У 1654 отто гериці магдебурзі. Досвід із магдебурзькими півкулями

Закриємо скляну банку з відшліфованим краєм тонкою скляною пластинкою та почнемо відкачувати повітря з банки (рис. 276). Скляна пластинка щільно притиснеться зовнішнім тиском до банку і, якщо продовжувати відкачування, буде роздавлена ​​різницею тиску ззовні та зсередини банки.

Мал. 276. Надлишок зовнішнього тиску над внутрішнім продавлює скляну пластинку.

Одним з перших експериментів, вироблених для доказу існування тиску повітря, був знаменитий досвід магдебурзькими півкулями», виконаний німецьким фізиком Отто фон Геріке у 1654 р. (у Магдебурзі). Він відкачав повітря з двох складених разом мідних півкуль, і тиск зовнішнього повітря притис півшари один до одного настільки сильно, що їх не могли розірвати дві упряжки коней (рис. 277). Звичайно, роль другої упряжки міг би грати міцний стовп, до якого була б прикріплена одна з півкуль. На рис. 278 представлено видозміну досвіду Геріке з підвішеним вантажем.

Мал. 277. Гравюра з книги Геріке "Нові магдебурзькі досліди". Розривання півкуль кінськими упряжками

Мал. 278. Гравюра з книги Геріке "Нові магдебурзькі досліди". Розривання півкуль підвішеним вантажем

У медицині іноді використовують пневматичні банки, що складаються зі стаканчика з гумовим балоном (рис. 279). Стиснувши рукою балон, витіснимо з нього повітря, і прикладемо склянку до шкіри. Якщо тепер відпустити балон, то внаслідок своєї пружності він знову набуде кулястої форми, внутрішній обсяг банки збільшиться і тиск повітря, що залишилося в банку, зменшиться. Банк щільно притиснеться до шкіри тиском зовнішнього повітря. Шкіра під банкою сильно червоніє; на ній залишається синець. Кров, що має в тілі атмосферний тиск, стікає до місця з меншим тиском. У цьому місцевому припливі крові і призначення банку. При цьому повітря, розчинене в крові, розширюючись при зменшенні тиску, розриває дрібні кровоносні судини, утворюючи синець. Якщо натиснути шкіру біля краю банки і дати доступ зовнішньому повітрі, тиск зсередини і зовні зрівняється і банка сама відпаде.

досліди з вакуумом

В 1657 винайшов водяний барометр, за допомогою якого в 1660 передбачив бурю, що насувається, за 2 години до її появи, таким чином, увійшовши в історію як один з перших метеорологів.

Повітряний насос

Геріке, як відомо, спочатку не вважав за можливе викачувати повітря безпосередньо і хотів утворити порожній простір у герметично закритій бочці за допомогою видалення води, що наповнювала її. З цією метою він до дна бочки приробив насос, думаючи, що тільки при такому розташуванні приладу вода слідуватиме за поршнем насоса внаслідок своєї тяжкості. Звідси бачимо, що спочатку Геріка не мала ще певного поняттяпро атмосферний тиск і взагалі про пружність повітря. Коли ця перша спроба не вдалася, тому що в пустоту, що утворюється, крізь щілини і пори бочки проникало з шипінням зовнішнє повітря, Геріке спробував помістити свою бочку в іншу, теж наповнену водою, припускаючи цим способом захистити порожнечу від повітря, що спрямовується в неї. Але й цього разу досвід виявився невдалим, бо вода із зовнішньої бочки під впливом атмосферного тискупротікала крізь пори у внутрішню і наповнювала порожнечу. Тоді, нарешті, Геріке наважився прикласти насос до безпосереднього викачування повітря з мідної кулястої судини, все ще дотримуючись свого хибного припущення, що й повітря, подібно до води, може слідувати за поршнем насоса тільки завдяки своїй тяжкості, тому і тепер насос був пригвинчений внизу судини і розташований вертикально. Результат викачування був зовсім несподіваним і налякав усіх присутніх: мідна куля не витримала зовнішнього тиску і з тріском була скомкана і сплющена. Це змусило Геріку готувати для наступних дослідіврезервуари більш міцні та більше правильної форми. Незручне розташування насоса незабаром змусило Геріке влаштувати спеціальний для всього приладу триніжок і приробити до поршня важіль; таким чином було влаштовано перший повітряний насос, названий автором Antlia pneumatica. Звичайно, прилад був ще дуже далекий від досконалості і вимагав не менше трьох осіб для маніпуляцій з поршнем і кранами, зануреними у воду, для кращої ізоляції порожнечі, що утворюється від зовнішнього повітря.

