Новий час

Зображення для статті Новий час - Астронавт

 

ЗМІСТ

У європейців усе пішло по-новому

Італійські гуманісти епохи Відродження запропонували розділити історію людства на давню, середню та нову. Причому нова історія, на їхню думку, почалася саме з Ренесансу завдяки розквіту науки і культури.

 

Історики позитивно сприйняли цю пропозицію і відтоді стали називати Новим часом епоху, що настала після Середньовіччя. Часто Ренесанс навіть виділяють в окремий історичний період, вважаючи його початком Нового часу. Проте, за іншою думкою, епоха Відродження — це перехід між Середніми віками та Новим часом, тому нова історія умовно веде відлік з кінця XVI — початку XVII століття.

 

Саме в цей відтинок часу європейські народи змогли випередити все інше людство в науці й техніці та створити найсильнішу й найбагатшу цивілізацію всіх часів. Ба більше, європейська цивілізація поширилася на інші континенти, що було пов’язано з відкриттям європейцями нових земель і морських маршрутів до Африки, Америки, Азії та Океанії. Видатні географічні відкриття — так іще називають освоєння нових територій у цей історичний період — стали початком формування сучасного світу, уможлививши культурний обмін між зовсім різними регіонами Землі.

 

Ідеї, які зародилися в епоху Ренесансу і набули поширення завдяки друку книжок, сприяли усе більшому визнанню в суспільстві гідності та свободи особистості. Люди більше не хотіли терпіти несправедливе ставлення з боку феодалів. Численні війни й революції, що відбулися на території Європи, привели до повалення абсолютних монархій та сприяли створенню більш справедливих конституційних систем, які гарантували певні права й свободи громадян.

 

Усі ці фактори зрештою викликали справжній стрибок науково-технічного розвитку. Значні відкриття вчених Нового часу не тільки уможливили промислову революцію — найбільший технологічний прорив в історії людства, але й стали фундаментом сьогоднішнього світу.

Телескоп Галілео Галілея

Телескоп-рефлектор Ісаака Ньютона

Космічний телескоп «Джеймс Вебб»

Що могло привести і до зали судових засідань, і до Королівського товариства

Як відомо, люди спостерігали за зірками з далекої давнини. І не дивно — треба ж було чимось займатися, поки не винайшли телевізор та Інтернет… Якщо ж говорити серйозно, такі спостереження відігравали важливу роль у повсякденному житті, допомагаючи людям орієнтуватися на незнайомій місцевості або визначати час для посіву та збирання врожаю. А ще зірки вважалися проявом божественних сил, тому, спостерігаючи за ними, люди часто намагалися передбачити майбутнє, пов’язуючи розташування зірок і планет на небосхилі із земними подіями, такими як війни, землетруси або, навпаки, якісь радісні події.

 

Згодом спостереження за небесними тілами вилилися у цілу науку — астрономію. Примітно, що досить точні карти зоряного неба, опис руху небесних тіл, місячні й сонячні календарі, а також різні астрономічні інструменти були розроблені задовго (буквально за тисячоліття) до винайдення телескопа — інструмента, без якого сьогодні просто неможливо уявити астрономію. Навіть у дитячих книжках астрономів незмінно зображують як дідусів із телескопами.

 

Перші спроби уважніше розглянути зірки за допомогою збільшувального скла були здійснені ще в XVI сторіччі. Зокрема видатний британський астроном Томас Діґґес (1546–1595) спробував розглянути небесні тіла за допомогою лінзи для читання. Звісно, він розумів, що лінза збільшує тільки близькі об’єкти, але хитрий британець вирішив збільшувати не самі зірки, а їх відображення в дзеркалі — таким чином відстань від лінзи до об’єкта збільшення була такою ж, як при звичайному читанні книжки. Утім, великих успіхів у цьому він не досяг.

 

У 1509 році видатний Леонардо да Вінчі у своєму «Атлантичному кодексі» зробив схематичні креслення найпростішого лінзового телескопа, додавши в описі: «Зроби скельця, щоб дивитися на повний Місяць».

 

У 1607 році голландський майстер з виготовлення окулярів Іоанн Ліпперсгей продемонстрував у Гаазі свій винахід — зорову (підзорну) трубу, яка значно збільшувала розташовані вдалині об’єкти. Одначе, видати патент на винахід йому відмовилися, оскільки на той час інші майстри також уже мали свої екземпляри підзорних труб. Існують підтвердження того, що перші підзорні труби з’явилися ще 1605 року. Це були трубки, у яких містилися дві лінзи — об’єктив і окуляр. Підзорні труби швидко набули значного поширення серед мореплавців і військових.

