Александр фон Гумбольдт. Вестник Европы

Филиппов-Чехов Александр Олегович

По Гумбольдту, колебания барометра между поворотными кругами можно выразить следующим образом: поутру, около 9-9 ј часов, он достигает самой высокой точки, затем понижается, сначала медленно, потом скорее, и потом опять медленнее до 4 Ѕ часов; затем барометр поднимается снова до 11 часов, и потом падает опять до 4 часов следующего утра. Колебание заключается в пределах Ѕ-1 линии, и днем оно сильнее, чем ночью. Ветры, дождь, землетрясения и подобное, за исключением некоторых частей экваториальной Азии, не оказывают никакого влияния на колебания барометра, которые на вышине Кито немногим только меньше, чем на морском берегу. Впрочем, явление это свойственно не одной тропической Америке; его можно наблюдать везде между поворотными кругами.

Выше уже было упомянуто, что прежние ученые объясняли эти явления той же причиной, которая вызывает приливы и отливы, но Лаплас доказал, что при этом предположении целое колебание барометра не может превосходить одного миллиметра, т. е. менее полулинии. Кроме того, самое время, в которое замечаются самые значительные повышения и понижения барометра, не позволяет смешивать обоих явлений; между ними только одно общее – что как те, так и другие проявляются дважды в сутки. Приливы и отливы обусловливаются различием влияний,

оказываемых притягательной силой Солнца и Луны на различные отдельные части Земли, находящиеся в различном расстоянии от них. Та часть земной поверхности, которая обращена к Луне, испытывает, как более близкая к ней, более сильное притяжение последней, чем центр ее; между тем как противоположная сторона земного шара представляет противоположное явление. При морских приливах и отливах нельзя не признать влияния Луны, которое оказывается даже в 2 Ѕ раза сильнее влияния Солнца, и потому время прохождения через меридиан играет здесь большую роль. В совершенной противоположности с этим атмосферические приливы и отливы зависят совершенно от положения Солнца, и потому мы вправе заключить, что оно их причиной, но не Луна.

Гумбольдт не высказывался прямо насчет причины этих явлений; Рамонд же полагает, что ее следует искать во влиянии теплоты солнечной, вызывающей расширение воздуха в тех местах, в которых самая большая теплота дня. К востоку от этих мест лежат точки, которые опять охладевают; к западу – которые еще не нагрелись до той степени, как наблюдаемые. Воздух теплых долгот, расширяясь, поднимается кверху, и так как действие это здесь сильнее, чем к востоку и к западу от этого места, столб воздуха, выдающийся посредине над соседними, стекает по обе стороны. Таким образом посредине видим атмосферное давление минус то количество воздуха, которое стекло по обе стороны: теплые часы соответствуют minimum’у давления. По обе же стороны этого выдающегося столба воздуха видим атмосферическое давление плюс то количество воздуха, которое притекло из середины: потому утром и вечером замечаются самые высокие давления воздуха – maximum его. На противоположной minimum’у стороне земли то же атмосферическое давление, и по-тому ночью второе, но не так значительное minimum, которое только потому является таковым, что оно находится между двух мест, испытывающих более сильное давление воздуха. Так как земля вращается, то одна и та же точка земного шара под тропиками имеет то maximum, то minimum давления над собой, так как они следуют солнцу. Главный minimum проявляется около 4-х часов, т. е. 2 часа спустя после самого жаркого времени дня. Это обусловливается, кажется, тем, что вызванное различиями температуры движение нуждается в известном времени для своего проявления, точно так же, как оно, с другой стороны, длится еще некоторое время после того, как обусловливающая его причина перестала действовать. По этой же причине самый жаркий час дня вовсе не 12 часов; самый жаркий месяц месяц не июнь, несмотря на то, что причина, их обусловливающая, высота Солнца, достигает в обоих случаях своего maximum’a, а – 2 часа пополудни и месяц июль.

Неправильные колебания барометра под тропиками очень незначительны в противоположность значительным правильным колебаниям. В умеренном поясе явления эти изменяются: здесь неправильности очень значительны, нормальные же суточные колебания так малы, что последние не могут быть замечены, если мы ограничимся только несколько-дневным ежечасным наблюдением. Только после продолжительного ряда наблюдений удается при выведении средних результатов заметить, что несколько высший столб утром, несколько низший – после обеда. Кроме того, самые часы, в которые наступают изменения, непостоянны в течение целого года: суточные крайности приближаются зимой к полудню и отодвигаются в летнюю пору.