Вивчення впливу теплоти на повітря

Геріке займався також вивченням дії теплоти на повітря, і хоча у пристрій свого повітряного термометра він не вніс жодних істотних удосконалень порівняно з відомими тоді приладами (що мали в його час в Італії назву caloris mensor), проте ми можемо сміливо сказати, що він був першим за часом метеорологом. Не торкаючись спірного і по суті маловажного питання про винахід термометра, яке найчастіше приписується Галілею, але також і Дреббелю і лікарю Санкторіусу, відзначимо тільки, що початкова форма його була вкрай недосконала: по-перше, від того, що на показання приладу впливала не лише температура, а й атмосферний тиск, а по-друге, внаслідок відсутності певної одиниці (градусу) порівняння теплових ефектів.

Термометр Геріке. Ілюстрація книги Otto von Guericke's Experimenta Nova Magdeburgica.

Термометр (повітряний) на той час складався з резервуара з трубкою, зануреної відкритим кінцем у посудину з водою; рівень піднятої у трубці води змінювався, очевидно, залежно від температури повітря у резервуарі та від зовнішнього атмосферного тиску. Дивно, що й Геріке, якому це останній впливмало бути добре відомим, не звертав на нього уваги, принаймні у його термометрі цей вплив не усунуто. Сам прилад, призначений винятково для спостережень зміни температури зовнішнього повітря і тому подібно до барометра поміщений на зовнішній стіні будинку, складався з Сифонної (металевої) трубки, наповненої приблизно до половини спиртом; один кінець трубки повідомлявся з великою кулею, Що містить повітря, інший був відкритий і укладав поплавець, від якого йшла нитка через блок; на кінці нитки вільно гойдалася в повітрі дерев'яна фігурка, що вказувала рукою на шкалу з 7 поділами. Всі подробиці приладу, крім кулі, на якій красувався напис Perpetuum mobile, фігурки та шкали, були також закриті дошками. Крайні точкина шкалі були відзначені словами: magnus frigus і magnus calor. Середня рисамала особливе значення, так би мовити, кліматичне: вона мала відповідати тій температурі повітря, коли він у Магдебурзі з'являються перші осінні нічні морози.

Звідси можемо зробити висновок, що хоча перші спроби відзначити 0 ° на шкалі термометра належав знаменитій в історії досвідченої фізики Флорентійської академії (Del Cimento), але і Геріке розумів, як важливо і необхідно мати на термометричній шкалі хоча б одну постійну точку, і, як ми бачимо, намагався зробити у цьому напрямі новий крок уперед, обравши для регулювання свого термометра довільну межу, що відповідає першим осіннім морозам.

Вивчення електрики

Гравюра 1750, демонструє пристрій для отримання статичної електрики.

Переходимо тепер до іншої галузі фізики, в якій ім'я Геріке користується також цілком заслуженою популярністю. Ми говоримо про електрику, яка в той час, покликана, так би мовити, до життя досвідченими дослідженнямиГільберта представляло у вигляді кількох уривчастих фактів лише нікчемний і нікого не цікавий зародок тієї грандіозної сили, якій судилося завоювати увагу всього цивілізованого світуі обплутати земну кулюмережею своїх провідників.

Отто фон Герике називають іноді лише дотепним винахідником фізичних приладів, які прагнуть прославитися серед сучасників своїми грандіозними дослідами і мало піклуються про прогрес науки. Але Фердинанд Розенбергер (1845-1899) у своїй «Історії фізики» цілком справедливо зауважує, що такий закид позбавлений будь-якої підстави, бо Геріке зовсім не мав виняткової мети дивувати публіку. Він завжди керувався чисто науковими інтересамита виводив зі своїх дослідів не фантастичні ідеї, а справжні наукові висновки. Найкращим доказомцьому служать його експериментальні дослідженняявищ статичної електрики, якими в цей час – повторюємо – ще мало хто цікавився.

