг.
2) КВН-49 с линзой, увеличивающей экран. СССР. 1949 г.
3) «Радий-1». СССР. 1960 г.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
204
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Турбореактивный
двигатель Барбера
1791 г.
Первые авиационные
ВРД 1937 г.
Первый реактивный
самолёт Не-178 1939 г.
современного самолёта
РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
До середины 1940-х гг. самолёты летали на ДВС (поршневых двига-
телях - ПД). Но возможности ПД оказались ограниченны, а развитие
авиации требовало всё больших мощностей. Ещё до начала Второй
мировой войны технически развитые страны начали финансировать
разработку нового типа двигателей - воздушно-реактивных двигате-
лей (ВРД). В 1937 г. ВРД были созданы одновременно в Англии Ф. Уитт-
лом и в Германии инженером Х.И. Пабстом фон Охайном. В 1939 г.
на ВРД Охайна в небо поднялся первый в мире реактивный самолёт.
ЧТО ТОЛКАЕТ САМОЛЁТ?
Авиационные ДВС вращением своих движителей - винтов - в секунду отбрасывают до 1500 м3 воздушных
масс, разгоняя их до высоких скоростей. Согласно третьему закону Ньютона, воздух давит на винт с той
же силой, с которой винт давит на воздух. Сила противодействия воздуха винту - реактивная отдача
воздуха (лат. «реакция» - противодействие) - это движущая сила, тяга, толкающая самолёт и застав-
ляющая его лететь с определённой скоростью. Винтовой ДВС использует тягу воздуха, а реактивные
двигатели - тягу реактивной струи. Реактивная струя создаётся смесью газов, истекающей с большой
скоростью из сопел двигателя и «отбрасывающей» двигатель с самолётом в противоположную сторо-
ну. Огромная скорость и мощь выброса газов обеспечивается за счёт химической реакции
J 1	1	1	1	Современный
окисления (горения) смеси нагретого воздуха с парами топлива (керосина). Нагреваясь, газы трд
расширяются, вылетают из направляющего канала двигателя - сопла - и толкают самолёт
вперёд с такой мощью, которую не развивает ни один ДВС. Авиационным реактивным
двигателям для работы нужен воздух, забираемый из атмосферы и необходимый для
сгорания топлива, поэтому они относятся к типу воздушно-реактивных двигателей (ВРД).
Поршневые (ПД)
АВИАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Пятицилиндровый
звездчатый
авиационный
ДВС.
1940-е гг.
Звёздообразно
расположенные
поршни (а)
через
эксцентрик (б)
вращают
штифт (в) винта
самолёта.
Винт (г),
вращаемый
ПД (д),
проталкивает
воздушные
массы, увеличивая
скорость (S) потока.
При этом сила,
с которой винт действует
на воздух (F1), равна
силе тяги воздуха (F2).
Одноконтурный ТРД
—— Воздушно-реактивные (ВРД)
Турбореактивные (ТРД)
Осевые компрессоры
низкого (1) и высокого
(2) давления, состоя-
щие из венцов непод-
вижных (3) и враща-
ющихся (4) лопаток,
засасывают встречный
воздушный поток (5) и, про-
гоняя его через лопатки,
сжимают воздух, повышая его
давление (Р) в 30-35 раз и тем-
пературу (t) до 1000 °C. Далее
воздух попадает в камеры сго-
рания (6), куда из форсунок (7)
впрыскивается топливо. Смешива-
ясь с горячим воздухом, топливо вос-
пламеняется, образуя газовоздушную смесь
температурой 1600 °C. Сжатый воздух при
нагреве расширяется с огромной силой,
высвобождая много энергии, часть которой он
отдаёт турбинам высокого и низкого давления
(8), вращающим через вал (9) компрессоры
высокого и низкого давления (1,2). Отработан-
ные газы, всё ещё сохраняя энергию, попадают
в сопло (10), где ускоряются, формируя реак-
тивную струю (11), и выбрасываются наружу,
назад, создавая реактивную тягу, толкающую самолёт вперёд.
F. 
струи
Двухконтурный ТРД
Воздух засасывается вентилятором (12).
15% воздушного потока попадает в га-
зогенератор (13) двигателя, где прохо-
дит через компрессоры (14) и камеры
сгорания (15), отдавая свою энергию
на вращение вентилятора и компрес-
соров, а также на формирование 10%
реактивной струи. 85% воздушного пото-
ка попадает во внешнюю сужающуюся
камеру (16), где ускоряется и вместе
с газовоздушной смесью выбрасывается
из сопла, составляя 90% реактивной тяги.
Бескомпрессорные
Воздух (к) поступает самотёком, прямоточный ВРД
сжимается и нагревается за счёт
скоростного напора. В камере
сгорания (л) при смеси с топливом
(м) газы расширяются и с большой
скоростью вылетают из сопла (н).
Турбовинтовые (ТВД)
Малая часть воздуха, отброшенного вин-
том (е), попадает в газогенератор (ж)
двигателя и идёт на работу турбины (з),
вращающей винт, остальная часть воз-
духа (и) формирует реактивную тягу.
<s

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1937 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
205
ДОЛГАЯ ПРЕДЫСТОРИЯ
В 1791 г. англичанин Дж. Барбер, изу-
чив эолипил Герона Александрийского
и паровую турбину Дж. Бранка, создал
на основе их идей первый газотур-
бинный двигатель, который он хотел
использовать в качестве привода стан-
ков. В этом примитивном двигателе
уже прослеживались основные черты
будущих ВРД. В XIX - первой поло-
вине XX в. реактивный двигатель со-
вершенствовался и «затачивался» под
авиацию. Например, поршневые ком-
прессоры Барбера (нагнетатели воздуха)
были заменены осевыми компрессорами,
посаженными на один вал с турбиной,
появилось сопло для формирования ре-
активной струи.
Теорию создания авиационных ре-
активных двигателей начали разра-
батывать «отец русской авиации»
Н.Е. Жуковский в ряде работ 1882-
1908 гг. и ученик К.Э. Циолковского
Б.С. Стечкин в книге 1929 г. «Теория воз-
душно-реактивного двигателя».
Первый реактивный самолёт «Хейнкелъ»
Не-178. Германия. 1939 г.
воздухозаборник
двигателя
Газотурбинный
ПРИРОДНЫЕ РАКЕТЫ |
Идея реактивного движения за-
имствована у природы. Плод рас-
тения бешеный огурец - это при-
родная «ракета». Давление соков
в созревшем плоде разрывает его
стенку у плодоножки. Сок с семе-
нами, под давлением вылетая из
плода, отбрасывает его оболочку
в противоположную сторону.
реактивная
Бешеный
огурец
Горючий газ получали пе-
регонкой угля или нефти
в ретортах (1). В камеру
сгорания (2) газ нагне-
тали поршневым ком-
прессором (3), другим
компрессором (4) туда
также нагнетали воздух,
нагревающийся от сжа-
тия. Химическая реакция
при смешивании паров
газа и горячего воздуха
приводила к расшире-
нию смеси, и газы с си-
лой вылетали из камеры
сгорания через трубку (5),
формируя реактивную
струю, раскручивающую
лопасти турбины (6). Тур-
бина вращала рабочий
вал - привод станка. Часть
энергии вращения через
систему шестерёнок (7)
и коромысел (8) при-
водила в движение
поршни
компрес-
соров.
Осьминоги, каракатицы, дву-
створчатые моллюски передви-
гаются, используя реактивную
тягу, но не воздуха, а воды: они
засасывают порцию воды и под
давлением выбрасывают струю
назад, при этом продвигаясь впе-
рёд с внушительной скоростью.
реактивная
струя
СОПЛО
двигатель
полностью размещался
в фюзеляже самолёта
ПЕРВЫЙ БЛИН КОМОМ
Слава создателей ВРД досталась английским и немецким
конструкторам. В Германии разработку реактивного двига-
теля финансировала немецкая авиастроительная компания
«Хейнкелъ». В 1939 г. в небо поднялся первый реактивный са-
молёт - экспериментальный «Хейнкелъ» Не-178, разработан-
ный фон Охайном. Расчётная скорость Не-178 - 700 км/ч -
заметно превосходила скорость самого быстрого самолёта
с ДВС Второй мировой войны - американской «Аэрокобры»
(580 км/ч). Но Не-178 потреблял слишком много топли-
ва, что не только удорожало полёт, но и ограничивало его
дальность - топлива на борту хватало всего на 200 км («Аэ-
рокобра» без дозаправки пролетала около 1000 км). Такие
ограничения не устроили военных - заказчиков реактивных
машин, и проект закрыли. Но технология реактивного дви-
гателя Не-178 позднее использовались на других машинах.
Плывущий
осьминог
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Немцы в 1944 г. первыми приня-
ли на вооружение самолёты с
реактивными двигателями фир-
мы «Юнкере» - истребитель
Ме-262 и бомбардировщик Аг 34.
Великобритания с небольшой за-
держкой «ответила» истреби-
телем «Глостер Метеор» с дву-
мя ВРД конструкции Уиттла.
В СССР разработку собственно-
го ВРД задержала война, поэтому
за основу были взяты трофей-
ные двигатели «Юнкере». Это
позволило весной 1946 г. поднять
в воздух первые советские турбо-
реактивные истребители Як-15
и МиГ-9. Сейчас на ВРД летают
почти все военные и «большие»
гражданские самолёты.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ

ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Колесо Лейбница
1673 г.
Двоичная система
счисления 1675 г.
Станок Жаккарда
1801 г.
Аналитическая машина
Беббижда 1834 г.
КОМПЬЮТЕР ЭНИАК
У «родословного древа» современных компьютеров две ветви «пред-
ков». Одна ветвь - механические вычислительные машины, а дру-
гая - устройства, работающие с помощью программ - наборов ин-
струкций, описывающих порядок действий для решения задач. Обе
ветви объединила идея аналитической машины Ч. Беббиджа (1834 г.),
соединившего арифметическое устройство с программируемым.
Идею Беббиджа реализовал К. Цузе, создавший в 1941 г. электро-
механическую программируемую цифровую машину. Первым
электронным цифровым вычислительным устройством стал ком-
пьютер ЭНИАК, созданный группой американских учёных в 1945 г.
Колесо Лейбница. 3+4=7.
В окне (а) результирующего диска (б) стоит 0. Шесте-
рёнка (в) передвигается по стержню (г), выставляя
рамку на шкале слагаемых (д) на значение 3. В этом
положении при вращении барабана (е) она входит
в сцепление с 3 его зубцами (ж) из 9, проворачивается
на 3 шага, выставляя на результирующем диске значе-
ние 3. Далее шестерёнка передвигается по шкале сла-
гаемых на значение 4 (з), и при вращении барабана
входит в сцепление с 4 его зубцами (и), проворачивает-
МЕХАНИЗАЦИЯ СЧЁТА
ся ещё на 4 шага, и на результирующем диске появля-
ется ответ - 7 (к).
Если сумма превышает 9, диск сцепляется с колесом
десятков, проворачивая его на 1 шаг. При вычитании ко-
лесо вращается в обратную сторону.
ПРОГРАММИРУЕМЫЕ УСТРОЙСТВА
Ветвь программируемых устройств идёт
от антикшперскогомеханизма II в. до н. э.,
Первая ветвь «родословного древа» компьютеров протяну-
лась от вавилонского абака (III тыс. до н. э.) до паскапины
(1642 г.) и арифмометров. Механизация счёта стала возмож-
ной благодаря разделению чисел на разряды для выполне-
ния арифметических действий. В абаке и счётах сложение
и вычитание производились ручным передвижением ка-
мушков. В паскалине и арифмометрах эта операция про-
в котором программы заложены слож-
ным сочетанием шестерёнок, а стрел-
ки-указатели служат устройствами вво-
да и вывода данных.
Следующее программируемое ус-
тройство - ткацкий станок Жаккарда
(1801 г.) - предназначалось вовсе не
для вычислений. В нём с помощью
изводилась уже механически, шестеренной передачей, но
карт с отверстиями - перфокарт - про-
для умножения и деления приходилось многократно по-
вторять сложение или вычитание. Принципы работы с чис-
лами, применённые в простых счётных устройствах, потом
использовали в цифровых технологиях.
В 1673 г. немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц
создал первый арифмометр с шаговым барабаном - колесом
Лейбница, которое стало основой всех арифмометров, выпу-
скавшихся до середины XX в.
граммировалось составление узора на
тканях. Идея перфокарты оказалась
плодотворной: с её помощью двоич-
ную систему Лейбница стали приме-
нять для ведения расчётов. Отверстие
в перфокарте, открывающее доступ
к устройству, приняли за 1, а отсут-
ствие отверстия - за 0.
ДВОИЧНАЯ СИСТЕМА СЧИСЛЕНИЯ
Важной вехой в развитии програм-
мируемых устройств стала раз-
работанная Лейбницем двоичная
система. Все числа Лейбниц пред-
ставил в виде комбинации двух
знаков - 0 и 1 и составил правила
их сложения и вычитания. На дво-
ичной системе Лейбница основан
«язык» всех современных цифро-
вых технологий.
0 - 0000	3-0011	6-0110	9-1001	Пример: 3 + 6 = 9 в двоичном коде:			
1 -0001	4-0100	7-0111	А- 1010				
2-0010	5-0101	8-1000	Б- 1011	разряды IV 3	0 +6	+0	hi 0 1	II 1 1	1 1 0
Сложение в двоич- ной системе (выполняется в стол- бик, как в десятич- ной системе)		Вычитание в двоич- ной системе - это прибавление числа с минусом					
				9	1 1 разряд: 1 II разряд: 1	0 +0= +1 =	0 =1, =1	1
0 + 0 = 0 0+1 = 1 1+0=1 1 + 1 = 0 (+1 пе- ренос в старший разряд)		0-0 = 0 0+ (-1) =-1 (1 за- нять из старшего разряда) 1-0=1 1 +- (- 1) = 0			11 11ереносиюя в III разряд) III разряд: 0+1+ 1=0 (1 переносится в IV разряд) IV разряд: 0+0+1 = 1			
I разряд: 1+(-1)=0,
II разряд: 0+(-1)=1
(1 занимаем
из II разряда)
III разряд:
1 + (-1)+0=0+0=0
IV разряд: 0+0=0
Пример: 5-3 = 2
в двоичном коде:
разряды	IV	III	II	1
5	0	1	0	1
3	“0	0	1	1
2	0	0	1	0

жаккардового станка. Зев (1)
для прокидывания утка (2) соз-
даётся поднятием крючками
(3) нитей основы (4). Крючками
управляют иглы (5), вошедшие
в отверстия поднимающихся
перфокарт (6). Остальные
иглы (7) проскальзывают, их
крючки остаются внизу, а нити
(в) не переплетаются с утком.
После прокидывания утка пер-
фокарта автоматически сме-
няется новой, поднимающей
уже другие нити. Сочетание от-
верстий на картах обеспечи-
вает попеременное поднятие
нитей для создания узорного
переплетения.
Перфокарты
Жаккарда
НЕРОЖДЁННЫЙ КОМПЬЮТЕР
Первым применил перфокарты для составления программ
вычислений для арифметической машины английский ма-
тематик Чарльз Беббидж. Начав в 1822 г. с разработки меха-
нической вычислительной разностной машины, он в 1833 г.
выдвинул проект более сложной аналитической машины.
Она должна была автоматически решать любые математи-
ческие задачи, заданные программами - наборами перфо-
карт. Программы для машины Беббиджа составляла его
сподвижница Ада Августа Лавлейс (дочь поэта Дж. Байрона),
которую считают первым в истории программистом.
В идее аналитической машины Беббиджа уже прослежива-
лись все черты компьютера. Но она была слишком сложна
для механики, и уровень развития техники того времени не
позволил осуществить этот проект.
Современный персональный компьютер
I. Источник питания - электричество
II. Жёсткий диск («долговременная память») -
запоминающее устройство для хранения основной
информации - чисел и базовых программ.
III. Процессор, состоящий из арифметико-
логического устройства, предназначенного
для выполнения вычислений, и устройства
управления, подающего ему команды.
IV. Оперативная память («быстрая память») -
запоминающее устройство, связанное
с процессором. В ней во время работы
компьютера хранятся числа, с которыми
производятся арифметические действия
и сама программа вычислений.
V. Передача информации между узлами
компьютера осуществляется с помощью
электроники по линиям прохождения
электрических сигналов, образую-
щих системную шину на материнской
(системной) плате. На материнской
плате размещаются основные узлы
и микросхемы компьютера, включая
процессор и оперативную память.
VI. Устройства ввода данных - клавиатура, флешки, диски, сканер.
VII. Устройства вывода данных - монитор, принтер.
Аналитическая машина, созданная по чертежам Беббиджа в 1991 г.
«мельница»
«склад»
печатаю-
щее
устрой-
ство
вывода
«контора»
Аналитическая машина Беббиджа
I. Привод - паровой двигатель
II. «Склад» - устройство для хранения
исходных данных и промежуточных ре-
зультатов. Числа хранились по разрядам
в колёсных регистрах (наборах), состав-
ленных из десятичных счётных шестерё-
нок, которые, останавливаясь в одном
из десяти положений, «запоминали»
1 десятичный знак. Большие перфориро-
ванные металлические диски, кодирующие таблицы значений специ-
альных функций, использовавшихся в процессе вычислений.
III. «Мельница» или «фабрика» - ариф-
метическое устройство, которое за
счёт смещения регистров и сцепле-
ния меж собой нужных шестерёнок
осуществляло операции над числами,
взятыми из «склада».
«Контора» - устройство управления,
состоящее из щупов и управляющее
последовательностью операций, выпол-
няемых над числами с помощью пер-
фокарт. В «контору» последовательно
подавались перфокарты. Они проходи-
ли под щупами, каждый из которых был
скреплён со своим механизмом «мель-
ницы» и «склада». В перфокартах от-
верстия располагались так, чтобы в них
проходили только те щупы, которые при-
водили в действие механизмы «мель-
ницы», необходимые для выполнения
заданной математической операции,
и доставляющие на «фабрику» нужные
числа со «склада». Результат машина
отправляла обратно на «склад».
IV. Набор перфокарт с выполняемой
программой и переданные в «мельницу»
из «склада» десятичные колёса.
V.	Передача информации между узлами машины осуществляется
механической передачей (шестерённой, рычажной и пр.).
VI.	Устройства ввода данных: перфокарты операций, переключающие
машину на режимы сложения, вычитания, умножения и деления, пер-
фокарты переменных, управляющие передачей чисел в «мельницу»
и обратно, числовые перфокарты, вводящие данные в машину для до-
ставки чисел со «склада».
VII.	Перфокарты, на которых пробитием отвер-
стий сохранялись результаты вычислений.
Печатающее устройство с колёсами, подобными
тем, что позднее использовались в буквопечатаю-
щих телеграфах.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
208
ОСНОВА ОСНОВ
1РЕВНИЙ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Машина Цузе Z1 1938 г.
Машина Цузе Z2 1940 г.
Машина Цузе23 1941 г.
ЭНИАК 1945 г.
КОМПЬЮТЕР ЭНИАК (продолжение)
Схема реле.
а) Включено - 1:
электромагнит обесточен,
якорь не притянут, контакты
сомкнуты, ток идёт по цепи.
б) Выключено - 0: электромагнит с током притягивает
якорь, контакты размыкают цепь, ток не проходит.
Общий вид Z1. Копия 1986 г. Введение данных через
клавиатуру вызывало линейное смещение пластин
во всех слоях машины
для производства
вычислений. Ответ
в десятеричном
виде высвечивал-
ся лампочками
с цифрами
на консоли -
панели
вывода.
ЭНИАК. 1945 г. Блоки с 18 000 радиоламп, 3000 переклю-
чателей, кабелей и штекеров занимали комнату 9x15 м.
ОТ МЕХАНИКИ К ЭЛЕКТРИКЕ
Немецкий инженер Конрад Цузе, выполняя расчёты для
авиационного завода «Хейнкель», производил сотни од-
них и тех же арифметических действий с разными числа-
ми. Монотонность работы навела Цузе на мысль поручить
эту рутину машине, создав программы таких вычислений.
Уволившись с завода, Цузе в 1936-1938 гг. в гостиной своих
родителей собрал первую программируемую механическую
вычислительную машину Z1 (Zusel), работавшую от элект-
ропривода. Логическое устройство Z1 было основано на дво-
ичной системе счисления. Но механическая передача ограни-
чивала число комбинаций взаимодействия разных частей
машины, а программирование вычислений требовало мно-
. ’ жества этих взаимодействий. Цузе нашёл выход в приме-
нении электрических реле. Средства и техническую базу для
создания новой машины ему предоставила фирма «Хейн-
кель», и в 1940 г. Цузе создал Z2, вычислительный блок
С (процессор) которого уже состоял из телефонных реле.
Для Z2 Цузе разработал простейший язык программи-
рования: положением реле «включено» он кодировал 1,
а положением «выключено» - 0. Созданная Цузе в 1941 г.
Z3 была полностью релейной и до 1944 г. успешно вела ави-
ационные расчёты для «Хейнкеля».
КОМПЬЮТЕР - устройство, работающее по программе. До 1950-х гг. компьюте-
рами (от англ, computer — «вычислитель») называли клерков, ведущих расчёты.
ДЕДУШКА НАШИХ КОМПЬЮТЕРОВ
Цузе отказался от использования в своей машине ненадёжных электрон-
ных ламп. Но будущее вычислительных устройств оказалось именно за
электроникой. Построить электронно-вычислительную машину (ЭВМ), ра-
ботающую на электронных лампах, первым предложил преподаватель
электротехники Пенсильванского университета Джон Мокли. С начала
Второй мировой войны он вместе с другими сотрудниками института по
заказу армии США рассчитывал таблицы стрельбы. Для каждого типа
орудия и снаряда требовалась своя таблица, учитывающая скорость ве-
тра, температуру, угол возвышения ствола и другие факторы. Комбина-
ции этих данных давали до 3000 возможных траекторий. Расчёт каждой
траектории требовал 16 дней работы клерка-вычислителя. На выполне-
ние всего армейского заказа институт затратил бы 4 года. Мокли утверж-
дал, что его машина будет выполнять расчёт 1 траектории за 5 мин.,
и военные отдали ему заказ. К 1943 г. Мокли и его студент Дж. Экерт
представили проект, а к осени 1945 г. группа инженеров по их черте-
жам собрала первый электронный компьютер - ЭНИАК (англ. ENIAC,
Electronic Numerical Integrator and Computer). До 1955 г. ЭНИАКу пору-
чали самые сложные военные и научные расчёты.
Пример вычисления на ЭНИАКе. Числа (8, 9) в двоичном коде вводились перфокар-
тами (а), через отверстия которых проходили сигналы, включающие соответствующие
коду числа электронные лампы (б) в 20-разрядных аккумуляторах (в)-числовыхмодулях
памяти. От аккумулятора по кабелям ввода (г) сигналы поступали в сумматор (д) про-
цессора. Сложение сигналов подавало
на кабели вывода промежуточный ре-
зультат (17), который шёл на следующий
сумматор (е), где к нему прибавлялось
очередное число (29) с перфокарты (ж).
Ответ (46) поступал на телетайп и выда-
вался в печатном виде. За 1 сек. ЭНИАК
складывал 5000 десятиразрядных чисел.