 

А в 1609 році італійський математик, фізик та астроном Галілео Галілей направив зорову трубу в небо. Створений ним оптичний прилад мав довжину близько метра та давав 32-разове збільшення. І хоча це був дуже недосконалий інструмент, що значно спотворював зображення, з його допомогою Галілей зробив цілу низку відкриттів: виявив супутники Юпітера, відкрив плями на Сонці, описав особливості рельєфу Місяця та фази Венери, зміг розглянути окремі зірки Чумацького Шляху і навіть описав невідому на той момент планету Нептун (хоч і не визнав її за планету).

 

Примітно, що відкриття Галілео Галілея, які здійснили справжній прорив в астрономії, стали причиною конфлікту з церквою — озвучені вченими ідеї суперечили церковним уявленням про будову світу. У 1616 році Галілей навіть постав перед судом інквізиції і, побоюючись за власне життя, публічно зрікся ідеї, що Земля обертається навколо Сонця, а не навпаки. Однак, попри заборони, учений не відмовився від своїх переконань. Йому навіть приписують фразу «А все-таки вона крутиться», нібито сказану на суді після зречення. Утім, достовірних свідчень про те, говорив він ці слова чи ні, немає. Зате достеменно відомо, що в 1632 році Галілео опублікував книжку «Діалог про дві найголовніші системи світу», де пропагував геліоцентричну модель і критикував геоцентризм. За це він знову постав перед судом, після чого провів решту життя під домашнім арештом.

 

У 1611 році математик Джованні Демізіані запропонував використовувати для зорової труби Галілея назву «телескоп» (від давньогрецьк. теле — далеко і скопос — дивитися). Того ж року німецький учений Йоганн Кеплер запропонував свою конструкцію приладу — з двома збірними лінзами. Зображення в такому телескопі хоч і було перевернутим, але більш яскравим і чітким.

 

Згодом телескопи ставали все більш потужними, що давало змогу побачити більше деталей небесних тіл. Для покращення якості зображення дослідники постійно збільшували фокусну відстань, і в якийсь момент розміри телескопів досягли навіть 100 метрів! У 1668 році Ісаак Ньютон, прагнучи позбутися яскравих кольорових контурів, які спотворювали зображення (так званих хроматичних аберацій), вирішив замінити опуклу лінзу сферичним дзеркалом. Його телескоп, який отримав назву «рефлектор Ньютона», був лише 15 сантиметрів завдовжки та 33 міліметри в діаметрі, при цьому давав 40-разове збільшення високої якості. За цей винахід Ньютон отримав звання члена Королівського товариства.

 

У 1672 році француз Лоран Кассеґрен запропонував схему телескопа з двома дзеркалами, а перший робочий екземпляр такого приладу був виготовлений в 1732 році. Таким чином, уже до кінця XVII століття були розроблені всі основні схеми телескопів, які, хоч і зі значними удосконаленнями, використовуються досі. Сучасні дзеркальні телескопи, розміри яких перевищують 10 метрів, дозволяють розглянути об’єкти на відстані мільярдів світлових років (світловий рік — це відстань, яку світло проходить за один рік; для порівняння: відстань від Сонця до Землі світло долає приблизно за 8 хвилин 20 секунд). Щоб земна атмосфера не створювала перешкод для роботи, телескопи запускають у космос на навколоземну орбіту. Космічні телескопи, обертаючись навколо Землі, можуть вести безперервні тривалі спостереження за різними об’єктами, і на даний момент вони є найдосконалішими інструментами вивчення різних всесвітів і галактик.

 

А ще сьогодні існують гамма-променеві та радіотелескопи. По суті, це дуже потужні антени, здатні вловлювати невидиме для людського ока випромінювання космічних об’єктів. Як і оптичні телескопи, такі апарати допомагають дослідникам вивчати і розуміти явища, які відбуваються в космосі.

