Мы - команда людей, пишущих на разные научно-популярные темы. Наш принцип - рассказывать сложные вещи понятно и увлекательно.
Наш вк: https://vk.com/cat0science
Телега: https://t.me/cat0science
Хабр: https://habr.com/ru/users/CatScience/posts/
Дзен: https://dzen.ru/cat0science
Идиомы есть в каждом языке и по сути своей являются цельными метафоричными выражениями, смысл которых не может быть извлечён из отдельных частей идиомы. Откуда обычно берутся идиомы? Ответ прост как две копейки – отовсюду. Источником идиомы может послужить народная мудрость, литература, исторические события, культурные особенности, иногда идиомы заимствуются в готовом виде из других языков, иногда придумываются на пустом месте и в случайном порядке спустя какое-то время закрепляются в языке.
Чем же с идиомами отличился китайский язык? Тем, что у них есть особая категория идиом, но сначала немного контекста – ни для кого не секрет, что в отличие от алфавитного письма китайский язык оперирует иероглифами. Секретом, однако, может оказаться тот факт, что со времён Конфуция, Лаоцзы, Мэнцзы и прочих великих китайских философов (условно классических период китайского языка датируют от V века до н. э. до III века н. э.), написание иероглифов, если не брать в счёт различные каллиграфические стили, изменилось ровно один раз – в 1956 году, когда написание некоторых элементов упростили с целью облегчения образовательного процесса. В свою очередь это значит, что теоретически любой образованный современный китаец может, после минимальной подготовки, прочитать труды тех лет с довольно высоким уровнем понимания написанного, и тут уже уместно поговорить о том, что такое чэнъюй.
Чэнъюй (成语) дословно переводится как “законченная фраза”. Это идиоматическое выражение, состоящее из четырёх иероглифов, взятое напрямую из древнекитайской литературы или созданное на основе её определённого сюжета. Они являются “застывшими во времени” выражениями с грамматической точки зрения – несмотря на сохранённое лексическое соответствие, слова внутри чэнъюя подчиняются грамматическим правилам классического китайского языка и не соответствуют тенденции современного китайского языка, при которой в использовании преобладают двусложные формы слов, в то время как классический китайский язык исключительно односложен. Всё это в совокупности создаёт определённые сложности в использовании данных идиом в разговорной речи, однако в то же время придаёт им культурную ценность – носители языка рассматривают чэнъюи как олицетворение китайской мудрости, а их уместное употребление считается показателем высокой образованности и умелого владения языком.
Не всегда, но зачастую за четырьмя словами чэнъюя стоит нравственная притча, придуманная древнекитайскими философами для выведения некоего морального образца поведения. Приведём пару примеров эпохи Воюющих царств:
1）守株待兔 – Сторожить пень, поджидая зайца. Означает: сидеть сложа руки, ждать у моря погоды. История из трактата китайского философа-легиста Хань Фэя “Хань Фэй-цзы” (III в. до н. э.) “В царстве Сун жил один крестьянин. Однажды он работал в поле, и вдруг мимо пробежал заяц. Он бежал так быстро, что по неосторожности врезался в пень на участке сломал шею и умер. Крестьянин обрадовался этому, но, однажды заполучив зайца даром, он больше не хотел работать в поле, поэтому он забросил свою мотыгу и стал круглые сутки сидеть рядом с пнем. Крестьянин надеялся, что появятся другие зайцы, которые тоже ударятся о пень и умрут, но так и не дождался их. Жители царства Сун стали рассказывать его историю друг другу и смеяться над ним”
2）刻舟求剑 – Сделать зарубку на лодке, чтобы (потом) найти (уроненный в воду) меч. Означает: действовать без оглядки на изменения в ситуации, делать по мёртвому шаблону История из энциклопедического текста Люй Бувэя (III в. до н. э) “Человек родом из земель Чу однажды переплывал реку Янцзы, и в этот момент лодку настигла огромная волна. От этого меч у него на поясе выпал в воду и пошел ко дну. Странник тут же вынул нож и сделал зарубку на борту. Люди вокруг удивились, но он только улыбнулся и сказал: "Мой меч упал там, где я сделал эту зарубку, поэтому я знаю, где его искать."
3）Ну и напоследок современная мудрость с картинки, которая только станет чэнъюем через пару тысяч лет. Хитрым каллиграфическим трюком восемь иероглифов уместили в четыре - 不想上班，那就不上 - Если работать не хочется, то и не надо.
Есть подозрение, что каждый в молодости мечтал, как он БАЦ! - и откроет что-нибудь новое. Великую Теорему Ферма докажет, первым найдет новый астероид (а это, кстати is real), покажет всем этим скучным седым профессорам да снискает мировую славу. И в некоторых случаях "бац" реально открывается и доказывается... Но, тем не менее, даже после этого все может пойти наперекосяк, и до лавров первооткрывателя вы можете и не дожить. Собственно, про это и заметка – об одном из самых известных случаев, когда неспециалист действительно совершил нечто фундаментальное.
Причудливая конструкция, напоминающая первые бипланы медленно вращалась на картофельном поле где-то в Нью-Джерси на колесах от Ford Model T. Сие тридцатиметровое чудо гаражных технологий (а дух колхоза из радиоастрономов так и не выветрился) являлось направленной радиоантенной, сооруженной молодым инженером Bell Telephone Laboratories Карлом Янским.
Тут стоит покаяться и признать, что с “неспециалистом” я несколько слукавил. Наш герой, родившийся в 1905 году и происходящий из семьи чешских иммигрантов (ВНЕЗАПНО НЕ ПОЛЯК), в 1927-ом году окончил университет Висконсина со степенью бакалавра по **барабанная дробь** физике. Ну, вот такой вот человек со стороны. Уже в 28-ом он начал работать в Bell Labs.
Дабы загладить вину, подкину мякотки для студентов, грезящих о скором успехе: работа, о которой пойдет речь, была буквально первым его заданием. Ее он начал в 28-ом, а продолжал аж до 1935-го! Чувствуете уровень? Первая работа, хоть и единственная, А ЕЕ УЖЕ ХВАТИЛО, чтоб в честь тебя, помимо прочих регалий, назвали внесистемную единицу измерения. Однако же продолжим описывать происходящее. Неплохо было бы пояснить, зачем он занимался тыканием антенной с приемником в небо.
В рамках проекта трансатлантического радиотелефона нужно было исследовать помехи, создаваемые естественным радиофоном. После нескольких месяцев наблюдений Янский выделил несколько типов шумов: - Создаваемые близкими грозами - Создаваемые далекими грозами - Слабое шипение неизвестного происхождения
Как любой приличный человек, он принялся выяснять природу сего шипения. Сначала максимум сигнала наблюдался по направлению на Солнце, затем спустя время он сместился - источник был явно более далекий. Но были у него и иные свойства, например, жесткая повторяемость каждые 23 часа 56 минут (звездные сутки aka период вращения Земли) т.е наш объект был жестко закреплен на небе.
Карл Янский на грубом рисунке Небесной Сферы поясняет, куда же на самом деле смотрит его антенна
Карл посмотрел, поосозновал, куда именно направлен его приемник и остановился на центре нашей галактики в созвездии Стрельца. Что этим он выяснил? Что центр нашей галактики прям СИЛЬНО светит в радиодиапазоне. В наше время уже понятно, что этот сильнейший “фонарик” суть сверхмассивная черной дыра Saggitarius A* (звездочка - это элемент нотации, обозначающий компактный объект-радиоисточник).
Та самая черная дыра Sagittarius(Стрелец) A* в объективе Event Horizon Telescope
Ну вот, собственно, весь научный результат. Его Янский и опубликовал: сначала в человеческой прессе по типу New York Times, а потом и в рецензируемых журналах.
Список публикаций
Прогремели еще несколько интервью и для газет, и для радио, в том числе и самое важное для последующего сюжета - доклад 3-его Июля 1935-го года на National Convention of the Institute of Radio Engineers in the Statler Hotel in Detroit.
Но с дальнейшей разработкой непаханного, во всех смыслах, поля по ряду причин не задалось. Первая – Великая Депрессия, из-за которой обсерватории побаивались вкладываться в нечто новое и странное. Оказывается, даже публикации в Nature бывает недостаточно.
Вторая же поинтересней и раскрывает наш заголовок. Когда Карл пришел к начальству с предложением построить новую антенну уже большей параболической формы (как у всех приличных телескопов радиоволны - тоже свет и подчиняются тем же законам) и продолжить исследования, ему доступно объяснили, что конторка-то частная. И все, что ей было нужно (что естественный радиофон - не помеха для их трансатлантического телефона) Янский уже получил, а где там в галактике светит - им побоку. Вот так радиоастрономия на некоторое время и загнулась.
Янский больше астрономией не занимался, жизнь вел вполне счастливую, одно плохо – умер рано в 44 года (14 февраля 1950-го) от болезни то ли почек, то ли сердца. А вот если бы не умер, имел все шансы на нобелевку, ибо точно также ловить радиосигналы от пульсаров начали уже в пятидесятые, (например, PSR B0329+54 в 1954 году), а поняли что это такое, лишь к концу шестидесятых.
(Радиоастрономию надо любить хотя бы за такие фотографии)
Что я хотел этим сказать? То, что радиоастрономия начала давать фундаментальные астрофизические данные еще почти при жизни Карла! Теперь надо разобраться, почему это круто, благодаря чему работы в этой области продолжились и кому сказать спасибо. Ну казалось бы – светит и светит, у нас нормальные телескопы есть, чтоб смотреть на звезды. Как бы не так!
Во-первых, специфика астрономической науки в том, что в сравнении с более приземленными областями знания, данных ВСЕГДА КРИТИЧЕСКИ НЕ ХВАТАЕТ. Поэтому если есть возможность смотреть на объект в ином диапазоне, то на него смотрят. Кроме того огромное количество штук светят либо только на этих длинах волн (многие пульсары), либо заслонены чем-то, что пропускает лишь радио (длинные волны гораздо лучше проходят через препятствия). Как пример: тот же самый центр Млечного пути заслонен пылевым облаком, поэтому в оптике для нас видим плохо. А вот в радио отлично.
Еще можно упомянуть о квазарах/блазарах и тд – это все активные ядра галактик, то есть очень яркие и ОЧЕНЬ далекие радиоисточники. Поэтому современная астрометрия, основная суть которой – точные местоположения и эфемериды (будущие положения) использует их для построения координатной сетки. В этом помогает радиоинтерферометрия, она позволяет создать квазителескоп размером в многие тысячи километров (в оптическом диапазоне такое тоже бывает, но характерные удаления – метры или десятки метров (см. телескоп KEK)). Итогом служит просто фантастическое угловое разрешение, поэтому вся современная астрометрия это либо GPS, либо радиоинтерферометрия. И это все лишь малая часть, которая пришла на ум сразу, поэтому великость открытия теперь будем считать очевидной. Ну и в довеску, чердные дыры фотографируют именно что массивами радиотелескопов.
1/2
1 — та самая знаменитая ЧД в M87. 2 — снова Sagittarius A*
Осталось назвать реципиентов нашей коллективной благодарности за продолжение дела Янского – Джона Крауса и Грота Ребера! Оба были на тот самом упомянутом докладе 1935-го года, поэтому я про него и говорил. Но про них, может быть, потом.
В прошлый раз мы погрузились в историю создания Кассини, рассмотрели его энергетическую систему и магнитную чистоту, разобрали различные проблемы, возникшие при планировании автономной миссии в глубоком космосе. Однако на энергии не оканчивается подготовка к космическому полёту: чтобы миссия приносила пользу, нужно иметь связь с Землей, где учёные могут анализировать показания приборов, корректировать курс аппарата и делать ещё кучу полезных штук.
