Определение формы Земли
Одним из основных научных вопросов, обсуждаемых при жизни Цельсия, была форма планеты, на которой мы живем.. Исаак Ньютон предположил, что Земля не была полностью сферической, а скорее сплющенной на полюсах. Между тем картографические измерения, сделанные французами, показали, что Земля вместо этого была вытянутой на полюсах.
Чтобы найти решение спора, две экспедиции поставили задачу с измерением одного градуса меридиана в каждый из полярных регионов. Первый, в 1735 году, отправился в Эквадор в Южную Америку. Второй, возглавляемый Пьером Луи де Мопертюи, в 1736 году отправился на север в Торнео, самый северный район Швеции, в так называемой «Лапландской экспедиции». Цельсий, записавшийся помощником де Мопертюи, был единственным профессиональным астрономом, принявшим участие в этом приключении. Собранные данные в конечном итоге подтвердили гипотезу Ньютона о том, что Земля действительно была плоской на полюсах.
Астрономическая обсерватория Упсалы и более поздняя жизнь
После возвращения Лапландской экспедиции Цельсий отправился домой в Упсалу, где его подвиги принесли ему славу и известность, которые сыграли ключевую роль в обеспечении финансирования, необходимого для строительства современной обсерватории в Упсале. Цельсий заказал здание Обсерватории Упсалы, первой в Швеции, в 1741 году и был назначен ее директором.
В следующем году он разработал свою одноименную “шкалу Цельсия”. “температуры. Благодаря детальной среде измерения и методологии шкала Цельсия была признана более точной, чем шкала, созданная Габриэлем Даниэлем Фаренгейтом (шкала Фаренгейта) или Рене-Антуаном Фершо де Реомюра (шкала Реомюра).
Краткие факты: шкала Цельсия (Цельсия)
- Андерс Цельсий изобрел свою температурную шкалу в 1742 году. .
- Используя ртутный термометр, шкала Цельсия состоит из 100 градусов между точкой замерзания (0 ° C) и точкой кипения (100 ° C) чистой воды при атмосферном давлении на уровне моря.
- Определение Цельсия: состоит из 100 градусов или разделенных на них.
- Исходная шкала Цельсия была перевернута, чтобы создать шкалу Цельсия.
- термин «Цельсий» был принят в 1948 году на международной конференции по мерам и весам.
Цельсий был также известен своим продвижением григорианского календаря, который был принят в Швеции через девять лет после смерти астронома. Кроме того, он создал серию географических измерений для Шведской генеральной карты и был одним из первых, кто осознал, что страны Северной Европы медленно поднимаются над уровнем моря. (Хотя процесс продолжался с конца последнего ледникового периода, Цельсий ошибочно пришел к выводу, что это явление было результатом испарения.)
Цельсий умер. туберкулеза в 1744 году в возрасте 42 лет. Хотя он приступил к многочисленным исследовательским проектам, на самом деле он завершил очень немногие из них.. Черновик научно-фантастического романа, частично расположенный на звезде Сириус, был найден среди оставленных им бумаг.
Научные достижения
Цельсий часто путешествовал в начале $1730$ — х годов, в том числе в Германию, Италию и Францию, там он посетил большинство крупных европейских обсерваторий. В то время, английские и французские астрономы обсуждали фактическую форму Земли. В Париже Цельсий выступал за измерение дуги меридиана в Лапландии. В $1736$ году он участвовал в экспедиции, которая была организованна для этой цели Французской академией наук, во главе с французским математиком Мопертюи ($1698-1759$), для измерения степени широты. Цель экспедиции состояла в том, чтобы измерить длину градуса вдоль меридиана, близко к полюсу, и сравнить результат с аналогичной экспедицией в Перу, на сегодняшний день в Эквадоре, недалеко от экватора. Экспедиция подтвердила убеждения Исаака Ньютона о том, что форма Земли представляет собой эллипсоид, который сплющен у полюсов.