Підводний човен Дреббеля

«Черепаха» Девіда Бушнелла

Як вугор став «незримим», а потім трансформувався у «Черепаху»

На початку XVII століття багато вчених і винахідників цікавилися морськими глибинами і можливістю занурення під воду. Крім суто наукових інтересів, існували й цілком практичні аспекти освоєння підводного простору. Річ у тім, що відкриття Північної та Південної Америки і нових морських шляхів привело не тільки до розвитку судноплавної галузі у світовій торгівлі, але й до розквіту піратства, а також поширення контрабандних морських перевезень, тобто незаконного транспортування товарів, торгівля якими була заборонена у тих чи інших країнах. Судна з товарами часто атакували. Це могли робити пірати, корабель яких був перевантажений здобиччю, тому вони забирали лише найцінніше, а решту пускали на дно разом із пограбованим вітрильником. Іноді контрабандисти самі затоплювали кораблі з вантажем, щоб урятуватися від покарання під час зустрічі з патрульними суднами. Отже на морському дні лежали справжнісінькі багатства, про місцезнаходження яких багато хто знав, але можливості їх дістати не мав.

 

А ще багато країн, прагнучи створення колоній в інших частинах світу, розвивали потужні флоти, щоб захищати свої інтереси і контролювати торгівлю на океанах. Велика Британія, Португалія, Іспанія, Голландія часто билися на морських просторах за світову першість. Тому підводне плавання викликало інтерес і з огляду на військову сферу.

 

У 1620 році голландський винахідник Корнеліус Дреббель, працюючи на британський Королівський флот, побудував перший підводний човен. Він був створений на основі ідей Вільяма Борна, опублікованих ще в 1578 році, і мав вигляд 12-метрового дерев’яного апарата сигароподібної форми, обтягнутого шкірою, просоченою олією, для запобігання проникненню води. Човен оснащувався вітрилом для руху на поверхні та веслами для пересування під водою. Головною особливістю судна була наявність системи баластових цистерн, які могли заповнюватись або спустошуватись для контролю плавучості. Необхідний тиск усередині човна підтримувався за допомогою повітряних насосів.

 

Субмарина Дреббеля мала військове призначення. Передбачалося, що вона використовуватиметься для раптового тарану ворожих кораблів, а також завдаватиме їм пошкоджень за допомогою спеціальних петард, так само сконструйованих Дреббелем. «Незримий вугор» — під такою назвою підводний човен навіть потрапив до одного з літературних творів того часу.

 

Між 1620 і 1624 роками Дреббель успішно побудував і випробував ще два підводні човни, кожен із яких був більшим за попередній. Остання, третя модель мала 6 весел і могла перевозити 16 пасажирів. Збереглися описи публічної демонстрації цього судна у присутності короля Якова I та кількох тисяч лондонців. Творіння Дреббеля занурювалося і виринало у водах Темзи, залишалося під водою протягом трьох годин і здійснило підводне плавання від Вестмінстера до Грінвіча і назад на глибині 4–5 метрів. Дреббель навіть узяв короля на борт для пробного занурення, що зробило Якова I першим монархом, який здійснив подорож під водою.

 

Утім, нещодавно фахівці висловили припущення, що описи можливостей корабля, найімовірніше, були перебільшені, а насправді човен Дреббеля занурювався у воду не повністю, та й Темзою міг пливти лише під дією сили течії. Можливо, саме тому винахід не викликав великого ентузіазму в Адміралтействі і ніколи не використовувався у бойових діях.

 

Перший бойовий підводний човен був побудований 1775 року винахідником Девідом Бушнеллом, який під час Американської війни за незалежність працював над розробкою засобів для боротьби з британською морською блокадою. З цією метою ним був створений надійний метод детонації підводних вибухових речовин — годинниковий механізм, з’єднаний зі спусковим механізмом мушкета. А потім Бушнелл вирішив спроєктувати апарат, за допомогою якого можна було б прикріпити вибуховий заряд до ворожого судна.

 

Підводний човен Бушнелла був сплющеною з боків бочкою з невеликим заскленим куполом у верхній частині. Чи то через форму, яка чимось нагадувала черепашачий панцир, чи то через тихохідність і неповороткість, ця субмарина отримала назву «Черепаха». Довжина судна становила 3 метри, висота — 1,8 метра, ширина — 0,9 метра. Дерев’яний корпус для герметичності був покритий дьогтем, а всі рухомі частини виконані з латуні. Їх змайстрував друг Бушнелла — годинникар та ювелір Ісаак Дуліттл. Окрім баластових цистерн та нагнітальних насосів, «Черепаху» оснастили навігаційними приладами, глибиноміром та механізмом для закріплення міни на корпусі ворожого корабля. Головною особливістю «Черепахи» був гребний гвинт, що приводився в дію ножним приводом — як підводний велосипед. Субмарина була розрахована на одну людину, запасу повітря для дихання вистачало на пів години підводного плавання.