В общем, нам нужна антенна. Мощная. Сигнал ослабевает пропорционально квадрату расстояния до объекта - а мы далеко улетаем. Если точнее, то на расстояние около 1400 миллионов километров, в среднем расстояние от Земли до Сатурна будет в колебаться в пределах от 1200 до 1600 миллионов километров. Для подсчёта идеальных потерь мощности сигнала есть одна замечательная формула FSPL. Подставив все известные значения получим ослабление примерно в 10^29 раз. При передаче с Сатурна на Землю он теряет в мощности 29 нулей - только вдумайтесь в эту цифру - и это ещё в идеальном случае…
Разумеется, ослаблению можно противопоставлять усиление сигнала: и здесь размер имеет значение. Сразу скажу, что на Кассини был установлен передатчик мощностью в 20 Ватт (та самая мощность, что ослабляется с расстоянием) - мощность была ограничена из-за жёсткого ограничения энерговыработки на Кассини. И, хотя временами передатчик использовал до 40 Ватт мощности для отправки сигнала, большую часть времени для сообщения с Землёй можно было использовать только запланированные 20 Ватт.
Передатчик работает так, что сигнал от него отправляется во все стороны, он похож на простую лампочку. Далее аналогия с лампой будет активно развиваться, благо видимый свет и радиоволны имеют единую природу электромагнитных волн. Эту лампочку нам нужно увидеть после ослабления её сигнала-свечения на 29 порядков - задача выглядит нереализуемо. Но на помощь приходят сразу 2 способа усилить наш сигнал для восприятия с Земли!
Для начала: почему бы не сфокусировать весь пучок света от нашей лампочки в одну точку - сделать её прожектором? Есть такое замечательное свойство у параболических зеркал: они способны создавать узконаправленный пучок параллельных лучей света, если расположить источник света в фокусе этого самого зеркала. Притом, так уж работают законы оптики: чем больше диаметр такого зеркала, тем более сконцентрированный луч. А если луч будет менее рассеян, усиление от антенны будет сильнее. И для радиоволн зеркало мы будем называть тарелкой, чтобы не путаться между аналогией и тем, что делаем с радиоволнами.
На Кассини была установлена усиливающая тарелка диаметром в 4 метра. Она обеспечивала видимое усиление для наблюдателя с Земли в 100 000 раз. Тарелка больших размеров создала бы огромное количество проблем при запуске и полёте миссии, а выигрыша от увеличения диаметра тарелки было бы очень мало из-за экспоненциально увеличивающихся требований к той же степени относительного усиления. Короче, тарелка больше была бесполезна и даже вредна для миссии…
Кассини при сборке. Опять-таки, масштаб без человека плохо воспринимается - поэтому вот и люди. В тарелку антенны поместится парочка высоких людей
Ну и вторая возможность усилить сигнал - уже на стадии приёма. Наш главный враг здесь - рассеяние. Чем дальше передатчик от приёмника, тем больше рассеяние и, как следствие, сигнал слабее. Рассеяние значит, что на единицу площади мы получим меньше, в нашем случае, фотонов радиоволн от передатчика, чем могли бы без него. Очень условно, чем ближе к костру мы находимся, тем больше тепла получаем - а с расстоянием тепла на единицу площади приходится меньше. Ну и раз мы хотим получить больше фотонов с передатчика, нужно сделать большие принимающие антенны, которые будут фокусировать весь полученный сигнал в виде фотонов от нашего аппарата в одну точку. Здесь нам опять помогают параболические зеркала. Есть пучок параллельного света от прожектора, который хочется собрать в одну точку. Есть параболическое зеркало. Оно может этот параллельный пучок света собрать в своём фокусе, главное - направить зеркало - принимающую антенну - правильно.
На Земле для приёма сигналов космических аппаратов использовалась Сеть дальней космической связи НАСА, или же просто DSN. Эта сеть включает в себя сеть параболических антенн в США, Испании и Австралии для круглосуточной связи с аппаратом в любой точке небесной сферы. В каждой точке установлено 3 или более 34-метровых (в диаметре) антенны и одна 70-метровая, что позволяет спокойно говорить об усилении сигнала с Кассини в 10^7 раз.
70-метровая антенна сети DSN NASA - конкретно эта антенна находится в Калифорнии
Суммарно получаем скорость передачи данных с орбиты Сатурна в пределах от 10 до 160 кбит/с - что медленно даже для 90-ых. А приборы продуцируют информацию гораздо быстрее, чем Кассини способен отправить. Более того, помимо показаний научных инструментов, нужно присылать на Землю регулярные отчёты о состоянии аппарата, иногда получать команды с земных антенн…
Кодирование всей необходимой для передачи информации - задача, опять-таки, космически сложная и нетривиальная. С одной стороны, из-за скорости отправки сигнала нужно его максимально сжимать, а с другой, при столь сильном ослаблении сигнала и огромных расстояниях между передатчиком и приёмником, нужно заботиться о помехоустойчивости: единственная ошибка в данных может привести к неправильной интерпретации, к ложному показанию прибора, к ложному знанию. Чтобы единственная ошибка не привела к потере данных, необходимо дополнять данные избыточными по определённым правилам. Эти правила позволяют при ошибке в какой-то из частей восстановить реальные данные.
Здесь я просто скажу, что далеко не все данные в целом покинули Кассини, а те, что всё-таки были отправлены на Землю, были сжаты для уменьшения размеров самих данных (что, тем не менее, могло приводить к их искажению), но в то же время дополнялись специальными избыточными данными, т.е. проводить процесс, обратный сжатию.
Антенна есть - нужно ещё направить сигнал. Если наша антенна будет отправлять сигналы в далёкий космос, нам от него не будет никакого проку. На столь огромном расстоянии даже малейшая ошибка в определении реального положения аппарата и необходимого положения для связи с Землёй чревата значительным ослаблением сигнала, если не сразу потерей связи. Вроде бы в этом отношении не должно возникать особых сложностей: просчитай ещё до самого полёта все необходимые положения, да отправляй на аппарат команды, чтобы он в нужные моменты поворачивался. На аппарате можно прописать модель солнечной системы, из расчётов на которой и из внешних способов определения положения он будет знать своё положение относительно Земли. Раз он сам будет знать своё положение, он сможет сам, при опасных ситуациях, связываться с Землёй - и можно дальше жить спокойно.
По счастью, сложности, способные препятствовать нормальной деятельности аппарата были давно известны. В первую очередь я говорю про эффекты Теории Относительности. Раз уж мы пользуемся часами на космическом корабле (нужно же запустить движки в момент Икс, а не когда солнечный ветер переменится), их ход будет иным вследствие иной близости/дальности массивного Солнца и относительной скорости Земля-Кассини. Т.е. программу нужно вбить ещё и поправки на часы, что должны работать автономно - нам посылать команды на Кассини так же сложно, как и получать с него информацию, и регулярно это делать нецелесообразно - передача информации и так ограничена в своих объёмах из-за скоростей, и кроме того для передачи с Земли энергозатратна. Занимать даже немного времени и энергии для ежедневных сеансов на поправку часов вылилось бы в потерю и так сжатых данных и, не будем забывать, в копеечку для NASA.
Более того, возвращаясь к определению эффектов с часами, Кассини должен сам очень хорошо ориентироваться в окружающем его пространстве и чётко понимать своё положение среди Солнца и планет, чтобы такая программа работала, а в теории и сама могла настроиться на Землю в случае непредвиденной ситуации. Такая программа была создана, и Кассини ею активно пользовался - притом вполне успешно. Разумеется, навигация в космическом пространстве нужна не только для непредвиденных ситуаций, и именно с Кассини связана ещё не одна интересная история. В одной из них тоже замешана Теория Относительности, однако сейчас нам нужно кратко окунуться в последний пункт программы с тарелками.
Так уж вышло, что аппарат Кассини должен двигаться с большой скоростью относительно Земли и, соответственно, должен испытывать Эффект Доплера. Когда мимо вас проезжает карета скорой помощи с включённой сиреной, её звучание слышно по-разному, пока она приближается и отдаляется. Так и с радиоволнами, хотя для того, чтобы почувствовать такой результат нужны приличные скорости, наподобие космических. Не будь частота важна, мы бы не сильно заметили эффект Допплера. Тем не менее, принимающие антенны на Земле настроены на узкий диапазон частот, которые могут воспринимать - и без различных правок к сигналу или самим антеннам они не смогут принять нужный сигнал. Кроме того, дешифровка сигнала сильно полагается на знание о его частоте. Снова помогает знание траектории аппарата: в каждый момент времени мы знаем его положение и скорость, можем рассчитать влияние эффекта Доплера - и как результат, справляться с этим препятствием заранее. Опять-таки, можно оказать компенсирующее воздействие на двух уровнях: на аппаратном и на стадии приёма сигнала на Земле. На уровне аппарата передатчик искусственно менял частоту сигнала так, чтобы скомпенсировать эффект Допплера хотя бы частично. На уровне приёмных антенн возможно немного корректировать диапазон принимаемых частот. И снова, знание аппаратом своего положения и моделирование скоростей невероятно помогает больше времени уделить отправке научных данных без потерь из-за неучтённых физических факторов.
визуализация эффекта Доплера для света. Эффект Доплера напрямую связан с "красным" смещением, повсеместно встречающимся в астрономии, но и для нас в космонавтике может иметь значение
Теперь можно заканчивать - взглянем же на весь этот массив инженерной мысли, направленный только в сторону связи между Землёй и Кассини. Впечатляет, хотя это далеко не вся информация, которую можно было бы вспомнить про его системы связи: про сами частоты, к примеру, можно было бы рассказать много, как и про кодирование телеметрии - данных с аппарата, как и про вспомогательные системы связи. А казалось бы, что может быть проще радиосвязи для космической миссии, когда эта же технология используется уже полвека везде, где можно? Под конец хочу ещё сказать, что с помощью всей этой системы связи, ещё на подлёте к Сатурну, Кассини смог с беспрецедентной точностью измерить один из параметров системы Параметрического Постньютоновского Формализма - ППН - и это измерение позволяет говорить о том, что теория гравитации Эйнштейна максимально близка к истине, тогда как на альтернативные были наложены жёсткие ограничения.
О сути эксперимента и результата я ещё расскажу в одной из последующих заметок, а пока предлагаю ужаснуться ослаблению сигнала в 100000000000000000000000000000 раз, поразиться глубине инженерной мысли, что раз за разом преодолевает подобные препятствия, и жить дальше, зная чуть больше.
8 лет назад, сгорев в атмосфере Сатурна, космический аппарат “Кассини” завершил своё почти 20-летнее путешествие от Земли до Сатурна. Дважды продлённая миссия этого космического аппарата была направлена на систему Сатурна: сам газовый гигант, его кольца и спутники.
Собственно, это был первый аппарат, что вышел на орбиту Сатурна и изучал его не на пролёте, но целенаправленно. Изучение на протяжении многих лет позволило совершить куда больше научных открытий, чем ранние миссии Пионеров и Вояджеров. Самые яркие прорывы, которые можно назвать уже сейчас - это открытие водяных гейзеров на Энцеладе - одном из крошечных ледяных спутников Сатурна, и посадка зонда на поверхность Титана - крупнейшего спутника Сатурна с плотной атмосферой и, как выяснилось примерно в то же время, вполне себе жидкими морями и реками из жидких углеводоров. В некотором роде, открытия Кассини-Гюйгенса позволили переписать учебники по астрономии, давая даже немного работы астробиологам в их нелёгком поиске внеземной жизни.
