Александр Филиппов-Чехов - Александр фон Гумбольдт. Вестник Европы

В своих Observations astronomique[1810.2] Гумбольдт разбирает и методы, при посредстве которых можно исследовать уменьшение температуры по мере поднятия кверху. Сюда относятся: воздушные путешествия, восхождение на крутые, уединенные горы, сравнение температур близлежащих, но отличающихся значительной разницей в вертикальном направлении точек; температуры ключей и пещер; границы снегов. Последняя, как мы уже видели выше, не представляет верных результатов, так как она под различными широтами соответствует различным годичным температурам. Результатом наблюдений Гумбольдта по рассматриваемому вопросу можно принять правило, что температура в странах тропических, равно как и в умеренном поясе, в течение лета понижается на 1° на каждые 180– 200 метров поднятия вверх. Зимой в умеренном поясе уменьшение температуры совершается медленнее: можно принять, что разница на 1° замечается не меньше, как на каждые 240 метров поднятия. Указав на эти общие числа, мы не станем приводить средних чисел теплоты, определенных Гумбольдтом для различных высот тропического и умеренного пояса; равно мы принуждены ограничиться только замечанием, что в монографии своей Sur la limite inférieure des neiges[1820.1] Гумбольдт подробно определяет высоты снежных границ разных точек земного шара.

От этих исследований температуры воздуха под различными градусами широты и на различных высотах над поверхностью моря Гумбольдт переходит к исследованию температуры почвы. Главным средством для определения ее ему служат наблюдения над температурой ключей, сделанные им самим, Л. фон Бухом и Валенбергом. На основании их он пришел к тому же результату, что под тропиками и в более теплых местностях умеренного пояса температура почвы немногим отличается от средней температуры воздуха; под высшими градусами широты она несколько выше последней.

Гумбольдт и Эме Бонплан на Ориноко. Гравюра на дереве по картине Фердинанда Келлера 1877 г.

Обстоятельство, что в двух первых местностях не замечается почти никакой разницы между температурами обоих сред, и было причиной, почему Гумбольдт, как мы видели выше, считал температуру ключей и пещер в числе средств, при помощи которых может быть определена температура воздуха.

Десять лет спустя после этих исследований Гумбольдт обращает свою деятельность на объяснение главных причин различия температур на земном шаре. Тут он указывает, как различие климатов может зависеть от положения данного места относительно солнца как главного источника теплорода, но это объяснение не удовлетворяет его по причинам, изложенным нами выше при рассмотрении взглядов Галлея и Мэрана. Поэтому он ищет причины, почему западные части материков теплее восточных, и находит ее в преобладании западных ветров в поясах умеренном и холодном. Ветры эти уносят с собой тот же воздух, который принесли пассатные ветры к экватору, а вращение Земли дает возвращающемуся от экватора воздуху направление от запада к востоку, точно также как оно притекавшему к нему воздуху давало противоположное направление. Но воздух, текущий от экватора, тепел, и потому страны, с которыми он прежде всего приходит в соприкосновение, нагреваются сильнее, чем те, по которым он проносится после, так как он отдал уже часть своего тепла первым. Гумбольдт объясняет значительную, сравнительно с ее географической широтой, теплоту Европы ее положением, так близким к морю и разорванности, если можно так выразиться, частей ее. На западе Европы находится большой, так значительно умеряющий холод, и притом согретый Гольфстримом, океан. Часть земного шара, занимающая самое большое пространство тропического пояса, Азия, лежит относительно Европы так, что последняя нагревается воздухом, который поднимаясь над Африкой, направляется от экватора к северному полюсу. Третью причину, умеряющую климат Европы, Гумбольдт видит в том обстоятельстве, что она менее, чем Азия и Америка, выдвигается к северу и что она лежит против самого громадного незамерзающего залива из всех, лежащих у полюсов.