Неправильные колебания барометра в умеренной полосе так значительны, что положение ртутного столба может в течение нескольких месяцев представлять разницу на 20 линий, и потому неудивительно, что незначительные суточные колебания были здесь замечены только после ряда долгих наблюдений.

Давление воздуха оказывает влияние не только на понижение барометра; от него зависят и некоторые физиологические явления, которые Гумбольдт тоже испытал на себе. Еще Соссюр во время своего путешествия в Альпах упоминает о невероятном утомлении при поднятии на значительные высоты (выше 1400 – 1500 туазов), которого никак нельзя объяснить напряжением мускулов. Путешественник не в силах сделать 20-30 шагов без отдыха. Присев с этой целью, испытывающий это утомление сейчас же готов заснуть, несмотря на неудобство положения и холод. Некоторые лица испытывают при этом тошноту, доходящую до рвоты, даже до обмороков. Разные натуры неодинаково впечатлительны к этому недугу, но даже самые сильные не свободны от него; даже такие, которые по своему образу жизни, как напр. альпийские проводники, более или менее привычные к разреженному горному воздуху, подвержены ему. И затруднение дыхания замечают тоже, но без давления, и потому Соссюр объяснял это явление не столько недостатком кислорода (хотя при меньшей плотности воздуха на высотах при каждом вдыхании легкие получают меньшее количество его, чем ближе к уровню моря), но расслаблением сосудов, которые не подвергаются снаружи такому сильному давлению, как то, которое испытывают органы на незначительном поднятии над поверхностью моря и к которому организм приспособлен.

На Андах Гумбольдт имел случай познакомиться с этим физиологическим явлением еще в большей степени, чем Соссюр на Альпах. Исследуя различные высоты, на которых люди еще живут, Гумбольдт полагал, что организм человеческий может в известных пределах без неудобств выносить уменьшенное давление атмосферы и что оно только тогда дает себя чувствовать, когда столб ртути падает ниже 15 дюймов. При этом он замечает, что белое племя выносчивее в этом случае краснокожих; как те, так и другие, однако, кроме упомянутых Соссюром явлений, страдают на значительных высотах кровотечениями из носа, десен, глаз, губ.

Явления крайнего утомления при поднятии на значительные высоты объясняются теперь исследованиями братьев Веберов (физиологов). По обеим сторонам таза находятся вертлюжные впадины, внутри

гладкие углубления кости, в которых движутся головки бедренных костей. Целое сочленение покрыто связками и оболочкой, соединяющей таз с шейкой бедра. Если мы перережем на трупе все толстые слои мышц, покрывающих это сочленение, а также и перепонку, то нога не выпадет из сустава; она держится еще плотно в вертлюжной впадине таза давлением воздуха. Из этого мы вправе заключить, что мы не нуждаемся употреблять особенные усилия для того, чтобы во время ходьбы нести ногу, отделяющуюся от земли. Давление воздуха облегчает нам этот труд. Так как на значительных высотах давление воздуха уменьшается, то он не может уже и нести всей тяжести нашей ноги, и работа, которую исполнял воздух на равнине, переходит теперь на мышцы. Тут они должны не только передвигать наши ноги вперед и назад, но и нести их – работа, от которой они были свободны при большем давлении воздуха. В этом найдем и ключ к уразумению усталости при восхождении на значительные высоты. Впрочем, он объясняет нам одну только сторону явления; все-таки остается непонятным, почему усталость наступает скоро и проходит тоже очень быстро и каким образом люди, по уверению Гумбольдта, в короткое время привыкают к незначительному давлению воздуха. Конечно, возможно, что природа как будто приспособляет организм к этому тем, что дает человеку, с малолетства живущему на значительных высотах, гораздо больший поперечник вертлюжной впадины, но трудно предположить, чтобы она у жителя равнины, попавшего случайно на значительное возвышение, делалась больше. Впрочем, утверждают, что английские гончие собаки, завезенные на возвышенности Мексики (на 6 000 – 7 000 футов над поверхностью моря), в первом поколении совершенно негодны для охоты, между тем как второе поколение, родившееся и взросшее там, удовлетворяет всем условиям хорошей охотничьей собаки [44] .