фотография Энцелада с теневой стороны, в нижней части фотографии явно видны гейзеры, оставшиеся от них облака льда, содержащие в себе следы органики
сопоставление фотографий при пролётах аппаратом Кассини Титана с радиокартографированием - видно изменение береговой линии, притом точный источник явления неизвестен до конца)
единственная фотография с поверхности Титана, переданная зондом Гюйгенс. Для облегчения восприятия была повышена контрастность фотографии
Итак, давайте внятно определимся, каковы были задачи для аппарата. Если совсем кратко, то было необходимо донести большое количество научного оборудования и спускаемый зонд до системы Сатурна, питать весь аппарат около десятка-двух лет, отправлять научные данные на Землю, уметь маневрировать для более полного осмотра системы Сатурна, и выполнить ещё сонм чуть менее заметных задач, не вошедших в этот список - и всё это обладая знаниями и технологиями из 90-ых. Задач много, и каждая требует пристальнейшего внимания - любая поломка может привести к преждевременной гибели миссии, и мы не получим ничего с тех усилий, что уже были вложены в аппарат…
С энергией в космосе вообще сложновато, т.к.половина способов получения энергии на таких масштабах времени без регулярного техобслуживания у нас, оказывается не работает: большая часть нынешних способов получения электричества заключается в использовании некоторого явления, что должно вращать турбину. Однако обычно после запуска с аппаратом невозможно что-либо сделать - разве что обновить программное обеспечение. Поэтому от движущихся частей на космических аппаратах пытаются избавляться - любой износ, поломка, смещение частей аппарата, воздействие полей могут вызвать поломку этой части и, вероятно, скорое прекращение миссии. Выработка энергии - невероятно важная задача для любой космической миссии, и здесь обходятся обычно двумя решениями: солнечные панели и РИТЭГи - Радиоизотопные Термоэлектрические Генераторы. Оба решения имеют свои особенности в работе, свои преимущества и недостатки, особо проявляемые в контексте временного периода.
Солнечные панели, очевидно, требуют солнца для работы, буквально преобразуя попадающий на них свет в напряжение между пластинами, создавая ток. Но есть в солнечных батареях парочка недостатков, сильно проявляющих себя в условиях, где мы хотим их использовать. Для начала, солнечные батареи сами по себе, на самом деле, малоэффективны - даже сейчас КПД в 20% считается большим. Этот минус усугубляется и пунктом нашего назначения, в который мы отправляем наш Кассини-Гюйгенс - в 10 раз дальше, чем уже сейчас (а значит солнечного света будет в 100 раз меньше на ту же площадь в идеальном случае) и ужасаемся площади, необходимой для покрытия наших хотелок в энергии. Даже если предположить, что мы сможем обеспечить необходимую площадь для перекрытия энергетических нужд солнечными панелями (т.е. иметь примерно в 100 раз большие солнечные панели, чем около Земли), приходят обычные космические проблемы: габариты и масса.
С учётом того, что солнечные панели не абсолютно плоские и вполне себе весомые, и единственный способ их упаковки заключается в складывании (что требует дополнительных поддерживающих ферм, огромного количества специальных шарниров, специальных соединений и прочих сложностей при больших рисках, связанных с отсутствием техобслуживания), такой аппарат банально может иметь слишком большие массу и объёмы, чтобы довести это дело до точки назначения в виде Сатурна. И опять-таки, если решим проблему доставки аппарата с такими гигантскими панелями, столкнёмся с комплексом проблем от огромной площади аппарата: ограниченная манёвренность вследствие низкой жёсткости всей конструкции, микрометеоритная бомбардировка, что особо актуально для Сатурна - микрочастицы пыли далеко не полностью собраны в кольца - и далее по списку.
РИТЭГи же - несколько иная тема. Радиоизотопные Термоэлектрические Генераторы преобразуют тепло, выделяющееся в большом количестве от распада радиоактивных элементов, в электричество. Замечательное решение для миссий, что не требуют сильно большого количества энергии и отправляются в далёкий космос. Нам парочки таких хватит, пусть они тяжёлые и жутко дорогие.
Если бы не совсем недавно произошедшие с разницей в 3 месяца сначала катастрофа шаттла Челленджер, а потом - авария на Чернобыльской АЭС, проблем с РИТЭГами бы вообще не было. Однако, на фоне развившейся радиофобии, полёты аппаратов, содержащих любые потенциально токсические вещества - в особенности, радиоактивные - встречали волны протестов. Тем более, что уже существовал аппарат, что полетел с РИТЭГом и вернул в земную атмосферу около килограмма распылённого ядерного топлива. Авария аппарата Transit 5BN-3 в 1964, что шёл с РИТЭГом SNAP-9A {5} была одним из основных аргументов в протестах.
РИТЭГ SNAP 9A, вызвавший радиационное загрязнение атмосферы при неудачной попытке вывода на орбиту очередного спутника Transit'а. Большая часть радиационного загрязнения пришлась на южное полушарие
РИТЭГ GPHS, работавший на Кассини. Аналогичные ему по строению летали на аппаратах Galileo, Ulysses, New Horizons. Эта махина весит почти полцентнера и содержит в себе около 11 килограмм диоксида плутония-238
Тем не менее, уже с 70-ых годов в NASA разрабатывался особый тип РИТЭГов - GPHS {6}. Если коротко, то ядерное топливо содержалось в особом контейнере из иридия, способном пережить взрыв ракеты на старте или в воздухе, огромные нагрузки - в общем, давно был рассчитан на худший вариант развития событий, и потому запуск был разрешён даже на волне радиофобии. Протесты не могли пересилить многолетние разработки и испытания… В общем, поставить радиоактивную батарейку разрешили - первый вопрос решён.
Однако просто поставить РИТЭГи на случайное место на аппарате нельзя. Всё-таки штука горячая, особенно ближе к старту, да ещё и фонит немного - аппарату требуется смотреть на магнитные поля вокруг, обследовать радиационный фон.. В общем, расположение РИТЭГов - ещё одна задачка со звёздочкой для разбора.
Конкретно в этот раз нас встречает такая проблема: учёные хотят поставить на аппарат магнитометр, дабы очень точно измерять магнитные поля около Сатурна и его лун. А раз это помогает им узнать внутреннее строение планет, они хотят высокую точность, чтобы точнее знать внутренности! Если вдаваться в цифры, учёные хотят точность от нескольких наноТесла (10^-9 Тл или 0,000000001 Тл) до Гаусса (10^-4 Тл или 0,0001 Тл). Для сравнения, магнитное поле Земли около поверхности имеет напряжённость около 30-50 мкТл (они же 30 000 - 50 000 нТл, они же 0,3-0,5 Гаусса). Неодимовый магнит может иметь напряжённость магнитного поля около 1 Тл - действительно мощная штука. Вернёмся к аппарату: чтобы точно не было значимого влияния на результаты изучения полей, мы должны уменьшить поле аппарата до примерно 0,2 наноТесла или же 200 пикоТесла, с такими помехами учёные готовы мириться.
Но вот незадача: магнитные поля появляются от очень многих источников, что мы ставим на аппарат: двигатели, электрические системы электрогенераторы… На самом деле, электроника является немалой проблемой: на Кассини было порядка 1,5 тысяч электрических компонентов, более 20 тысяч соединений проводами общей длиной в 14 км. Условно можно представить себе хаотичную систему из сотен, тысяч компьютеров, сложенных вместе в огромную стопку, высотой в 6 метров, диаметром в метра 4-5. Такая штука будет фонить даже на десяток метров на тысячи, десятки тысяч нанотесла при рассматривании на расстоянии в десяток метров. Здесь, на деле, ситуация схожая с вопросом от РИТЭГов, но о ней позже.
Как-то же нужно решить проблему шумов хотя бы от только что разрешённых РИТЭГов? Иначе на аппарате получится мёртвый груз на миссии, куча научных задач не будет решена - и инженерам дадут по шапке! Но ладно, можно вновь обратиться к прошлому опыту, возможно что-то добавив новое. В конце концов Кассини - не первый аппарат, летящий с магнитометрами и РИТЭГами… Ну и что, что первый столь большой, и сразу с 3 генераторами против летавших ранее на одном-двух?
Если посмотрим на относительно давние миссии - к примеру, Вояджеры 1 и 2, то увидим такое решение: вынесем магнитометр на длинную выдвижную балку (свыше десятка метров), там помехи аппарата будут минимальны. Ну а раз Вояджеры просто пролетают мимо планет, у которых нужно понять: есть магнитное поле или нет - в общем можно ограничиться пространственным разнесением. Если проще, можно представить, что магнитометр - это некий слушатель, магнитные поля - интересующий его концерт, а аппарат со своими РИТЭГами - шумная компания, приведшая этого слушателя послушать, но почти не замолкающая. Естественно, слушающий музыку захочет отсесть от шумной компании - но отзвуки всё равно могут доноситься. Однако пока аппарат просто пролетает мимо планеты, нам нужно в целом понять, есть ли магнитное поле у планеты или нет, возможно узнать его примерные порядки значений - но не точное картографирование магнитных полей. Если на концерт не удастся попасть полностью, слушатель просто хочет услышать, он вообще идёт или нет, узнать его жанр - и отдаляется чуть дальше от своей группы.
траектория полётов Вояджеров. Пролёты мимо планет длились несравнено меньше тех лет, что проводили на орбитах Галилео и Кассини
В общем, Вояджеры свою задачу на пролёте сделали - показали, что магнитные поля у гигантов есть, в целом не сильно отличные по мощности от земного, так что следующим аппаратам будет что изучать. Собственно, Кассини и будет изучать Сатурн…
Далее с похожей проблемой столкнулся Галилео. Этот аппарат был относительно мелким, и его магнитометр находился на балке, длиной всего в 4,8 метра - не чета тем десятиметровым гигантам, что мы обсуждали ранее. Тем не менее, требования к аппарату были аналогичны Кассини: Галилео выходил на орбиту Юпитера и должен был картографировать магнитное поле системы. Инженеры на Галилео извернулись достаточно эффектно: у собранного аппарата было измерено суммарное поле в точке будущих измерений, притом был известен вклад каждой системы, каждого прибора аппарата. Трудоёмкая работа, требующая особого оборудования в виде крупных камер Гельмгольца, что нивелируют магнитное поле Земли. Учитывая такой объём доступной информации, можно достаточно просто написать программу, что будет вычитать из показаний магнитометра помехи с аппарата, даже учитывая, какие системы на момент активны, и какие - нет. Продолжая аналогию с музыкой, слушатель смог игнорировать шум товарищей, абсолютно не обращая внимания на их болтовню, будто бы не слыша его. Если его пошлют на все 4 стороны 3 буквами, он услышит, но сможет заигнорить (хотя зарубку сделать сможет..).
Галилео при сборке. Можно немного прикоснуться к масштабам аппаратов, потому что на бумаге, по личным ощущениям, не воспринимается масштаб аппарата по сравнению с людьми
В целом, метод хороший, но имеет несколько минусов, что не позволят использовать в чистом виде на Кассини: в космических условиях никогда нельзя предугадать, как именно будет меняться система: возможно некий сигнал на антенне что-то поменяет в электрической схеме, где-то может произойти ошибка от наведённого на электронную схему заряда, где-то система может деградировать (привет РИТЭГам), ещё куча “может”, что за многие года миссии может создать приличную ошибку. Вероятнее всего, эта ошибка накапливается достаточно медленно, чтобы можно было о ней не беспокоиться, однако нам критически важен иной момент: Кассини невозможно запихнуть в камеру с достаточно точным нулевым магнитным полем (то есть достаточно мелким, чтобы мы могли на него забить при замерах), чтобы замерять его собственное поле. Галилео, в отличие от Кассини, был достаточно мелким, чтобы такая камера могла удовлетворить всем условиям.
Есть ещё аппарат - Улисс. Он использовал единственный РИТЭГ в своей конструкции, но имел важную задачу по исследованию магнитного поля Солнца, в частности, вне плоскости эклиптики (в которой вращаются планеты солнечной системы). Здесь инженеры пошли более хитрым путём экранирования сигнала от генераторов.