Бажаючи повторити і перевірити досліди Гільберта, Геріке винайшов прилад для отримання електричного стану, який якщо і не може бути названий електричною машиноюу справжньому значенні цього слова, тому що в ньому бракувало конденсатора для збирання електрики, що розвивається тертям, то все ж таки послужив прототипом для всіх пізніх влаштовуваних електричних відкриттів. Сюди насамперед слід віднести відкриття електричного відштовхування, яке було невідоме Гільберту.

Для розвитку електричного стану Геріке приготував досить велику кулю із сірки, яка за допомогою просунутої наскрізь осі приводилася в обертання і натиралася просто сухою рукою. Наелектризувавши цю кулю, Геріке помітив, що тіла, що притягуються кулею, після дотику відштовхуються; потім він помітив ще, що пушинка, що вільно носиться в повітрі, притягнута і вслід потім відштовхнута від кулі, притягується іншими тілами. Геріке довів також, що електричний стан передається ниткою (лляною); але при цьому, не знаючи ще нічого про ізолятори, довжину нитки він брав лише в один лікоть і міг надавати їй лише вертикальне розташування. Він перший спостерігав на своїй сірчаній кулі електричне свічення у темряві, але іскри не отримав; він чув також "у сірчаній кулі" слабкий тріск, коли підносив його близько до вуха, але не знав, чому це приписати.

Вивчення магнетизму

У сфері магнетизму Герике зроблено також кілька нових спостережень. Він знайшов, що залізні вертикальні прути у віконних ґратах намагнічуються самі собою, уявляючи вгорі північні, а внизу південні полюси, і показав, що можна злегка намагнітити залізну смугу, розташувавши її у напрямку меридіана і ударяючи по ній молотком.

Вишукування в галузі астрономії

Будова Всесвіту по Отто фон Геріке

Також займався астрономією. Був прихильником геліоцентричної системи. Розробив свою космологічну систему, яка відрізнялася від системи Коперника припущенням про наявність нескінченного простору, в якому розподілено нерухомі зірки. Вважав, що космічний простірє порожнім, але між небесними тіламидіють далекосяжні сили, що регулюють їхній рух.

Німецький фізик, інженер та філософ Отто фон Геріке народився в Магдебурзі 20 листопада 1602 року. Після закінчення міського училища він продовжив навчання в університетах Лейпцига, Хельмштадта, Єни та Лейдена.

Будучи далеко не кабінетним вченим, Геріке протягом усього життя цікавився природничими науками. Для перевірки постулату Арістотеля - природа не терпить порожнеч - він винайшов повітряний насос, за допомогою якого в 1654 здійснив свій знаменитий досвід з магдебурзькими півкулями. Для виконання досвіду було виготовлено дві мідні півкулі діаметром 14 дюймів (35,6 см), одна з яких була забезпечена трубкою для відкачування повітря. Ці півкулі склали разом, а поміж ними помістили шкіряне кільце, просочене розплавленим воском. Потім за допомогою насоса відкачали повітря з порожнини між півкулями. На кожній з півкуль були залізні кільця, в які були впряжені дві упряжки коней. У 1654 році в Регенсбурзі фон Геріке продемонстрував експеримент Рейхстагу в присутності імператора Фердинанда III. Після викачування зі сфери повітря, 16 коней, по 8 з кожного боку, не змогли розірвати півкулі, проте, коли всередину півкуль впустили повітря, вони розпалися без зусиль. Невідомо, чи використовувалися коні з обох боків для більшої видовищності або через незнання самого фізика, адже можна було замінити половину коней нерухомим кріпленням, без втрати сили на півкулі. У 1656 Геріке повторював експеримент у Магдебурзі, а 1663 у Берліні з 24 кіньми. Відповідно до пізніших розрахунків, для подолання зусилля необхідно було впрягти 13 сильних ломових коней з кожного боку.

Малюнок Гаспара Шотта "Магдебурзькі півкулі".

Досвід із магдебурзькими півкулями довів наявність атмосферного тиску і досі викладається у курсах загальної фізикипо всьому світу. Оригінальні півкулі та насос зберігаються у Німецькому музеї у Мюнхені. Розвиваючи цю тему, в 1660 Геріке побудував перший водяний барометр і використовував його для метеорологічних спостережень, винайшов гігрометр, сконструював повітряний термометр, манометр.