После экспедиции Цельсий вернулся в Упсалу. Он считается первым астрономом, который проанализировал изменения магнитного поля Земли во время северного сияния и оценил яркость звезд с помощью измерительных инструментов.
Участие Цельсия в экспедиции в Лапландию принесло ему большое уважение в Шведском правительстве и перед своими коллегами. Это сыграло ключевую роль в формировании интереса со стороны шведских властей, для того, чтобы пожертвовать ресурсы, необходимые для создания новой современной обсерватории в Упсале. Просьбы Цельсия имели успех, и Цельсий основал Уппсальскую астрономическую обсерваторию в $1741$ году. Обсерватория была оснащена инструментами, приобретенными во время своего долгого путешествия за границу, которые включали в себя самую современную инструментальную технику того периода.
Цельсий начал серию наблюдений с использованием цветных стеклянных пластин, для того, чтобы записать величину (мера яркости) некоторых звезд. Это была первая попытка измерить интенсивность звездного света с помощью инструментов, а не человеческим глазом.
Замечание 3
Цельсий проводил наблюдения затмений и различных астрономических объектов и опубликовал список с тщательно определенными величинами для около $300$ звезд.
Цельсий определил зависимость кипения воды при атмосферном давлении, значение было достаточно точным даже, по мнению современных ученых. Кроме того, он установил правила для определения точки кипения, если атмосферное давление отклоняется от некоторого стандартного значения.
Замечание 4
Он предложил температурную шкалу «Цельсия» в статье для Королевского общества наук в Упсале, старейшего шведского научного общества, основанного в $1710$ году. Термометр Цельсия был откалиброван со значением $100 °С$ для точки замерзания воды и $0 °С$ для точки кипения.
Ссылки
- Encyclopdia Britannica (21 апреля 2019 г.). Андерс Цельсий. Получено с britannica.com
- «Цельсий, Андерс». Полный словарь научной биографии. Получено с Encyclopedia.com
- NNDB (2019). Андерс Цельсий. Восстановлено с nndb.com
- О’Коннор, Дж. И Робертсон, Э. (н.э.). Андерс Цельсий. Архив истории математики MacTutor, Университет Сент-Эндрюс. Восстановлено с history.mcs.st-andrews.ac.uk
- Андерс Цельсий. (2019, 3 сентября).Википедия, свободная энциклопедия. Восстановлено с es.wikipedia.org
- Градус Цельсия. (2019, 12 августа).Википедия, свободная энциклопедия. Восстановлено с es.wikipedia.org
Кто ищет, тот всегда найдет
Первым делом Андерс Цельсий заявил, что главная цель его деятельности — организовать в Упсале самую настоящую астрономическую обсерваторию, оснащенную современнейшими телескопами и другими приборами. На беду, в те времена в Швеции сверхмощные телескопы не выпускали, а потому Цельсий отправился в научную командировку в Европу, чтобы присмотреться к самым крупным обсерваториям Старого света. И по возможности купить все необходимое.
В Нюрнберге ему предложили опубликовать свои наблюдения, в результате чего была отпечатана книга «Триста шестнадцать наблюдений за полярными сияниями, выполненных с 1716 по 1732 гг.» Кстати, Цельсий был одним из первых, кто обратил особое внимание на возмущение стрелки магнитного компаса в момент наблюдений. Но развить идею дальше и установить причинно-следственную связь не удалось ни Андерсу, ни его современникам, все это было «расписано по полочкам» только в ХХ веке…. В 1736 году Цельсий отправился в экспедицию в Лапландию, чтобы удостовериться в гипотезе Моро де Мопертюи о том, что Земля несколько сплюснута с полюсов, или опровергнуть идею француза
Надо отдать должное месье Мопертюи — он отправился в экспедицию вместе с Цельсием. И доказал правильность своей гипотезы. А в «лучах славы» оказался и Цельсий…
В 1736 году Цельсий отправился в экспедицию в Лапландию, чтобы удостовериться в гипотезе Моро де Мопертюи о том, что Земля несколько сплюснута с полюсов, или опровергнуть идею француза. Надо отдать должное месье Мопертюи — он отправился в экспедицию вместе с Цельсием. И доказал правильность своей гипотезы. А в «лучах славы» оказался и Цельсий…
Впрочем, для него было гораздо полезней, что после этой экспедиции власти Упсалы окончательно решили «раскошелиться» на обсерваторию. Она была открыта в 1741 году, когда у профессора Цельсия врачи обнаружили первые признаки надвигающейся беды…
Он не сдался! Он еще успел в следующем 1742 году опубликовать работу с описанием стоградусной шкалы термометра, в которой температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении была принята за 0°, а температура таяния льда — за 100°. А в год смерти Цельсия эту шкалу перевернули с ног на голову, приняв за 0° температуру таяния льда. Этой шкалой мы пользуемся до сих пор, называя ее шкалой Цельсия. Впрочем, впервые она «дебютировала» чуть позже, в 1747 году…
Какой формы Земля?