инженеры устанавливают РИТЭГ на Улисс. Вскоре они будут изучать солнышко - но сначала полетят к Юпитеру
Магнитное поле вполне себе поддаётся, при расчёте, различным математическим трюкам. Одним из таких трюков является правило суперпозиции: суммарное поле есть сумма полей от источников (обычно говорят про диполи - элементарные, простейшие источники магнитного поля). Можно создать нулевое поле, если в одно место положим 2 идентичных по всем параметрам магнита, но с разными направлениями полей - поля друг друга уничтожат по правилу суперпозиции. Попробуйте соединить два магнита с холодильника так, чтобы они притягивались друг к другу: север одного притянется к югу другого. После этого он не будет притягиваться к холодильнику так же хорошо, как и прежде - а если магниты обладали примерно одинаковой силой, то не будут притягиваться и удерживаться вообще.
Если говорить о реальной задаче, то любое магнитное поле можно попытаться разложить на конечное число полей, создаваемое своими диполями (как самыми простыми магнитными источниками поля). Если мы сможем очень хорошо понять структуру всего магнитного поля вокруг нашего источника, мы можем его описать достаточно точно в рамках модели через эти самые диполи. Если очень близко к ним расположить диполи с обратным направлением поля, но в остальном одинаковые, можно получить нивелирование, исчезновение суммарного поля от этого диполя, на требуемом расстоянии. Если говорить аналогиями, в данном случае они пошли по пути активного шумоподавления: слушатель надел умные наушники, что на шум компании накладывает “антишум”.
Примерно по такому пути и пошли инженеры при создании Улисса. При активации системы компенсационных катушек, поле аппарата становилось почти нулевым, что позволяло изучать межпланетное пространство без помех. Хорошая система, но требует полного картографирования аппарата (как у Галилео), а вдобавок к тому, забирает некоторое количество электричества, генерирует тепло, и сработала, вообще-то, для одного РИТЭГа - когда у нас их должно быть аж 3 штуки, что прилично нагрузит систему…
Краткое отвлечение на электронику: обычно её компенсируют именно таким образом. Любой проводок является источником магнитного поля. Это магнитное поле, если требуется, можно компенсировать проводом, что идёт очень близко к нашему изначальному, но с обратным направлением тока. Такая система практически нивелирует магнитное поле проводов. Электрические системы можно уже регулировать катушками.
Так, мы что-то говорили про сложение полей, и у нас 3 мощных источника тока - а давайте сложим наши три поля именно таким образом, что поля сложатся в ноль - мы же складываем вектора, стрелочки, как на геометрии. Проблема разве что в том, что с доступными технологиями невозможно знать точно поле всего аппарата - нет достаточно больших установок, что позволяли бы измерять поле достаточно точно. Ну да ладно, можно поставить очень большую стрелку магнитометра - получилось вынести на 11-метровую балку - и замерить поле, возможно, не от аппарата - с ним ещё можно разобраться потом - но от РИТЭГов в специальной камере. Поля всех приборов потом тоже замерим, будем, как на Галилео, вычитать их поле, если не получится их вообще не создавать/нивелировать сразу пассивно, как описано ранее, особыми расположениями проводов.
Было сложно, но эта самая камера для замеров магнитного поля была создана, калибровка на поле Земли была сделана - и инженеры смогли достаточно точно картографировать поле всех 4 РИТЭГов, что проходили испытания. Да, четырёх - как и всякая другая система, они делались с запасом, проходящим испытания наравне с остальным оборудованием. И да, изначально планировалось, что полетит всего 3 РИТЭГа. По результатам моделирования вышло, что нужно взять генераторы F2, F6 и F7 - тогда как F5 давал чуть худшие результаты.
И вот почему вообще возник вопрос с историей этих генераторов, почему я вообще пишу сейчас эту заметку, дорогие читатели - их расположение! Если вы присмотритесь к любым моделям, фотографиям и прочим изображениям Кассини, вы сможете обнаружить, что они расположены несимметрично! Они расположены “криво”!
вид 3D модели Кассини сзади. Видно, что РИТЭГи стоят “криво” - и эта кривость побудила меня написать эту статью
В ходе моделирования были выбраны лучшие положения РИТЭГОв, что можно рассмотреть на картинке: на 12, на 2 и на 6 часов, при расположении магнитной стрелы на 12 часов. По итогам такого расположения суммарные помехи от генераторов смогли уменьшить до приемлемых 114 пикоТесла - результат, много лучше требуемых в самом начале 200 пТл.
Если вновь вернёмся к аналогии со звуком, то можно представить, что если товарищей слушателя расположить в определённых местах, они в месте у самого слушателя будут друг друга перекрывать - с людьми такое сложно сделать из-за непостоянства их разговоров, но с приборами... При создании аудиторий обычно делают таким образом усиление для слушающих, и оно прекрасно работает. Однако таким же образом возможно создать и ослабление звука…
Подводя итоги, хочу сказать, что эта история с РИТЭГами крайне интересна не только тем, что инженеры были такими умными, что смогли решить всё максимально красиво (хотя, конечно, и об этом). Мы прошли маленький путь от незаданного вопроса “Почему РИТЭГи криво стоят” до ответа на него, даже не задавая напрямую этот вопрос, просто изучая историю - мы сами пришли к такому ответу, решая постепенно встающие проблемы. Есть свой шарм в исследовании чего-либо в развитии при наблюдении среза, будь то история, инженерная работа, эволюция - что угодно…
Чтож, на этом история с энергией на Кассини подходит к концу - если только я не упустил чего-то невероятно важного, прошу тогда кинуть в меня тапком в комментах. Если же я их не словлю, в следующий раз обсудим, каким образом вообще была организована сложная связь между Землёй, Кассини и зондом Гюйгенс, какие проблемы вставали на пути, и как их решали.
Современному человеку может показаться практически невозможным, что когда-то здания строили люди, никогда не державшие в руках калькулятора, не знавшие сопромата и не имевшие калиброванных строительных материалов серийного выпуска. Разве возможно просто взять и построить дом, не проведя расчётов и не зная свойств материалов? Не должны ли были островерхие средневековые соборы развалиться в первые месяцы после их постройки?
В этой статье я хочу исследовать историю развития строительной науки в Европе. Хотя матаппарата у древних не было, но какая-то наука, какая-то теория о том, что стоит, а что падает, у них была. Мы рассмотрим четыре знаменитых купола, каждый из которых может символизировать целый этап развития европейской архитектуры, и отдельно – погрузимся в методику архитектурного моделирования, которое отчасти возмещало предкам недостаток вычислительных мощностей.
У вас может возникнуть закономерный вопрос: почему как объекты изучения были выбраны именно купола? Я считаю, что купол – это один из сложнейших архитектурных элементов, требующий для своего возведения умения, аккуратности и, самое главное, точного понимания строителем, что именно ему надо построить. При этом каменный купол нельзя было «подсмотреть» в живой природе: он слишком отличается от всех других естественно встречающихся сводчатых структур.
Купол первый: Пантеон (I-II вв. Р.Х.)
Купол Пантеона. Обратите внимание на сложную форму бетонных плит, формирующих свод купола
Один из самых узнаваемых символов архитектуры древнего Рима – это величественный Пантеон. Храм был возведён где-то в промежутке от 30 года до Р. Х. до середины второго века Р. Х. Такой разброс связан с противоречивостью исторических источников – не совсем ясно, является ли нынешний Пантеон реконструкцией более древнего храма, или был возведён с нуля после 100 года.
До сих пор Пантеон держит за собой титул самого крупного купольного здания из неармированного бетона в мире. Диаметр купола составляет 43,2 м, а высота от пола до верхней точки купола – 43,57 м.
Купол состоит из концентрических колец, которые отливались из бетона по месту, удерживаемые кирпичной стенкой, расположенной с внутренней поверхности купола. Именно эти кирпичи оставили квадратные углубления, украшающие внутреннюю поверхность купола. Против ожидания, они не несут никакой структурной функции и являются исключительно декоративными элементами.
Такую структуру было невозможно построить без каких-то научных знаний, и Рим обладал этими знаниями. Римская наука была прагматичной и приземлённой: римляне не находили интереса в построении стройных теорий, их интересовали практические результаты. Поэтому и римская архитектурная наука, насколько мы знаем, больше напоминала сборник практических рецептов и расчётных приемов, чем современную систему механики и сопромата. Практически всё, что мы знаем о римской архитектуре, мы знаем из одного из двух источников: либо из исследований археологов, либо из трудов древнеримского архитектора, строителя и инженера Витрувия. Остановимся чуть подробнее на фигуре этого выдающегося учёного древности.
10 книг об архитектуре, издание 1521 г.
Марк Витрувий Поллион жил на рубеже эпох, родившись в 80-70 гг. до Р. Х. и умерев уже во втором десятилетии новой эры. Для всей европейской цивилизации он известен, в первую очередь, как автор "Десяти книг об архитектуре" - энциклопедии научной мысли Античности в области строительства и инженерного дела.
Его сочинение было написано в дар императору Октавиану Августу, который оказал поддержку не слишком успешному архитектору, но компетентному военному и гражданскому инженеру Витрувию. Единственный крупный архитектурный заказ, о котором тот сообщает - это постройка базилики в колонии на берегу Адриатического моря по заказу Августа. Помимо этого, Витрувий занимался изготовлением военных машин во время службы в армии Цезаря и гражданским строительством (в том числе - постройкой канализации) при Августе.
Трактат не снискал популярности у современников, и значение его раскрылось лишь после падения Империи. Витрувий создал поистине научный труд (основанный на трудах по крайней мере 37 его предшественников!), в котором постарался дать объяснения, как и почему нужно выполнять широкий спектр строительных и инженерных работ. Особенно примечательным мне кажется акцент, который он делает на эстетике и гигиене строительства: красота постройки и правильное её размещение в ландшафте ничуть не менее важно, чем её прочность и практичность.
Разумеется, "10 книг об архитектуре" не могли бы завоевать свое место в истории лишь за счёт философских размышлений об эстетике и организации работ. Они были незаменимы не только как научный труд, но и как практическое руководство. Среди прочего, в книге обсуждаются:
свойства строительных материалов;
проектирование зданий с учётом пропорций человеческого тела (почти за 2 тысячелетия до Ле Корбюзье!);
методики проектирования куполов и арок;
и практическое руководство по построению машин и механизмов для военного дела и гражданского строительства.
В Средние Века рукопись сохранялась и переписывалась в монастырях, и была единственным источником, сохранившим знания о строительстве древних римлян. Особенное значение эта прямая преемственность приобрела в эпоху Возрождения, когда идеалы классицизма и ориентация на Античность сделали её настольной книгой для всякого инженера и архитектора.
Интермедия: моделирование и свойства строительных материалов
Императоры Константин и Юстиниан преподносят Богородице модели Константинополя и собора Святой Софии. Айя-София, Стамбул.
Однако, сочинение Витрувия не содержит исчерпывающих сведений о том, как построить надёжное здание. Скорее всего, она служила скорее не учебником, а справочником для уже состоявшихся архитекторов, которые знали, как достигать поставленных ими целей. Итак, вопрос того, как же древние архитекторы ухищрялись строить прочные здания, остаётся открытым. Ответ на него состоит из нескольких частей.
Во-первых, конечно, мы, живущие на сотни и тысячи лет позже даты возведения этих монументальных строений, просто имеем больше шансов увидеть те здания, которые были возведены удачно. Те, в конструкции которых были внесены слабые места, просто развалились в далёком прошлом и уже забыты.
Во-вторых, для некоторых зданий вовсе и не требуется сложных расчётов. Традиция позволяет за столетия отбраковать все нерабочие конструкции и оставить в употреблении только те, которые лучше всего себя показали.