Изучение атмосферного давления

Обращаясь к совершенно другой отрасли естествознания, к давлению воздуха, мы и здесь встречаем следы деятельности Гумбольдта. При тех сбивчивых понятиях, которые имели древние на счет тяжести, нелегко было решить вопрос – давит ли воздух или нет? Аристотель утверждал, что давит, так как, говорит он, воздухом наполненный пузырь весит больше, чем пустой. Но положение это не осталось без возражений: уже Птолемей утверждал, что воздух внутри собственного пространства, т. е. воздух в пространстве, наполненном воздухом, не давит, точно также как и вода при подобных же условиях, т. е. в пределах занимаемого ею пространства, не оказывает давления. Положение свое относительно воздуха Птолемей доказывал тем, что опыт Аристотеля с пузырем неверен; а относительно воды тем, что опускаясь на дно реки, мы не чувствуем давления сверху, как бы ни глубок был слой воды, лежащий над водолазом. Спор этот, длящийся в продолжение средних веков, можно было бы, конечно, решить и известным уже древним законом Архимеда, по которому всякое тело, взвешенное в жидкости, теряет столько своего веса, сколько весит равный объем этой жидкости. Применяя этот закон к взвешиванию Аристотелем воздуха, можно было убедиться, что воздух, взвешенный в воздухе, должен столько потерять своего веса, сколько сам весит, т. е. все.

Если мы опустим стеклянную трубочку в воду и станем через верхний конец ее тянуть воздух из нее, то вода поднимается в трубочке. Мы знаем теперь, что это происходит оттого, что внешний атмосферический воздух, давя на воду, вгоняет ее внутрь трубочки, из которой мы высосали воздух. Древние объясняли себе это явление совершенно иначе, именно тем, что «природа боится пустоты» ( horror vacui ), т. е. что вода только потому подымается в трубочке, чтобы не осталось в ней пустого пространства! Известен случай с Торричелли, учеником знаменитого Галилея. Когда огородники, рывшие в Пизе насосный колодец, остановились изумленные перед фактом, что вода его не поднимается выше 32 футов, ученый этот объяснил это явление тем, что воздух, оказывая давление на воду, должен подымать ее только до той высоты, пока давление воды в насосе на его основание не уравновесит давления внешнего воздуха на воду вне насоса. Из законов давления жидкостей нам известно, что давление их увеличивается по мере увеличения высоты столба жидкости и плотности ее, и потому, когда Торричелли заменил воду ртутью, которая в 13 Ѕ раз тяжелее воды, то он в самом деле нашел, что ртуть поднялась только на 28 дюймов. С этой минуты Торричелли стал отвергать мнимую «боязнь природы к пустоте» и поставил законом, что явления, приписываемые прежде horror vacui , зависят от давления воздуха. Он стал утверждать далее, что трубкой, содержащей столб ртути и запаянной сверху для того, чтобы воздух не мог давить на этот столб с другого конца, одним словом, барометром, можно измерять давление воздуха. Как всякая новая идея, как бы справедлива она ни была, но потому только, что она не согласуется с вековыми предрассудками, идея Торричелли встретила сильную оппозицию, пока наконец Паскаль не напал на мысль, доказавшую окончательно неопровержимую ее справедливость. Если, говорил он, учение Торричелли справедливо, то столб ртути в барометре при поднятии на высоты должен понижаться, так как по мере поднятия вверх столб давящего на ртуть воздуха уменьшается. В 1648 г. шурин Паскаля, Флорен Перье, желая решить спорный вопрос путем опыта, подымается на Пюи-де-Дом, близ Клермона, высотой в 500 туазов. Оказалось, что барометр действительно понизился на 3 дюйма ниже того уровня, на котором находился на равнине. С этих пор, а в особенности с того времени, как Мариотт открыл закон, по которому плотность воздуха усиливается по мере возвышения, наука узнала, какой высоте слоя воздуха соответствует высота барометра. С этого времени инструмент этот и вошел во всеобщее употребление для измерений высот.