Находясь в Париже, Андерс Цельсий познакомился с астрономом Пьером Луи де Мопертюи (Pierre-Louis Moreau de Maupertuis; 1698 —1759). Это знакомство стало началом большого путешествия и большой научной работы.
Дело в том, что в 1730-е годы среди астрономов усилился спор об истинной форме Земли. Главными спорщиками были трое учёных, Ньютон, Гюйгенс и Кассини. Нет, они не спорили о том, является ли Земля плоской. Подобные прения – это удел только нашего сверх образованного века. Речь шла о том, что форма нашей планеты немного отличается от шарообразной.
Карта Швеции. Андерс Цельсий родился и жил в Уппсале, а работал за Полярным кругом в Торнсдалене
Гюйгенс и Ньютон утверждали, что из-за своего вращения вокруг оси наша планета немного сплюснута в районе полюсов. А вот директор Парижской обсерватории Джованни Доменико Кассини на основании проведенных им геодезических измерений длины меридиана пришел к выводу о том, что длина одного градуса меридиана уменьшается к северу. То есть, Земля должна быть у полюсов не сжата, а наоборот, растянута.
Чтобы получить однозначный ответ на этот вопрос, Французская академия наук снарядила в 1735—1736 годах две экспедиции в разные стороны. Одна экспедиция уплыла в Америку, на территорию современного Эквадора, то есть, фактически, на экватор. Её, кстати, возглавлял математик Шарль-Мари Кондамин, который вместе с Вольтером придумал способ нажиться на проводимой государством лотерее. И, что характерно для математиков, осуществил этот способ с немалой выгодой для себя. Вторую экспедицию, которую должен был возглавить Мопертюи, отправляли как можно ближе к полюсу, за Полярный круг, в Лапландию. Обе экспедиции должны были с достаточной степенью точности измерить длину одного градуса земного меридиана, и это позволило бы выяснить, какая именно из двух гипотез верна. Спойлер: правы оказались Ньютон с Гюйгенсом. А Кассини ошибся в расчётах, из-за чего сделал неправильные выводы.
Карьера
В 1730 году Цельсий опубликовал Нова Methodus distantiam Солис терра determinandi ( новый метод для определения расстояния от Земли до Солнца ). Его исследования также включали изучение явлений полярных сияний, которое он проводил со своим помощником Улофом Хиортером , и он был первым, кто предположил связь между северным сиянием и изменениями в магнитном поле Земли. Он наблюдал изменения стрелки компаса и обнаружил, что большие отклонения коррелируют с более сильной авроральной активностью. В 1733 году в Нюрнберге он опубликовал сборник из 316 наблюдений северного сияния, сделанных им самим и другими за период 1716–1732 годов.
Цельсий часто путешествовал в начале 1730-х годов, в том числе в Германию, Италию и Францию, когда он посетил большинство основных европейских обсерваторий. В Париже он выступал за измерение дуги меридиана в Лапландии . В 1736 году он участвовал в экспедиции, организованной с этой целью Французской академией наук под руководством французского математика Пьера Луи Мопертюи (1698–1759) для измерения градуса широты . Целью экспедиции было измерить длину градуса вдоль меридиана, близко к полюсу, и сравнить результат с аналогичной экспедицией в Перу , сегодня в Эквадоре , недалеко от экватора.. Экспедиции подтвердили мнение Исаака Ньютона о том, что форма Земли представляет собой эллипсоид, сплющенный на полюсах.