И, наконец, в-третьих, им помогали свойства материалов, из которых они строили.
Дело в том, что далеко не любой материал позволит так вольно с собой обращаться, как камень. Если вы возьмете деревянную или глиняную модель здания, уменьшенную в 10, 100 раз, вы можете построить из камня пропорционально увеличенную копию этой модели, практически не внося в её устройство изменений, и полученное здание будет стоять. Можно легко привести массу примеров обратного: очень большой бумажный самолётик не будет летать, как маленький; песчаный замок, увеличенный в 10 раз, просто развалится; из спичек или макарон можно построить мост, который выдержит вес человека, но нельзя построить автомобильный мост.
Секрет этого поведения заключается в двух свойствах, которые присущи большей части скальных пород, которые используются в строительстве:
Огромная прочность на сжатие: крайне тяжело раздавить камень под грузом.
Изотропность, то есть одинаковость свойств камня во всех направлениях (и одинаковость свойств маленького камушка и огромного булыжника)
Прочность на сжатие плотного кристаллического известняка – одного из самых популярных вариантов материала для средневековых соборов – составляет в районе 40-150 МПа. Тяжело понять, насколько это много: большую часть истории человек был практически не способен создать такого сооружения, чтобы раскрошить плотный камень в его основании. Давление 100 МПа достигается в коре Земли на глубине 10 км, на кончике острой иглы при шитье или в струе гидроабразивного станка, с помощью которого можно резать листовую сталь.
При этом прочность на растяжение у камня в десятки раз меньше, и, к тому же, он хрупок: легко идёт трещинами. Из камня нет смысла делать структуры, работающие на растяжение и сгиб, такие как балки. Их нужно делать из дерева: вдоль волокон дуб показывает такую же прочность на разрыв, как камень – на сжатие. Эта пара материалов, камень и дерево, во многом и определила облик всей средневековой архитектуры.
И сейчас самое время сказать: «но ведь главный строительный материал современности – бетон, и у римлян тоже был бетон! Значит, их строительные материалы были принципиально лучше!». Позволь не согласиться, мой удобный выдуманный оппонент с очевидно неправильным мнением: в наши дни мы пользуемся не бетоном, а железобетоном.
Добавили всего три слога – но разница свойств кардинальная. За счёт армирующих стальных конструкций железобетон имеет такую же прочность на сжатие, как камень, и в пять раз большую прочность на растяжение, чем дерево. По сути, с момента изобретения современного железобетона у архитекторов отпала всякая нужда в учёте свойств материалов для не слишком крупных зданий, и они могут творить практически все, что взбредёт им в голову, пока соблюдается технология и бюджет.
Римский же бетон был не армирован. По исследованиям, его прочность на сжатие немного меньше, чем у камня, а на растяжение – немного больше. Конечно же, бетон расширял доступный римским архитекторам инструментарий, но не давал им никакого критического преимущества по сравнению с прочими доступными на тот момент материалами. Он просто был удобнее. Детали из бетона могли принимать любую форму и их можно было изготавливать на месте, из сыпучих материалов и воды.
Вернемся к удивительной прочности камня. Нагрузка на конструкции подчиняется закону квадарта-куба. Прочность любого элемента растёт пропорционально квадрату его размера, а его масса (и, соответственно, нагрузка, которую он должен нести) – пропорционально кубу размера. Если вы будете стоить из бумаги, макарон, тонких досок или тому подобных материалов, не обладающих невероятным запасом прочности камня, вы столкнётесь с законом квадрата-куба, попытавшись пропорционально увеличить уже имеющееся здание. В какой-то момент оно просто сложится под своим весом.
Но, до тех пор, пока камень несёт только нагрузку на сжатие, он может снести любые издевательства. Поэтому в течение тысячелетий архитекторы имели возможность проверять реализуемость своих идей используя масштабные модели: если вы построили маленький собор из спичек, и он стоит, то большой собор из камня тоже, скорее всего, будет стоять.
Модель церкви из Ани
Сохранились письменные свидетельства, что средневековые архитекторы активно использовали масштабные модели в своей работе. К сожалению, мне не удалось найти фотографий или рисунков сохранившихся детализированных моделей. Однако сохранилась, например, модель церкви из армянского города Ани, выполненная Трдатом Архитектором (который, помимо прочего, известен восстановлением купола собора Святой Софии, разрушенного землетрясением) в 10 веке. Кроме этого, археологи обнаружили немало моделей зданий, выполненных греческими, китайскими, индийскими, и даже мезоамериканскими архитекторами из керамики, мрамора и других материалов. Разумеется, и римские архитекторы тоже использовали масштабные модели из терракоты в своей работе: правда, скорее всего, они служили скорее для переговоров с заказчиком, чтобы наглядно донести ему видение мастера.
Возможно, лучшие из архитектурных моделей древности выглядели так, как изображено на фреске в соборе Святой Софии, на которой императоры Юстиниан и Константин преподносят Деве Марии в дар модели собора Святой Софии и города Константинополя. Согласно историческим свидетельствам, миланский архитектор Джованнино да Грасси создал прекрасную модель Миланского Собора перед началом его строительства в конце 14 века. В 1398 г. да Грасси создал модель здания, которую городской совет, управлявший ходом работ, признал «примером ясности навсегда и кому угодно [понятным] взамен созерцания самой постройки».
Купол второй: собор Святой Софии (530-е гг. Р. Х.)
Эволюция собора Святой Софии. Справа налево: 1) исходная конструкция римской базилики 2) изначальный облик собора с плоским куполом 3) конструкция с поднятым куполом, установившаяся к XV веку.
У всякого упрощения есть свой предел. Традиция и моделирование позволили человеческому гению достичь многого, но, все же, пасовали перед единственными в своем роде, уникальными проектами.
В течение многих веков, до расцвета готической архитектуры, вершиной инженерной мысли западного мира оставался собор Святой Софии (илл. 3), построенный императором Юстинианом в 530-х годах Р. Х. В высоту он достигал 55 метров, диметр купола - 31 метр, а внутреннее убранство заставило послов, посланных в Константинополь князем Владимиром, сообщить своему господину: «Не знаем, на небе мы были или на земле».
Удивительным образом собор не раз перестраивался и ремонтировался в течение своей многовековой истории. Землетрясения постоянно угрожали величественному куполу: его приходилось перестраивать в 558, 986 годах, и ещё раз - в XIV веке (скорее всего, в 1353 году). Каждый раз купол приходилось перестраивать, поднимая и облегчая: традиционный римский канон купольного строительства достиг своего предела в этом здании.
Купол третий: собор Святого Петра
Деревянная модель купола собора Святого Петра, выполненная Микелеанджело Буонаротти
Ренессанс был парадоксальным временем в науке. С одной стороны, декларировались идеалы прогресса и развития наук. С другой - преклонение перед античностью повредило, по мнению некоторых учёных, самостоятельному, органическому развитию Европы. Пути и методы, найденные средневековыми учёными, отбрасывались ради идеализированных античных образцов.
Собор святого Петра стал первым зданием, превзошедшим Святую Софию по высоте. Его строительство затянулось более чем на 160 лет - срок, который лично мне кажется немыслимым. Да, в истории Европы были и более длинные стройки, но на таком временном масштабе тяжело понять - это все ещё строится одно и то же здание, или сменяет друг друга череда похожих проектов?
Впрочем, от начала строительства до возведения главного купола - самого интересного для нас элемента постройки - прошло "всего лишь" 60 лет, и его вид определили всего два архитектора.
Микеланджело Буонаротти спроектировал систему из пяти куполов - одного большого и четырех малых. Историки приходят к выводу, что он очень долго колебался и не мог решить: строить купол полусферическим или яйцеобразным? На одной чаше весов - авторитет античности и полусферический купол Пантеона. На другой - готическая архитектурная мысль. Архитектором Джакомо делла Порта был реализован, в итоге, яйцеобразный купол, который был и остаётся самым высоким куполом в мире. Похожую, но менее вытянутую, чем в реальности, форму имеет созданный самим Микеланджело деревянный макет купола, сохранившийся до наших дней.
Яйцеобразная, вытянутая вверх форма купола не случайно была тепло воспринята средневековыми архитекторами. Методом проб и ошибок они обнаружили, что купол, тянущийся к небу, стоит крепче и требует меньшей толщины стен.
Это верно не только для куполов: вы можете легко самостоятельно провести эксперимент, демонстрирующий удивительную прочность яйца. Положите в ладонь сырое куриное яйцо так, чтобы тупым концом оно было направлено к запястью, а верхушка лежала на первых фалангах пальцев, и начните сжимать кулак. Такое положение обеспечивает оптимальное распределение сил, и (если в скорлупе не было трещин) вам вряд ли удастся его раздавить. Хотя скорлупа яйца тонкая и хрупкая, само яйцо демонстрирует удивительную прочность.
Купол четвёртый: собор Святого Семейства
Собор Святого Семейства в Барселоне
Завершающий наше рассмотрение купол был спроектирован, но не построен, моим любимым архитектором: Антонио Гауди.
Дворец и парк Гуэля, дома Мила и Бальо и, разумеется – великолепный собор Святого Семейства, Саграда Фамилия, стоят на залитых солнцем улицах столицы Каталонии как памятники своему создателю. Кого-то могут пугать или нервировать органические, обтекаемые обводы его зданий, напоминающих то ли кораллы, то ли грибы или даже строения насекомых. Я же нахожу их завораживающими.
Этот неповторимый стиль – не просто плод каприза творческой мысли. Гауди был практичным человеком и эффективным строителем, который был вынужден работать с соблюдением строгих рамок бюджетов и сроков. Например, при возведении парка Гуэля Гауди покрыл огромные площади мозаикой, которую, для экономии, делал из битой посуды и отходов стекла.
Вот и причудливые формы его зданий обусловлены требованиями эффективности и прочности. Гений мастера заключается в том, что он смог обратить чисто механические, структурные элементы зданий в их неповторимый дизайн.
Как я и говорил в первой части заметки, для современного архитектора проектировать здания без помощи компьютерных программ для моделирования и расчёта прочности – форменное безумие. В эпоху Гауди не получили ещё широкого распространения даже ламповые компьютеры, и наука о прочности материалов была ещё в зачаточном состоянии. Однако, он нашел гениальное решение своих трудностей.
Уже тогда была известна разгадка секрета прочности яйца, о котором мы говорили в прошлый раз. Более научно форму острого конца куриного яйца можно (приблизительно) назвать параболоидом. Эта форма идеальна для строительства куполов и арок, так как в конструкции такой формы вес здания как бы стекает по стенам в землю, только сжимая строительный материал. А нагрузку сжатием камень и кирпич, как мы обсуждали ранее, переносят превосходно.
Чтобы применить это прекрасное свойство параболы, Гауди изобрел методику моделирования зданий при помощи верёвок и грузов. Провисающая верёвка практически идеально повторяет форму параболы. Изображая верёвками колонны и арки, и размещая на них мешочки с песком, соответствующие весу строения, Гауди получал модель распределения нагрузок в будущем здании. Сложная верёвочная структура сама принимала форму, которая будет прочнее всего!
Я не могу описать это решение иначе как «гениальное». Оно не только позволило Гауди оставить свой след в истории человечества, но и прославило в архитектурном мире параболу как самую эффективную форму. Период творчества Гауди совпал с большими потрясениями в консервативной области строительства, с приходом методов математического моделирования и с прагматическим сдвигом в архитектуре.