Z2. Электромеха-
ническая вычисли-
тельная машина
Z3. Электрическая вычислительная машина
Электронные лампы
600 реле
1600 реле
Z1. Механическая
вычислительная машина
с электроприводом
Около 14 0000
металлических пластин
ЭНИАК. Электронная
вычислительная машина (ЭВМ)
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Ламповая
панель
Общий вид Z3.
Реконструкция, выполненная Цузе в 1970 г.
Перфокарты,
телетайп
Ламповая
панель
600 реле
< 5
:ф
*
Около 6000
металли-
ческих
пластин
Около 6000
металли-
ческих
пластин
Аккумуляторы из электронных
ламп
Клавиатура,
перфолента
из киноплёнки
Клавиатура,
перфолента
Клавиатура, перфолента
Перфокарты
Ламповая панель
(консоль)
ЭНИАК и другие ЭВМ 1950-х гг. стали первым поколением компьютеров. Это
были громоздкие и энергоёмкие машины на электронных лампах, использовав-
шие машинный код-систему команд, разработанную для процессора конкрет-
ной машины и не читаемую иным процессором. В качестве устройств ввода
и вывода помимо клавиатур и ламповых панелей использовались перфокарты.
В 1960-х гг. появилось второе поколение компьютеров - ЭВМ на транзи-
сторах, более компактные, надёжные и экономичные машины с объёмом па-
мяти в сотни раз большим. В качестве внешних носителей памяти стали
использоваться ёмкие магнитные ленты, что позволило накапливать инфор-
мацию для создания первых информационно-справочных и поисковых систем.
В 1970-х гг. распространились интегральные схемы (ИС) - маленькие пла-
стины, на которых создавались электронные схемы из полупроводниковых
материалов с сотнями транзисторов, сопротивлений и пр., по которым про-
граммами прокладывались «пути» для прохождения данных. Созданные на
базе ИС компьютеры, первыми из которых стали машины американской фир-
мы IBM, составили третье поколение компьютеров. На них устанавлива-
лись новые типы носителей информации - магнитные диски. ЭВМ третье-
го поколения помимо числовой информации стали обрабатывать текстовую,
записанную в двоичном коде. Появились первые компьютеры для управления
станками, транспортом, различными установками.
Нынешнее поколение компьютеров - четвёртое поколение ЭВМ, основанное
на микропроцессорах - сверхбольших ИС. ЭВМ четвёртого поколения стали
обрабатывать графическую и звуковую информацию, в которой каждому цвету
и звуку соответствует свой набор 1 и 0. В 1980-х гг. американцы Стив Джобс
и Стив Возняк, основатели фирмы «Apple», одними из первых создали персональ-
ные компьютеры (ПК) - компактные машины с адаптированным под широкий
круг пользователей аппаратным и программным обеспечением, не требую-
щим от пользователя знаний программиста. Сейчас рождается пятое поколе-
ние компьютеров, которые, возможно, будут слышать, видеть и осязать поль-
зователя. Отдельные наработки в этом направлении уже внедряются в жизнь.
Современный ПК
1.	Корпус системного
блока
2.	Материнская плата
3.	Процессор
4.	Оперативная память
5.	Жёсткий диск
6.	Дисковод (для считыва-
ния компактных дисков)
7.	Блок питания
8.	Монитор
9.	Клавиатура
10.	Компьютерная мышь

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
210
ОСНОВА ОСНОВ
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
АТОМНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
Открытие электрона
1897 г.
Открытие радиоак-
тивности конец XIX в.
Планетарная модель
атома 1911,1913гг.
Открытие нейтронов
и протонов 1930-е гг.
Искусственное
расщепление ядер
урана 1938 г.
Модель атома
Дж. Томпсона:
к «+» заряженное
«облако»,
’ нашпигованное
отрицательно «-»
заряженными
электронами.
Как ни парадоксально, но война - это главный двигатель прогресса.
Государства не жалеют средств на военные расходы, и поэтому но-
вые технологии, требующие немалых вложений, обычно испытывают-
ся в военной промышленности. Так произошло и с атомной энергией.
Её мощь впервые применили в атомной бомбе, и лишь спустя десяти-
летие атому нашлось мирное применение - производство электроэ-
нергии на атомных электростанциях (АЭС). В 1954 г. в СССР была по-
строена Обнинская атомная электростанция - первая в мире АЭС.
протон
нейтрон электрон
0 о

Планетарная модель
атома Резерфорда
и Бора: положительно
заряженное ядро,
притягивающее
электроны, которые
вращаются
по своим орбитам, как
планеты вокруг Солнца.
Атом
водорода
; Q
о 
Q
Изотопы водорода (Н).
Протий (а), самый рас-
пространённый в при-
роде изотоп водорода
(без нейтронов), и дейте-
рий (б) (1 нейтрон) ста-
бильны. Тритий (в) (2 нейт-
рона) радиоактивен.
еГ
Распад трития. 1 нейтрон распадается на «+» протон
и «-» электрон, в результате образуется атом изотопа
другого элемента - гелия (Не-3) с 2 протонами и 1 ней-
троном, при этом испускается 1 электрон и ещё одна
элементарная частица - нейтрино. За 12 лет распада-
ется /г всех атомов трития, т. е. период полураспада
трития -12 лет.
а
нейтрино
2(J 2*Э 20
101Q
Атом
гелия
ТАЙНЫ ЯДРА
Пьер и Мария Кюри
Эрнест Резерфорд
Нильс Бор


Атом
углерода 6(>6*6О
АТОМ И ЭЛЕКТРОН
История атомной энергетики начи-
нается с открытия электрона в 1897 г.
До этого атом считался самой малой
частицей материи, были известны
атомные массы многих химических
элементов (они указаны в таблице
Менделеева). Английский физик Джо-
зеф Джон Томпсон в 1897 г. заметил, что
магнитное поле слишком резко откло-
няет катодные лучи - если они состо-
ят из атомов, то должны отклоняться
значительно меньше. Следовательно,
катодные лучи состоят из частиц мень-
ше и легче атома - так Томпсон открыл
электроны. В 1911-1913 гг. английский
физик Эрнест Резерфорд и датский
физик Нильс Бор представили атом
в виде «+» заряженного ядра, вокруг
которого по орбитам вращаются «-»
заряженные электроны, удерживаясь
силами взаимодействия противопо-
ложных зарядов, так же как планеты
удерживаются притяжением Солнца.
В 1930-х гг. открыли, что ядро атома состоит из ещё бо-
лее мелких элементарных частиц: «+» заряженных прото-
нов и не имеющих заряда нейтронов. Протоны стабильны,
а нейтрон может «превратиться» в протон и электрон.
Химические элементы отличаются друг от друга числом
протонов в атомном ядре (атомным номером). Но у одного
элемента может быть несколько изотопов - разновидно-
стей атомов с разным числом нейтронов (разной атомной
массой). Протоны и нейтроны удерживаются в ядре за счёт
специфического ядерного взаимодействия, обладающего
высокой энергией. Изотопы бывают стабильными и склон-
ными к распаду - радиоактивными (от лат. radiatio - излу-
чение). Радиоактивность открыли в конце XIX в., огромный
вклад в её изучение внесли французские учёные Мария
и Пьер Кюри. К 1900 г. уже были известны 5 радиоактивных
веществ: уран, торий, полоний, радий, актиний. Один из ва-
риантов радиоактивного распада атомного ядра - это деле-
ние на осколки (ядра более лёгких элементов) с испускани-
ем нейтронов, электронов и фотонов с высокой энергией
(гамма-излучением) и высвобождением энергии ядерного
взаимодействия, которая называется ядерной энергией.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1954 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
211
ЭНЕРГИЯ УРАНА
Естественный металлический уран, полученный из урановой
руды, на 99,3% состоит из изотопа U-238 с атомной массой
238 и на 0,7% из изотопа 17-235 с атомной массой 235. Оба
изотопа радиоактивны. При делении ядра атома урана
испускаются нейтроны с различной энергией (от нулевой
до очень высокой). Нейтроны с высокой энергией движут-
ся быстро и называются быстрыми нейтронами, нейтроны
с малой энергией называются медленными (тепловыми) ней-
тронами. Ядра U-238 и U-235 по-разному взаимодействуют
с нейтронами. Попадание быстрого нейтрона может вы-
звать деление ядра U-238 с высвобождением большого ко-
личества энергии, а медленные нейтроны обычно захваты-
ваются ядром U-238 без деления. В естественных условиях
быстрые нейтроны сразу сталкиваются с другими частица-
ми и замедляются ещё до попадания в ядро урана, поэтому
деление U-238 происходит редко.
Ядра U-235 чаще делятся при попадании в них медленных
нейтронов, распадаются на 2 осколка, два ядра других хи-
мических элементов - например, бария (Вг) и криптона (Кг).
При этом испускается 2-3 нейтрона и высвобождается ядер-
ная энергия. В 1938 г. немецкие физики и химики О. Ган,
Ф. Штрассман и Л. Мейтнер, облучив ядра U-235 потоком ней-
тронов, впервые вызвали их искусственное деление.
АТОМНАЯ МАССА измеряется в атомных единицах массы, примерно равна массе
1 нейтрона или 1 протона и указывает общее число элементарных единиц в ядре.
АТОМНЫЙ НОМЕР указывает точное число протонов в ядре.
ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ
Ядерная энергия, уносимая осколками ядра, сильно нагре-
вает окружающее вещество и может привести к взрыву. Но
для высвобождения такого количества ядерной энергии тре-
буется, чтобы ядра урана делились непрерывно, т. е. чтобы
шла самоподдерживающаяся цепная реакция (СЦР). В природ-
ном уране этого не происходит, потому что быстрые ней-
троны сразу замедляются и захватываются ядрами U-238,
которых в 140 раз больше, чем ядер U-235. Вероятность по-
падания медленного нейтрона в ядро U-235 или быстрого
нейтрона в ядро U-238 очень мала, и СЦР не начинается.
Для получения СЦР природный уран обогащают изотопа-
ми U-235, а чтобы U-235 эффективнее захватывал нейтроны,
нейтроны максимально замедляют. Итальянский физик
Энрико Ферми в 1934 г. нашёл способ замедлять нейтроны
водой (Н2О): попадая в воду, нейтроны урана многократно
сталкиваются с протонами ядер водорода (Н), теряют свою
энергию и замедляются, подобно бильярдным шарам, стол-
кнувшимся друг с другом. Замедленные нейтроны в обо-
гащённом уране чаще вступают в ядерные реакции. Один
медленный нейтрон, попавший в ядро U-235, высвобождает
2-3 новых нейтрона, и реакция нарастает лавинообразно.
235
атомный____q ~
номер
Деление изотопа урана U-235
ядро урана 235
свободный
нейтрон 92
атомная
масса
и
и
ядро атома бария
U9Ba
свободные
выделение ядерной
энергии (200 млн
электронвольт)
ядро U-235 ядро U-239 ядро криптона
\ jr л а /
свободный ядро U-238 ядро бария ядерная
нейтрон	энергия
быстрый	молекула
нейтрон	воды
медленный
нейтрон
протон
водорода
Замедление нейтронов
водой (водородом)
Быстрые нейтроны,
вылетая из ядер U-235,
попадают в воду, за-
медляются, ударяясь
об ядра водорода, и
захватываются уже не
ядрами U-238, а ядра-
ми U-235, поддерживая
цепную реакцию.
НЕВИДИМЫЙ ВРАГ
Невидимое и неосязаемое гам-
ма-излучение - очень опасный для
человека вид радиации, воздей-
ствующий на клетки нашего ор-
ганизма, заставляя их работать
в несвойственном им режиме. В ре-
зультате возникают патологии,
приводящие к лёгочным и онколо-
гическим заболеваниям, к рожде-
нию мутировавшего потомства.
Большая доза радиации приводит
к развитию смертельной луче-
вой болезни.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
212
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Создание атомной
бомбы в США 1945 г.
АТОМНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (продолжение)
Создание атомной
бомбы в СССР 1949 г.
Первая АЭС 1954 г.
Жертвы атомной бом-
бардировки в Нагасаки.
9 августа 1945 г.
Разрушенная атомным
взрывом Хиросима.
6 августа 1945 г.
ЧУДОВИЩНОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Открытиями физиков-ядерщиков сразу заинтересовались
военные, желая применить мощь ядерной энергии в ору-
жии, в атомной (ядерной) бомбе. За разработку идеи атом-
ной бомбы взялись несколько стран - Германия, США,
Великобритания, СССР. Но из-за Второй мировой войны
этот долгосрочный проект первыми смогли осуществить
США. В 1942 г. американцы запустили первый ядерный
реактор - устройство для организации управляемой СЦР.
В 1943 г. в США стартовал «Манхэттенский проект» по
созданию атомной бомбы, в котором участвовали лучшие
умы мира, в их числе Н. Бор и Э. Ферми. В 1945 г. атом-
ная бомба была создана. Американцы испытали атомное
оружие самым бесчеловечным способом. В августе 1945 г.
они сбросили ядерные бомбы на мирные японские города
Хиросиму и Нагасаки. Человечество ужаснулось мощи но-
вого оружия и впервые узнало о страшных последствиях
радиации: более 100 000 японцев погибли во время взры-
вов, и ещё более 300 000 умерли от мучительной лучевой
болезни и иных последствий радиационного облучения.
ПЛУТОНИЙ - ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО |
Облучая различные элементы по-
токами нейтронов, учёные нау-
чились получать их искусствен-
ные радиоактивные изотопы.
В 1934 г. Ферми, бомбардируя
нейтронами уран, получил радио-
активный изотоп элемента плу-
тоний - Ри-239. В плутонии легко
поддерживается цепная ядерная
реакция, и сейчас он часто ис-
пользуется как ядерное топливо.
Для получения Ри-239 стержень из
U-235 окружали стержнями U-238.
Нейтроны, вылетая из U-235,
поглощались ядрами U-238, пре-
вращая его в изотоп U-239. Избы-
точный нейтрон U-239 «превра-
щался» в протон и электрон. Так
образовывался новый элемент -
нептуний (Np-239). У нептуния
нейтрон тоже распадался на про-
тон и электрон, образуя следую-
щий элемент - Ри-239.
Производство плутония
«Ядерный гриб» - взрыв советской атомной бомбы
на испытаниях в Семипалатинске. 1949 г.
”U23’Np
”’Np=Pu-
о
Игорь Васильевич
Курчатов
атомной бомбы
СОВЕТСКИЙ ОТВЕТ
В СССР созданием
с 1943 г. занималась группа физи-
ков под руководством И.В. Курчатова.
Но тяготы войны не позволяли СССР
ускорить процесс создания бомбы.
Бомбардировка японских городов вы-
нудила СССР, пренебрегая иными ну-
ждами разрушенной войной страны,
вложить все силы и средства в создание
бы, чтобы защититься от ядерной угрозы. Первый советский
атомный реактор был запущен в 1946 г., а советская атомная
бомба была испытана в 1949 г. на полигоне у Семипалатинска.
своей атомной бом-

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ • 1954 г.
42 & -i*	2! Ж Ф яь
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
МИРНЫЙ АТОМ
Советские учёные первыми задумались о мирном приме-
нении атомной энергии - ещё в 1948 г. Курчатов выдвинул
проект электростанции на ядерном топливе. Первая атом-
ная электростанция (АЭС) открылась в 1954 г. в г. Обнинске
Калужской области. В реакторе станции проходила контро-
лируемая ядерная реакция с выделением тепла. В конечном
итоге это тепло превращало воду в пар, вращающий тур-
бину электрогенератора, производящего электроэнергию.
В СССР стали активно строить АЭС, которые в ряде случа-
ев оказались намного экономичнее ТЭС (тепловая электро-
станция), расходующих много угля или газа. 1 кг урана даёт
столько же энергии, сколько 2 300 000 кг угля, а по добыче
урана Россия занимает третье место в мире.
Ядерный реактор Обнинской
АЭС. Реактор распола-
гается внутри непрони-
цаемого для радиации
защитного корпуса (1).
Ядерная реакция проходит
в таблетках природного
урана (2), собранных
в стержни (3) и погружён-
ных в воду (4), которая
7	служит и замедлителем,
11	и первичным теплоноси-
телем. Нейтроны, высвобо-
ждающиеся в процессе деле-
ния ядер U-235, замедляются
в воде и провоцируют цепную
реакцию, при которой высво-
бождается тепло, нагрева-
ющее воду. Для управления
скоростью реакции, чтобы
избежать перегрева и взры-
ва реактора, используют
регулирующие стержни из
бористой стали (5). Химиче-
ский элемент бор активно
поглощает нейтроны, выводя
их из реакции и замедляя её
прохождение. При повыше-
нии температуры в реакторе
бористые стержни опуска-
ют, и бор выводит из реакции
больше нейтронов, при сильном
охлаждении стержни поднимают,
и реакция усиливается.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Схема устройства АЭС
Вода, нагретая в реакторе (6), по трубам замкнутого
первого контура (7) подаётся в парогенератор (8), где
отдаёт тепло воде, циркулирующей в трубах второго
контура (9), превращая её в пар. Пар поступает к тур-
бине (10) электростанции, заставляя её вращаться. Тур-
бина раскручивает ротор электрогенератора (11), вы-
рабатывающего электроэнергию. Отработанный пар
в конденсаторе (12) охлаждается, и вода возвращается
в парогенератор.
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
Обнинская АЭС - первая атомная электростанция
в мире
Разрушенный
4-й блок
Чернобыльской
АЭС. 1986 г.
Эксплуатация АЭС требует
особых мер безопасности -
любое ослабление контроля
за протеканием ядерной ре-
акции может привести к тра-
гедии. Крупнейшая авария в
истории атомной энергетики
случилась в 1986 г. в СССР на
Чернобыльской АЭС (сейчас
Украина). Ряд нарушений технологического процесса
привёл к перегреву и взрыву реактора 4-го энергобло-
ка АЭС. Реактор и его здание были разрушены, начался
пожар, окружающую среду загрязнил мощный выброс
радиоактивных веществ (изотопов урана, плутония
и пр.). Во время взрыва погибли 2 человека, но в резуль-
тате радиационного заражения непригодной для жизни
стала 30-километровая зона вокруг АЭС, откуда были
эвакуированы все жители. Припять (48 000 чел.) пре-
вратилась в «мёртвый» город, в Чернобыле осталось
около 500 жителей. Период распада некоторых радио-
активных элементов, попавших в почву и водоёмы, со-
ставляет сотни лет, и радиационный фон в этих ме-
стах до сих пор остаётся опасным для жизни. В 2011 г.
из-за сильного землетрясения произошла крупная ава-
рия на японской АЭС Фукусима-1.
Ядерные реакторы используются в атомных установ-
ках опреснения воды, в научных целях и в качестве ге-
нераторов энергии для электродвигателей гребных вин-
тов атомных подводных лодок, военных кораблей
и ледоколов. Реактор, экономично расходующий ядерное
топливо, - идеальный поставщик энергии для морских
судов, у которых в длительных плаваниях нет возмож-
ности дозаправиться топливом. Россия - единствен-
ная страна, обладающая флотом атомных ледоколов.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
214
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Теория реактивного
движения конец XIX в.
Баллистическая
ракета Фау-2 1942 г.
ИСКУССТВЕННЫЙ спутник ЗЕМЛИ
С запуском первого искусственного спутника Земли, осуществлён-
Первая баллистическая
ракета Фау-2
боеголовка
(800 кг
взрывчатки)
гироскопы
камера
сгорания
топливные
форсунки
газовая
турбина
крылья
ракеты
сопло
рули
топливный
__ насос
блоки
управления
сжатый газ
(азот)
для турбины
топливный
бак
с этанолом
(горючим
этиловым
спиртом)
ного в СССР в 1957 г., началось освоение человечеством космоса.
Космос - это относительно пустое пространство Вселенной, нахо-
дящееся за пределами атмосфер небесных тел. Выйти за пределы
атмосферы летательный аппарат может, только достигнув очень вы-
соких скоростей для преодоления земного притяжения. Такие кос-
мические скорости стали доступны человечеству с появлением ре-
активных ракетных двигателей.
бак
с жидким
Константин Эдуардович
Циолковский
Жидкостной ракетный
двигатель (ЖРД)
Горючее (1) и кислород
(2) поступают из баков
в компрессоры (3, 4),
приводимые в движение
газовой турбиной (5), работающей на азоте. Компрес-
соры сжимают горючее и кислород, и они под
большим давлением поступают в форсунки (6),
а через них нагнетаются в камеру сгорания (7).
В камере кислород смешивается с горючим и сгорает.
Расширяясь в сопле (8), нагретые газы вылетают из него
наружу и, создавая реактивную тягу, толкают ракету.
высота (км)
100-
ВОЕННЫЙ ЗАКАЗ
Скорость самого быстрого современ-
ного реактивного самолёта - 3540 км/ч,
а реактивные самолёты середины XX в.
летали намного медленнее. Военных
интересовало развитие больших ско-
ростей для моментальной доставки
на значительные расстояния боеголо-
вок с различными видами снарядов.
С 1930-х гг. учёные разных стран, вы-
полняя военный заказ, изучали реак-
тивное движение с целью конструирования ракет-носите-
лей таких боеголовок. В своей работе они опирались в том
числе и на труды К.Э. Циолковского, ещё в конце XIX в. зало-
жившего основы теории реактивного движения.
Наибольших успехов в ракетостроении в начале 1940-х
гг. добилась фашистская Германия. В 1942 г. группа учё-
ных под руководством Вернера фон Брауна создала первую
в мире баллистическую ракету - Фау-2. Фау-2 запускалась
вертикально, при запуске ракету до 6100 км/ч разгонял
жидкостной ракетный двигатель (ЖРД), работающий на го-
товой газовоздушной смеси и не нуждающийся в заборе воз-
3500 км/ч
60
120	170	220	270	320
духа из атмосферы. После отключения двигателя ракета по
инерции летела по баллистической тра-
ектории (по дуге), плавно теряя высоту, и
падала в расчётной точке. Фау-2 взлетала
выше 100 км и преодолевала до 320 км
(половина расстояния между Москвой
и Петербургом).
Траектория полёта Фау-2
- вертикальный взлёт
— - полёт с работающим ЖРД
• - отключение ЖРД
- полёт по баллистической
траектории
ПЕРВАЯ В КОСМОСЕ |
Хотя ракета Фау-2 не проектировалась для космических полётов, но в ходе одного из испытаний
она преодолела признанную на сегодняшний день границу космоса - 100 км над уровнем моря, -
взлетев на высоту 188 км. Сейчас на такой высоте летают некоторые низкоорбитальные ис-
кусственные спутники и американские космические челноки «Шаттл». Так Фау-2 в 1944 г. совер-
шила первый суборбитальный полёт - полёт в космос на скорости ниже первой космической,
т. е. недостаточной для выхода на орбиту.