Андерс Цельсий ок. 1730-е годы
В 1738 году он опубликовал Де observationibus про Figura Теллурис determinanda ( Замечания по изучению формы Земли ). Участие Цельсия в Лапландской экспедиции принесло ему большое уважение в Швеции со стороны правительства и его коллег и сыграло ключевую роль в привлечении интереса шведских властей к пожертвованию ресурсов, необходимых для строительства новой современной обсерватории в Упсале. Его просьба была удовлетворена, и Цельсий основал Упсальскую астрономическую обсерваторию в 1741 году. Обсерватория была оборудована приборами, приобретенными во время его долгого заграничного путешествия, с использованием самых современных инструментальных технологий того периода.
Он проводил наблюдения за затмениями и различными астрономическими объектами и опубликовал каталоги тщательно определенных величин примерно для 300 звезд, используя свою собственную фотометрическую систему (средняя ошибка = 0,4 mag). Он предложил температурную шкалу Цельсия в докладе Королевскому обществу наук в Уппсале , старейшему шведскому научному обществу, основанному в 1710 году. Его термометр был откалиброван со значением 0 для точки кипения. воды и 100 для точки замерзания. В 1745 году, через год после смерти Цельсия, Карл Линней перевернул шкалу, чтобы облегчить более практичные измерения.
Обсерватория Андерса Цельсия, с современной гравюры.
Цельсий провел множество географических измерений для Шведской общей карты и был одним из первых, кто заметил, что большая часть Скандинавии медленно поднимается над уровнем моря — непрерывный процесс, который происходит с момента таяния льда во время последнего ледникового периода . Однако он ошибочно высказал мнение, что вода испаряется .
В 1725 году он стал секретарем Королевского общества наук в Уппсале и занимал этот пост до своей смерти от туберкулеза в 1744 году. Он поддержал создание Шведской королевской академии наук в Стокгольме в 1739 году Линнеем и пятью другими людьми и был избран членом на первом заседании этой академии. Фактически Цельсий предложил название новой академии.
Ранняя жизнь и карьера в астрономии
Вырос лютеранец, Цельсий получил образование в своем родном городе. Оба его деда были профессорами: Магнус Цельсий был математиком, а Андерс Спол – астрономом. С раннего детства Цельсий преуспел в математике. Он продолжил обучение в Упсальском университете, где в 1725 году стал секретарем Королевского общества наук (титул, который он сохранил до своей смерти). В 1730 году он сменил своего отца, Нильса Цельсия, на посту профессора астрономии.
К началу 1730-х годов Цельсий решил построить астрономическую обсерваторию мирового уровня. в Швеции и с 1732 по 1734 год он предпринял грандиозное турне по Европе, посетив известные астрономические объекты и работая вместе со многими ведущими астрономами 18-го века. Примерно в это же время (1733 г.) он опубликовал сборник из 316 наблюдений за северным сиянием. Цельсий опубликовал большую часть своих исследований в Королевском обществе наук в Упсале, которое было основано в 1710 году. Кроме того, он опубликовал статьи в Шведской королевской академии наук, основанной в 1739 году, и руководил примерно 20 диссертациями по астрономии. который он был главным автором. Он также является автором популярной книги «Арифметика для шведской молодежи».
На протяжении своей карьеры Цельсий проводил множество астрологических наблюдений, включая затмения и различные астрономические объекты. Цельсий разработал собственную фотометрическую систему измерения, которая основывалась на наблюдении за светом от звезды или другого небесного объекта через серию идентичных прозрачных стеклянных пластин и последующем сравнении их величин путем расчета количества стеклянных пластин, необходимого для гашения света. (Для Сириуса, самой яркой звезды на небе, потребовалось 25 пластинок.) Используя эту систему, он каталогизировал величину 300 звезд.