Заключение
Наше время отмечено печатью технократии. Компьютерное моделирование, большие данные, растущая роль ИИ приводят к тому, что, кажется, всё уже посчитано, все оцифровано. Бухгалтерская строгость и сухость приходит на смену творческому поиску и решению загадок с неясными условиями. Но невозможно всё просчитать заранее, и не всегда мы даже знаем, что и как нам нужно считать. И в таких ситуациях, в которых пасуют компьютерные программы, остаётся лишь встать с природой лицом к лицу и задать ей вопрос, который формулируется на языке эксперимента.
Изначально эта заметка была опубликована в моем телеграм-канале в виде серии постов, чем объясняется достаточно мелкое дробление тем и рваный ритм повествования. Подпишитесь, если нашли её интересной для себя!
Использованные источники:
Джеймс Гордон. Конструкции – почему они стоят и почему разваливаются.
Соль у нас с давних времен получали поморы (используя приливы и отливы), добывали ее в Старой Русе, Соли-Галиче, Нерехотском районе, в Городце на Волге. В XV веке появляются соли Ростовские, Переяславские, Тотемские и Вычегодские солеварни. С XVI веком связано освоение солепромыслов в Прикамье, Чердыни. Некоторые города буквально выросли на соли – Соликамск, Усолье, Сольвычегодск. Но проблема была одна, причем чуть ли не до 20 века - наша соль на длительную засолку не годилась. Кому интересно - можете почитать вот здесь: The adventures of Portuguese salt in Russia from the 17th to the 20th centurys.
Тем не менее, раз за разом мы покупали соль то у испанцев (португальцев), то у французов. В чем была основная проблема? Чистую соль добыть очень тяжело, чаще всего она идет с примесями. Вот самое главное искусство - это от примесей избавиться. Например железо в соли ухудшало сроки хранения засоленного продукта. Магний придавал горечь. Бериллий - сладость, йод - непонятный запах и т.д. А ведь были еще примеси свинца или вообще цианиды, которые - понятно - здоровья не добавляли.
Обычно при варке соли если не все, то главные примеси были в образовавшейся от кипения пене, и весь смысл очистки соли в XIV-XVIII веке сводился а) к эффективной уборке этой самой пены б) добавлении компонентов и реактивов, в том числе и органических, которые бы придавали соли лучший вкус и улучшали ее засолочные свойства.
Вот как например добывали и варили соль в Люнебурге, а люнебургская соль считалась лучшей в Германии, обгоняя даже зальцбургскую и гальштадтскую. "В 1268 году был применен новый метод добычи соли. До сих пор рудокопы на собственном горбу поднимали по крутым штольням корзины с глыбами каменной соли; на поверхности ее дробили в мелкий порошок. Теперь в шахты научились закачивать воду. Она быстро превращалась в насыщенный рассол. По трубам его отводили в Халляйн, где выпаривали на дровяном огне до выпадения кристаллической соли.
В конце концов была создана весьма изощренная система, которую в Зальцкаммергуте называют Sinkwerken. Зинкверк — это искусственная подземная полость, где породу, содержащую соль, смешивали с водой в больших деревянных бочках. Затем соляной раствор направляли по деревянным трубам в железные котлы для выпаривания.
Ганзейский союз гарантировал качество своих товаров, а люнебургская соль была одним из лучших его продуктов. Мелкие немецкие солеварни мошенничали, маркируя свои бочонки клеймом «Люнебург», чтобы получить выход на зарубежные рынки. В Люнебурге, Галле и на других соляных промыслах Германии рассол поднимали из шахт в специальных чанах, перетаскивали в солеварню и выливали в огромные прямоугольные железные поддоны, под которыми пылали дрова. В рассол добавляли кровь (бычья, свиная, и т.п.), которая при закипании сворачивалась и давала пену. Пена вытягивала из раствора загрязнения, и ее аккуратно снимали. Солевары непрерывно помешивали свое варево. Незадолго до начала кристаллизации в раствор подливали пиво, чтобы оно вытянуло оставшиеся примеси, а затем влажные кристаллы высыпали на просушку в конусообразные корзины. Поддоны были в работе двадцать четыре часа в сутки, только раз в неделю их снимали с огня, чтобы почистить. Для производства нужны были всего три человека: мастер-солевар, его помощник и мальчишка, который подбрасывал дрова в топку."
У нас до Петра пользовались методами XII века - в местах, где обнаруживались соляные рассолы, делали примитивный каптаж или рыли колодцы, собирали рассол в огромные железные котлы ("салги"), под которыми разводился огонь (дровяная топка). Позже для выпаривания рассолов стали применять особые сковороды (противни) размером до 200 м2. Такие огромные сковороды назывались циренами ("цренами", "чренами"). При медленном нагревании в осадок сначала выпадали гипс и другие примеси, которые удалялись. Поэтому выварочная поваренная соль всегда была чище исходного рассола. То есть при технике медленного нагрева от части примеси мы избавлялись, но от сульфатов или сульфидов такие вещи уже не помогали. Так например содержание сульфата натрия при нагреве практически не меняется. В результате русская соль была по своим свойствам и вкусу хуже, чем иностранная.
Цитата из той работы, которую я предлагаю почитать: "В 1758 году Сенат выпустил Указ о солении мяса и рыбы на Севере России. Этот документ объявлял, что все мясо, полученное в области, должно быть засолено с помощью иностранной соли, а именно - французской или испанской. Кроме того, правительство приняло программу, согласно которой хотело организовать добычу и засолку сельди на Севере по голландскому образцу, чтобы поставлять в собственные города и за рубеж качественную соленую рыбу.
Почему было приказано использовать иностранную соль? Проблема была в том, что рыба, засоленная с российской солью, которую варили из морской воды Белого моря, имела низкое качество, и не могла быть сохранена длительное время, поскольку приобретала сильный неприятный запах."
Что ещё тут можно добавить?
"По словам промышленников, преимущество иностранной соли перед русской, вывариваемой из морской воды, состояло в том, что первая придавала рыбе лучший наружный вид, необходимый для продажи. Напротив того, русская «морянка» давала рыбе хороший вкус, но портила ее внешний вид. Впрочем, были и другие мнения. Так, считалось, что испанская соль оставляет в рыбе все соки, а русская – вытягивает все самое вкусное из рыбы в рассол. По сути дела, это и была причина, в силу которой для соления рыбы употребляли слишком мало соли. Главный фактор упадка беломорской рыбной ловли в конце XVIII века – завышенная цена на соль и неиспользование беломорских соляных источников, находящихся на Соловецких островах. «Даже русской соли промышленники не могут найти в достаточном количестве», - пишет исследователь XIX века.
Позже ситуация начала исправляться. Активизировалась добыча в самой Архангельской губернии, в «варницах Красногорских и Ненокских», где пуд соли продавался по 35 копеек серебром. Однако тогда, в конце XVIII века из-за «недовложения» соли сельди в бочках получались мягкие, размокшие, и не отличались хорошим вкусом. Цена на соленых сельдей, заготовленных этим «старым» способом, была от 80 коп до 2,5 руб за бочку. Помимо всего прочего этот промысел страдал от пошлины, наложенный на всю рыбную ловлю «по норвежскому берегу». «При хорошем приготовлении беломорские сельди могли бы быть превосходными и давали бы промышленникам большие выгоды, но, к сожалению, приготовляются они с большой небрежностью и без всякого старанья. Когда возвращающиеся с промысла карбасы пристают к амбарам, то сельди обыкновенно переносят на носилках или в корытах в солильню, на пол которой наваливаются кучами»"
Ну и про русский сюрстрёмминг. Был и такой. "На низовых и каспийских [Низовыми называются в Волге, каспийскими – в море.] промыслах рыбу так солят: в «крутой» рассол бузуна [Озерная самосадочная соль.] кладут рыбу, а после ее посола свежего рассола не заводят. Прибавят в старый рассол немного соли да нальют туда водицы, в том и солят новую рыбу. Такой рассол, называемый «тузлуком», держат во все время посола, и каждый раз, когда надобно класть свежую рыбу, прибавляют воды и соли. Оттого коренная рыба скоро «доспевает», оттого и делается она таким товаром, который никак нельзя причислить к разряду благовонных. Хоть в соседних озерах бузуну ввек не исчерпать, но соль обложена большой пошлиной, а воровать ее не всегда легко. Оттого рыбным промышленникам и нет расчета для каждого посола свежий рассол заводить. Опять же рыбу, как ни посоли, всю съедят, товар на руках не останется; серому человеку та только рыба и лакома, что хорошо доспела, маленько, значит, пованивает. Когда рыбный караван приходит к Макарью, ставят его вверх по реке, на Гребновской пристани [Гребновская пристань на левом берегу Оки, выше Железной.], подальше ото всего, чтоб не веяло на ярманку и на другие караваны душком «коренной». Баржи расставляются в три либо в четыре ряда, глядя по тому, сколь велик привоз. На караван ездят только те, кому дело до рыбы есть. Поглядеть на вонючие рыбные склады в несколько миллионов пудов из одного любопытства никто не поедет – это не чай, что горами навален вдоль Сибирской пристани". (С) "На горах" Кн.1, ч.1, гл.5.
Для ЛЛ: 800 грамм морковного пюре или 1 кг 250 г сырой моркови.
Цвет моркови определяется содержанием в ней пигмента бета-каротина. Всего существует более 600 разновидностей каротина, из которых 50 содержится в фруктах и овощах (а ещё – в яичном желтке!), которые мы едим. Разные разновидности каротина окрашивают еду в тёплые цвета от жёлтого до красного. Бета-каротин – очень полезное вещество для человека: он защищает клетки от рака и улучшает здоровье сердца. Бета-каротин также называется «провитамин А» - это означает, что в организме именно из него производится жизненно важный витамин А.
Однако, как сказал Клавдий Гален – «всё есть яд, и всё есть лекарство». Очень высокое потребление каротина приводит к синдрому, называемому гиперкаротинемией. Гиперкаротинемия развивается при потреблении в течение нескольких месяцев доз бета-каротина (обычно, в виде пищевых добавок), превышающих 30 мг/сутки. Помимо изменения цвета кожи, повышается риск развития рака. Но пока что не будем брать во внимание негативный эффект для здоровья, так как наша цель – не просто слегка пожелтеть, а стать насыщенного оранжевого цвета. Попробуем рассчитать: сколько моркови нужно есть в сутки, чтобы получать более 100 мг каротина?
Также важный вопрос – должна ли морковь быть сырой или приготовленной? Термическая обработка может разрушить вещество, а может изменить его биодоступность – то есть, насколько легко нашему телу получить искомое вещество из продукта.
На основе базы данных американского Минсельхоза в 100 г. свежей моркови содержится примерно 8,25 мг бета-каротина, и, к счастью для нашего испытуемого, его количество не сильно изменяется при приготовлении, зато резко растёт биодоступность: при поедании сырой моркови в теле остаётся только около 41% исходного каротина, в то время как после морковного пюре усваивается до 65% каротина. Это означает, что достижение нашей цели в 100 мг потребует съедать в день примерно 1 кг 250 г сырой моркови или примерно в полтора раза меньше – 788 г морковного пюре.
Пищевая ценность моркови не сильно изменяется при её варке или тушении: 34 – 41 ккал, 0.5 г белка, 7.7 – 9.6 г углеводов, 0.1 – 0.4 г жиров 2 – 3 грамма клетчатки на 100 грамм.
Значит, морковная диета обеспечит нашего подопытного, ориентировочно, 400 калориями в день, 5 граммами белка, 90 граммами углеводов, 2-3 граммами жира и 30 граммами пищевых волокон в день – прожить только на ней не выйдет, придётся добирать питательную ценность другими продуктами…
…Но что если мы поставим перед собой цель питаться только морковкой? Взрослый человек весом 70 кг и при малоподвижной работе должен получать в день:
2000 – 2500 ккал, 60 – 70 г белка, 60 – 80 г жира, 250 – 330 г углеводов и 30 и более грамм клетчатки.