 

7 вересня 1776 року «Черепаха» спробувала атакувати британський флагман — фрегат HMS «Eagle». Доброволець Езра Лі зголосився підвести підводний човен до корабля і прикріпити міну. Однак після кількох спроб сержанту Лі не вдалося зафіксувати вибуховий пристрій на корпусі ворожого корабля, пристрій сплив і вибухнув, не завдавши шкоди. При цьому «Черепасі» вдалося втекти непоміченою.

 

Наступна спроба атакувати британські кораблі відбулася 8 жовтня на річці Гудзон. «Черепаху» на буксирі підтягли до місця атаки, але британці вчасно помітили супротивника і, відкривши вогонь із гармат, потопили судно-буксир разом із підводним човном.Попри невдале застосування, «Черепаха» продемонструвала потенціал субмарин та відіграла важливу роль у появі підводного флоту.

 

У 1800 році американський інженер Роберт Фултон, який створив один із перших пароплавів, на замовлення Наполеона Бонапарта побудував підводний човен «Наутілус». Судно пройшло успішні випробування на річці Сена, проте французький уряд відхилив проєкт. Цьому ж винахідникові приписують створення перших у світі морських торпед для британського Королівського флоту.

 

У 1834 році за проєктом військового інженера Карла Шильдера збудували прототип першого підводного човна із суцільнометалевим корпусом. Примітно, що чотири гребні пристрої, розташовані з обох боків судна, повторювали форму качиної лапки. Саме з цієї субмарини було здійснено перший у світі підводний запуск запалювальних ракет.

 

Однак, найбільшого поширення підводні човни набули завдяки письменнику-фантасту Жулю Верну, який написав у 1870 році роман «Двадцять тисяч льє під водою». Цей твір надихнув безліч дослідників та інженерів, які прагнули створити описані автором технології, наприклад електричний привід, автономне живлення, перископ — усі ці технології з’явилися значно пізніше.

 

Масове поширення підводних човнів відбулося під час Першої та Другої світових воєн у першій половині XX століття. Морські битви велися як на поверхні, так і під водою, і субмарини відігравали важливу роль у бойових діях, блокадах та торпедних атаках.

 

У другій половині XX століття технології підводних човнів продовжили розвиватися, і сьогодні субмарини не тільки є основним компонентом морської військової стратегії, а й використовуються у цивільних цілях, зокрема для дослідження морського дна, пошукових робіт, рятувальних операцій, торговельних перевезень та навіть підводного туризму.

 

Сучасні атомні підводні човни мають розміри, співставні з футбольним полем. При цьому вони швидкісні й маневрені, здатні занурюватися на значну глибину і перебувати під водою протягом кількох місяців. Інженери продовжують працювати над удосконаленням підводних суден: проєктуються літаючі субмарини та підводні авіаносці, розробляються безпілотні апарати, проводяться дослідження в галузі гіперзвукового підводного транспорту.

Абак

Китайський суаньпань

Рахівниця

Палички Непера

Перший механічний калькулятор — арифметичний інструмент Шиккарда

Калькулятор Паскаля («Паскаліна»)

Арифмометр Лейбніца

Арифмометр Тома де Кольмара

Арифмометр Однера

Циліндричний калькулятор Curta

Механічний комп’ютер Mercedes-Euklid, модель 29

Хто вони: «бабусі» й «дідусі» калькулятора

Наука про числа — арифметика — виникла в давнину і розвивалася протягом багатьох століть. Перші форми арифметичних операцій та лічби з’явилися ще на зорі цивілізацій. Причиною виникнення арифметики була цілком практична потреба підрахунку та обчислення під час сільськогосподарської діяльності. Поголів’я худоби, урожай, мішки з вовною — усе це треба було порахувати. Згодом арифметика розвивалася у міру того, як ускладнювалися завдання, що потребували вирішення.

 

Наприклад, знайома всім зі школи таблиця Піфагора з’явилася в Стародавній Греції не тільки для того, щоб учням було простіше зубрити множення. Насправді Піфагор і його послідовники намагалися за допомогою чисел осягнути й описати всі закономірності світу. Погодьтеся, завдання явно складніше, ніж порахувати баранів у череді.