44

В последнее время Лорте (Louis Charles Йmile Lortet, 1836-1909), профессор медицинского факультета в Лионе, занимался много рассмотренными здесь явлениями, совокупность которых он называет mal des montagnes [горная болезнь – франц.]. Исследования его, сделанные во время двукратного восхождения на Монблан, бросают свет на этот недуг. – Прим. авт. ст.

VII

Гигрометрические исследования

Кроме газов как составных частей атмосферического воздуха, последний содержит в себе еще изменяющееся количество водяных паров, колебания которого и составляют то, что в обыкновенной жизни называется погодой, между тем как они, вместе с явлениями теплоты, представляют то, что дает наиболее себя чувствовать человеку, который совокупность их обозначает словом: климат.

Что воздух содержит в себе воду, было, конечно, известно испокон века; но сведения древних о том, в каком виде она находится в атмосфере, были очень недостаточны. По общераспространенному мнению полагали, что вода находится в воздухе в растворенном состоянии. Этого мнения был вначале и Гумбольдт. Соединение воды с теплородом (который тогда считали материальным веществом), т. е. водяные пары, принимали за химическое соединение их с воздухом. Соссюр был первый ученый, отнесшийся с недоверием к этой теории, так как он нашел, что в данном объеме всегда находится одинаковое количество воды, с каким бы газом она ни находилась в соединении, лишь бы только температура оставалась неизменной. Это не могло бы иметь, конечно, места, если бы вода и теплород представляли химическое соединение. Мы видели также выше, что уже Дальтон высказал закон, по которому над Землей находится атмосфера водяных паров, которая повинуется собственным законам, совершенно независимо от тех, которым следуют частицы кислорода и азота, находящиеся в среде их. Частицы водяных паров распространяются в данном пространстве, как будто в нем не было вовсе воздуха, с той только особенностью, что это распространение совершается тем медленнее, чем плотнее воздух.

Если земной шар окружен атмосферой водяных паров, то мы можем представить себе ее составленной из любого количества концентрических слоев ее, из которых наружные оказывают постоянно давление на внутренние, так как последние оказывают сопротивление стремлению первых приблизиться к Земле. Потому-то нижние слои (ближайшие к Земле) выносят на себе давление всех высших, над ними находящихся. Давление этих паров действует на жидкости (напр. на ртуть и барометр), точно так же, как и давление воздуха, и потому высота столба ртути этого инструмента есть результат коллективного действия всех давящих на него газов: кислорода, азота, водяных паров и проч. Чем больше слоев давит на воздух, непосредственно окружающий земной шар, тем сильнее будет испытываемое им давление, т. е. тем меньше будет, по закону Мариотта, объем, тем больше будет плотность его внизу в сравнении с плотностью находящегося наверху. Закону этому повинуются и водяные пары, но только до известных пределов. Как только пределы эти достигнуты – водяные пары теряют свою форму газов, превращаясь в воду. Чем насыщеннее воздух водяными парами, тем больше, конечно, будет и давление и тем ниже пределы, в которых совершается это претворение в капельно-жидкое состояние. Поэтому данный объем, напр. кубический метр, может содержать в себе только определенное количество водяных паров; и притом оно изменяется с температурой, увеличиваясь вместе с ней. Если наступает охлаждение сырого воздуха ниже точки насыщения, то водяные пары, принимая форму маленьких шариков, являются в виде облаков или тумана; если температура опять поднимается, они опять превращаются в газообразную форму; если, напротив, температура понижается еще ниже – мелкие шарики облаков сливаются в более крупные капли, падающие в виде дождя или снега, если этот процесс совершается при температуре ниже точки замерзания.

После установления теории водяных метеоров трудами Дальтона и Гей-Люссака оставалось заняться практическим ее применением; нужно было изучить и найти законы, по которым содержание водяных паров в атмосфере изменяется во времени и в различных местностях; определить высоту облаков, т. е. высоту тех слоев, в которых по преимуществу совершается претворение паров в воду; показать распределение дождя и вообще метеорологических осадков в различных странах и в разные времена года и измерить количество воды, падающей во время каждого дождя или в течение круглого года.