ОСВОЕНИЕ КОСМОСА • 1957 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
215
КАК ПОПАСТЬ В КОСМОС? |
I.	По закону всемирного тяготения И. Ньютона, тело
упадёт на Землю под воздействием силы земного при-
тяжения, гравитации (F), зависящей от массы тела (т)
и от его расстояния от центра Земли (R+h): в_г Мхт
Р"е (KhH
II.	По второму закону Ньютона сила, действующая на
тело (в данном случае сила гравитации F) - это произве-
дение его массы (т) на ускорение (a): F=ma. В космических
масштабах ускорение горизонтально брошенного тела
будет зависеть от скорости тела (v) и его расстояния
до центра Земли (h+R):	_ V2
’"R+h
III.	Скорость, при которой тело будет падать, теряя вы-
соту ровно настолько, насколько земная поверхность под
ним, закругляясь, будет уходить вниз, называется орби-
тальной скоростью (Vo). С такой скоростью тело бу-
дет летать по круговой орбите. Vo можно рассчитать
следующим образом:
F-G МхтУо
(R+h)2 R+h
F=ma
G Мхт _
I. Закон всемирного тяготения
Ньютона
F - сила притяжения
G - экспериментально выве-
денный коэффициент грави-
тационного взаимодействия -
гравитационная постоянная:
G = 6, 67390х10s
М - масса Земли, 5,97x1024 кг
m - масса падающего тела
R - радиус Земли, 6 371 км
h - расстояние между Землёй
и телом
h
R
Е -Q М X ГП
(R+h)2
vl —
v° (R+h)
h«R
v«V1
h«R
v<V1
а) Если скорость
аппарата значи-
тельно меньше
первой космиче-
ской скорости,
он, начав описы-
вать малый эл-
липс, упадёт на
Землю.
б) Если скорость
аппарата не на-
много меньше
первой космиче-
большой эллипс во-
ской скорости, аппарат опишет
круг Земли и, падая, будет «промахиваться» мимо её
поверхности, выходя на новый виток.
полёта космического аппарата намного
Если высота
меньше радиуса Земли (h«6371 км), то показателем h
пренебрегают и получают первую космическую ско-
рость, которую необходимо придать телу, чтобы выве-
сти его на круговую орбиту:
космический
вакуум
до 10 000 км
разреженная
атмосфера
1000 км
_____ О
100 км
II. В космических масштабах чем больше
скорость тела (v), тем больше его ускорение (а).
Под воздействием силы притяжения Земли тело бу-
дет постепенно падать и траектория его полета бу-
дет эллиптической.
।
h«R
v>V1
h«R
- a<a
траектория
3 движения тел
a—\
a “ R+h <
v=V1
в) Если скорость ап-
парата равна первой
космической скорости,
аппарат будет летать по
круговой орбите вокруг
Земли - падая, он бу-
дет терять высоту ровно
настолько, насколько
земная поверхность под
ним, закругляясь, уходит
вниз.
г) Если скорость аппа-
рата немного больше
первой космической
скорости, аппарат
опишет очень боль-
шой эллипс вокруг
Земли в дальней
точке этой орбиты,
удаляясь от Земли
на значительные рас-
стояния, но впослед-
ствии возвращаясь на
исходную высоту.
h«R
д) Если скорость аппа-
рата достигнет второй
космической скорости,
1, 2 км/с), он полетит
разомкнутой траек-
тории (по параболе
или гиперболе)
и, покинув Землю,
больше на неё
не вернётся.
v»V1
IV. Американский учёный Т. фон Кар-
ман установил, что на высоте 100 км
атмосфера настолько разрежена,
что авиационные полёты с опорой на
воздух там становятся невозможны.
Линия Кармана на высоте 100 км от
уровня моря - официально установ-
ленная граница космоса. Однако на
этой высоте сила аэродинамического сопротивления ещё достаточно велика,
и трение о воздух настолько разогреет космический аппарат, летящий со ско-
ростью, приближающейся к V1 (первая космическая), что он сгорит. Поэтому
высота, на которой летают космические аппараты, обычно составляет от
185 км до 35 786 км над поверхностью Земли.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
216
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первая советская
баллистическая
ракета Р-1 1948 г.
Межконтинентальная
баллистическая
ракета Р-7 август 1957 г.
Запуск спутника ПС-1
ракетой-носителем
«Спутник»
4 октября 1957 г.
Запуск ПС-2
с животным на борту
ноябрь 1957 г.
Первый ИСЗ США
1958 г.
Первый ИСЗ
Великобритании
1962 г.
ИСКУССТВЕННЫЙ спутник ЗЕМЛИ (продолжение)
ПРИУМНОЖАЯ НАСЛЕДИЕ
После Второй мировой войны немецкие материалы по ра-
кетостроению достались странам-победительницам. СССР
и США начали гонку ракетного вооружения. В 1946 г. в СССР
создали ракетную отрасль науки. Главным конструкто-
ром баллистических ракет дальнего действия был назна-
чен С.П. Королёв. В США после войны над созданием ракет
трудился вывезенный из Германии В. фон Браун (создатель
Фау-2). Уже в 1948 г. на основе Фау-2 была создана первая со-
Сергей Павлович Королёв
Макет ракеты-носителя
«Восток» - следующего
после ракеты «Спутник»
поколения космиче-
ских ракет, созданных
на базе баллистической
ракеты Р-7.
ветская баллистическая ракета Р-1. В дальнейшем конструкторы постоянно совер-
шенствовали ракеты, увеличивая их скорость, дальность полёта и управляемость.
Хотя главные усилия были направлены на достижение военных целей, иногда прово-
дились и высотные пуски Р-1 для исследования космического пространства. В 1953 г.
начались работы по созданию советской ракеты Р-7, которая смогла бы преодоле-
вать расстояние до 8000 км для доставки ядерной боеголовки на территорию США.
вторая
ступень
(4 боковых
блока)
масса - 267 000 кг
длина - 29,16 м
максимальная
скорость - 8 км/с
первая ступень
(центральный
блок)
головная часть
С МЫСЛЬЮ О КОСМОСЕ
Королёв ещё в 1954 г., когда работы по созданию Р-7 только начались, предложил
помимо военной модели разрабатывать вариант ракеты для доставки на орбиту
первого искусственного спутника Земли (ИСЗ). Но решение о начале работ по соз-
данию на базе Р-7 ракеты-носителя для ИСЗ и конструированию самого спутника
были приняты лишь в начале 1956 г., когда стало известно, что в США запустили
свою программу по созданию ИСЗ. В августе 1957 г. после нескольких доработок на
военном полигоне в Казахстане (сейчас космодром Байконур) был произведён пер-
вый успешный испытательный запуск баллистической ракеты Р-7.
Схема ракеты-носителя «Спутник»
головной обтекатель
головная часть
со спутником
ПС-1
баки окислителя
(жидкий кислород)
баки горючего
(керосин)
баки азота
для работы
турбины
ЖРД
ЖРД центрального блока
(4 камеры сгорания с соплами
+ 4 рулевые камеры)	\
ЖРД боковых блоков
(4 камеры сгорания с соплами
+ 2 рулевые камеры
на шарнирах; отклоняясь, _ ___
они своей тягой меняют
направление движения ракеты)
САМЫЙ ПРОСТОЙ
Сразу после испытаний на базе Р-7
была создана ракета-носитель «Спут-
ник» и для пробного запуска разрабо-
тан простейший спутник - ПС-1. Это
был металлический шар весом 83,6 кг,
диаметром 58 см, состоящий из
двух герметично сомкнутых по-
лусфер. Внутри шара распола-
гались системы регулирования
температуры и давления, ра-
диопередатчик и аккумуля-
торные батареи к нему. Сна-
ружи шара располагались
4 радиоантенны, испускающие
радиоволны. Передатчик должен Ф
был посылать на Землю короткие '
телеграфные посылки - сигналы
«бип-бип». Диапазон радиочастот пе-
редатчика был выбран с таким расчё-
том, чтобы сигналы спутника мог уло-
вить любой радиолюбитель мира.
Устройство спутника
ПС-1
металлический корпус
(шар из двух
полусфер)
антенны
системы
терморегулирования
аккумулятор-
ная батарея
радио-
передатчик

КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЁТЫ • 1957 г.

НОВОЕ ВРЕМЯ	ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА	ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ТРИУМФАЛЬНЫЙ ЗАПУСК
4 октября 1957 г. в 22 ч. 28 мин. по московскому времени
с научно-исследовательского полигона (испытательного
участка) «Тюратам» (впоследствии космодрома Байконур)
стартовала ракета «Спутник» со спутником ПС-1 в головном
отсеке. Через 4 мин. 55 сек. центральный и головной отсек
ракеты были выведены на заданную эллиптическую орбиту,
удалённую от Земли в максимальной точке на 947 км, в ми-
нимальной - на 288 км. Ещё через 19 сек. головная часть рас-
крылась, спутник отделился от ракеты и начал подавать ра-
диосигналы. На полигоне восторженные участники запуска
ловили голос спутника в течение 2 минут. Запуск спутника
стал триумфом советской науки и техники, всенародным
праздником. Это было величайшее достижение человече-
ской мысли, первый шаг в освоении космоса.
ПС-1 совершил 1440 оборотов вокруг Земли, проведя в кос-
мосе 92 дня. Но его орбита была сравнительно низкой,
и вследствие трения о верхние слои атмосферы спутник
постепенно терял скорость и снижался. Войдя в плотные
слои атмосферы, он сгорел от трения о воздух 4 января 1958 г.
Современный спутник связи
солнечные
батареи
зеркала
(тарелки)
антенн
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
В ноябре 1957 г. СССР запустил «Спутник-2» (508 кг), снабжённый раз-
личной научной аппаратурой. В герметичной кабине «Спутника-2» в кос-
мос поднялось первое живое существо - собака Лайка. Возвращение Лай-
ки на Землю не планировалось, и она погибла от перегрева через 5-7 часов
полёта. Первым космическим аппаратом со всеми системами, присущими со-
временным спутникам, стал «Спутник-3». Он продержался на орбите с 15 мая
1958 г. до 6 апреля 1960 г. США запустили свой первый спутник 1 февраля 1958 г.
Сейчас на орбитах находятся сотни беспилотных ИСЗ разных стран мира, раз-
личающихся по устройству, задачам и целям. Астрономические спутники иссле-
дуют космос - они посылают на Землю фотографии космических тел, фиксиру-
ют скорость их перемещения и многое другое. Метеорологические спутники
следят из космоса за состоянием воздушных масс, передавая данные для прогно-
зов погоды. Военные спутники ведут разведку, снимая из космоса объекты про-
тивника (могут «разглядеть» объект размером около 1 м), помогают настра-
ивать пусковые системы ракет и решают иные военные задачи. Спутники блок системы
дистанционного зондирования Земли исследуют природные ресурсы нашей и оборудования
217
Памятник собаке Лайке
планеты, следят за природными явлениями, помогают связи
предсказывать землетрясения, цунами, извержения вулканов. Спутники
связи передают (ретранслируют) радиосигналы между двумя точками, не
имеющими прямой видимости. Навигационные спутники предоставляют
данные для работы разных навигаторов. На сегодняшний день действу-
ют 2 системы глобальной спутниковой навигации, охватывающие весь
мир, - это американская GPS и российская ГЛОНАСС (Глобальная Нави-
гационная Спутниковая Система). Множество малых спутников от 1 до
10 кг запущены в космос с образовательными целями, ради решения ка-
кой-то конкретной задачи, для наладки аппаратуры на Земле или поста-
новки научного эксперимента.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
218

ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Предсказание
Эйнштейном явления
вынужденного
излучения 1916 г.
Квантовая теория
вынужденного
излучения 1927 г.
Мазер 1954 г.
Лазер 1960 г.
ЛАЗЕР
Появление лазерного луча в 1927 г. предсказал А.Н. Толстой в фанта-
стическом романе «Гиперболоид инженера Гарина». В этомже году
английский физик Поль Дирак выдвинул квантовую теорию вынуж-
Лазерная сварка
Фотоны сочетают в себе свойства
, a __	безмассовых элементарных ча-
Мг '	/ стиц и волн разной частоты и дли-
w I "*	/ ны. Однонаправленные фотоны
\ некогерентные с одинаковой частотой и длиной
фотоны волны называются когерентными.
когерен’
фотоны
денного излучения, благодаря которой в 1960 г. американский физик
Теодор Мейман создал оптический квантовый генератор - лазер.
Так фантастика стала реальностью.
СПОНТАННОЕ И ВЫНУЖДЕННОЕ |
Спонтанное излучение. Попадание фотона возбуждает спо-
койный атом. Возбуждённый атом может спонтанно излучить
фотон и вернуться на основной уровень. Фотоны, испущен-
ные разными атомами, не когерентны.
Вынужденное излучение. «Атакованный»	_
любым фотоном атом переходит из спо- у •
койного состояния в возбуждённое. При
повторной атаке фотоном этот атом ис-
пускает фотон, когерентный «атакующему»,
и возвращается в спокойное состояние. При
вынужденном излучении все фотоны когерентны друг другу.
Любое излучение - это поток несущих энергию
фотонов - квантов электромагнитного излуче-
ния. Во всех веществах находится какое-то (обычно
очень малое) количество атомов (или молекул), полу-
чивших лишний фотон энергии от случайного удара
«чужой» частицы, или от облучения на свету, или под
воздействием электромагнитного поля. Атом, погло-
тивший фотон, переходит из основного состояния
в состояние возбуждения. Возбуждённый атом стре-
мится вернуться в спокойное состояние, избавиться
от лишней энергии, испустив фотон. Такое неспрово-
цированное испускание фотонов называется спонтан-
ным излучением - оно слабое и разнонаправленное.
При попадании фотона в возбуждённый атом погло-
щения не произойдёт, наоборот - атом сам испу-
стит вслед индуцирующему фотону свой фотон.
Испущенный фотон будет когерентным индуциру-
ющему. Такое излучение называется вынужденным
(индуцированным) излучением.
ДОГАДКИ И ТЕОРИИ
В 1916 г. Альберт Эйнштейн предположил, что атомы мож-
но возбудить электромагнитным излучением - электромаг-
нитная волна, пройдя через вещество, отдаст свои фотоны
его атомам. В 1927 г. один из основателей квантовой физики
П. Дирак преобразовал идею Эйнштейна в квантовую тео-
рию вынужденного излучения. В обычном состоянии в веще-
стве преобладают спокойные атомы, «населяющие» основной
уровень. При попадании фотона спокойный атом его по-
глотит и поднимется на возбуждённый уровень. Только воз-
буждённый атом может излучить фотон. В 1940 г. э
советские физики Ф. Фабрикант и Ф. Бутаева пред-
положили, что если энергией накачки искусственно с
вызвать инверсию населённости, при которой боль-
шинство атомов перейдёт с основного уровня на
возбуждённый, то за счёт цепной реакции излу-
чения фотонов возбуждёнными атомами мож-
но усилить электромагнитное излучение.
Цепная реакция вынужденного излучения фотонов.
Все фотоны когерентны исходному
Нормальное состояние вещества - преобладают спо-
койные атомы, фотонов испускается мало, спонтанное
излучение - слабое.
«Инверсия населённости» - преобладают возбуждён-
ные атомы, фотонов испускается много, спонтанное
излучение - сильное.
**********
КВАНТ (от лат. quantum — сколько) — мельчайшая
порция энергии. Квант любого электромагнитного
излучения называется фотоном. Квантовая физика
— раздел физики, изучающий закономерности и
изменение энергетических состояний молекул,
атомов и элементарных частиц.
ЛАЗЕР (англ, laser - сокращ. light amplification by
stimulated emission of radiation, световое усиление
посредством вынужденного излучения), или опти-
ческий квантовый генератор, — устройство, пре-
образующее энергию накачки в энергию узкона-
правленного потока светового излучения.