 

Важко переоцінити значення арифметики. У всі часи їй приділялася велика увага у початкових класах школи поряд із навчанням читання. Саме арифметика стала основою всіх математичних наук — геометрії, алгебри, тригонометрії, статистики тощо. Водночас ця дисципліна не втрачала своєї актуальності й у повсякденному житті. Торгівля, будівництво, навігація — усі ці сфери неможливо уявити без постійних розрахунків. І немає нічого дивного в тому, що люди завжди прагнули знайти способи якось прискорити процеси обчислення різними допоміжними засобами. Адже якщо з додаванням і відніманням дво- чи тризначних чисел справи йдуть ще більш-менш непогано, то ділення і множення чотиризначних і більше чисел займає певний час.

 

При цьому навіть не йдеться про окремих математиків, які часом присвячували все своє життя обчисленню того чи іншого значення — наприклад, як у випадку з давньогрецьким математиком і астрономом Аристархом Самоським, який обчислив відношення радіуса Землі до радіусу Місяця (так звану аристархову пропорцію). Рахівникам доводилося щодня подумки виконувати сотні арифметичних дій, що не тільки займало багато часу, а й не виключало помилок в обчисленнях, оскільки людині, як відомо, властиво помилятися (особливо якщо людина ця втомилася чи відволікається на сторонні думки).

 

Словом, люди вигадували всілякі допоміжні засоби для обчислень, які б економили час та розумові зусилля, а також знижували ризик помилок. Спочатку це були різні дрібні предмети — палички або камінчики, за допомогою яких велися підрахунки до появи цифр. Згодом для зручності камінці стали укладати на спеціальні дощечки з канавками або, подібно до бісеру, нанизувати на дріт у рамці. Рахункова дошка або абак, з’явившись на Близькому Сході, пізніше опинилася в Індії, а звідти поширилася на захід по всій Європі і на схід — до Китаю та Японії. Згодом ці нехитрі пристрої перетворилися на рахівниці — найпростіші пристрої для швидких обчислень. Цікаво, що зараз рахівниці вже є музейною рідкістю, але ще якихось 20–30 років тому їх використовували в кожному магазині замість звичних сьогодні калькуляторів.

 

З настанням Нового часу морехідна астрономія, механіка та комерційні розрахунки значно ускладнилися, що висунуло нові вимоги до техніки обчислень. Зрештою в 1617 Джон Непер винайшов логарифми і представив публіці новий обчислювальний інструмент — нумераційні палички Непера. Далі з’явилися різні форми Неперових паличок, деякі з них навіть наближалися до початку механічних обчислень.

 

У 1623 році німецький професор Вільгельм Шиккард у листі, відправленому Йоганну Кеплеру, повідомив про свій винахід — механічну обчислювальну машину, яку він назвав arithmeticum organum (арифметичний інструмент). Цей механічний пристрій, заснований на обертальних паличках Непера, допомагав у додаванні, відніманні, множенні й діленні. За словами самого Шиккарда, його обчислювальна машина мала полегшувати трудомістку задачу розрахунку астрономічних таблиць. Якщо результат обчислення перевищував шестизначне число, пристрій сигналізував дзвінком. Машина навіть мала додатковий «реєстр пам’яті» для запису проміжних обчислень. На жаль, перша механічна лічильна машина не набула значного поширення — дослідний зразок був знищений під час пожежі, після чого Шиккард відмовився від продовження роботи над своїм винаходом, а в 1635 помер від бубонної чуми.

 

У 1642-1644 роках французький математик, фізик та винахідник Блез Паскаль створив калькулятор зі складним механізмом. Після трьох років напруженої роботи та 50 дослідних зразків він представив свій витвір публіці. «Паскаліна» (таку назву отримав винахід) могла додавати, віднімати та виконувати інші операції. Складні числа вводилися в машину поворотом набірних коліщат, на які були нанесені поділки від 0 до 9. Здійснивши повний оберт, надлишок над цифрою 9 коліщатко переносило на сусідній розряд, зрушуючи сусіднє коліщатко на 1 позицію. Перші варіанти «Паскаліни» мали п’ять зубчастих коліщат, але згодом їхня кількість збільшилася до шести і навіть до восьми. Результат обчислень з’являвся у верхній частині металевого корпусу.

 

Попри всі переваги автоматичних обчислень, «Паскаліна» також не набула поширення. Річ у тім, що на той час у Франції розрахунки велися в ліврах, су і деньє, при цьому в одному ліврі налічувалося 20 су, а в одному су — 12 деньє. Тож десяткова машина не дуже підходила для фінансових розрахунків.