Коло інтересів Геріке, однак, не обмежилося цим розділом фізики. У 1660 році він створив одну з перших електростатичних машин - кулю із сірки розміром з м'яч середньої величининасаджений на залізну вісь. Обертаючи кулю і натираючи її долонями, Геріке отримував електрику. За допомогою цього приладу він вивчав електричні явища: виявив електростатичне відштовхування, електричне свічення (наелектризована сірчана куля світилася у темряві).

Численні фізичні дослідище за життя принесли вченому визнання та шанобливе прізвисько німецького Галілея. Займаючись астрономією, він висловив думку, що комети можуть повертатися. Геріке встановив також пружність та вагомість повітря, його здатність підтримувати горіння та дихання, проводити звук. Доказав наявність у повітрі парів води. В 1666 першим серед учених він був удостоєний дворянського звання і став іменуватися Отто фон Геріке. Помер вчений у Гамбурзі 11 травня 1686 року.

Досвід з магдебурзькими півкулями так вразив сучасників, що герцоги Брауншвейг-Вольфенбюттельські використовували його зображення на пам'ятних талерах 1702 як алегорії. Правили з 1685 року разом, два брати-герцога посварилися. Антон Ульріх приревнував свою дружину Єлизавету Юліану Гольштейн-Норбурзьку до Рудольфа Августа, що призвело до їхнього розриву. У березні 1702 року Антон Ульріх був відхилений від влади і втік до Саксен-Гота. З цього приводу було випущено так званий "люфтпумпенталер" - талер з повітряним насосом. На його аверсі зображено двох коней, які марно розривають магдебурзькі півкулі. Півсфери, що зчепилися, - символ нерозривного союзу двох брауншвейгських правителів. На реверсі - без жодних зусиль дві півкулі розвалюються, тому що жіноча рука відкрила на них вентиль, і всередину потрапило повітря. Палацову сварку гравер ілюстрував за допомогою фізичних приладів. Після смерті Рудольфа Августа в 1704 році Антон Ульріх повернувся до правління.

Брауншвейг-Вольфенбюттель. Рудольф Август та Антон Ульріх, 1685-1704. Люфтпумпенталер, 1702, Гослар. На честь братньої єдності. 29,36 Аверс: два коні марно розривають магдебурзькі півкулі з абревіатурою RAV, позаду них символ цнотливості єдиноріг і орел з блискавками в лапах, напис QVOD VI NON POTVIT (що не могли змусити). Реверс: на п'єдесталі дві розкриті півкулі та жіноча рука, що відкриває вентиль, вище стрічка з текстом DISIECTVM EST ARTE MINISTRA (розсіяно штучно).

Брауншвейг-Вольфенбюттель. Рудольф Август та Антон Ульріх, 1685-1704. Люфтпумпенталер, 1702, Гослар. На честь братньої єдності. Аверс: два коні марно розривають магдебурзькі півкулі з абревіатурою RAV, позаду них єдиноріг і блискавки, що б'ють із хмари, напис NON VI (не насильством). Реверс: на п'єдесталі дві розкриті півкулі та жіноча рука, що відкриває вентиль, вище стрічка з текстом SED ARTE (але мистецтвом).

До 375-річчя народження Отто фон Геріке в НДР було викарбувано пам'ятну монету номіналом 10 марок.

НДР. 10 марок, 1977. 375-річчя народження Отто фон Геріке. Ag 500; 31 мм; 17 р. Тираж: 49 434 штук.

НДР. 10 марок, 1977. 375-річчя народження Отто фон Геріке. З написом "Проба". Ag 500; 31 мм; 17 р. Тираж: 6 000 штук.

До 250-х роковин смерті Отто фон Геріке в Третьому Рейху була викарбувана пам'ятна медаль і випущена поштова марка.

Бронзова медаль, 1936. 250-ті роковини смерті Отто фон Геріке. 97 мм. Гравер: Рудольф Босселт (1874–1938). Аверс: бюст Геріке; реверс: герб Магдебурга та напис "Ehrengabe der Stadt Magdeburg" (Почесний дар міста Магдебурга).

Третій рейх. Поштова марка, 1936. 250-ті роковини смерті Отто фон Геріке.

У НДР та ФРН також випускалися поштові марки, присвячені Отто фон Геріке та його винаходу.

НДР. Поштова марка, 1969. Досвід із магдебурзькими півкулями.