Считается, что Цельсия равна первый астроном, проанализировавший изменения магнитного поля Земли во время северного сияния и измеривший яркость звезд. Это Цельсий и его помощник обнаружили, что Северное сияние влияет на стрелки компаса.
Температурная шкала: виды и различия
Температурная шкала известна человеку с незапамятных времен. Создателем первого термометра считается Галилео Галилей. Точнее, именному ему приписывают совершение невиданного на то время открытия. Конечно, точных температурных значений изобретение ученого не показывает, но указать степень прогрева или охлаждения воздуха оно вполне способно.
Со временем дело Галилея продолжили его последователи. Постепенно начали появляться шкалы Кельвина, Цельсия, Фаренгейта. Каждая из них отличается от другой особенностями измерения температуры воздуха или жидкости, а также другими характеристиками.
Кельвин
Самая загадочная, но при этом – самая интересная температурная шкала. Кстати, температура измеряется просто в кельвинах без слова-приставки «градусы». Примечательной чертой шкалы является то, что исчисление начинается с нуля, которого невозможно достичь. Этому препятствует третье начало термодинамики.
Цельсий
Изначально данная шкала определялась показателем, при котором наблюдалось замерзание воды. Позже ее видоизменили, и за основу была взята точка таяния льда. Таким образом, с течением времени температурный показатель с учетом данной схемы подвергался изменениям и коррективам.
В сравнении с разработкой Фаренгейта, за нулевое деление по Цельсию позже была принята температура, при которой вода начинает кипеть. Создал такую шкалу шведский метеоролог Андерс Цельсий, в честь которого она и была названа.
Исходя из этого, ноль по Цельсию равен 273,15 К (кельвинов). Однако разницы между 1 °С и 1 °К нет. Примечательно, что отрицательных показателей по первому градуснику, созданному шведским ученым, не существовало. Сегодня мы используем так называемую обратную шкалу Цельсия, предложенную Карлом Линнеем.
Фаренгейт
Габриель Фаренгейт был первым изобретателем прибора, который напоминает современный термометр. Однако вместо ртути в качестве столбика-индикатора применялся спирт. За ноль изобретатель выставлял температуру таяния смеси воды со снегом, морской соли и нашатыря. Но есть и вторая версия, согласно которой нулем считалась самая низкая температура воздуха на улице зимой.
Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»
Однако ученый использовал для своих наблюдений только те характеристики, которые были актуальны для населенного пункта, в котором он жил. Ранее это был немецкий город Данциг, а затем – польский Гданьск. Тогда самой низкой температурой считалась отметка, равная 18 градусам мороза по Цельсию. Но, поскольку отправной точкой для своего изобретения Фаренгейт избрал температуру тела здорового человека, оказалось в итоге, что вода замерзала при +32 градусах, а кипела – при +121 градусах.
На заметку. Шкалу Фаренгейта принято использовать в теплых странах, где климатические условия отличаются стабильностью.
Реомюра
Градус Реомюра – еще одна единица измерения температурного показателя. Она мало известна обычному человеку, не связанному с технической промышленностью или физической наукой. Ведь для идентификации показателя прогрева воздуха или температуры тела в термометрах данный градус не используется. Данная шкала была предложена Р. А. Реомюром в 1730 году.
За основу при разработке данной градации ее изобретатель взял особенности и степень расширения спирта при определенных температурных показателях по шкале Цельсия. Так, согласно наблюдениям и утверждениям ученого, спирт расширяется примерно на 8 % при условии, когда происходит нагрев от температуры таяния льда до достижения точки кипения (это примерно 78 градусов по шкале Цельсия). Поэтому Реомюр установил этот показатель на своем термометре под число 80 градусов.