 

У 1673 році німецький учений Ґотфрід Лейбніц придумав свою версію механічного калькулятора, набагато досконалішу, ніж машина Паскаля. Машина була продемонстрована Лейбніцем у Французькій академії наук та Лондонському королівському товаристві.

 

Перший комерційно успішний механічний арифмометр, який набув значного поширення, з’явився лише 1820 року. Його створив французький підприємець Шарль Ксав’є Тома де Кольмар, відштовхуючись від принципу калькулятора Лейбніца. За своїми можливостями винахід Тома перевершував усі відомі на той час машини — він міг оперувати навіть тридцятизначними числами! Попри отримання патенту, винахідник почав торгувати своїми арифмометрами лише на початку 1840-х років, після своєї відставки з військової служби. Присвятивши залишок життя поширенню своєї механічної лічильної машини, Тома досяг того, що цей надійний пристрій з’явився практично на всіх конторських столах Європи, продовжуючи успішно продаватися протягом наступних 90 років.

 

Утім, це зовсім не означало, що арифмометр Тома не мав конкурентів — у другій половині XIX століття свої моделі механічних обчислювальних машин створювали десятки винахідників. Найуспішнішою розробкою став арифмометр шведського інженера Вільґодта Однера, патент на який він викупив у 1890 році (до цього права на винахід із 1878 належали компанії Knigsberger & Co). Ця обчислювальна машина ґрунтувалася на тому ж принципі, що і арифмометр Тома, але мала значно компактніші розміри.

 

У першій половині ХХ століття механічні обчислювальні пристрої продовжували розвиватися. З’являлися нові і нові типи механізмів, прості арифмометри ставали все компактнішими (циліндричний калькулятор Curta, представлений у 1948 році, поміщався в одній руці, але при цьому міг обчислювати до одинадцятизначних чисел), а настільні моделі отримали привід від електродвигуна і були програмованими механічними комп’ютерами.

 

З появою в 1960-х роках електронних калькуляторів, ера механічних арифмометрів добігла кінця — швидші й точніші машини на напівпровідникових технологіях поступово повністю витіснили своїх механічних попередників. На сьогоднішній день механічні лічильні машини не використовуються, але є предметами колекціонування.

Смерть за розголошення таємниці

1650 року військовий інженер Великого князівства Литовського білорус Казимир Семенович опублікував свою наукову працю «Визначне мистецтво артилерії, частина перша», у якій детально описав різні конструкції запальних снарядів, ракет та інших піротехнічних пристроїв. Ця книжка мала надзвичайну цінність — понад два сторіччя вона була підручником з артилерії для всієї Європи. Примітно, що другу частину рукопису, на існування якої натякає назва роботи, так і не було виявлено. За однією версією, роботу над другою частиною трактату перервала смерть Семеновича. З іншого — він написав продовження, за що й був убитий членами металургійних, збройових і піротехнічних гільдій, які були категорично проти публікації їхніх секретів. У ті часи це було досить поширеним явищем — секрети майстерності зберігалися настільки суворо, що їх носії запросто розправлялися з будь-ким, хто порушував таємницю. Семенович же досить зневажливо ставився до таємності, можливо тому, що належав до дворянського роду і навіть носив генеральське звання.

 

Хай там як, але про існування другої частини трактату нічого не відомо. Зате в першій книжці, окрім іншого, був великий розділ, присвячений калібрам, конструкції та будові ракет (як військових, так і цивільних). Головним же досягненням Семеновича був опис ракет багатоступеневої конструкції, що випередив час майже на три століття.

 

Річ у тім, що звичайні безступеневі ракети (на зразок тих, що були винайдені раніше в Китаї) мають істотний недолік: паливо, яке займає в ракеті більшу частину внутрішнього простору, у міру згоряння утворює відпрацьовані залишки, тому до кінця польоту паливо витрачається по суті на те, щоб нести ці самі перегорілі залишки. Іншими словами, енергія ракети витрачається не зовсім продуктивно.

 

Корпус багатоступеневої ракети складається із з’єднаних між собою частин — ступенів. Пам’ятаєте дитячу пірамідку з кружечків? Найбільший внизу, потім менший, потім ще менший і так до самого верху. Багатоступенева ракета нагадує таку пірамідку — з найбільшою частиною внизу і найменшою зверху, «ступенями». Утім, частини ракети можуть бути абсолютно однаковими, але за звичкою їх все одно називатимуть ступенями.

