Фердинандо II Медичи активно поддерживал развитие новых наук в Италии эпохи Возрождения.
Фердинандо II Медичи, великий герцог Тосканский, жил в Палаццо Питти, роскошном здании в самом сердце Флоренции. Флоренция была центром эпохи Возрождения, и Фердинандо, увлеченный алхимик-любитель, общался с великими художниками, инженерами и представителями нового поколения ученых, такими как Галилей. Его завораживали новые изобретения и чудеса техники: гигрометр, измеряющий влажность; анемометр, измеряющий скорость ветра; барометр для измерения атмосферного давления; термоскоп – грубый прототип термометра. Считается, что Фердинандо, вдохновившись работами Галилея, изобрел термометр Галилея, в котором использовались стеклянные колбочки-поплавки, наполненные спиртом под разным давлением. Эти колбочки плавали в цилиндре с водой, то всплывая к поверхности, то опускаясь, так как с изменением температуры воздуха менялась их плотность. Устройство выглядело красиво, но пользоваться им было неудобно.
Первый метеоролог
Хотя создателями системы наблюдения за погодой считаются Медичи, первым метеорологом – человеком, систематически записывающим метеоданные – был Уильям Мерл. Он работал в Оксфорде в начале XIV века и вел ежедневный учет погоды на протяжении 15 лет. Его записи – старейшая информация такого рода, дошедшая до наших дней.
Полевые испытания
Фердинандо, один из самых богатых людей во всем мире (хотя богатство династии Медичи уже начинало таять), отправлял свои измерительные приборы в разные города Италии, а также современной Австрии, Франции и Польши, создавая таким образом первые метеостанции. Измерения, собранные в десяти географических точках, отправляли обратно во Флоренцию для анализа в Академии дель Чименто, которую основал брат Фердинандо – Леопольдо. Ее название приблизительно переводится как «академия испытаний» (а вернее, «экспериментов»). Академия могла бы стать первым в мире научным институтом, но Медичи видели в ней скорее клуб, к которому постепенно и вовсе потеряли интерес. Это привело к утрате собранных метеорологических измерений и сделанных на их основе выводов.
Передача информации на большие расстояния
Несмотря на то, что начинание Медичи потерпело неудачу, их пример помог создать целую сеть пунктов наблюдения за погодой в другой стране. Очередной прорыв в этой области произошел в 1849 году, когда в Смитсоновском Институте (в Вашингтоне, столице США) для сопоставления метеоданных стали использовать телеграф. Институт был основан в 1846 году, и первым его руководителем был Джозеф Генри, пионер в области электромагнитных технологий и один из изобретателей телеграфа. Ежедневно 150 станций по всей стране передавали сводки, из которых составлялась суточная карта погоды. Она вывешивалась в здании Смитсоновского института, и желающие могли с ней ознакомиться.
Породная толща
В 1669 году датчанин Нильс Стенсен, известный также как Николас Стено, сформулировал четыре основных принципа напластования горных пород, тем самым заложив основу современной геологии.
Интерес Стено к истории Земли и горным породам возник, когда он изучал окаменелости. Спустя несколько лет он создал всеобъемлющую теорию стратиграфии, науки, изучающей земную толщу – пласты горных пород, которые можно увидеть в любом каньоне или местности, подвергшейся сильной эрозии. Он представил теорию в 1669 году в эссе «О твердом, естественно содержащемся в твердом» (De solido intra solidum naturaliter contento). В его труде были изложены основные принципы физической геологии, науки, которая рассматривает горные породы, полезные ископаемые и крупные объекты рельефа планеты.
Крупным планом
Первым изучать окаменелости под микроскопом начал естествоиспытатель Роберт Гук. В 1665 году он опубликовал свои наблюдения в книге «Микрография». В те времена микроскоп был совсем новым инструментом, и с его помощью Гук увидел сходство структуры живой и окаменелой древесины. Он предположил, что органический материал, погруженный в воду, богатую минеральными веществами, со временем превращается в камень.
Камни-языки
В 1666 году Стено препарировал акулу и с удивлением обнаружил сходство акульих зубов и каменистых образований треугольной формы, так называемых камней-языков. Стено заявил, что камни-языки в действительности были зубами живших в древности акул и что ткань тела акулы с течением времени постепенно замещалась минералами. Другими словами, окаменелости были образцами жизни разных исторических эпох.
Четыре принципа
Первый принцип Стено – принцип суперпозиции: «Во время образования какого-либо слоя под ним находилось другое твердое тело, которое препятствовало дальнейшему опусканию порошкообразного вещества…». Второй – принцип первичной горизонтальности слоев: «Во время образования одного из верхних слоев нижний слой уже приобрел твердую консистенцию…». Следующий – принцип непрерывности слоев по горизонтали: «Во время образования какого-либо слоя он был ограничен сбоку другим твердым телом или же покрывал весь земной шар. Отсюда следует также, что всюду, где заметны обнаженные куски слоев, можно найти их продолжение или открыть другое твердое тело». И наконец, последний – принцип первичных пространственных соотношений: «Во время образования какого-либо слоя лежащее наверху его вещество было целиком жидким и, следовательно, при образовании самого нижнего слоя ни одного из верхних слоев еще не существовало».
Научные интересы Стено были весьма разнообразны. Он исследовал не только процессы напластования горных пород и формирование окаменелостей, но и микроструктуру кристаллов, составляющих основу горных пород.
Температура
Понемногу человечество научилось измерять влажность воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра. Но есть еще одна важная составляющая погодных измерений – температура. Путь к созданию надежного термометра оказался длинным.
Попыток измерить температуру воздуха было много, но создать точный прибор, который можно было бы изготавливать в больших количествах, было крайне трудно. Такой прибор, независимо от места и времени использования, должен показывать достоверные значения, которые можно было бы сравнить с показаниями такого же прибора в другом месте или в другое время. Для температурной шкалы нужны всего лишь верхняя и нижняя точки с равными делениями между ними – градусами. Сначала температуру пытались измерять с помощью термоскопов, но они оказались бесполезными: несмотря на то, что трубки, наполненные подкрашенным спиртом, работали исправно, показания были противоречивыми. Требовалось усовершенствовать прибор и создать более точную градуировку.