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ • 1960 г.
МАЗЕР, ОПЕРЕДИВШИЙ ЛАЗЕР
В 1950 г. французский физик А. Кастлер предложил для соз-
дания инверсионной населённости использовать световое
облучение. Свет, как энергия накачки, должен был возбу-
дить большинство атомов в веществе. Оставалось добавить
Устройство мазера. Рабочим телом, поставляющим
молекулы для возбуждения, в первых мазерах служил
аммиак. Молекулы аммиака (1) из источника поступа-
ли в фокусирующее устройство из электродов (2). Под
воздействием фотонов электромагнитного поля (3),
созданного электродами, большинство молекул пе-
реходило в возбуждённое состояние (4). Этот поток с
«инверсионной населённостью» направлялся в резона-
резонатор - излучатель, источник световых фотонов, про-
воцирующих возбуждённые атомы на испускание фотонов,
и оптический квантовый генератор, лазер, был бы изобретён.
Но первый квантовый генератор, созданный в 1954 г. одно-
временно американцем Ч. Таунсом и советскими физиками
Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым, генерировал не световые,
а микроволны. Этот прибор назвали мазером («микровол-
новое усиление посредством вынужденного излучения»).
Устройство рубинового лазера. Энергия накачки -
свет от газоразрядной лампы (а). Рабочее тело - ци-
линдрический стержень из искусственного рубина (б).
Резонатор - зеркала (в) на торцах цилиндра. Атомы (г)
возбуждаются энергией накачки (д) и испускают фото-
ны. Зеркала резонатора не дают фотонам рассеяться,
тор (5), где проходило облучение возбуждённых атомов
микроволнами (6). Из-за цепной реакции испускания
ПОЯВЛЕНИЕ ВОЛШЕБНОГО ЛУЧА
В 1960 г. Т. Мейман создал рубиновый лазер, с искусственным
рубином в качестве рабочего тела, с мощной газоразрядной
лампой в качестве энергии накачки и с зеркалами, служащи-
ми резонаторами. Фотоны, отражаясь зеркалами, много-
кратно проходили туда и обратно через возбуждённые све-
том молекулы рубина, вынуждая их излучать когерентные
фотоны, устремлявшиеся в окно зеркала, формируя луч.
В том же 1960 г. был создан гелий-неоновый лазер, с рабочей
создавая для них «загон». Отражаясь (е) от зеркал, фо-
тоны постоянно летают между возбуждённых молекул
рубина, заставляя их вновь и вновь переходить из одного
энергетического уровня в другой, постоянно испуская
когерентные фотоны (ж) и усиливая их поток. В одном
из зеркал прозрачное окно (з), через которое поток фо-
тонов, вынужденно испущенных рубином, выходит нару-
жу, образуя узкий и мощный световой луч (и).
средой из смеси гелия и неона, с энергией накачки от элек-
трических разрядников и зеркальным резонатором, генери-
рующим световое излучение в разных диапазонах частот
(от инфракрасного излучения до красной, оранжевой, жёл-
той и зелёной зон спектра).
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
С 1960 г. почти каждый год появляются новые типы лазеров
для разных целей. Мощностью лазерного луча легко управ-
лять усилением или ослаблением энергии накачки, а дли-
ну луча (точку его фокусировки, зону нагрева) можно точно
установить с помощью системы линз. Лазер даёт высокую
плотность энергии излучения на микроскопической зоне на-
грева (около одного микрона -0,001 мм), что позволяет про-
водить точечную термическую обработку - резать различ-
ные материалы, спаивать детали микросхем, «прожигать»
дорожки для записи компьютерных дисков, делать тончай-
шую гравировку, создавать голограммы, использовать лазер
как бескровный высокоточный скальпель в глазных операциях.
Лазером можно точно и порционно ввести энергию в любую
систему. Маломощными лазерными лучами разных цветов
создают световое оформление представлений. Оптические
квантовые генераторы используют как лазерные указки, ла-
зерные прицелы (целеуказатели), лазерные измерители рас-
стояний. Сфера применения лазера постоянно расширяется.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ

ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первый прототип
пилотируемого
космического
корабля «Спутник-4»
и первый старт раке-
ты-носителя «Восток»
15 мая 1960 г.
«Спутник-5», первый
успешный полёт
животных в космос
19-20 августа 1960 г.
Успешные полёты
«Спутника-9» и «Спут-
ника-10» с собаками
на борту март 1961 г.
ПИЛОТИРУЕМЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ ПОЛЁТ
После запуска спутника СССР начал разрабатывать программу пи-
лотируемых космических полётов. Перед учёными и конструктора-
ми были поставлены задачи создания системы жизнеобеспечения
космонавта и организации его возвращения на Землю. Эти задачи
были решены менее чем за 4 года. 12 апреля 1961 г. ракета-носи-
тель «Восток-1» вывела на орбиту Земли космический корабль «Вос-
ток» с первым в мире космонавтом - Юрием Алексеевичем Гага-
Третья ступень
и головной отсек ракеты-
риным. После 108 минут полёта космонавт благополучно вернулся
на Землю. Этот полёт стал одним из величайших достижений
носителя «Восток»
головной обтекатель
науки и техники за всю историю человечества.
отверстие
иллюминатора
космический
корабль х;
ЖРД
кислородный бак
сопла-
топливный
(керосиновый) бак
Макет космического
корабля «Восток»
с блоком
третьей	j
ступени
(без
обтекателя) I
переходная ферма
лупены
приборный отсек центрального блока
антенны
командной
/ связи
КОРАБЛЬ И РАКЕТА
С 1959 г. под руководством С.П. Королёва разрабатывался
рч проект пилотируемого космического корабля, состоящего
I из сферического спускаемого аппарата (СА) и приборно-
го отсека (ПО). Было предусмотрено автоматическое
L и ручное управление кораблём. Плавное приземление
космонавта и аппарата планировалось осуществить
HW с помощью парашютов. СА имел мощную теплоза-
Ш щиту весом до 1,5 т для предотвращения сгорания
17 при вхождении в плотные слои атмосферы, где от
трения о воздух поверхность СА будет нагреваться
до 3000 SC. В космосе нет воздуха, нет атмосферного
давления, и на орбите космонавт испытывает неве-
сомость. Для выживания в этих неестественных ус-
ловиях разрабатывалась надёжная система жизне-
I обеспечения космонавта. Также готовилась специальная
космическая еда в виде пюре в герметичных упаковках -
V тюбиках. По расчётам, масса корабля могла составить
до 5 т. Для вывода на орбиту такого тяжёлого аппара-
 та на базе баллистической ракеты Р-7 была сконстру-
W ирована трёхступенчатая ракета-носитель «Восток».
2^
антенны
переговорной
линии

жалюзи системы
терморегулирования
7?
антенны
телеметрии
w Космический корабль «Восток» состоял из спускаемого аппарата (СА) и прибор-
ного отсека (ПО). Масса корабля 4725 кг, длина 4,3 м. Масса СА 246 кг, объём 1,6 м3.
Корпус СА (1) сварен из листов алюминиевого сплава, скреплён стяжными лентами (2)
и снабжён теплозащитой (3) из асбестовой ткани, пропитанной бакелитовой смолой. В СА
3 люка - входной (4), технологический (5) и парашютный, и 3 иллюминатора (6). В ПО разме-
щалась аппаратура основных систем корабля. Система ориентации и стабилизации (7)
обеспечивала автоматическую и ручную ориентацию корабля в полёте. Работа систем кон-
тролировалась космонавтом с приборной доски (8) пульта управления и ручкой ориента-
ции (9), управляющей тягой рулевых сопел (10). Оборудование получало электропитание от
аккумуляторных батарей в ПО и в СА, провода защищались металлическими кожухами (11).
Системы жизнеобеспечения (12) поддерживали в помещении СА нормальное давление
и температуру 17-26 С°, воздух туда подавался из шар-баллонов (13). Космонавта защищал
скафандр (14) с системами вентиляции и кислородного питания (при катапультировании).
Запасы пищи, воды на 10 суток находились в контейнере (15). Связь космонавта с Землёй
шла по телефонной и телеграфной связи, изображение передавала телекамера (16). По
командной радиолинии передавались сигналы бортовой аппаратуре, работавшей по про-
грамме электронного программного устройства (17). Данные о работе аппаратуры (теле-
метрия) также передавались на Землю по своей радиолинии. После выполнения орбиталь-
ного полёта от проводки зажигания (18) автоматически включался тормозной двигатель (19),
снижавший скорость корабля для схода с орбиты. По команде автоматики системы призем-
ления на высоте 7 км при скорости 220 м/сек отделялась крышка входного люка, а ещё через
2 сек. стреляющий механизм (20) катапультировал кресло (21) с космонавтом. Автоматиче-
ски раскрывался парашют, находившийся в спинке кресла (22), закрывалось остекление
шлема скафандра, включался кислородный прибор. САспускался на отдельном парашюте.

ОСВОЕНИЕ КОСМОСА • 1961 г.
221
ПЕРЕГРУЗКИ И НЕВЕСОМОСТЬ |
1. Вес тела (Р)- это сила, с которой тело действует на опо-
ру или подвес. Сила тяжести (F) - это сила взаимодействия
тела с Землёй по закону всемирного тяготения. По вто-
рому закону Ньютона, сила тяжести, действующая на
тело, пропорциональна массе тела (т) и его ускорению (а).
Если на тело не действуют никакие силы, кроме силы при-
тяжения Земли, то его ускорение будет равно ускорению
i
m(g*a)
Полёты
кораблей-спутников
15. 05. 1960
“Спутник - 4”
Программа полёта
выполнена, ошибка
ориентации, сгорел
в атмосфере
28.07.1960
Пассажиры: собаки Ли-
сичка и Чайка. Взорвался
на 19-й сек. полёта
19-20. 08. 1960
Пассажиры: собаки
Белка и Стрелка, 40 мы-
шей, 2 крысы, растения.
Программа выполнена,
благополучное призем-
ление
1. 12. 1960
“Спутник -6”
Пассажиры: собаки Пчёл-
ка и Мушка. Программа
полёта выполнена. Из-за
отказа тормозного двига-
свободного падения (д), вес тела будет равен силе тяжести.
2. Но если опора с телом будет двигаться в вертикальном
направлении с ускорением (а), ускорение тела будет ме-
няться. При подъёме опоры к ускорению свободного паде-
ния, действующему на тело, прибавится ускорение подъё-
ма опоры: g+а, при этом вес тела составит Р = т(д+а), т. е.
будет больше силы тяжести (F). Причём чем больше будет
ускорение подъёма, тем больше будет вес тела. Это явле-
ние называется перегрузкой, его испытывают лётчики и
космонавты при резком увеличении скорости на взлёте.
3. При движении опоры с телом вниз с ускорением (а) уско-
рение тела уменьшается g-а и вес тела Р = т(д-а) будет
меньше силы тяжести (F). Причём чем больше будет уско-
рение движения вниз, тем меньше будет вес тела.
4. При ускорении движения вниз, равном ускорению сво-
бодного падения (а=д), вес тела будет равен нулю:
Р = m(g-g) = т-0 = 0. Это явление называется невесомо-
стью. Ошибочно считать, что невесомость, которую
испытывают космонавты на орбите, возникает из-за
отсутствия гравитации. На околоземных орбитах грави-
тация лишь немного меньше, чем на самой Земле. Двига-
ясь по орбите с первой космической скоростью, корабль
с космонавтами и всеми предметами на борту постоянно
находится в состоянии свободного падения, при котором и
возникает невесомость.
P=mg P>F
®F=m(g-a)
Макет «Спутника-4»
теля и незапланированно-
го спуска был уничтожен,
чтобы не упал на чужой
территории
9. 03. 1961
“Спутник-9”
Пассажиры:
манекен, собака Чер-
нушка, грызуны. Програм-
ма выполнена, благопо-
лучное приземление
Ш|25. 03.1961 <вЬ
манекен, собака Звёз-
дочка, грызуны. Програм-
ма выполнена, благопо-
лучное приземление
ПОДГОТОВКА ПИЛОТИРУЕМОГО ПОЛЁТА
15 мая 1960 г. первая ракета типа «Восток» вывела на орби-
ту первый прототип пилотируемого космического кораб-
ля «Восток» корабль-спутник «Спутник-4». Он весил всего
1477 кг и предназначался только для отработки основных
процедур полёта. Данные о работе приборов были переда-
ны на Землю, но из-за ошибки ориентации при спуске спут-
ник улетел дальше в космос, и лишь через 2 года его сгорев-
шие остатки упали на территорию США. Первый удачный
полёт совершил 19-20 августа 1960 г. «Спутник-5» (масса
4600 кг). Все его пассажиры: собаки Белка и Стрелка, мыши
и крысы - живыми вернулись на Землю. В марте 1961 г. в кос-
мос отправились корабли-спутники «Спутник-9» и «Спут-
ник-10» с собаками и манекенами, имитирующими челове-
ческий организм. Благополучное завершение этих полётов
показало готовность всех систем к запуску в космос человека.
входной
люк
солнечные
батареи
газовые
шар-баллоны
тормозной
двигатель

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
222

ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первый пилотируе-
мый полёт в космос,
полёт Гагарина
12 апреля 1961 г.
Полёт Терешковой,
первой женщины
в космосе 1963 г.
Первый выход
в открытый космос,
выполненный
Леоновым 1965 г.
Высадка на Луну
американских астро-
навтов 1969 г.
ПИЛОТИРУЕМЫЙ КОСМИЧЕСКИЙ ПОЛЁТ (продолжение)
ОТРЯД КОСМОНАВТОВ
Одновременно с работой над созданием пилотируемого кос-
мического корабля в СССР шла подготовка будущих космо-
навтов. В 1960 г. был сформирован первый отряд космонав-
тов из 20 лётчиков возрастом 25-30 лет, ростом около 170 см,
весом около 70 кг. В ходе ежедневных подготовок будущие
космонавты на аппаратах, имитирующих предполагаемые
условия космического корабля, учились выдерживать пе-
регрузки, перепады давления, невесомость, справляться со
стрессовыми ситуациями, управлять различными систе-
мами корабля. Одним из лидеров этого отряда стал Юрий
Алексеевич Гагарин - именно его С.П. Королёв выбрал на
роль первого космонавта.
Юрий Алексеевич Гагарин
ПОЛЁТ ГАГАРИНА
12 апреля 1960 г. в 9 ч. 07 мин. с космодрома Байконур (Казах-
стан) стартовала ракета-носитель «Восток» с космическим
кораблем «Восток-1», который пилотировал Юрий Гагарин.
Полёт продолжался 1 ч. 48 мин. и завершился благополуч-
ным приземлением. Во время полёта Гагарин поддержи-
вал связь с Землёй, вёл бортовой журнал, принимал пищу
и воду, доказав возможность нормального пребывания че-
Скафандр Гагарина
а) Шлем
б) Шлемофон (шлем
с наушниками и микрофонами
для телефонной и радиосвязи)
в) Ввод проводов связи
г) Регулятор давления
А) Защитная оболочка
скафандра (под ней костюм
со встроенной системой
вентиляции)
е) Перчатки
ж) Герметичный объединённый разъём шлангов
системы жизнеобеспечения
з) Съёмные ботинки
ловека в космосе.
Спускаемый
аппарат (СА)
«Востока-1»
Хронология полёта Гагарина 12 апреля 1961 г.
(Один оборот вокруг Земли, 41000 км полёта за 1 ч. 48 мин.)
6
7
5
9 ч. 18 мин.
9 ч. 21 мин. -
10 ч. 15 мин.
10 ч. 25 мин.
10 ч. 37мин.
1)	9 ч. 07 мин. Старт ракеты-носителя «Восток» с кос-
мическим пилотируемым космическим кораблём
«Восток-1» с космодрома «Байконур». Заработали все
20 двигателей (ЖРД) центрального и боковых блоков
(первой и второй ступеней ракеты). В эфире прозвучала
знаменитая фраза Гагарина: «Поехали!»
2)	9 ч. 08 мин. С израсходованием топлива боковых бло-
ков первая ступень ракеты отделилась.
3)	9 ч. 10 мин. Выход из плотных слоёв атмосферы
и сброс обтекателя головной части. Сообщение Гага-
рина: «Вижу Землю... Красота-то какая!»
4)	9 ч. 12 мин. Отделилась вторая ступень ракеты-носи-
теля. Включение ЖРД блока третьей ступени.
5)	9 ч. 18 мин. После достижения первой космической
скорости и вывода космического корабля на около-
земную орбиту на высоте 181 км произошло отделение
блока третьей ступени. (Все отделяющиеся части раке-
ты полностью сгорали в атмосфере.)
6)	9 ч. 21 мин. Наступление состояния невесомости
(ускорение корабля сравнялось с ускорением свобод-
ного падения). 9 ч. 22 мин. Радиосигналы корабля «Вос-
ток-1» запеленговали наблюдатели из США. Корабль
отдаляется от Земли по эллиптической орбите, макси-
мальная высота которой 327 км. 9 ч. 57 мин. Гагарин
сообщил, что пролетает над Америкой. Официальное
сообщение СССР о запуске космического корабля.
10 ч. Имин. Корабль пролетает над Африкой.
7)	10 ч. 25 мин. Включение тормозной двигательной уста-
новки (ТДУ) в ПО корабля. Сход с орбиты и снижение.
8)	10 ч. 26 мин. Отключение ТДУ.
9)	10 ч. 37 мин. На высоте 130 км при приближении
к плотным слоям атмосферы СА отделился от ПО.
10)	10 ч. 48 мин. Катапультирование кресла с космонав-
том на высоте 7 км. Раскрытие тормозных парашютов
над СА и креслом.
11)	10 ч. 50 мин. Раскрытие спасательных парашютов
на высоте 3 км.
12)	10 ч. 55 мин. Приземление катапультирующегося
кресла с Гагариным вблизи намеченной точки, в райо-
не деревни Смеловка Саратовской области, на берегу
Волги. (СА приземлился в 10 ч. 52 мин.)

РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Юрий Гагарин стал всенародным героем и одним из самых знаменитых людей
мира. Личное обаяние советского космонавта изменило к лучшему отноше-
ние к Советскому Союзу. СССР долго удерживал безусловное мировое лидер-
ство в космосе. В 1963 г. СССР отправил в космос первую женщину-космонав-
та - Валентину Терешкову. В 1965 г. советский космонавт Алексей Леонов
осуществил первый выход в открытый космос. В 1971 г. мощной ракетой
Валентина Терешкова
«Протон» СССР вывел в космос первую орбитальную
станцию «Салют» - космический аппарат для долго-
временного пребывания людей на орбите. Транспорт-
ные корабли, запускаемые ракетами-носителями, до-
ставляли на станцию сменные экипажи, космонавтов
на Землю возвращали спускаемые аппараты. Станции
снабжались всем необходимым для работы: продоволь-
ствием, топливом, научной аппаратурой. В 1986 г.
СССР запустил первый пилотируемый научно-иссле-
довательский орбитальный комплекс «Мир», про-
работавший на орбите до 2001 г. Россия стала одним
Памятник Юрию
Гагарину - первому
человеку в космосе
из главных участников проекта Международной космической станции
(МКС), на которой с 1998 г. работают космонавты разных стран мира.
В 1959 г. СССР заспустил на Луну первый непилотируемый космиче-
ский аппарат «Луна-2», впервые достигнув второй космической скоро-
сти, необходимой для выхода с земной орбиты. В феврале 1961 г. СССР
впервые в мире успешно осуществил межпланетный запуск космиче-
ского аппарата «Венера-1» («Спутник-8»), который пролетел на близ-
ком расстоянии от планеты Венера.
Огромный вклад в освоение космоса внесли США, чья космическая про-
грамма также стремительно развивалась. 5 мая 1961 г. США осуще-
Выход Алексея Леонова
в открытый космос
ствили первый суборбитальный космический полёт (полёт в космос без выхода на орбиту),
Советская
космическая
станция
«Салют»
а в 1962 г. впервые вывели свой космический корабль на орбиту. С 1960 г.
американцы под началом В. фон Брауна разрабатывали лунную програм-
му «Аполлон», и в 1969 г. американские астронавты Нил Армстронг
и Эдвин Олдрин высадились на Луне. До сих пор, кроме американцев,
на Луне никто не высаживался. В 1981 г. США создали первый мно-
горазовый пилотируемый корабль серии «Спейс Шаттл» («Косми-
ческий челнок») для доставки на орбиту космических аппаратов,
например телескопа «Хаббл», грузов и экипажей на орбитальные
станции (МКС) и эвакуации экипажей станций на Землю.
В 2003 г. третьей космической дер-
жавой стал Китай, запустивший
в космос пилотируемый корабль
«Шэньчжоу». Космонавты других стран
отправляются в космос либо на российских, либо на аме-
риканских космических аппаратах.
Сейчас в России и США ведётся разработка пилотируемых кос-
мических кораблей для полётов на Луну и космических программ
«Русь» и «Орион». Новые американские космические корабли
должны также заменить не использующиеся с 2011 г. «Шаттлы»
при околоземных полётах. Одной из целей космических программ
Американский астронавт на Луне
России и США объявлен полёт на Марс.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
224
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первый цифровой
магнитофон 1967 г.
Первая цифровая
фотокамера 1972 г.
Цифровое кодирование
звука. Звуковые коле-
бания преобразуются в
электромагнитную вол-
ну - непрерывный анало-
говый сигнал. Аналоговый
сигнал разбивается на
маленькие временные
отрезки, для каждого из
которых устанавливается
максимально прибли-
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Цифровое кодирование информации на основе двоичной системы
Г. Лейбница, применённое для выполнения вычислений в арифмо-
метрах и компьютерах, оказалось пригодно для кодирования любо-
го вида информации: звуковой, графической, текстовой. В 1970-х гг.
цифровые технологии начали применяться не только в вычисли-
тельной технике. В это время были созданы системы цифрового
кодирования звука и цвета, появились первые цифровые магнито-
фоны и цифровые фотокамеры.
женное к нему значение
интенсивности звука (на-
пряжения U), выражен-
ное в цифровом коде.
- аналоговый
сигнал
• - значения
напряжения
(интенсивности звука)
- цифровой сигнал
ЦИФРОВАЯ ЗВУКОЗАПИСЬ
Звуковые колебания преобразуются в электромагнитную
волну, частота которой соответствует высоте звука, скоро-
сти смены звуковых волн, а амплитуда (высота) волны - его
громкости. При записи на грампластинку или магнитную
ленту электромагнитная волна, непрерывно меняющая
длину, частоту и напряжение тока, также непрерывно ме-
няет глубину звуковой бороздки на пластинке или степень
намагниченности ленты. В цифровом кодировании каждо-
му из множества значений напряжения присвоен свой циф-
ровой код. Чтобы оцифровать конкретную мелодию, надо
множество раз в секунду замерить значения напряжения её
электромагнитной волны, приравнять эти значения к уже
имеющимся кодам и записать мелодию в виде последова-
тельного набора битов. Цифровая информация не будет не-
прерывной, как аналоговая, - как бы часто ни проводились
замеры, некоторая часть звуковой информации будет по-
теряна. Но качественная цифровая звукозапись приближе-
на к аналоговой настолько, что даже самый чуткий слух не
уловит разницы. Цифровую звукозапись можно легко и без
потери качества обрабатывать с помощью компьютерных
программ: менять интенсивность звука в любой точке или
накладывать одну звукозапись на другую, например голос
на музыку.
АНАЛОГОВАЯ И ЦИФРОВАЯ [
Цвет и звук - это непрерывный
поток сигналов, которые человек
воспринимает органами чувств.
Эти сигналы можно сохранить
в такой же непрерывной форме
в виде аналоговой информации
(плёночная фотография, граммо-
фонная или магнитофонная зву-
козапись), которая считывается
также непрерывно и плавно. Что-
бы информацию мог «прочесть»
компьютер, её надо предста-
вить в виде цифрового кода.
Поток информации делится на
мелкие пространственные или
временные части, каждой из ко-
торых присваивается соответ-
ствующее ей значение, закодиро-
ванное набором «1» и «0», битов
(от англ, binary digit — двоичное
число). Разница между аналого-
вой и цифровой информацией
в том, что аналоговая информа-
ция непрерывна, а цифровая раз-
делена - дискретна.
БИТ - это минимальная единица измерения коли-
чества информации (1 или 0). Бит соответствует
состоянию носителя информации: «включено» -
«выключено», «есть отверстие» - «нет отверстия»,
«намагничено» - «не намагничено» и т. д.
Цифровая звукозапись. Звуковые колеба-
ния (1) в микрофоне (2) преобразуются
в электромагнитный аналоговый сигнал
(3), поступающий в электронное устрой-
ство - аналогово-цифровой преобразо-
ватель (АЦП) (4). АЦП «режет» аналоговый
сигнал на маленькие временные отрезки
(доли секунды), замеряет в них показатели
напряжения и присваивает каждому значе-
нию напряжения заранее определённый
цифровой код. Так АЦП превращает ана-
логовый сигнал в последовательную серию
битов, которая записывается на цифровой носитель (5).
Считывание цифровой звукозаписи происходит обратным
образом - цифровой код поступает в цифро-аналоговый
преобразователь (ЦАП) (6), где преобразуется в электри-
ческий аналоговый сигнал (7), который, создавая колеба-
ния в мембране репродуктора (8), воспроизводит звук (9).