Чтобы удовлетворить главное требование по калориям, нашему несчастному подопытному потребуется есть от 6 до 7 кг сырой моркови, или от 4 до 5 кг морковного пюре, в день. При этом он будет испытывать потерю мышечной массы и ряд других проблем со здоровьем. Ну и, разумеется, будет потреблять уже до 500 мг бета-каротина в день, приобретая насыщенный оранжевый цвет. Так что рыжеть эндогенно – далеко не самая разумная затея. Лучше уж покраситься краской.
Но как узнать, сколько краски вам потребуется? С этой проблемой связан второй вопрос этой недели: «как высчитать площадь человека?»
(Для ЛЛ: чтобы рассчитать площадь человека, необходимо человека раздеть и нанести ему на кожу сетку из линий, максимально прямых, и по большей части перпендикулярных. А затем – приблизительно посчитать площадь каждого из многоульников)
Это совершенно не праздный и очень интересный вопрос. У человека сложная форма, и до 19 века никто не знал, как её изучать. Прорыв в этой области совершил русский математик Пафнутий Львович Чебышёв (1821 – 1891). В 1878 году Чебышёв опубликовал статью «О кройке одежды», где описал математический способ расчёта формы элементов ткани, которые должны формироваться в плотно сидящее платье. Согласно легенде, свою лекцию для парижских портных, в которой он излагал основы своего метода, он начал со слов «предположим, что человек имеет форму шара»…
Метод Чебышёва заключается в нанесении на криволинейную поверхность сети кривых линий, как бы нарезающих её на изогнутые многоугольники. Площадь каждой из этих фигур посчитать уже не трудно. Сеть Чебышёва производит результат, напоминающий вид глобуса, нарезанного линиями параллелей и меридианов. А в 3D графике похожий подход применяют для того, чтобы разбить форму сложных предметов на кучу маленьких треугольников.
Кстати, те, кто живет или находится проездом в Петербурге, могут ознакомиться с механическим и математическим наследием Пафнутия Львовича в музее истории физики и математики СПБГУ, расположенном в Петергофе.
Дело было вечером, делать было …до фига чего, но неохота. Поэтому, мною было принято решение познакомить вас с родоначальником современной псевдонауки, а именно натальной астрологии («индивидуальные гороскопы», для тех, кто не знает, что смотрит ваша женщина в интернете).
Началось всё во II веке, в Александрии. Один известный ученый по имени Клавдий Птолемей, собрал все свои многочисленные труды в области астрономии в единый трактат под названием «Тетрабиблос», или «Четверокнижие». В этом трактате ученый сопоставил уже традиционные аспекты астрологии (тогда «астрология» и «астрономия» ничем не отличались) с представлениями Аристотеля о природе и материи. На самом деле астрологическое прогнозирование зародилось гораздо раньше, только «предсказания» касались в основном каких-то глобальных политических и природных событий (см. Мунданная астрология в Википедии), Птолемей же в последней части своего труда попытался индивидуализировать все на тот момент известные методы предсказания, но об этом подробнее расскажу как-нибудь в другой раз (может быть). Вернемся к нашим…трактатам. Не спорю, Птолемей умный был мужик, но для СВОЕГО ВРЕМЕНИ…Нынче на дворе 2025 год и мы уже «чуть больше» знаем об астрономических явлениях и физических свойствах космических объектов, чем во 2 веке н.э. Стоит учитывать этот факт при переводе денег за «астропрогноз» тетеньке из Инст…кхм…. (запрещенной в РФ социальной сети). Ну если для вас это малоубедительный аргумент, то давайте пройдёмся по пунктам из нашей «Библии современной астрологии» Птолемея.
Пункт первый. Море, шторм и темперамент
«… так, например, мореплаватели знают особые признаки надвигающихся штормов и ветров и судят о них на основании отношения между аспектами Луны, фиксированных звезд и Солнца … если он в силах определить на основании всех этих данных … отличительный признак качества, являющегося результатом сочетания всех факторов, то что может помешать этому человеку, исходя из взаимосвязей явлений, охарактеризовать в каждом конкретном случае состояние воздуха и предсказать, например, что он будет теплее или более влажным? Почему бы ему также не постичь основное качество темперамента какого-то человека на основании окружения в момент его рождения, то есть, что он, например, имеет такое-то и такое-то тело и такие-то, такие-то душевные свойства, а также не предсказать некоторые события, используя тот факт, что такое-то и такое-то окружение соответствует такому-то и такому-то темпераменту и процветанию, тогда как другое не является сталь же подходящим и предрасполагает к травме? Возможность подобных знаний может быть вполне доказана на основании этих и других подобных аргументов» Книга 1. 2. О том, как и насколько достижимо знание астрономическими методами
Это то, с чего начинается притягивание за уши взаимосвязи влияния Солнца и Луны на природные явления и влияния тех же космических тел на «момент рождения» и «душевные свойства» человека… В общем вас, кто родился под Луной, а не под Солнцем я сразу вижу, вы точно какие-то не такие как мы… А те, кто родился зимой, они сонные по жизни, потому что вся природа спит, а кто родился летом, те сухие, наверно, или душные…не знаю. Но, как уже было сказано, Птолемей был не дурак, и зерно истины все-таки филигранно вписал в это дело.
«… Однако при исследовании, касающемся человека и его индивидуального темперамента в целом, можно легко проследить, что существуют обстоятельства не меньшей важности и отнюдь не пустякового характера, которые, соединяясь, определяют особые качества тех, кто родился на свет … Так при семени, принадлежащем одному роду, например, человеческому, и одинаковых условиях окружения, те, кто приходит в мир, сильно отличаются друг от друга как в смысле тела, так и души, в зависимости от страны, где они родились. Более того, при полном равенстве вышеописанных условий свой вклад в формирование особого образа жизни вносят воспитание и привычки … мы не должны протестовать против использования астрологами в качестве основы для выводов таких особенностей как национальность, страна, воспитание и прочих уже существующих второстепенных черт» Книга 1. 2. О том, как и насколько достижимо знание астрономическими методами
Мы и не протестуем против учета таких особенностей как страна и воспитание, только вот не все это учитывают… А это довольно весомые факторы при описании личности. Много примеров, сравнений и описаний приводятся к тому, что «предсказательная астрология» не что иное, как искусство, которое невозможно познать до конца, но при этом не стоит его слишком сильно критиковать из сугубо научных соображений…. Но мы же не сильно критикуем? В третьем пункте также много философских размышлений о том, как в других народах того времени успешно практикуется астрология в жесткой связке с медициной и другими науками. При этом постоянно вносятся поправки, как бы возвращающие немного к здравому смыслу и критичному восприятию всего вышесказанного. Статья моя, поэтому пишу что хочу, а точнее только самые интересные на мой взгляд пункты, на которые стоит обратить внимание.
Пункт второй. Сухость и влажность от планет
«Главное качество Сатурна — охлаждать и умеренно высушивать. Возможно, это есть следствие его удаленности от жара Солнца и влажных паров Земли. Как Сатурн, так и другие планеты обладают также воздействиями, которые обнаруживаются при наблюдении их аспектов к Солнцу и Луне; путем увеличения или уменьшения одни из них, по-видимому, изменяют условия в окружении одним образом, другие — другим. Характерные свойства Марса — сушить и сжигать, что хорошо соотносится с его цветом огня и объясняется близостью Солнца, поскольку сфера последнего располагается прямо под ним. Юпитер обладает умеренной активной силой, поскольку на него оказывают воздействие охлаждающие качества Сатурна и нагревающие свойства Марса. Юпитер и нагревает, и увлажняет; ввиду того, что сила нагревания больше, вследствие влияния нижних сфер, он порождает плодотворные ветры. Венера обладает теми же качествами и умеренным характером, что и Юпитер, однако действует противоположным образом; благодаря близости к Солнцу, она способна производить умеренное нагревание, но, главным образом, она увлажняет подобно Луне, поскольку выделяет определенное количество собственного света и притягивает пары из влажной атмосферы Земли. В некоторые моменты Меркурий способен оказывать высушивающие действие и поглощать влагу, поскольку по долготе он никогда не отходит далеко от Солнца с его жаром; однако в другое время он способен увлажнять, располагаясь непосредственно над сферой Луны, которая наиболее приближена к Земле; Меркурий быстро переходит из одного состояния в другое, как бы воодушевляемый скоростью движения в соседстве с самим Солнцем» Книга 1. 4. О силе планет
Птолемей представлял Вселенную как набор вложенных друг в друга сфер — своеобразную «планетарную матрёшку». Сферы вращаются относительно друг друга, а планеты и светила неподвижно прикреплены к их поверхности. Конечно же, в те времена не было достаточного лабораторно-технического оснащения для определения соизмеримых расстояний до небесных светил, поэтому прямое влияние планет геоцентрической системы мира на Землю было естественно преувеличенно. И да, именно в этом и следующем пункте трактата мы сталкиваемся с классификацией Олеси Иванченко, т.е. разделением всех светил на две группы: планеты и звезды. При этом Солнце и Луна – тоже планеты в представлении Птолемея (и «современных профессиональных» астрологов). Спросите, к чему все это? Сухие планеты, сырые планеты… Согласно, трудам древнего философа все эти влияния планет можно разделить на благотворные и неблаготворные. К первым относятся Юпитер, Венера и Луна, так как их баланс сухости и влаги несет умеренный характер, а вот избыточно сухой Марс и суровый, как зима за Стеной, Сатурн обладают неблагоприятным влиянием на Землю и все живое, включая характер человека (просто напоминаю, о чем мы).
Пункт третий. Мужские и женские планеты
Кроме «плохих» и «хороших», с точки зрения влияния на все живое, планет существует ещё и другая классификация. К мужским планетам относится Солнце, Сатурн, Юпитер и Марс. Кому не понятно, повторюсь. Они склонны к сухости. Соответственно те, что склонны к влажности (Луна и Венера) – это женские планеты. Оставлю этот пункт сексистам и феминисткам на растерзание, а сама вставлю свои 5 копеек из мира научных фактов. Температура Венеры составляет порядка 460 градусов по шкале Цельсия. А все это благодаря парниковому эффекту, который возникает на поверхности вследствие плотной атмосферы в основном из углекислого газа. Венера по праву носит титул самой горячей планеты Солнечной системы, это знает сейчас каждый школьник. Но, к сожалению, когда речь идет о «гаданиях на судьбу», мы про это забываем. «Влажность» Луны при этом более-менее правдоподобно объясняется её влиянием на приливы и отливы. А вот с «мужскими» планетами, в том числе газовыми гигантами Сатурном и Юпитером, я просто умываю руки…
Итак, в предыдущей трети мы рассмотрели первые шесть пунктов трактата Птолемея «Тетрабиблос» с точки зрения их «злободневности» и научности, в первую очередь. Напоминаю, что данный трактат был написан ещё во II веке и до сих пор является «священным писанием» для всех Интернет-астрологов. Не осуждаю, каждый зарабатывает как может… А мы продолжим их разносить разбирать этот исторический документ.
Пункт четвертый. Дневные и ночные планеты
Помните про деление на мужские и женские планеты по принципу «сухости» и «влажности» (Я про это буду неоднократно повторять, чтобы вы не теряли нить абсурда)? Так вот, если вас это не убедило до сих пор, есть ещё одна классификация: дневные и ночные планеты.