Мнение эксперта
Карнаух Екатерина Владимировна
Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»
Интересный факт. Со временем шкала Реомюра претерпевала определенные изменения. Теперь же равенство выглядит следующим образом: 100 градусов Цельсия равно 80 градусам по Реомюру. Таким образом, выходит, что 1 °С – это 0,8 °R (краткое обозначение Реомюра). А ведь изначально равенство должно было выглядеть несколько по-другому: 1 °R=0,925°С.
Каждым из вышеописанных методов измеряют температуру воздуха, тела, воды и других жидкостей. Но, поскольку особенности их функционирования разнятся, отличаться будут и числовые отображения градусов.
А кем еще быть сыну профессора, как не профессором?
Между тем мало кто знает, что Андерс Цельсий был профессором астрономии в третьем поколении! Его дед, Магнус Цельсиус, стал профессором университета Упсалы в достаточно молодом возрасте. Тогда, в середине XVII века, в пику католическим университетам протестанты шведы (вспомним уже знакомую нам Кристину Августу) называли сове учебное заведение не иначе, как «академия».
Магнус дал своему сыну имя Нильс и, что называется, с младых ногтей готовил его к карьере профессора астрономии. Не знаю, были ли у юного Нильса игрушки, или вырезанные из дерева фигурки древних викингов ему заменяла астролябия, но к моменту смерти отца (это случилось в 1679 году) Цельсий-младший уже рассматривался как вероятный кандидат на место преподавателя на кафедре астрономии.
К нему очень тепло относился заменивший Магнуса Цельсия на месте декана Андерс Сколе, семьи Цельсиев и Сколе дружили, так что подрастающее поколение обеих семей проводило время в совместных играх и забавах. К моменту смерти Магнуса Нильсу исполнилось всего 19 лет, так что опеку над ним взял Андерс Сколе.
И, забегая вперед, скажу: после смерти самого Андерса места на кафедре «застолбил» именно Нильс. Правда, немало этому обстоятельству способствовал тот факт, что Цельсий «дождался», пока подрастет дочь Сколе — Гунилла, чтобы жениться на ней. Разница между супругами была 14 лет, Гунилла, можно сказать, выросла на глазах у Нильса, но кого это когда смущало?!
При всем при этом рождения сына, которого назвали в честь деда по материнской линии Андерсом, супругам пришлось ожидать довольно-таки долго. Это случилось только 27 ноября 1701 года. Но у Цельсия-младшего, как вы уже сами понимаете, на роду было записано быть профессором астрономии и заведовать кафедрой в Упсале, как оба деда и отец.
Экспедиция в край белых ночей
Кому ехать в Лапландию, чтобы измерять меридиан, как не шведу и как не астроному? Мопертюи пригласил Цельсия присоединиться к его экспедиции, и тот согласился. Поездка к Полярному кругу началась в 1736 году. Группа учёных отправилась на север Швеции, в Торнедален, где и произвели все необходимые измерения. Кстати, подобные измерения формы нашей планеты и её уточнения важны даже сейчас, почти триста лет спустя. Неидеальность формы Земли учитывается и при запуске спутников, и при вычислениях, связанных с определением геолокации. Без этого не работали бы системы спутниковой навигации, которыми мы ежедневно уверенно пользуемся на улицах и дорогах.
За участие в Лапландской экспедиции французское правительство назначило Цельсию пенсию в размере 1000 ливров в год. Кроме того, участие в этом проекте принесло Цельсию европейское признание, а значит, научный и административный авторитет. По возвращении в Упсалу он получил полномочия и средства для создания в родном университете современной обсерватории. Обсерватория была построена в 1741 году. Цельсий смог начать новые астрономические исследования. Он разработал фотометрический метод измерения интенсивности звездного света и подготовил фотометрические каталоги, куда занёс сотни звёзд. Среди заслуг Андерса Цельсия также работы по переводу Швеции с юлианского календаря на григорианский . Переход этот произошёл уже после смерти учёного 1 марта 1753 года.
Но за всё надо платить. Долгое пребывание в Торнедалене и нелёгкая работа на зимнем морозе сказались на здоровье Цельсия. У него развился туберкулёз, и он скончался в Уппсале 25 апреля 1744 года.