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1970 г.
ЦИФРОВОЙ ЗВУК В МАССЫ
ОЦИФРОВКА ИЗОБРАЖЕНИЙ
Первый цифровой магнитофон, запи-
сывающий звуки на магнитную ленту
цифровым кодом, появился в 1967 г.
в Японии. Оцифрованная музыка зву-
Зрительную информацию мы воспринимаем в пространстве
непрерывно - каждая область изображения плавно перете-
кает в соседнюю. Для оцифровки изображение разбивают на
множество одинаковых областей - пикселей. Интенсивность
чала значительно «чище» записей на
аналоговых магнитофонах, поэтому,
несмотря на высокие цены, «цифро-
вики» стали приобретать студии зву-
козаписи. Массовый покупатель заин-
тересовался цифровой звукозаписью
с появлением в 1980-х гг. CD-дисков, на
которых лазером записывался оциф-
освещенности и цветовая характеристика каждого пикселя
описывается цифровым кодом. Часть световой и цветовой
информации при этом теряется, потому что пиксельное
изображение не плавное, а дискретное, мозаичное. Коли-
чество пикселей, на которые разбивается единица площади
изображения, называется разрешением. Чем выше разреше-
ние (больше пикселей на единицу площади), тем чётче изо-
бражение.
рованный звук, а воспроизводился
с помощью звуковой карты компьюте-
ра или музыкального центра.
Оцифровка цвета
дискретное (разделённое на пиксели)
цифровое изображение
непрерывное аналоговое изображение
Разрешение: а) высокое; б) низкое
Пиксель - наименьшая еди-
ница растрового цифрового изображения,
состоит из субпикселей красного, синего
и зелёного цветов (цветовая модель RGB).
Цифровой код определяет количественное сочетание
субпикселей этих цветов в пикселе, а визуальное сме-
шение разного количественного сочетания субпикселей
даёт всё многообразие цветовой палитры.
ЦИФРОВАЯ ФОТОГРАФИЯ
Первыми применили оцифровку графических изображе-
ний американцы при обработке фото- и телематериалов,
полученных при исследовании Луны и других космических
объектов. В 1972 г. американская компания «Техас инстру-
менте» запатентовала первый прототип цифровой фотока-
меры, в которой вместо плёнки с химическим светочувстви-
тельным покрытием использовалась электронная матрица.
Под воздействием света в каждом зерне матрицы происхо-
дило изменение электрического заряда, создающего анало-
говый сигнал. Этот сигнал с помощью аналогово-цифрового
преобразователя переводился в цифровые файлы и запи-
сывался на магнитную плёнку. Просматривать эту плён-
ку можно было с помощью телевизора. В 1981 г. японская
компания Sony выпустила первую коммерческую цифро-
вую фотокамеру Mavica, которую можно было подключить
синий
белый
(смешение
всех цветов)
Цветовая модель RGB (red, green, blue - красный, зелё-
ный, синий). Пиксель на экране монитора состоит из
трёх субпикселей основных цветов RGB.
чёрный (отсутствие
света)
тёмно-
синий
(умены_
шение
яркости
синего)
бордовый
(уменьшение
яркости
красного)
тёмно-
зелёный
(уменьше-
ние яркости
зелёного)
максимальная яркость голубой зелёный
к цветному принтеру для печати фотографий. Цифровые
фотокамеры, по качеству фотографий приближающиеся к
аналоговым плёночным камерам, появились только в сере-
дине 1990-х гг. С развитием компьютерной техники цифро-
вая фотография, не требующая расхода фотоплёнки, удоб-
ная для хранения и обработки, почти полностью вытеснила
Устройство пикселя фотоматрицы
Свет (1) попадает на микролинзы (2) субпикселей, фор-
мирующих пиксель (3) матрицы, и фокусируются ими на
красные, зелёные и синие светофильтры (4). Каждый све-
тофильтр пропускает только световые волны своего цвета.
Под воздействием фотонов света электроды субпиксе-
лей (5) испускают электроны (6), получая положительный
заряд. Изменение электрического заряда создаёт ана-
логовый сигнал, с помощью АЦП (7) преобразующийся
в цифровой код. Цифровые коды разных субпикселей
формируют цифровой код цвета пикселя. Из цифровых
кодов пикселей составляется цифровой код всего изо-
бражения. Эта информация записывается на цифровой
носитель и передаётся на растр экрана компьютера для
просмотра или на принтер для печати изображения.
аналоговую.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
Цифровые технологии применя-
ются повсеместно в обработке
текстов, телефонной связи, те-
левидении. Учёные пользуются
цифровой аппаратурой, медици-
на - компьютерной диагности-
кой, художники - графическими
компьютерными программами,
музыканты - цифровой обработ-
кой звука.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
226
ОСНОВА ОСНОВ___________________________________ДРЕВНИЙ МИР___________________________________________СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Передача звука по
радио 1906 г.
Мобильная телефон-
ная радиосвязь 1933 г.
Первый советский
мобильный телефон
1957 г.
Первая сеть сотовой
связи 1978 г.
СОТОВАЯ СВЯЗЬ
Беспроводную корабельную радиосвязь Попова можно считать пер-
вым видом мобильной связи - не нуждающейся в проводах и фик-
сированных точках приёма и передачи сообщений. На суше не-
обходимость такой связи возникла прежде всего в профессии, где
обмен срочной информацией в любом месте был наиболее вос-
требован, - в полиции. Полицейские машины начали снабжать
мобильной телефонной радиосвязью в 1930-х гг. в США. Для ши-
А модулирующий сигнал рокого распространения мобильной связи была придумана си-
стема сотовой связи, впервые осуществлённая в Чикаго в 1978 г.
Частотная модуляция
несущий сигнал
выходной сигнал
Амплитудная модуляция. При прохождении модулиру-
ющего сигнала - звуковой волны (1) - колебания мем-
браны (2) микрофона сжимают угольный порошок (3),
увеличивая проходимость через микрофон несущего
сигнала (4), поступающего от высокочастотного гене-
ратора. При этом амплитуда (А) выходного сигнала (5)
тоже увеличивается.
ЗВУК МОДУЛИРУЕТ ВОЛНУ
Звуки по радио первым передал в 1906 г. Р. Фессенден, ис-
пользовав звуковые колебания как модулятор постоянного
электромагнитного сигнала высокой частоты, поступаю-
щего от генератора. Фессенден использовал амплитудную
модуляцию (AM), при которой меняется амплитуда коле-
баний (высота волн). С 1940 г. в средствах ра-
диотелефонной связи стала чаще использо-
 • ваться частотная модуляция, при которой
> звуковые колебания изменяют частоту
генерируемой электромагнитной волны.
ДИАПАЗОНЫ ВЕЩАНИЯ |
Каждый радиоприёмник улавливает электромагнит-
ные волны той частоты (и соответственно длины), на
которую он настроен. Он принимает только сигналы,
переданные в определённом диапазоне (интервале) ча-
стот, и не улавливает сигналы радиостанций, вещаю-
щих в других диапазонах. Каждой станции выделяется
свой диапазон волн для вещания: радиотелеграф поль-
зуется электромагнитными волнами в диапазоне до
10 кГц, радиовещание использует диапазон 10-20 кГц,
телевидению выделен промежуток высокочастотных
волн - 5-30 МГц. Это позволяет избежать многоголо-
сицы в эфире, и вещание не накладывается одно на дру-
Распространение коротких и длинных волн
по земной поверхности
^оНОСф£р
короткие
4н км .
21ИЮКМ
2<Ю0 км
алиниые
волны
сдв|
гое. Постоянно
осваиваются бо-
лее высокочас-
тотные волны
для выделения
диапазонов но-
вым информаци-
онным каналам.
аИОРОЛНЫ ИИКРОВОЛНЫ	РЕНТГЕН
I .	ИЗЛУЧЕНИЕ Дет
^cr\/vvwvwvm^nMe
• >20 (ИЮ
• • •____________
<10 (ИЮ
МИИИНИИ1 диапазоны вещательных частот I 11
3 <нн» ши>
США впервые начали ис-
мобильную (подвижную)
в полицейских машинах,
для неё определённый
ПОЛИЦИЯ НА СВЯЗИ
В 1921 г. в
пользовать
радиосвязь
выделили
диапазон частот. Полицейскому, на-
ходящемуся в машине, по радио аз-
букой Морзе передавали короткие
сообщения, например требование
связаться с полицейским участком
по ближайшему проводному телефо-
ну. В 1933 г. полицейская радиосвязь
стала двусторонней, а использование
амплитудной модуляции позволило
обмениваться голосовыми сообще-
ниями - с этого момента идёт отсчёт
развития мобильной телефонной связи.
В 1940 г. в США уже около 10 тыс. по-
лицейских машин
мобильной теле-
фонной радио-
связью.
были снабжены
Мобильный
радиотелефон.
1941 г. США

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1978 г.
227
СОВЕТСКИЕ МОБИЛЬНИКИ
В СССР первый мобильный
радиотелефон в 1957 г. создал
московский инженер Л.И. Ку-
приянович. Его первая модель
размером с чемодан весила
3 кг, но уже через год Купри-
янович уменьшил свой теле-
фон до размеров сигаретной
пачки весом 0,5 кг. В 1963 г. в
заработала первая мобильная
Мобильный
телефон
Куприяновича.
1958 г.
СОТОВЫЕ СЕТИ
Самый популярный вид мобильной связи - сотовая
связь. Она использует сотовую сеть, состоящую из
базовых станций (БС) - комплексов приёмо-пере-
дающей аппаратуры, обслуживающих устройства
своих абонентов (пользователей) - сотовые теле-
фоны. Каждая БС имеет свою зону покрытия - зону
распространения радиосигнала, представляющую
собой круг. Зоны покрытия БС, расставленных так,
фонная система «Алтай», работавшая
в 30 городах в специально выделен-
ном под неё диапазоне. Этим доро-
гим видом связи пользовалось только
высшее руководство страны, рядо-
вым гражданам она была недоступна.
СССР чтобы они покрывали всю территорию, частично пересека-
теле- ются, и составленная ими сеть образует шестигранные ячей-
Сигналы между БС и коммутатором передаются по ка-
налам волоконно-оптической связи. Носитель инфор-
мационного сигнала в этих каналах - электромагнит-
ное излучение оптического диапазона (свет). Благодаря
хорошей проходимости света по оптическому волокну
сигналы по нему переда-
ются со скоростью света
(до 1х1013 бит в секунду).
ки, формой напоминающие соты. Отсюда и название этого
типа мобильной связи - сотовая.
Прообразом сотовой сети стала радиотелефонная сеть
службы такси в американском г. Детройте (1949 г.). Не-
сколько городских телефонных радиостанций, равноуда-
лённых друг от друга, использовали один и тот же диапазон
частот. Абонент этой сети при переходе из зоны действия
одной станции в зону действия другой в определённых ме-
стах вручную переключал свой приёмник на другой канал.
В 1971 г. в США был изложен план развития сотовой си-
стемы связи в том виде, в котором она действует и поныне,
в 1974 г. под этот вид связи были выделен свой диапазон
частот, а в 1978 г. эта система заработала в Чикаго, положив
начало распространению общественной сотовой связи.
КАК ЭТО УСТРОЕНО
Каждая БС соединена с коммутато-
ром - центральным вычислительным
узлом сети, в котором находится вся
абонентская база. Коммутатор опре-
деляет местоположение, скорость
и направление движения мобильного
абонента и выбирает, на какую БС пе-
редать вызов. Каждый сотовый теле-
фон имеет свой идентификационный
номер - номер телефонной SIM-карты
(англ. Subscriber Identification Module —
модуль идентификации абонента), по
которому звонят данному абоненту.
Этот номер постоянно передаётся на
БС, а оттуда в коммутатор. При пере-
ходе абонента из зоны действия одной
БС в зону действия другой БС, пере-
ключение с базы на базу производится
автоматически и мгновенно. Находясь
в зоне действия сети, абонент постоян-
но доступен для связи.
Система сотовой связи коммутатор
сигнал между Б С
и мобильным
абонентом
передача сигналов между
коммутатором и БС
базовые
станции
(БС)
ячейки
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
пересечение зон
покрытия БС
переход из одной
сотовой ячейки в другую
с переходом сигнала
от одной БС к другой
зона
покрытия
БС
В России сотовая связь появилась в 1991 г. Но вы-
сокая цена первых мобильных телефонов и самой
сотовой связи делала в те годы сотовую связь
в России доступной только для богатых людей.
Широкое распространение сотовых мобиль-
ных телефонов в России началось уже в XXI в.
Телефон сотовой связи
фирмы «Моторола». 1991 г.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
228
РЕВНИИ МИР
ОСНОВА ОСНОВ
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Группы крови 1900 г.
Техника сшивания
сосудов 1902 г.
Пересадка сердца
собаке 1905 г.
Перфузионная помпа
1935 г.
Искусственное
поддержание
кровообращения
собаки 1937 г.
Пересадка
донорского сердца
человеку 1967 г.
Имплантация
искусственного
сердца 1982 г.
ТРАНСПЛАНТАЦИЯ И ИСКУССТВЕННОЕ СЕРДЦЕ
Многовековая мечта человечества о замене больных органов на здо-
ровые стала становиться реальностью с возникновением в 1930-х гг.
трансплантологии. Этот раздел медицины изучает возможности пе-
ресадки (трансплантации) органов от одного организма другому
и использования искусственных органов. Операции по трансплан-
тации важнейшего человеческого органа - сердца - проводятся
с 1960-х гг. В 1982 г. была проведена первая успешная операция по
пересадке человеку искусственного сердца - пластикового насо-
са для перекачивания крови.
В НАДЕЖДЕ НА ЧУДО
С древнейших времён врачи пытались заменять больные
органы на здоровые. Сохранились свидетельства, что древ-
неиндийский врач Сушрута «сшил» пациенту новый нос из
лоскутов кожи, взятых со щёк и лба. Изучение египетских
мумий доказывает, что древние медики умели пересажи-
вать кожу. С XVII в. врачи пытались спасать жизнь пациен-
там перепиваниями крови. Но большинство таких операций
заканчивалось смертью пациента - организм отторгал чу-
жеродный орган и не принимал чужую кровь.
СШИТЬ и оживить
отец бог Шива при-
шил голову слона
взамен оторванной
человеческой
Святые Косьма и Дамиан
пересаживают больному ногу
умершего мавра. Неизвестный
художник. XVI в.
Для включения донорского органа в систему кровообраще-
ния реципиента надо соединить его кровеносные сосуды
с сосудами тела. Технику сшивания сосудов в 1902 г. разрабо-
тал французский хирург А. Каррель. В 1905 г. он пересадил
собаке сердце другой собаки. Пересаженное сердце вклю-
чилось в систему кровообращения и некоторое время под-
держивало жизнь, но потом организм всё же отторг чуже-
ДОНОР - тот, кто предоставляет свою кровь для пе-
реливания или орган для пересадки.
РЕЦИПИЕНТ - тот, кто получает донорскую кровь
или донорский орган.
ПРОТЕЗ - искусственный орган.
родный орган, и собака умерла. Каррель первым применил
для консервации донорских органов перфузию (искусственное
кровоснабжение), которое проводил с помощью перфу-
зионной помпы (насоса). Эту изобретённую в 1935 г. помпу
можно считать первым в истории искусственным сердцем.
Чудо транспланто-
логии - одна
из 20 собак, кото-
рым В.П. Демихов
пересадил
вторую голову.
Двухголовые соба-
ки после операции
жили до 1 месяца.
1954 г.
УСПЕХИ ТРАНСПЛАНТОЛОГИИ
Первой операцией по трансплантации органов от человека к человеку стала пе-
Размещение донорского
сердца в грудной клетке,
швы, соединяющие
сосуды
ресадка почки от трупа, проведённая советским хирургом Ю.Ю. Вороным в 1933 г.
Чудеса трансплантологии в опытах над животными показывал советский учё-
ный и хирург В.П. Демихов. В 1967 г. его ученик, хирург из ЮАР К. Бернард впер-
вые пересадил сердце от человека к человеку: донором стала погибшая в ката-
строфе девушка, а реципиентом 55-летний мужчина с неизлечимой болезнью
сердца. Операция прошла успешно, но мужчина прожил с чужим сердцем
только 18 дней. Подобные операции стали давать долгосрочный положитель-
ный эффект только после разработки методик применения иммуносупрессан-
тов, подавляющих работу иммунитета по отторжению чужеродных тканей.
К началу XXI в. пересадки почек, печени, поджелудочной железы, лёгких и серд-
ца стали спасать жизнь и здоровье неизлечимо больным людям в 75% случаев.