НДР. Поштова марка, 1977. 375-річчя народження Отто фон Геріке.

Німеччина. Поштова марка, 2002. 400-річчя народження Отто фон Геріке.

Німецький вчений, винахідник та політик. Найбільш відомий роботою над фізикою вакууму, створенням експериментальної техніки для демонстрації електростатичного відштовхування та виступами на підтримку теорій "дистанційної взаємодії" та "абсолютного простору".

Легендарні "магдебурзькі півкулі" свого часу викликали у Німеччині чималий фурор. Фізик Отто фон Геріке поєднав дві півсфери, викачав із них повітря і продемонстрував, що повітря на цю конструкцію тисне з такою силою, що розірвати сферу не можуть навіть 16 коней. Досліди з вакуумом, втім, були аж ніяк не єдиним захопленням фон Геріке - чимало корисного фізиказробив і для майбутніх поколінь фахівців з електростатики, і як громадського діячадля мешканців Магдебургу.

Народився фон Геріке у Магдебурзі, Німеччина (Magdeburg, Germany). 1617-го він став студентом Лейпцизького Університету (Leipzig University). Тридцятирічна війназавадила Отто продовжити навчання у Лейпцигу і змусила шукати удачі в інших навчальних закладахкраїни. Завершив навчання своє тло Геріці 9-місячною поїздкою до Франції (France) та Англії (England). Повернувшись до Магдебурга 1626-го, фон Геріке одружився.

Отто фон Геріке не поділяв ентузіазм городян з приводу Густава II Адольфа (Gustavus Adolphus), що, втім, не особливо допомогло йому при падінні Магдебурга в травні 1631-го. Фон Герике пощастило залишитися в живих, хоча свободи і більшої частини статків він все ж таки втратив. Деякий час він працював інженером; повернутися до Магдебурга сім'ї його вдалося лише в лютому 1632-го. Наступні 10 років фон Геріке брав активну участь у відновленні неабияк порушеного міста; чимало часу Отто приділяв громадської діяльності- йому навіть довелося деякий час пробути бургомістром. Нерідко фон Геріке брав участь у дипломатичних місіях.

1654-го Отто фон Герике довелося продемонструвати свої експерименти з вакуумом вищим чинам Священної Римської імперії. Через деякий час праці фон Геріке привернули увагу Роберта Бойля (Robert Boyle); той свого часу вів аналогічні дослідження та роботами німця був у вищого ступенязацікавлений.

Фон Геріке продовжував вести досить активну наукову діяльність; найбільше він концентрувався над своєю "працею життя" - книгою "Ottonis de Guericke Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio". Отто ретельно документував експерименти з вакуумом та електростатикою; попутно йому вдалося першому у світі виразно продемонструвати електростатичне відштовхування. Сам фон Геріке стверджував, що робота над книгою закінчилися 14 травня 1663-го; публікацію, однак, було відкладено на цілих 9 років.

У 60-х роках 17 століття стало ясно, що всі спроби Магдебурга взагалі і фон Геріке зокрема вибити місту статус вільного провалилися; городяни підписали угоду, за якою приймали у своїх стінах гарнізон бранденбурзьких солдатів та погоджувалися платити данину курфюрсту Фрідріху Вільгельму I (Great Elector, Friedrich Wilhelm I of Brandenburg). Фон Геріке, втім, це багато в чому пішло на користь – курфюрст був активним покровителем наук. "Experimenta Nova", що вийшла в друк, навіть містила посвяту Фрідріху Вільгельму; на той час курфюрсту вчений був зобов'язаний багатьом. 1666-го Отто фон Геріке удостоївся ще й дворянського титулувід імператора Леопольда I (Leopold I). Саме тоді Отто змінив прізвище з "Геріке" ("Gericke") на "Гуеріці" ("Guericke") і додав в ім'я приставку "фон".

У 1667-му фон Геріке прислухався до досить довгих запитів і звільнив займані раніше посади цивільного спрямування. У 1681-му Отто фон Геріке та його друга дружина Доротея покинули Магдебург, рятуючись від чуми, що почалася; осіли подружжя у сина фон Геріке, Ганса Отто (Hans Otto), у Гамбурзі (Hamburg). У Гамбурзі Отто фон Геріке і помер; сталося це 11 травня 1686 року. Тіло фон Геріке було поховано у Магдебурзі.