… так будучи утренними звездами и предшествуя Солнцу, они являются мужскими; вечерние звезды, которые следуют за Солнцем, превращаются в женские…
Все бы хорошо, если бы речь шла именно о звездах, а не о планетах, но так как эта и последующая книга касается именно планет, то будем считать так… И снова мы вспоминаем, что писалось это все в Александрии, а это Северное полушарие (если Земля для вас не плоская), а значит там по сей логике и современным картам звездного неба планеты бы разделились следующим образом: Венера – мужская планета; Луна (напоминаю, что она тоже планета) и Меркурий – не определились кем они себя идентифицируют; Марс, Сатурн, Юпитер – вообще слали в Черную дыру Птолемея с его классификациями…
… день имеет более выраженный мужской характер в силу его тепла и активности, а ночь — более женский, в силу влажности и даруемого покоя, сложилась традиция считать Луну и Венеру ночными планетами, Солнце и Юпитер — дневными, а Меркурий — как и прежде, общей, то есть дневной, когда он появляется утром, и ночной, при появлении вечером…
Ну, с Меркурием хоть угадала… Хотя меня, если честно, напрягает эта необоснованная наукой (но наверно объяснимая анатомически) дифференциация с жарким, активным - мужским характером и влажным, спокойным – женским. Не знаю о чем думал Птолемей, когда это писал, но «традиция так сложилась».
Пункт пятый. Положение «планет» относительно Солнца
В следующей части рассказывается о зависимости влияния той или иной планеты от её положения, элонгации и фазы (для Луны)…
…В период от новолуния до первой четверти Луна образует большее количество влаги; при переходе из первой четверти к полнолунию — тепла; из полнолуния к последней четверти — сухости, а из последней четверти к скрытию (новолуние) — холода…
О влиянии фазы Луны на приливы и отливы писал ещё Гай Юлий Цезарь в своей книге «Записки о Галльской войне». После него эту тему двигали Хосе де Акоста, Иоганн Кеплер, Исаак Ньютон и многие другие… Теперь, благодаря этим умным людям, мы все знаем, что приливы и отливы возникают по двум причинам. 1. Луна и Солнце воздействует на Землю силой притяжения. 2. Земля вращается вокруг своей оси. Две наглядные иллюстрации из школьного курса географии прилагаются.
Получается, что особо мощные приливы возникают в основном в новолуние. Так как кроме гравитации Луна-Земля, добавляется ещё и Солнце. Поэтому в этом пункте можно даже засчитать Птолемею попадание.
Пункт шестой. Созвездия и их характер
Я надеюсь, вы запомнили всю ту ересь про мужской и женский характер планет, откуда оно появилось и с чем его связал Птолемей? Помните, что есть планеты «утренние»/ восходящие/мужские и «вечерние»/нисходящие/женские? Вот по этому же принципу Птолемей в своей 9 книге разделил все звезды, входящие в состав созвездий. А их, на секундочку, 88 ! И так разделили НЕ ТОЛЬКО ЗОДИАКАЛЬНЫЕ созвездия, а ВСЕ! Шах и мат астрологи… Хотя мат меня до сих пор не отпускает, но я все же приведу вам ниже эту «метафорическую» классификацию характера некоторых известных созвездий в виде таблицы ниже
Созвездие и Планеты со схожим влиянием (в порядке убывания их влияния)
Не знаю зачем, но пусть тут повисит…. Чтоб вы понимали, почему именно такое соотношение, приведу небольшой отрывок из этой же части.
«…Что касается Тельца, то звезды, расположенные вдоль прямой, перерезающей его туловище, имеют температуру, подобную Венере и отчасти подобную Сатурну…»
Температура!? В те времена никаких молекул и их кинетических энергий ещё не было. Через 2 века только Демокрит выдаст предположение о том, что все тела состоят из мельчайших частиц. Но! Жил оказывается во втором веке такой «античный Квиберн» по имени Гален, который помимо опытов над животными и других методов экспериментальной медицины, впервые ввел понятие «градуса», по которым отличаются многие вещества. А получить нужный «градус» можно путем смешивания различных веществ. Отсюда и пошло понятие «температура» (от латинского слова temperatura — смешение).
Я, конечно, не утверждаю, но возмоооожно….Птолемей подразумевает эту «температуру», а может и нет…. Поищем, почитаем…
В любом случае, сравнение свойств (тех самых, мужских/сухих и женских/влажных) Венеры и звезды, расположенной в «туловище» Тельца не имеет никакого научного обоснования. Речь идет про Альдебаран, альфа Тельца. Из общего у них только геометрическая форма. Альдебаран – это звезда, относящаяся к классу красных гигантов, радиус в 47 раз превышает радиус Солнца (а Венеры получается примерно в 5,5 тысяч раз), температура поверхности около 4000 градусов. И самое главное, расстояние от Альдебарана до Венеры составляет примерно 65 св. лет (даже переводить не буду в км и так понятно насколько это дох* ДАЛЕКО). Думаю, на примере Венеры и Тельца уже понятно, все остальное такая же антинаучная ересь….
Разобрав уже половину этого трактата, я поняла, что дело тянет на целую книгу, но я столько не смогу душнить, поэтому в следующей части у нас с вами геометрия, времена года и школьная астрономия… Постараюсь сильно не затягивать….
перейду к следующему пункту трактата Птолемея. Для тех, кто наткнулся на эту статью и не «вдупляет» что происходит ссылки оставлю в конце. А мы переходим к конфигурациям и эклиптике.
Пункт седьмой. О знаках равноденствия и солнцестояния, устойчивых и двойственных знаках
Примерно то же время (II век) Птолемей написал ещё один свой научно-обоснованный труд под названием «Альмагест», и в этой части, рассматриваемого нами трактата мы как раз немного касаемся математических расчетов (вернемся, так сказать, к астрономии немножко) приведенных в этом «Великом построении» (досл. перевод «Альмагест»). В нем уже упоминаются 4 главных годичных положения Солнца на эклиптике. А именно, зимнее/летнее солнцестояние и осеннее/весеннее равноденствие. Чтобы было понятно как это связано с Зодиаком, поясню (никого не хочу обидеть, но публика у нас разношерстная).
Эклиптика – это астрономический термин, который описывает движение Земли вокруг Солнца и рассматривается как воображаемый круг на небесной сфере, по которому плоскость орбиты Земли пересекает небесную сферу. Соответственно зодиакальные созвездия расположены на этой самой эклиптике.
Дальше, вставка из трактата….
«…первые 30 градусов от точки летнего солнцестояния принадлежат знаку Рака, а от точки зимнего солнцестояния — знаку Козерога … Два знака носят название знаков равноденствия: один из них, Овен, следует за точкой весеннего, другой. Весы — осеннего равноденствия ... К устойчивым знакам (Телец, Лев, Скорпион, Водолей) относятся такие, которые следуют за знаками солнцестояния и равноденствия…. Двойственными знаками (Близнецы, Дева, Стрелец, Рыбы) являются те, что следуют за устойчивыми»
Итак,что мы имеем? Зимнее солнцестояние (21-22 декабря) – Козерог, летнее солнцестояние (21 июня) – Рак, весеннее равноденствие (19-21 марта) – Овен, осеннее равноденствие (22-23 сентября) – Весы. Остальные знаки либо устойчивые, либо двойственные. А теперь интересный астрономический «феномен». Зодиакальных созвездий не 12, и даже не 13. А сколько же?
Зодиак, по общему определению, – это пояс неба, по которому проходят видимые пути Солнца, Луны и планет Солнечной системы. Всего в этом участке неба находятся 25 созвездий, в том числе Кит, Ворон, Чаша, Гидра, Орион, Пегас, Щит, Секстант, Возничий, Малый Пес, Змея и Орел. Однако, если мы рассматриваем исключительно движение Солнца, и не берем в расчет движение Луны и планет по эклиптике, то останавливаемся на 13 созвездиях.
Когда-то давным-давно (более 2500 лет назад) древние вавилоняне создали «идеальный» календарь из 12 месяцев (знаков зодиака) по 30 дней, которому мы до сих пор «несказанно верим».
На самом же деле, как уже было сказано, Солнце проходит через 13 созвездий. «Козлом отпущения» стал Змееносец, который портил столь идеальную картину мира и его просто-напросто решили не брать в расчет. А может там другая история с ним была связана…. Не знаю, поищем. Ну и конечно же статья не задалась, если нет таблиц. Прошу вашему вниманию сравнительная таблица астрологической периодизации и реальными астрономическими расположениями.
И что же у нас получается по поводу знаков солнцестояния и равноденствия? По здравому смыслу получается, что знаком зимнего солнцестояния остается Козерог, летнего солнцестояния – Близнецы (не Рак), весеннего равноденствия – Рыбы (а не Овен), а осеннего равноденствия – Дева (вместо Весов).
Думаю, на этом можно сворачивать разнос разбор основных положений Тетрабиблоса. Все, что приводится дальше хоть и весьма интересное чтиво, но не имеет никакого смысла без фундамента. Хотя если кому-то будет интересно почитать о знаках «командующих», «слушающихся» «видящих» друг друга, знаках равной силы, знаках братьев, сестер, родителей и уродов и т.д. оставлю ссылку в конце статьи.
Да, как вы поняли, это не совсем конец. Не могу не добавить от себя один главный, мучавший меня на протяжении всего месяца работы над этими статьями вопрос. Кто же ввел в астрологию остальные планеты Уран, Нептун, Плутон и т.д. (после их открытия учеными, конечно же)?
К сожалению, я так и не нашла достоверного источника, где была бы указана конкретная фамилия, кому мы должны быть благодарны по сей день за столь серьезный вклад в Астрологию после древних и средневековых шарлатанов. Однако на одном из (прости Господи) форумов с обучающими курсами попалось мне упоминание о Дэйне Радьяре.
ДэйнРадьяр, настоящее имя Даниэль Шенневьер (23 марта 1895, Париж — 13 сентября 1985, Сан-Франциско) — писатель, композитор-модернист, художник-абстракционист, поэт, философ, один из наиболее значимых астрологов XX века. Астропсихолог, музыкант, философ, художник так умело вешал лапшу на уши женщинам, что был четырежды женат. Красивые размышления о смысле бытия, связи с космосом, завернутые в научные термины это то, что используют сейчас все эзотерики, а основоположником стал, именно, Дэйн. В его работах много политики, предсказаний, метафизики, психологии и философии. И среди этого всего болота, впервые Урану, Нептуну и Плутону приписываются коллективные бессознательные астрологические силы. Окак!
Напомню, что Плутон с 2006 года относится к категории так называемых карликовых планет. Таких планет в Солнечной системе на данной момент пять: Плутон, Эрида, Церера, Хаумеа и Макемаке. В чем особенность карликовых планет. Они намного меньше знакомых нам планет, имеют также сферическую форму, твердую поверхность и траекторию движения напоминающую орбиту. И честно, даже обидно… Цереру открыли в 1801 году, Плутон – в 1930. Но Плутон мы считаем за планету в астрологии, а Цереру почему-то не учитываем, хотя она даже ближе к нам. Ну ладно, дадим астрологии как науке шанс на развитие.
Мой глобальный итог таков. Птолемей написал свой трактат во II веке нашей эры, когда главным техническим достижением в астрономии была астролябия. И о том, что люди когда-то полетят на огромных металлических хлабудинах в космос и будут высаживаться на Луну, никто не мог представить. Поэтому объяснение влияния планет и звезд на человека были лишь попыткой постичь недосягаемое. И если бы у человека не было этого стремления, то мы бы до сих пор прятались в пещерах, сожрали бы всех мамонтов и жили очень недолго… Сейчас наука пытается объяснить квантовую запутанность, принцип суперпозиции, измерения, теорию струн и даже возникновение Вселенной. Есть гипотезы, но четких ответов пока нет, хоть и появляются «всезнайки», которые раскрылись, проработались и что-то там ещё осознали в этом мире…. Стоит ли верить этим людям, дело каждого… Я подожду рационального объяснения (если доживу) …
P.S. Данные статьи не несут в себе какой-либо насмешки над историческим интеллектуальным трудом, ибо цель написанного мной цикла формировать критическое мышление и объективную оценку современному потоку информации.