МЕДИЦИНА • 1982 г.
НОВОЕ ВРЕМЯ	ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА	ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
229
Группы крови
В плазме крови содержатся анти-
тела (а или Р), а в эритроцитах-
антигены (А или В), их возможные
комбинации составляют 4 группы
крови: I - а и [В; II - А и [В; III - а и В;
IV - А и В. Кровь с антигенами
может быть перелита только ре-
ципиенту с одноимёнными анти-
генами или без антигенов (только
с антителами).
КРОВЬ И АНТИГЕНЫ |
В 1900 г. австрийский врач К. Ландштейнер открыл, что в крови каждо-
го человека содержатся по 2 вида белков (антигенов и антител). Все-
го этих белков 4 вида, и в крови разных людей они составляют 4 воз-
можные комбинации - 4 группы крови. Но некоторые из этих белков
несовместимы друг с другом, и в этом причина неудачных переливаний
крови и отторжения донорских органов. В 1940 г. Ландштейнер обна-
ружил резус - ещё один антиген, влияющий на совместимость крови.
В 1940-1970-х гг. выяснилось, что совместимость органов и тканей
определяется целым комплексом основных антигенов клеток организ-
ма. Полная совместимость антигенных комплексов возможна только
при аутотрансплантации (пересадке реципиенту его же органа или
ткани) и изотрансплантации (пересадке органа от близнеца к близ-
нецу). Но при аллотрансплантации (пересадке органов от другой,
не близкородственной особи того же биологического вида) требует-
ся подбор донора с антигенным комплексом, сходным составом реци-
пиента. При таком подходе успех трансплантации перестал зави-
сеть от случая, и трансплантология стала развиваться активнее.
СЕРДЕЧНЫЕ ПРОТЕЗЫ
Потенциальными донорами органов могут стать люди, погибшие в катастрофах,
или пациенты с неблагоприятным прогнозом на выживание. Но доноров зна-
чительно меньше, чем тех, кому требуется срочная замена сердца. Больные не-
редко умирают раньше, чем найдётся донорское сердце с нужным антигенным
комплексом. Для поддержания жизни пациента на время поиска донорского
органа нужен сердечный протез, искусственное сердце. Возможность применения
искусственного сердца доказал в 1937 г. Демихов, 2 ч. поддерживая кровообраще-
ние в организме собаки с помощью внешнего насоса с электродвигателем. Одним
из первых имплантируемых (т. е. устанавливаемых внутри тела) сердечных проте-
зов стало искусственное сердце, изобретённое американцем В.И. Колффом. В 1957 г.
собака с имплантированным сердцем «Колфф» прожила 1,5 ч., а в 1973 г. на усо-
Полное искусственное
сердце «Джарвик». 1980-е гг.
2 пульсирующих
пневматических
насоса
4 клапана для
присоединения
к артериям и венам
пневмопроводы
для подключения
к внешнему компрессору
вершенствованном сердце «Колфф» телёнок прожил целый месяц. Сотрудник
Колффа У. Джарвик создал искусственное сердце
«Джарвик», которое в 1982 г. стало первым
полным сердечным протезом, установ-
ленным человеку. Пациент прожил
с ним 3 месяца.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
передвижной внешний
компрессор
пневмо-
проводы для
подключения
насосов
к внешнему
компрессору
Имплантированное сердце
«Джарвик» с внешним компрессором
насосы пРавый
насос
Искусственный
желудочек,
имплантированный
в сердце
Кардиостимулятор.
Устанавливается
в грудной клетке для
стимуляции сердечных
сокращений
В 1980-1990-х гг. различные искусственные сердца установили
многим неизлечимо больным людям. Но все они вызывали не-
обратимые изменения в тканях организма и быстро приводили
к смерти. Эти опыты показали, что надо использовать частич-
ные сердечные протезы - искусственные желудочки. С 1998 г.
их имплантировали сотням людей, позволив им дождаться
донорского сердца. С 1960 г. имплантируются кардиостиму-
ляторы - электроприборы, воздействующие на ритм сердца.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
230
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Первая сеть ARPANET
1969 г.
Электронная почта
1971 г.
Выход ARPANET
на международный
уровень 1973 г.
Доменные имена
1984 г.
Сеть NSFNet,
рождение
современного
Интернета 1984 г.
Сравнение «живучести»
телефонной сети (1)
и компьютерных
ИНТЕРНЕТ
Интернет - скоростной и дешёвый вид связи, также предоставляющий
доступ к безграничному источнику информации, - ещё полвека на-
зад казался фантастикой. В 1969 г. по заказу военных в США в первую
сеть ARPANET объединили несколько компьютеров. Быстро разрас-
таясь, эта сеть стала международной, получив название «Интернет».
Созданная под военные цели, ARPANET на «гражданке» уступила ме-
сто образованной в 1984 г. сети NSFNet. Эта сеть и стала родоначаль-
ницей современного Интернета.
НАДЁЖНЕЕ ТЕЛЕФОНА
В 1960-х гг. США, опасаясь ядерного удара от СССР, задумались о надёжности
своей телефонной связи. Вывод из строя всего нескольких междугородных ком-
мутаторов мог всю страну лишить связи. Телефонную связь надёжно подстра-
ховала компьютерная сеть ARPANET, разработанная в 1969 г. Агентством пер-
спективных исследовательских проектов Министерства обороны США (ARPA).
Над созданием ARPANET работали 4 американских научных центра. В одном
из них, в Калифорнийском университете, был установлен сервер - компью-
тер-раздатчик, через который шёл обмен информацией между подключённы-
ми к сети компьютерами. Информация в сети передавалась электромагнитны-
ми сигналами в цифровом коде по проводам телефонных линий. Для ускорения
передачи информации её стали разделять на части, пакеты, которые незави-
симо друг от друга различными путями (маршрутами) достигали адресата.
РАЗВИТИЕ ARPANET
Документы в компьютере, подключённом к ARPANET, можно было выложить
на сервер, сделав их доступными для всех абонентов сети. Такой обмен инфор-
мацией оказался очень удобен, и ARPANET стала стремительно расти, превра-
тившись в глобальную сеть. Наряду с ней стали возникать локальные (местные)
сети со своими серверами, связывавшие, например, компьютеры какой-либо
организации для обмена данными. Некоторые локальные сети подключались
к ARPANET, дополняя её новыми разветвлениями. В 1973 г. к ARPANET через
трансатлантический телефонный кабель подключились компьютерные сети
Великобритании и Норвегии. Став международным, ARPANET впервые полу-
чила название «Интернет». Для того чтобы компьютеры разных
стран «понимали» друг друга, была принята единая система пе-
редачи данных - протокол IP (Interhet Protocol), которая в 1982
г. стала стандартом. Эта система установила единую процедуру
передачи информационных пакетов.
В 1971 г. для ARPANET разработали программу для отправки
электронной почты. Компьютерам сети дали цифровые адреса, по
которым программа находила нужный компьютер для отправки
ему сообщений. Так стала возможной адресная передача инфор-
мации от абонента к абоненту.
Схема современного Интернета
Поставщики интернет-услуг для улавливания сигналов, поступающих по оптоволоконным
кабелям от серверов, устанавливают в домах роутеры. Эти сигналы роутеры «раздают» по
кабелям и радиоканалам Wi-Fi абонентским устройствам (А) в квартирах (офисах). Несколь-
ко абонентских компьютеров могут объединяться в локальные сети со своими серверами.
Установив в квартире дополнительный роутер, можно подключить к нему несколько устройств
и объединить их в домашнюю сеть.

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ • 1984 г.
231
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК. ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
ДОМЕНЫ
ARPANET стала сильно разветвлённой сетью, состоящей из отдельных
областей (объединений серверов), подчинённых друг другу по принципу
иерархии. В 1984 г. цифровые коды абонентов заменили системой буквен-
ных доменных имён, сохранив иерархию областей в виде доменных уров-
ней. В современном Интернете к доменам первого уровня относятся, напри-
мер, межнациональные домены «.сот» (коммерция), «.org» (организации),
«.info» (информация), «.net» (сети), объединяющие определённые области.
На этих доменах можно зарегистрироваться и получить своё доменное имя
второго уровня для создания своего сайта. Разные страны имеют свои на-
циональные домены первого уровня. Для России это домен «.ш», на нём
регистрируются все домены в зоне «.ш».
Сервер (1) - это «библиотека» из
PING 213.180.204.11 (213.180.204.11)
64 Ьусо free 213.180.204.3 | 1СЖ₽_Г«
64 ЬуС48 tree 213.180.204.3 : 1а>р_Г4
64 bytea from 213.180.204.3 : хсяр_г«
С ii= Й wwv. yindtx.ru
213.180.204.3 - это один из 1р адресов по-
исковой системы «Яндекс». На этот адрес
отправляются пакеты с запросами, и с него
приходят ответные пакеты. Но чтобы восполь-
зоваться услугами «Яндекса» в программе
просмотра страниц Интернета (браузере),
надо ввести не этот код, а доменное имя
поисковой системы: «yandex.ru».
с н® о fiction eksmo ruCatalogue.detstvo/literatura-cSya-detey/
Книгу «Наука и техника» серии «Полная энциклопедия» можно
купить в интернет-магазине издательства «Эксмо» по ссылке:
flction.eksmo.ru/catalogue/detstvo/literatura-dlya-detey/
В этой ссылке: .ги - национальный домен первого уровня,
eksmo - домен второго уровня, под которым зарегистриро-
ван сайт издательства, fiction - домен третьего уровня, под
ним зарегистрированы сайт интернет-магазина «Эксмо»,
расположенный внутри сайта «Эксмо».
Уровни доменных имён разделяются точками. Слова, иду-
щие справа после слеша (/), - это названия страниц интер-
нет-магазина (/catalogue/detstvo/literatura-dlya-detey/ - /ка-
талог/детство/литература для детей/).
«книг», сайтов (2) - веб-документов
из одной или многих веб-страниц
(3). Сайты записаны на жёсткие
диски (4) сервера. На одном сер-
вере могут храниться несколько
сайтов, а крупные сайты могут
располагаться на нескольких сер-
верах. Серверы большого между-
народного сайта могут находиться
в разных странах. Например, рус-
скоязычные страницы такого сай-
та будут доставляться с серверов,
расположенных в России, испано-
язычные - с испанских серверов,
французские - с французских.
ВСЕМИРНАЯ ПАУТИНА 
VнмJ
Инернет - это просто сеть, свя-
занные проводами компьютеры.
Сеть используют для связи через
электронную почту или мессен-
джеры (Skype, WhatsApp и др.),
для обмена файлами, для игр и,
главное, для поиска информа-
ции. Наиболее популярный сер-
вис Интернета, организующий
информацию, - это образованная
в 1991 г. Всемирная паутина
(WWW-англ. Worldwide Web). Она
даёт доступ к опубликованным
взаимосвязанным документам
(файлам, сайтам, картинкам),
хранящимся на сотнях миллионов
серверов. Эту информацию для
пользователей ищут поисковики
(«Яндекс», например). Поисковик
скачивает эту информацию к себе
в базу, индексирует её и выдаёт
по запросу пользователя. Пользо-
ватель просматривает веб-доку-
менты с помощью веб-браузера
(обозревателя, «Opera», «Google
Chrome» и др.).
СМЕНА ЛИДЕРА
В 1984 г. Национальный научный фонд США (NSF) осно-
вал межуниверситетскую сеть NSFNet (англ. National Science
Foundation Network), составленную из нескольких суще-
ствовавших к тому моменту локальных сетей. Технические
возможности более современной NSFNet оказались выше,
чем у ARPANET, и всего лишь за год к новой сети подклю-
чились около 10 000 компьютеров. ARPANET осталась чи-
сто военным проектом, а название «Интернет» к 1990 г. пе-
решло к сети NSFNet и надёжно за ней закрепилось. На
основе NSFNet и развился этот новый вид связи.
РАЗВИТИЕ ИДЕИ
В СССР ещё до распространения Интернета возникли
свои локальные сети. Самой развитой любительской
локальной сетью была сеть «Фидонет», появившаяся
в 1984 г. Интернет стал доступен массовому россий-
скому пользователю в СССР в 1990-х гг.
В настоящее время глобальным администрированием
сети Интернет занимаются американские компании.
Поэтому создание национальных сетей - одна из
важнейших задач, стоящих перед независимыми госу-
дарствами. Наибольших успехов в создании своей наци-
ональной сети добился Китай. Китайские сети, имея
выход к Интернету, могут функционировать и незави-
симо от него. Над созданием своей национальной сети
работает и Россия.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
232
ОСНОВА ОСНОВ
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Законы Менделя
1865 г.
Открытие хромосом
1880-е гг.
Хромосомная теория
наследственности
1910г.
«Расшифровка» ДНК
середина XX в.
Первые опыты по кло-
нированию 1952 г.
Рождение клониро-
ванной овцы Долли
1996 г.
Грегор Мендель
ДНК и хромосомы
ДНК (1) - это длинная (до
5 м) полимерная моле-
кула из повторяющихся
блоков - нуклеотидов (2),
соединённых в разной по-
следовательности в 2 цепи,
ГЕНЕТИКА И КЛОНИРОВАНИЕ
При выведении новых сортов растений и пород домашнего скота
люди издревле пользовались законами наследственности, не зная,
в чём они состоят, но постигая их на практике, опытным путём. В 1865 г.
австрийский монах Г регор Мендель первым приоткрыл завесу тайны
над этими законами, став основателем науки о наследственности -
генетики. Но лишь в начале XX в. учёные смогли глубже проникнуть
в секреты строения клеток, а развитие молекулярной генетики во
второй половине XX в. позволило клонировать, т. е. создавать генети-
ческие копии живых организмов. Первым успехом в клонировании
крупных млекопитающих стало рождение в 1996 г. овечки Долли, ге-
нетической копии другой овцы.
ИСТОРИЯ ГЕНЕТИКИ
В 1865 г. Г. Мендель, скрещивая сорта гороха, открыл ряд
закономерностей передачи наследственных признаков. Эти
«законы Менделя» получили оценку лишь в начале XX в.,
спирально завитые друг вокруг друга. Каждый нуклеотид
состоит из 1 органического соединения - азотистого
основания (3), 1 углевода - сахара (дезоксирибозы) (4)
и 1 неорганической кислоты - фосфатной группы (5).
Всего нуклеотидов 4 вида, различающихся входящими
в них 4 азотистыми основаниями: аденин (А), гуанин (G),
тимин (Т) и цитозин (С). Цепи нуклеотидов скрепляются
меж собой азотистыми основаниями в парах G-C (6)
или А-Т (7), образуя «винтовую лестницу». Чередующиеся
дезоксирибозы и фосфатные группы - это
«перила» (8), а пары азотистых ос-
нований - «ступеньки» (9). Участок
ДНК из 3 нуклеотидов, следующих
один за другим, - это кодон (10).
По возможным сочетаниям нукле-
отидов насчитывается 64 варианта
кодонов, каждый из которых явля-
ется единицей генетического кода,
вырабатывая один вид органического
соединения - аминокислоту (11). Ген (12) - это
несколько идущих подряд кодонов, вырабаты-
вающих группу аминокислот (13), объединён-
ную в 1 высокомолекулярное органическое
вещество - белок (14). Каждый белок отве-
чает за формирование какого-либо на-
следственного признака: например,
белки-антигены А и В определяют
группу крови (15). Все 46 видов ДНК
находятся в ядре каждой клетки
(16) организма, и перед деле-
нием клетки они скручивают-
ся каждая в свою хромо-
сому (17).
когда биологи занялись изучением хромосом - открытых
в 1880-х гг. образований в ядрах клеток. Хромосомная те-
ория наследственности, выдвинутая в 1910-х гг. американ-
ским зоологом Т.Х. Морганом, подтвердила открытый
Менделем механизм наследования. Морган выяснил, что
наследование признаков совпадает с наследованием хро-
мосом, и предположил, что в хромосомах находятся едини-
цы наследственности - гены. Это подтвердилось в середине
XX в. после «расшифровки» молекул ДНК (дезоксирибону-
клеиновой кислоты), из которых «сделаны» хромосомы.
С момента открытия значения ДНК как хранительницы
наследственной информации ведёт начало молекулярная
генетика - основа генной инженерии, «конструирования»
организмов с необходимыми наследственными признака-
ми и клонирования.
БЕЛКИ И ГЕНЫ
Белки - важнейшие элементы, определяющие рост, разви-
тие и функционирование организма. Каждый тип белка
отвечает за формирование своей группы наследственных
признаков: пола, группы крови, цвета глаз и волос, фор-
мы лица и тела, типа темперамента, склонности к тем или
иным заболеваниям. Набор белков индивидуален у каждо-
го человека и делает нас непохожими друг на друга.
Каждый белок кодируется своим участком молекулы
ДНК - геном. У человека около 30 000 генов, и все они в не-
изменном виде передаются от предков к потомкам, обу-
славливая схожесть организмов одного вида. Но сочетание
генов, полученных от разных предков, у каждого организ-
ма уникально и определяет неповторимость его генотипа.
Поэтому невозможно найти двух одинаковых людей, за
исключением естественных клонов - однояйцовых близнецов.

Образование сперматозоидов и оплодотворение яйцеклетки. 1. Ядро обычной клетки мужчины. 2. Перед образованием сперматозоида все парные
хромосомы сливаются для обмена генами. 3. Пара хромосом, обменявшихся генами, попадают в ядра разных сперматозоидов. Если яйцеклетку
оплодотворит сперматозоид с хромосомой «X» (4) - родится девочка, а если с хромосомой «У» (5) - мальчик. Сперматозоид (6) оплодотворяет
яйцеклетку женщины (7). Непарные хромосомы половых клеток объединяются в пары. 8. Первая клетка нового организма с уникальным генотипом.
ХРОМОСОМНЫЙ НАБОР
В ядре каждой клетки человеческого тела содержится оди-
наковый набор из 46 видов молекул ДНК, которые в момент
деления клетки скручиваются каждая в свою хромосому.
46 хромосом в ядре разделены на 23 пары. Одну хромосому
пары мы наследуем от отца, а другую - от матери. Каждая
пара хромосом отвечает за формирование своей группы
наследственных признаков. Так, например, 21-я пара - это
половые хромосомы, контролирующие формирование по-
ловых признаков (у женщин в этой паре 2 хромосомы «X»,
а у мужчин - хромосомы «X» и «У»),
Хромосомы делятся вместе с клеткой, создавая такой же на-
бор хромосом (генотип) в новых клетках. Случайный «сбой»
при делении может повредить хромосому, со временем по-
вреждения накапливаются, и организм «изнашивается».
Наследование групп крови
МЕХАНИЗМ НАСЛЕДОВАНИЯ
Половые клетки (сперматозоиды у муж-
чин и яйцеклетки у женщин) образу-
ются особым делением клеток. Этому
делению предшествует обмен генами
между парными хромосомами исход-
ной клетки. Одна парная хромосома
с новым набором генов при делении
попадает в одну половую клетку, дру-
гая - в другую. Половые клетки стано-
вятся единственными клетками орга-
низма с непарным набором хромосом.
После оплодотворения, т. е. слияния
сперматозоида и яйцеклетки, непарные
мужские и женские хромосомы объе-
диняются в пары, и образуется первая
мама	папа	дети
(кандым вариант - 25% вероятн
групп* *нтиг«ны группе емтмгймы группа амтиглны группа лмтигяны группа «мтигямы группа антигены
1	0 0	1	0 0	1	00	1	00	1	00	1	00
1	0 0	II	0 А	1	00	II	0A	1	00	II	0A
1	0 0	III	0 в	1	00	III	0B	1	00	III	0B
1	0 0	IV	А В	II	0А	111	0B	II	0A	III	0B
II	0 А	11	0 А	11	0А	II	A0	II	AA	1	00
II	0 А	III	0 В	I	00	11	OA	III	0B	IV	AB
11	0 А	IV	А В	II	0А	II	AA	III	0B	IV	AB
III	ОВ	III	0 В	1	00	III	0B	III	B0	III	BB
III	ОВ	IV	А В	II	0А	III	0B	III	BB	IV	AB
IV	АВ	IV	А В	II	АА	III	BB	IV	AB	IV	BA
ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОПИРОВАНИЕ
Если ядро оплодотворённой яйцеклет-
ки особи «А» заменить ядром любой
клетки особи «Б», из этой клетки ра-
зовьётся клон особи «Б». Для клониро-
вания требуются: донор ядра - клониру-
емая особь; самка - донор яйцеклетки;
клетка нового организма с полным на-
бором хромосом, в которых будут неко-
торые гены отца и не-
которые гены матери.
В матке матери клетка
разовьется в новый
организм.
яйцеклетка «Б»
Овечка Долли
Клонирование овцы
с пересаженным ядром «а»
суррогатная мать, вынашивающая за-
родыш клона. В 1952 г. произвели пер-
вую пересадку ядра в яйцеклетке ля-
гушки, но клонировать лягушку удалось
лишь в 1970 г. В 1980-х гг. генетики ос-
воили технологию пересадки клеточных
ядер млекопитающих и получили кло-
ны мышей и кроликов. В 1996 г. появил-
ся клон крупного млекопитающего -
овечка Долли.
Клонированной овце было 6 лет, когда она стала доно-
ром ядра. Хромосомы этой овцы уже «состарились», и её
клон, Долли, с рождения была «составлена» из старых
клеток, поэтому страдала старческими недугами и про-
жила всего влет, вдвое меньше положенного овце срока.
Клонирование человека по этическим соображениям
запрещено во всём мире. Но клонирование животных
продолжается, хотя из-за разных патологий лишь одна
из 300 пересадок ядра завершается рождением клона.

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
234
РЕВНИИ МИР
СРЕДНЕВЕКОВЬЕ
Вискоза 1892 г.
Стволовые клетки
крови 1909 г.
Нейлон 1935 г.
Синтез нуклеотидной
последовательности
ДНК 1977 г.
Первый ГМО,
человеческий
инсулин 1982 г.
Первые ГМ растения
1983 г.
Первые продукты
с ГМО 1993 г.
Получение ГМО
ЧЕГО МЫ ДОСТИГЛИ
В XX в. население Земли, в том числе и благодаря достижениям ме-
дицины, выросло в 4 раза. То, чем природа уже не могла обеспе-
чить увеличившееся человечество, стала создавать наука. Прилавки
магазинов наполнились продуктами из генетически модифициро-
ванных организмов (ГМО), а химики создали искусственные поли-
меры, заменяющие дерево, каучук и натуральные волокна.
В XX в. фундаментальные исследования стали быстрее переходить
в сферу прикладных наук и воплощаться в полезные изобретения.
Изучение атома и элементарных частиц вызвало бурное развитие
электронных информационных технологий и связи, дало человече-
ству ядерную энергию и лазер, новые источники света, сверхточные
атомные часы. Будущее науки в глубоком взаимодействии разных
областей знания, и самые грандиозные открытия произойдут на
стыке разных наук. Одна из важнейших задач науки и техники, над
которой сейчас трудятся математики и программисты совместно
с нейрофизиологами, - создание искусственного интеллекта.
Передача генов между
скрещиваемыми видами
(на примере ГМ яблока):
1. Ген сладкого вкуса, взя-
тый из ДНК клетки яблока
мелкого сладкого сорта,
внедряют в ядро оплодот-
ворённой (после опыле-
ния) яйцеклетки яблока
крупного кислого сорта.
2. Яйцеклетку с этим мо-
дифицированным ДНК
пересаживают в завязь, и
из неё развивается плод
с семенами ГМ сорта.
Из этих семян выращива-
ют яблони, дающие круп-
ные и сладкие плоды.
ГМО - ДРУГ ИЛИ ВРАГ?
Веками люди выводили новые сорта растений и породы животных селекцией -
отбором и скрещиванием особей с полезными человеку признаками. Требова-
лось вырастить не одно поколение, чтобы эти признаки выявились и закрепи-
лись. Генная инженерия ускорила и упростила этот процесс, а также позволила
передавать полезные признаки между нескрещиваемыми видами. ГМ (генети-
чески модифицированные) сорта сельскохозяйственных растений устойчивы к на-
секомым-вредителям, болезням, засухе и засолённости почв, быстрее растут
и созревают, они вкуснее и питательнее обычных растений. Повышенная уро-
жайность ГМ растений и простота их выращивания решает проблему обеспе-
чения скота дешёвыми кормами, а населения более доступными продуктами
питания, сделанными из ГМО. Хотя пока не обнаружено прямых негативных
последствий употребления ГМ продуктов, но, возможно, эти последствия проя-
вятся лишь спустя десятилетия. Выращивание ГМ растений может неблагопри-
ятно сказываться на окружающей среде: например, массовое исчезновение пчёл
в ряде регионов Земли некоторые исследователи связывают с выращиванием ГМ
КУКУРУЗЫ-

Передача генов между нескрещиваемыми видами.
3. Засухоустойчивую пшеницу получили пересадкой в ДНК пшеницы гена, отвечающего за со-
кращение потребления влаги, взятого из ДНК скорпиона.
4. Кукурузу, устойчивую к насекомым-вредителям, получили переносом гена бактерии, выра-
батывающей ядовитый для этих насекомых белок, в ДНК кукурузы. В результате кукуруза стала
вырабатывать этот безопасный для человека, но губительный для насекомых-вредителей белок.
5. Инсулин - это гормон, нормализующий обмен веществ. Недостаток инсулина вызывает са-
харный диабет, и больным этим видом диабета требуется введение инсулина. С 1982 г. инсулин
получают от бактерий. В нуклеотид бактерии внедрили ген человека, вырабатывающий инсулин,
и получили бактерии, вырабатывающие человеческий инсулин.
6. Гены светящейся медузы, кодирующие зелёный флуоресцентный белок, внедрили в ДНК яй-
цеклеток (икринок) аквариумных рыбок данио. Из этой икры развились мальки, у которых стал
вырабатываться этот белок, - так получили декоративных рыбок, светящихся в темноте.
соя .
:артофель
Лидеры среди ГМО
(% доля ГМ растений
в мировом урожае)
ХЛОПО1
ГМО
80%
ГМО
80%
кукуруза
ГМО
70%
£У ГМО
65%
рис
у ГМО
50%

ОБЗОР • 1900-2015 гг.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОН И КИ
235
СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ
В человеческом организме более 220
видов клеток, и все они произошли от
первой клетки. Первые, плюрипотент-
ные (развивающиеся по всем направ-
лениям) стволовые клетки составляют
главный ствол «родословного древа»
всех клеток организма. От них ответвля-
ются унипотентные стволовые клетки
более узкой «специализации»: стволо-
вые клетки крови, нервной, мышечной,
костной и других тканей. Плюрипо-
тентные клетки есть только у эмбриона
(зародыша), а унипотентные стволовые
клетки сохраняются и у взрослых лю-
дей. Они - неприкосновенный запас
организма, который в случае необходи-
мости будет пущен на воспроизводство
утраченных клеток. Стволовые клетки
крови были открыты русским учёным
А.А. Максимовым в 1909 г., а с 1960-х гг.
их стали использовать в медицине.
С тех пор было открыто ещё несколько
видов унипотентных клеток. Их стали
выделять из спинного мозга и других
тканей и трансплантировать для реге-
нерации (восстановления) повреждён-
ных тканей. Также разрабатываются
методы использования терапевтически
клонированных плюрипотентных ство-
ловых клеток для лечения поврежде-
ний спинного мозга, некоторых видов
слепоты, болезни Паркинсона. Некото-
рые учёные видят будущее медицины
за стволовыми клетками, с помощью
которых наши потомки будут выращи-
вать для себя любые органы взамен ста-
рых или повреждённых.
эритроциты клетки
сосудистой
ткани
лимфоциты
тромбоциты
остеокласты
остеоциты
кардио-
миоциты
стволовые
клетки
крови
оловые ~
глетки
костной
ткани /
остеобласты	\
Производство нейлоновых волокон
Гранулы нейлона (а) плавят в пла-
вильнях (б), расплав перемеши-
вают миксером (в) и выливают
на частую решетку филье-
ры (г). Струйки нейлона (д),
вытекающие из фильеры,
охлаждаются потоком
воздуха (е), застывают,
вытягиваются (ж), так
чтобы все молекулы
расправились вдоль во-
локна, и наматываются
на бобины (з). Из волокон
прядут нити, а из нейлоновых
нитей делают чулки (и) и тка-
ни, например для пошива
непромокаемых курток (к).
«Родословное древо»
стволовых клеток. Опло-
дотворённая яйцеклетка
(а), начиная делиться,
производит плюрипотент-
ные (эмбриональные)
стволовые клетки (б),
которые при дальней-
шем делении начинают
«специализироваться»,
образуя унипотентные
стволовые клетки (в)
крови, кожи, нервной,
сердечно-сосудистой,
костной и других видов
тканей. От унипотентных
стволовых клеток образу-
ются разные типы клеток
всех тканей организма.
нейроны
стволовые
клетки кератиноциты
сердечно- /
фибропласты
Применение стволовых клеток крови в медицине
стволовые
клетки
кожи
стволовые
клетки
нейроглии нервной Св
. ткани
мела-
ноциты
Для восстановления повреждённых (напри-
мер, при радиационном облучении) кле-
ток крови используют здоровые донорские
стволовые клетки. Донорскую кровь прого-
няют через центрифугу (1), отделяя стволо-
вые клетки, и заполняют ими пластиковый
пакет (2). Пакет хранят замороженным
в особой морозильной камере (3). Перед
использованием клетки размораживают
и через капельницу (4) вводят в вену больно-
го. По венам и сосудам стволовые клетки
крови (5) достигают своего «дома» - кост-
ного мозга (6), где приживаются и начина-
ют делиться, превращаясь в новенькие эри-
троциты (7), тромбоциты (8), лейкоциты (9).
Терапевтическое клонирование
2* ; Ядро клетки с ДНК реципиента (13)
J пересаживают в искусственно опло-
дотворённую донорскую яйцеклетку (14). В лабораторных условиях, в питательном
растворе яйцеклетка с ДНК реципиента (15) начинает делиться, производя плюрипо-
тентные стволовые клетки (16), которые после введения их в организм реципиента ори-
ентируются на воспроизодство клеток повреждённых тканей (17), например нервных
клеток спинного мозга.
ИСКУССТВЕННЫЕ ВОЛОКНА
В 1892 г. появилось первое искусственное волокно на основе
природного полимера - целлюлозы. Первым синтетическим
волокном, полученным из синтезированного (искусственно-
го) полимера стал полиамид «нейлон». В 1935 г. его синтезиро-
вал американский химик У. Карозерс по заказу химической
компании «Дюпон». Он получил полимер с очень длин-
ными молекулами, хорошо вытягивающимися в волокна.
Из нейлоновых волокон прядут нити и делают различные
ткани, например материал для женских чулок, которые
изначально так и назывались «нейлон». Вслед за нейлоном
появились капрон, лавсан, лайкра (эластан), акрил и многие
другие синтетические волокна, названия которых мы ви-
дим на бирках одежды.
Молекула нейлона содержит в цепи амидные (а) и углеводородные (б) группы.
Сырьём для
синтезирования
нейлона
служат продукты
нефтепереработки

ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
236
Открытие неона
1898 г.
Неоновая лампа
1910г.
Элекгроэнцефало-
граф 1929 г.
Атомные часы
на основе цезия-133
1967 г.
Идея создания
искусственного
интеллекта 1956 г.
Современный эталон
времени 1967 г.
Первые опыты
по мысленному
управлению
компьютером 1990-е гг.
ЧЕГО МЫ ДОСТИГЛИ (продолжение)
Световая («неоновая»)
реклама. Экономящие
электроэнергию газосвет-
ные лампы, выполненные
в форме трубок, которым
можно придать любую
форму, нашли широкое
применение в наружной
рекламе.
Устройство газосветной лампы с инертным газом
Свободные электроны (а), вылетающие из подключённого к источнику тока электрода
(б) в наполненную инертным газом трубку (в), сталкиваются с электронами (г) в ато-
мах газа, но не могут выбить их из атомных оболочек и лишь отдают им при ударе
свою энергию, возбуждая атомы. Возбуждённый атом избавляется от лишней энергии,
испуская фотон (д) - квант света. Так происходит свечение - люминесценция газа.
Спектры инертных газов.
Возбуждённые атомы
разных инертных газов
испускают фотоны раз-
ных частот. Набор этих
частот называется спек-
тром и определяет цвет
свечения.
СВЕТЯЩИЕСЯ ТРУБКИ
Эффект свечения газа под воздействием электрического тока
был обнаружен ещё в середине XIX в. Но тогда этот эффект
не получил ни научного объяснения, ни практического
применения, потому что газ под воздействием тока вступал
в реакции с материалом электродов и, образуя с ним хими-
*Ц£ЕТ и gge/n
ческие соединения, слишком быстро расходовался.
В 1898 г. шотландский химик У. Ремзи открыл газ неон,
а к 1904 г. ещё криптон и ксенон, свойства которых оказа-
АТОМНЫЕЧАСЫ
В основе отсчёта времени лежат про-
цессы, происходящие со строгой пери-
одичностью: солнечные часы исполь-
зуют периодичность вращения Земли,
лись схожи и между собой, и со свойствами уже открытых
гелия и аргона. Атомы этих газов прочно удерживают свои
электроны, что мешает им вступать в химические реакции
с другими веществами, т. е. они химически не активны -
инертны. Инертные газы хорошо подходят для создания
механические часы - периодичность
раскачивания регулятора. Но в XX в.
точность этих процессов оказалась
недостаточной. Повышенные требо-
вания к точности измерения времени
выставило, например, освоение чело-
вечеством сверхзвуковых и космиче-
ских скоростей - временная ошибка
в тысячные доли секунды даёт боль-
шие просчёты в определении положе-
ния космического корабля, спутника
или самолёта. В 1967 г. за временной
эталон была принята периодичность
электромагнитного излучения атома
цезия-133, возникающего при его пе-
реходе с одного энергетического уров-
ня на другой. Частота этого излучения
составляет 9 192 631 770 Гц (т. е. колеба-
ний в секунду) и настолько стабильна,
что допускает ошибку в 1 секунду за
30 000 000 лет. Прибор для измерения
этих колебаний и отсчёта по ним вре-
мени - атомные часы - самый точный
хронометр на сегодняшний день.
газосветных ламп - под воздействием тока в запаянной кол-
бе они не расходуются.
Даже слабый ток способен возбудить атомы газа и заста-
вить их испускать фотоны оптического диапазона. Энергия
электричества не растрачивается на ненужное тепло, а идёт
только на создание света, что очень экономично. Первым
создал неоновую газосветную лампу французский инженер
Ж. Клод в 1910 г.
Устройство атомных часов
Термоконтейнер (1) испаря- м)
ет атомы изотопа цезия-133	\
в разном энергетическом	\
состоянии (2). Для работы	\
атомных часов необходимы	\
атомы, находящие в строго
определенном состоянии,
например в невозбуждённом.
Входной сортирующий магнит (3) отсеивает
возбуждённые атомы (4), а невозбуждённые (5)
попадают в резонатор (6). В резонаторе на них
воздействует электромагнитное излучение часто- (ц
той 9 192 631 770 Гц, которое генерирует кварцевый
излучатель (7). Атомы цезия-133 поглощают только
фотоны частоты 9 192631 770 Гц и меняют своё энер-
гетическое состояние (8). На выходе сортирующий маг-
нит (9) отделяет оставшиеся невозбуждёнными атомы (10), а атомы, изменившие своё
энергетическое состояние (11), попадают в детектор (12). Максимальное количество
изменивших состояние атомов свидетельствует о том, что частота излучения генерато-
ра была равна точно 9 192 631 770 Гц. Часы идут верно. В детекторе количество атомов
регистрируется изменением величины проходящего тока, который поступает в делитель
частоты (13). Там частота сигнала делится на 9 192631 770 для получения 1 импульса
в секунду, который и подаётся на табло (14) часов. Если показания тока уменьшились,
частоту излучения в излучателе надо скорректировать, чтобы отрегулировать ход часов.

ОБЗОР • 1900-2015 гг.
НОВОЕ ВРЕМЯ
ВЕК ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
ВЕК АТОМА И ЭЛЕКТРОНИКИ
237
НА СТЫКЕ НАУК
Головной мозг - это сложный электрический аппарат, управляющий дея-
тельностью организма, посылая по нейронам, как по проводам, электриче-
ские импульсы ко всем органам. В 1929 г. немецкий нейрофизиолог Г. Бергер
изобрёл электроэнцефалограф (ЭЭГ) - аппарат для фиксации слабых моз-
говых импульсов, которые «считывались» электродами (датчиками), на-
ложенными на голову пациента.
На стыке нейрофизиологии и информатики возникла идея управле-
ния компьютером электрическими командами мозга, считанными
ЭЭГ-датчиками. Воплощение этой идеи позволило бы парализован-
ным людям с помощью компьютера управлять инвалидными коля-
сками и роботизированными протезами. Первые опыты по компью-
терному считыванию мозговых команд провели в конце XX в. Человек,
В мозгу возбуждается
тело (а) нервной клетки -
нейрона (б). Электриче-
ский импульс (в) от тела
подключённый к компьютеру ЭЭГ-датчиками, просматривал возникаю-
щие на экране буквы. При появлении нужного символа, активность мозга
наблюдателя повышалась, компьютер это фиксировал и записывал «отме-
ченную» букву. Так силой мысли человек набирал сообщения. Усовершен-
ствование обработки сигналов позволило создать компьютер, считывающий
до 8 команд в секунду с точностью до 95%. Сигналы считываются точнее, если
электрод имплантирован непосредственно в кору головного мозга. Такой экс-
перимент был успешно проведён в 2005 г.: полностью парализованный че-
ловек с вживлённым электродом научился мысленно управлять роборукой,
совершая ею простейшие движения.
нейрона по его отростку,
аксону (г), передается
следующему нейрону,
и так по нейронной це-
почке достигает нужного
органа (а). При мыслен-
ном управлении компью-
тером роль тел нейронов
играют ЭЭГ-датчики (е),
роль аксонов (ж) - прово-
да, а компьютер (з) ста-
новится исполнительным
органом.
Создатели искусственного интеллекта руковод-
ствуются «Тремя законами роботехники», сфор-
мулированными писателем-фантастом А. Ази-
мовым ещё в 1942 г.:
1.	Робот не может причинить вред человеку или
своим бездействием допустить, чтобы человеку
был причинён вред.
2.	Робот должен повиноваться всем приказам, ко-
торые даёт человек, кроме тех случаев, когда эти
приказы противоречат Первому закону.
3.	Робот должен заботиться о своей безопасности
в той мере, в которой это не противоречит Перво-
му и Второму законам.
Тест на искусственный интеллект
Для входа на некоторые
сайты с целью предотвра-
щения атаки автоматиче-
ских систем пользователю
предлагается распознать
набор искажённых цифр и
букв. Для человека это не составит труда, а для компью-
тера эта задача непосильна. Компьютеры распознают
печатный текст, но в их программу невозможно ввести
все возможные варианты искажений множества зна-
ков, а без этого он пока не может проанализировать
изображение.
ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ
В 1956 г. американский информатик Дж. Маккарти выдвинул
идею создания искусственного интеллекта (ИИ) - компью-
терных программ, выполняющих творческие функции че-
ловека и способных к самообучению. А первые шаги в этом
направлении были сделаны ещё раньше, с появлением пер-
вых ЭВМ: для них стали писать программы игры в шахматы.
Число позиций, возникающих на доске во время игры, до-
стигает 1040. Записать все эти варианты невозможно, для
этого потребуется электронный носитель величиной с Дуну.
Поэтому число возможных ходов должно быть ограничено
анализом игры, расчётом ближайших ходов и выбором под-
ходящих вариантов. И эти задачи решает ИИ.
Для определения уровня «интеллектуальности» компьюте-
ра английский математик и логик А. Тьюринг в 1950 г. пред-
ложил тест, в котором судья (человек) на основании во-
просов и ответов должен определить, с компьютером или
с человеком он общается. Ежегодно проводятся соревнова-
ния компьютерных программ по прохождению теста Тью-
ринга. Но программы пока не могут реагировать настолько
по-человечески, чтобы обмануть всех судей.
Сейчас ИИ используется в самых разных сферах: от ком-
пьютерных игр до распознавания автомобильных номеров
с камер видеонаблюдения. Многие учёные видят будущее
науки и техники в развитии ИИ, который будет помогать со-
вершать открытия и воплощать их результаты на практике.

АЛФАВИТНЫМ УКАЗАТЕЛЬ
238
Абак 28, 206
Автобус 167
Автомобиль 154, 164-165,
167
Адгезионные связи 19
Азбука Морзе 131, 179
Акведук 40-41
Аккумулятор
электрический
(батарея) 113, 126, 129,
130, 131, 152, 153, 156, 158,
175, 178, 194, 200, 206, 209,
216, 220,
Алгебра 78
Алиада 49,
Алфавит 24-25
Алхимия 57, 78
Алюминий 287
Амортизатор 89
Амплитуда 69, 70, 156, 224,
226
Аналитическая машина
207
Анатомия 58, 59, 81,187
Анаэробы 162
Анестезия 187
Анкерный спуск 70, 124,
125
Анод 112, 113, 185, 194, 195,
202, 203
Антибиотики 198-199
Антикитерский механизм
48-49
Антитела 98, 229
Арифмометр 124, 206
Арка 41,52, 53
Архимедов винт 42, 43, 47
Астролябия 49, 124
Астрономия 13, 37, 82,
83, 122, 123
Атмосфера 84, 85, 236
Атмосферное
давление 84, 85, 101
Атом 67, 111, 160, 210, 218,
219
Атомная бомба 212
Атомная масса 186, 210,
211
Атомная электростанция
(АЭС) 210-213
Атомный номер 211
Аэродинамика 188,192,193
Аэростат 104-105, 188
Бактерии 99, 162, 163, 198,
199
Барка египетская 20
Барометр 84-85,105, 108,
123
Батарея электрическая
(аккумулятор) 113, 126, 129,
130, 131, 152, 153, 156, 158,
175, 178, 194, 200, 206, 209,
216, 220,
Белок 98, 232, 234
Бензин 144, 145, 154, 165
Бёрдо 106, 107
Бессемеровский
процесс 75, 93, 121, 170
Бетон 52,149
Билянец 69
Биология 13, 58, 187,
232-233, 234, 235
Биплан 193
Бирема 21
Бит 224
Блауфен 73
Блок (механизм) 30, 31,43,
47, 52, 140, 141
Бороздовое орудие 14
Бронза 26-27, 31,40, 57
Бумага 62-63, 104
Бытовая техника 160, 182,
183
Вакуум 84, 152, 159,215
Вакцина 99, 163
Вариоляция 98
Велосипед 134-135, 192
Весло 8, 21, 77, 133
Вибратор 178
Винт самолётный
(пропеллер) 193, 204
Вирус 98, 162
Водопровод 40-41
Водород 105, 186, 188, 210
Водяная мельница 46-47
Водяное колесо 46, 63, 74,
174
Воздух 104, 114
«Война токов» 175
Волны
звуковые 156
световые 60, 61
электромагнитные 178,
185, 186, 194,218,219,
224, 226, 227
Вольтов столб 113
Всемирная паутина 231
Вулканизация 137
Газ 96,116, 117, 153, 154, 155
Газлифт 144, 147
Газовая плита 144, 183
Газовоздушная смесь 152,
153, 155, 204, 205, 214
Газовый свет 114-115
Газоразрядная (газосвет-
ная) лампа 219, 236
Газотурбинный
двигатель 205
Гальванический
элемент 112, 113, 126
Гальванометр 126,127
Гамма-излучение 186, 211,
226
Гелий 94, 188, 210, 219,
Гелиограф 125
Гелиография 138
Гелиоцентрическая
система 37, 122
Ген 232, 233, 234
Генетика 232-233, 234
Генетически модифици-
рованные организмы
(ГМО) 234
Генотип 233
Геоцентрическая
система 37, 122
Гибридный двигатель 167
Гидравлика44,45,48,49,141
Гидравлический пресс 51,
108-109
Гидротехника 41,42, 46, 56,
80, 174-177
Гидроэлектростанция
(ГЭС) 174-177
Гипокауст 57
Гироскоп 23, 65, 214
Глазурь 54
Гномон 44, 65
Гончарный круг 22-23
Горн (печь) 33
Гравитация 123, 215
Граммофон 168-169
Гребной винт 118, 190, 191
Грейферный
механизм 181
Грома 38
Группы крови 229
Гусеничный ход 185
Давление 51,79, 84, 855,
108, 152
Дагеротипия 139-139
Дамба 56
Двигатели 21, 47, 51, 100,
101, 102, 103, 116, 117
Двигатель внутреннего
сгорания (ДВС) 51, 133,
152-155, 164, 165, 166,
167,188, 190, 193, 204
Движитель 118, 132, 133,
134, 185, 193, 204
Двоичная система
счисления 206, 28
Детектор 194, 195
Дизель 133, 155, 191
Динамит 148, 190
Динамо-машина 127, 174
Динамометр 124
Диод 195
Дирижабль 188, 189
Диск Нипкова 201
Диск Фарадея 127
Диэлектрик 111
ДНК 232, 233, 234, 235, 234
Доменные имена 231
Домна (доменная печь) 75
Донор 228, 229
Дорожное строитель-
ство 38-39
Дрезина 134
Дуговая лампа 158, 181
Естествознание 58
Жаккардовый станок 107,
207
Железная дорога 92, 93,
117, 121
Железо 32-33, 57, 74-75,
120, 121
Железобетон 173
Жернова 46, 47
Жёсткий диск 207, 208,
209, 231
Жиклёр 155
Заземление 125
Закон Архимеда 43, 106
Закон всемирного
тяготения 123, 215, 221
Законы движения
Ньютона 123, 204, 215, 221
Закон Паскаля 108
Законы Кеплера 122
Звёздочка (ведущая
и ведомая) 134, 135
Звук 156, 157, 168, 169, 179,
186, 224, 225, 226, 227
Звукозапись 168-169, 181,
224
Земледелие 12
Золотник 103, 116, 152
Зрительная (подзорная)
труба 82, 83
Зубчатая передача 19,
47, 48, 49, 57, 68, 69, 70, 71,
117, 153
Зубчатая рейка 57, 153
Идеограмма 25
Иероглифы 24, 25
Изолятор 111, 112, 128, 129,
130
Изотоп 210, 211,212
Иконоскоп 203
Иммунитет 98, 162, 228, 229
Иммунология 162-163
Индуктор 127
Инертный газ 236
Инерция движения 22,
23, 123
Инерция зрения 180
Интернет 230-331
Инфекция 198, 199
Инфразвук 156
Инфракрасное излуче-
ние 60, 158, 186, 226
Ион 112,113
Искусственное сердце 229
Искусственный интеллект
197, 237
Калотипия 139
Каменные орудия
труда 4-5
Каменный уголь 75, 114, 177
Камера-обскура 60-61
Каналы Венеции 80
Каравелла 1Ь-П
Каракка 76
Карбюратор 155, 164
Карданов подвес 64
Кардиостимулятор 229
Карета 88, 89
Катки 18, 31
Катод 112, 113, 185, 194,
195, 202, 203
Катодная трубка 185, 202
Катодные лучи 185, 202, 210
Каучук 136,137
Квант 218
Квантовая физика 218
Керамика 10-11, 22-23,
90, 91
Керосин 145, 204, 216
Керосиновая лампа 145
Кибернетика 197
Кинематограф 180-181
Кинескоп 202, 203
Кинетоскоп 180
Клепсидра 44-45, 68
Клинопись 11,25
Клонирование 232-233, 235
Книгопечатание 72-73
Ковка 26, 27, 32, 33
Когерер 178, 179, 194
Кокс 75, 114
Коксование 75, 114, 136
Колесница 19, 38
Колесо 18-19, 46, 47, 103
Колесо Лейбница 206
Колизей 52-53
Кольцо Модели 109
Коляска 38, 89
Комбайн зерноуборочный
184
Компас 64-65, 76
Компрессоры 204, 205
Компьютер 206-209, 225,
230, 231,237
Компрессор 161, 204
Конденсатор
электрический 112, 203
Конденсация 100, 161
Конка 93, 166
Контакт электрический
113, 129, 130, 157, 198, 202
Копирка 150
Корабль 20, 21,76, 77
Коробка передач 164, 165,
190
Космический корабль
220-223
Космодром 217
Космос 214-217, 220-223
Крен 193
Кривошипно-шатунный
механизм 102, 103, 116,
117, 119, 134
Крица 33, 74, 75
Кричный горн 75
Кричный передел 75
Кружала 41, 53
Ксилография 72
Кулачковый механизм
74, 107
Купол 53
Лазер 218-219
Лампа накаливания
158,159
Лейденская банка 112, 125
Лебёдка 140, 141, 146
Линзы 66, 67, 82, 83, 87
Литеры 72, 73, 150
Литьё 26, 27
Лодка 8-9
Лошадиные силы 103
Лук 5
Луч 60, 61,66
Лучина 7
Лучковое сверло 5, 31,34
«Магдебургские
полушария» 85
Магнит 64-65, 126, 127, 128
Магнитное поле 65,126,
128, 129, 178, 202
Магнитные полюса 65, 126,
128, 129
Магнитные склонения 65
Магнитофон 169
Мазер 219
Майолика 91
Мартеновский
процесс 75, 170
Масляная лампа 7, 57
Математика 28, 29, 36,
37, 78
Материнская плата 207,
209
Маховик 22, 23, 35,71, 102,
103, 153, 164, 176, 182
Мачта 20, 21,75, 76, 191
«Машинная революция»
102
Маятник 70, 71
Медицина 58, 59, 81, 187,
198-199, 228-229, 235, 237
Медь 26,27,31,40,57, 112,
113, 127
Мембрана 157, 168, 169
Металлообработка 26-27
Металлургия 26, 27, 74, 75,
120, 121
Метрополитен 148-149
Микроорганизмы
(микробы) 86, 162
Микроволны 186, 226
Микроскоп 67, 86-87
Микрофон 157, 179, 224
Молекула 94, 112, 137, 142,
143, 152, 160
Молниеотвод (громоотвод)
125
Монгольфьер 104-105
Мономер 137
Моноплан 193
Морской хронометр 71,
124, 125
Морфема 24
Мотоцикл 167
Мотыга 12
Мощность 103
Напряжение электрическо-
го тока 128, 175, 176
Насос паровой 100
Насос поршневой (помпо-
вый) 47, 50, 51,84, 109, 133
Насос плунжерный
141, 147
Натуральная
философия 37
Небоскрёбы 141, 172-173
Невесомость 221
Негатив 139
Нейлон 235
Нейтроны 210, 211,212, 213
Неон 236
Нефтепереработка
144-145, 183
Нефть 144, 145, 146, 147
Нивелир 30, 31

239
Нитроглицерин 148
Нить накаливания 159
Нобелевская премия 190
Объектив 83
Объём 36, 37, 43, 78, 94, 104
Огниво 6
Огонь 6-7
Олово 27, 57
Оперативная память 207,
208, 209
Оптическое волокно 227
Орбиты космические 215,
217, 222, 223
Ордер архитектурный 56
Оспопрививание 98-99
Отопление 81, 144, 184
Очки 66-67
Палеофон 168
Пантограф 167
Пароатмосферный
двигатель 101
Паровая машина 51,
100-103, 116, 117, 118, 119,
127, 146, 174
Паровоз 93, 116-117, 149,
191
Пароход 118-119, 121
Парус 20,21,77
Паскалина 124
Пастеризация 163
Патент 97
Патефон 169
Педаль 35, 107, 134, 135
Пенициллин 198-199
Перегрузки 221
Переделочный процесс 74
Переменный
ток 128, 156, 175, 176
Периодический закон 186
Перископ 132
Перфокарты 207, 208, 209
Печатный станок 73
Печь
гончарная 23
отопительная 81
доменная 74-75
мартеновская 75
сыродутная 33
Пиксель 225
Пиктограмма 24
Пирамиды египетские
30-31, 172
Пиролиз 114
Пироскаф 118
Письменность 24-25
Пишущая машинка
150-151
Плазма 113
Планер 192
Пластмасса 137, 142,
143,145
Плесень 198, 199
Плот 7
Плотина 46, 56
Плотность вещества 94, 160
Плуг 14-15
Пневматика 50
Повозка 18, 19, 38, 88
Подводная лодка 132-133,
Подъёмные механизмы 30,
31,52, 140-141
Позитив 139
Полимер 137, 235, 142, 143
Полиспаст 42,43
Полиэтилен 143
Попутный газ 144
Порох 78, 79, 142
Поршень 50, 51, 100, 102,
103, 109, 152, 153, 154, 155
Поршневой двигатель 204
Постоянный ток 128,175,176
Посудомоечная
машина 183
Прививки 99
Привод 34
Прикладная наука 122
Примус 145
Природный газ 114, 144
Проводник 111, 112, 126,
128, 129, 130
Программирование
206, 207, 208, 209
Прокатный стан 120-121
Протез 228
Протоны 210, 211,212
Проходческий щит 149
Процессор 207, 208, 209
Прядение 16, 96
Прядильная машина 96-97
Прядильные материалы 16
Прялка 16, 96
Пудлингование 120
Пылесос 183
Равновесие 42, 69, 137
Радиатор 164
Радиация 211
Радио 171, 178-179, 186,
220, 226
Радиоактивность 210, 211
Радиоволны 178, 179,
186, 226, 227
Радиолампы 194
Радиоприёмник 179, 226
Ракета
баллистическая 214, 216
бамбуковая
китайская 79
космическая 214,216,
217, 220, 222, 223
Ракетный двигатель
жидкостный (ЖРД) 214,
220
Распределительный вал 107
Реактивный двигатель 51,
79,204-205,214
Реборды 92, 93
Регулятор 69, 70, 71,236
Резина 136-137
Резонатор 156, 178, 219
Рельсы 92-93, 117, 121
Ремез 17, 106, 107
Ремезки 17, 106
Ременная передача ПО,
164
Рентгеновское
излучение 185, 186, 226
Рессора 88-89
Рефлектор 83
Рефрактор 83
Рефрижератор 160
Реципиент 228, 229
Римский орган 51
Робот 196-197
Розетка электрическая
159, 175
Ротор 127, 129, 174, 176,
177, 190
Ртуть 57, 84, 94, 95, 139
Руда 26, 32
Рысканье 193
Рычаг 42, 43, 150
Рычажные весы 42, 69
Сайт 231
Самолёт 192-193, 204, 205
Самопрялка 17, 96
Свет 60, 66, 138, 181, 186,
200, 201,202, 203, 218, 219,
225, 226, 227
Светильный газ 114, 145
Свеча 7, 81
«Свеча Яблочкова» 158
Свод 52, 53, 80
Свинец 40
Связь 13, 38, 125, 130-131,
178-179, 200-201, 206,
226-227
Секстант 123
Сервер 230, 231
Сердечник 126
Сеялка 14
Сила Ампера 129
Сила Лоренца 127
Сила электрического
тока 128, 175
Синтетика 145, 235
Сифон 44, 45
Сканирование 200, 202
Скань ПО
Соленоид 126,127, 128, 156
Сопло 50, 204, 205, 214, 220
Сопротивление электриче-
ское 128, 175, 178
Сотовая связь 226-227
Спутник 214-217, 221
Сталь 33, 74, 121, 170,171
Станок 34
Статика 123
Статор 127, 129, 174, 176,
177, 191
Стекло 54, 55, 66, 87
Строительство 13, 30-31,
38-39, 40-41,52-53, 56, 80,
148-149, 170-171, 172-173
Ступица 19
Субмарина 132-133
Суппорт 35
Сцепление 164, 165
Счёты 28
Таблица Менделеева 186
Талевая система 146
Тангаж 193
Тауматроп 180
Телевидение 200-203
Телевизор 203
Телеграф
копирующий 200
электрический 130-131,
179
оптический 125
Телекрофон 156
Телескоп 69, 82-83
Телефон 156-157, 196,
226-227, 230
Темперамент 59
Температура 94, 160
Теорема Пифагора 37
Теория 36
Тепло 94, 158, 160
Тепловоз 191
Тепловые электростанции
(ТЭЦ) 177, 213
Теплоизолятор 160
Теплопроводность 160
Теплоход 190-191
Термометр 94-95
Термоэлектронная
эмиссия 194
Тест Тьюринга 237
Ткацкий станок
механический 106-107
ручной 16, 17, 106
Токарный станок 34-35
Тоннели 148, 149
Трактор 185
Трамвай 166, 167
Транзистор 195
Трансплантация 228-229,
235
Трансформатор 175, 177
Трение 6, 18, 19, 47, 64, 76,
92, ПО, 123,215,217, 220
Триод 195, 201
Троллейбус 166
Трубка Крука 202
Трубчатый электронагрева-
тель (ТЭН) 159, 183
Турбина 100, 174, 176, 177,
204, 205, 213
Турбовинтовой двигатель
(ТВД) 204
Турбореактивный двигатель
(ТРД) 204
Тяга 92, 184, 204
Тяга реактивная 204
Углеводороды 144, 145, 152
Углекислый газ 32, 74, 75
Углерод 210
Удельный вес 104
Удобрение 185
Ультразвук 156
Ультрафиолетовое
излучение 60, 186, 226
Уран 210, 211
Ускорение 123, 221
Учение Коперника 122
Фарфор 90-91
Фаянс 91
Фейерверк 78, 79
Фен 183
Фенатископ 180
Физика 37, 78, 123, 186
Философский камень 57
Фонограф 168
Фотография 138-139, 200,
225
Фотография цифровая 225
Фотокамера 67, 139,181
Фотон 186,210,211,218,
219, 236
Фотоплёнка 139, 180, 181
Фотоэлементы 201
Фотоэффект 200
Фундаментальная наука
122
Химия 13, 57, 75, 78-79, 114,
136-137, 138, 142-143, 152,
234, 235
Хирургия 58, 59, 81, 187
Холодильник 160-161
Хоробат 39
Хромосомы 232, 233
«Царская водка» 78
Цвет 60, 61,224, 225
Целлофан 143
Целлулоид 139, 142
Целлюлоза 142
Цемент 52, 53
Цепная передача 134, 164,
165
Цеппелин 188-189
Цифровой (двоичный) код
206, 207, 224
Цифровые технологии 157,
206, 224-225, 230, 231
Цифры 28, 29
Чадуфон 46
Частота электрического
тока 128, 226
Часы
атомные 236
водяные 44-45
механические 68-71
огненные 45
песочные 45
солнечные 44, 45
Челнок ткацкий 16, 106
Червячная передача 107
Чесальная машина 96
Чугун 74
Шальер 105
Шар Эола 50
Швейная машина 182
Шестерёнка 47, 48, 117, 68,
69, 70, 71
Шестерённые механизмы
47, 48, 49, 68, 69, 71,206
Шихта 33, 74, 75
Шкала Фаренгейта 95
Шкала Цельсия 95
Шлак 33, 74
Шпиндель 34
Шпиндельный спуск 70
Шприц 50, 185
Штукофен 74
Штурвальное колесо 77
Эбонит 137, 169
Эволюция 58, 187
Эйфелева башня 170-171
Экспозиция 138, 139, 181
Эксцентрик 103, 153, 164,
181,204
Электрическая дуга ИЗ,
158,178
Электрическая лампа
158-159
Электрическая плита 183
Электрическая свеча
153, 154, 155, 164, 165
Электрическая цепь
112,113, 175
Электрический заряд 111,
112
Электрический звонок 131,
179
Электрический ток 111, 112,
113, 126, 128, 129, 175
Электрический утюг 183
Электрическое поле 110,
178
Электрическое реле 179,
196, 208, 209
Электричество 110, 111,
112, 113, 126, 128, 129, 158,
159,175, 178
Электрогенератор 127,
128, 159, 174
Электрод 112, ИЗ, 159, 236
Электродвигатель 128-129,
166, 183, 190, 191
Электролит ИЗ
Электромагнит 126, 131,
157
Электромагнитная
индукция 126
Электромагнитное
излучение (волны) 60, 61,
178, 179, 185, 186, 194, 218,
219,224, 226, 227
Электромотор 128-129,
166, 183, 190
Электрон 65, ПО, 111, 112,
113, 126, 127, 128, 129, 185,
194,202, 203,210,211
Электроника 194, 195, 204,
205, 210, 211
Электронная лампа
194-195, 202, 203, 208, 209
Электронно-вычислитель-
ная машина (ЭВМ) 208, 209
Электронно-лучевая трубка
202
Электроскоп ИЗ, 130,
Электростанции 144, 159,
174-177, 210-213
Электрофор 110, 111, 130
Элементы (стихии) 37, 57
Элероны 193
Энергия 5, 160, 186, 218,
219
ЭНИАК 208
Эолипил 205
Эскалатор 167
Ювелирные вальцы 120
Ядерная энергия 210-211
Ядерный реактор 212, 213

Школьник, Юлия Константиновна.
Ш67 Наука и техника: полная энциклопедия : иллюстрации автора /
Ю.К. Школьник. - Москва : Эксмо, 2016. - 240 с.: ил.
Мы не мыслим жизни без электроприборов, не расстаёмся с мобильным телефо-
ном, проводим целые дни за компьютером, пользуемся предметами, сделанными из
разных материалов. А многие ли из нас знают, как всё это устроено? Как идёт ток по
проводам, из чего делают пластмассу, что крутит колёса машин, как передаётся изо-
бражение по телевизору? Книга «Наука и техника» расскажет вам об устройстве мно-
гого из того, что нас окружает. Шаг за шагом пройдя всю историю развития научной и
технической мысли человечества, даже неподготовленный читатель легко разберётся,
как работает лазер, что такое цифровые технологии и почему не падают спутники с
орбиты. Многочисленные схемы и картинки помогут наглядно представить устройство
и принцип работы различных механизмов. Эта книга пригодится школьникам в освое-
нии физики, химии, математики, информатики, биологии.
УДК 087.5: [001+62]
ББК 72.3я2+30я2
ISBN 978-5-699-77837-9
© ООО «Издательство «Эксмо», 2016
Все права защищены. Книга или любая ее часть не может быть скопирована, воспроизведена в электронной или
механической форме, в виде фотокопии, записи в память ЭВМ, репродукции или каким-либо иным способом, а
также использована в любой информационной системе без получения разрешения от издателя. Копирование,
воспроизведение и иное использование книги или ее части без согласия издателя является незаконным и влечет
уголовную, административную и гражданскую ответственность.
Справочное издание
аныкдамалык, баспа
Школьник Юлия Константиновна
НАУКА И ТЕХНИКА
Полная энциклопедия
(орыстшнде)
Ответственный редактор Е. Ананьева. Литературный редактор Ю. Зайцев
Художественное оформление В. Безкровный. Художественный редактор И.Сауков
Подбор иллюстраций Ю. Школьник, Г. Злобин. Компьютерная графика А. Кашлев
Компьютерная верстка/W. Гришина. Корректор Т. Бородоченкова
В оформлении обложки использована фотография: Julien Tromeur / Shutterstock.com
Используется по лицензии от Shutterstock.com
Во внутреннем оформлении использованы фотографии: Ильдус Гилязутдинов, Антон Денисов, Михаил Кулешов,
Алексей Никольский, Михаил Озерский, Николай Пашин, А.Соломонов / РИА Новости; Архив РИА Новости;
BSIP / DELOCHE/ AFP / East News; Song fan / Imaginechina / АР Photo / East News;
Alexander Raths, Kirsty Pargeter, MG_54, Juho Ruohola, Ryhor Bruyeu, 7maru, wonry, scaliger, Yury Gubin,
Андрей Шевченко, MariuszBIach, Sam Camp / Istockphoto /Thinkstock/ Gettyimages.ru;
Zoonar RF/ Zoonar/ Thinkstock/ Gettyimages.ru; N.Okhitin / Zoonar/ Thinkstock/ Gettyimages.ru;
Oli Scarff / Getty Images News/Thinkstock/ Gettyimages.ru; Hemera Technologies/ PhotoObjects.net /Thinkstock/ Gettyimages.ru;
Starover Sibiriak, Irina Borsuchenko / Shutterstock.com
Научные консультанты:
Сафронов Е.П. (Орудия труда; Свет и тепло; Материалы и технологии; Транспорт; Гидротехника; Хранение и передача информации; Металлургия;
Строительство; Преобразование энергии; Приборостроение; Математика; Физика; Химия; Освоение космоса)
Захаров А.П. (Орудия труда; Транспорт; Металлургия; Строительство; Преобразование энергии; Приборостроение; Освоение космоса)
Херувимов А.Н. (Преобразование энергии; Физика)
ТрахтенбергЮ.А., кандидат медицинских наук (Медицина; Биология)
Голимбет В.Е., доктор биологических наук, профессор, зав. лаб. клинической генетики ФГБНУ НЦПЗ (Медицина; Биология)
ООО «Издательство «Эксмо»
123308, Москва, ул. Зорге, д. 1. Тел. 8 (495) 411 -68-86.
Home раде: www.eksmo.ru E-mail: info@eksmo.ru
©Hflipyuui: «ЭКСМО» АКБ Баспасы, 123308, Мэскеу, Ресей, Зорге кешес!, 1 уй.
Тел. 8 (495) 411-68-86.
Ноте раде: www.eksmo.ru E-mail: info@eksmo.ru.
Тауар бел rici: «Эксмо»
Казаксган Республикасында дистрибьютор жене ен!м бойынша
арыз-талаптарды кабылдаушынын,
eKini «РДЦ-Алматы»ЖШС, Алматы к-, Домбровский кеш., 3«а», литер Б, офис 1.
Тел.: 8(727) 2 51 59 89,90,91,92, факс: 8 (727) 251 58 12 вн. 107; E-mail: RDC-Almaty@eksmo.kz
6н!мн!н,жарамдылык мерз!м! шектелмеген.
Сертификация туралы акпарат сайтта: www.eksmo.ru/certification
Сведения о подтверждении соответствия издания согласно законодательству РФ о техническом
регулировании можно получить по адресу: http://eksmo.ru/certification/ .
9нд!рген мемлекет: Ресей. Сертификация карастырылмаган
Подписано в печать 16.06.2016. Формат 60х841/8.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 28,0. Тираж экз. Заказ

Полная энциклопедия
Орудия труда • Свет и тепло
Материалы и технологии • Металлургия
Строительство • Гидротехника
Транспорт • Приборостроение
Биология • Медицина
Химия • Математика
Физика • Преобразование энергии
Хранение и передача информации • Освоение космоса
Л ТАКЖЕ:
Бусы для чтения. Водопровод - убийца. «Воровка воды».
Древнегреческий компьютер. Мир через дырочку. Микроскоп с коробок.
Банка для электричества. Аптека вместо бензоколонки.
Телевизор с моторчиком. Двухголовые собаки. Мирный атолс
Источник вечной молодости. Непобедимый Тьюринг.
История цивилизации — это не только войны и политика, но и развитие науч-
но-технической мысли. Книга «Наука и техника» проведёт вас по истории
науки и техники шаг за шагом, от простого к сложному, от эпохи камен-
ного топора до цифровых технологий. Вы узнаете, как рисунок превратился
в букву, а бревно — в колесо, как «оторвалось» число от предмета счёта, что
происходит, когда вставляют вилку в электрическую розетку или включают
компьютер. На страницах книги «оживут» скучные параграфы школьных
учебников, и вы увидите, как теория становится практикой, а открытия
воплощаются в изобретениях.
Сложные и неудобные для понимания вопросы объясняются меньшим
количеством слов, чем в учебниках, а наглядные схемы и подробные рисунки
позволят быстро разобраться в самых трудных темах.
Книга «Наука и техника» сделает легким понимание и запоминание школь-
ного материала при подготовке к экзаменам.
Разложите знания по полочкам!