 

Коли паливо в першому ступені повністю згорає, цей ступінь просто відвалюється, після чого паливо продовжує горіти вже в другому ступені. Після того, як горіння завершиться і в другому ступені, відвалиться і він, а працювати почне третій. Завдяки цьому ракеті не потрібно нести зайвий вантаж — важкі частини корпусу із залишками відпрацьованого палива. Внаслідок цього багатоступеневі ракети можуть летіти значно швидше, вище і далі, ніж звичайні. При цьому наприкінці польоту від ракети залишається лише носова частина з корисним навантаженням.

 

Усі сучасні ракети, за допомогою яких на навколоземну орбіту виводяться супутники і космічні кораблі, мають багатоступеневу конструкцію. Не кажучи вже про ракети, за допомогою яких у космос відправляють міжпланетні апарати — без ступенів, що відокремлюються, розігнати космічний корабель до потрібних швидкостей просто неможливо.

 

Крім того, Казимир Семенович установив взаємозв’язок між розташуванням сопла ракети та її перекиданням під час польоту, а також першим запропонував використовувати для стабілізації польоту ракети трикутні крила — такі стабілізатори застосовуються у сучасному ракетобудуванні. Через століття «батько космонавтики» Костянтин Ціолковський, який заклав теоретичні основи сучасної ракетної техніки, безпосередньо посилався у своїх роботах на Казимира Семеновича.

 

Практично застосувати багатоступеневі ракети вдалося лише в першій половині ХХ століття. Американська ракета Bumper-WAC мала двоступеневу конструкцію: перший ступінь мав рідинний ракетний двигун, який піднімав ракету у верхні шари атмосфери, потім від’єднувався, а другий ступінь доводив ракету до швидкості, достатньої для досягнення космічного простору. Згодом триступенева надважка ракета-носій «Сатурн-5» використовувалася в космічній програмі «Аполлон» для польотів на Місяць у 1969–1972 роках. У квітні 2020 року розпочалися роботи зі створення найбільшої за масою і розмірами, а заразом і найпотужнішої за всю історію ракети-носія SpaceX Starship («Спейс-екс Старшип»). За допомогою цієї ракети багаторазового використання (до речі, у цьому полягає ще одна перевага багатоступеневих ракет перед одноразовими безступеневими) планується здійснювати польоти на Місяць, Марс та інші об’єкти Сонячної системи.

Точність — ввічливість королів й обов’язок усіх добрих людей

Попри те, що до XVII століття людство вже винайшло достатню кількість найрізноманітніших приладів для вимірювання часу (або, по-простому, годинників), їхня точність була далека від досконалості. Величезні механізми баштових годинників постійно підводили вручну спеціальні робітники, кишенькові хронометри мали лише одну, годинникову, стрілку, а найточніші виміри часових відтинків давала винайдена за понад тисячоліття до цього клепсидра — хитромудрий водяний годинник давньогрецького вченого Ктесібія. Що й казати, сам Галілео Галілей при вимірюванні часу падіння куль з Пізанської вежі рахував удари власного пульсу, оскільки навіть такий спосіб був точнішим, ніж вимірювачі часу, які існували на той момент.

 

До речі, саме Галілей, розглядаючи якось під час церковної служби гойдання люстри в Пізанському соборі, виявив, що період коливань, тобто час, за який люстра, хитнувшись, повертається у вихідне положення, не залежить від того, наскільки сильно вона відхиляється від стану спокою (утім, як з’ясувалося пізніше, це спостереження справедливе лише для невеликих кутів відхилення). Хай там як, Галілей зрозумів, що до годинника з тягарем потрібно приєднати маятник, щоб підвищити його точність. Втілити ідею в життя видатному вченому завадило ув’язнення у власному будинку за вироком Ватикану. Та й на той час Галілей уже практично осліп. Однак, за однією з версій, за допомогою своїх учнів він все ж таки зробив ескізи і таємно передав їх протестантському керівництву Голландії. Ця країна активно вела війни та торгівлю на морях, тому була неабияк зацікавлена у будь-яких розробках, які могли б допомогти з морською навігацією (а від точності вимірювання часу руху судна між двома точками безпосередньо залежала точність визначення географічної довготи).

 

Над створенням надійного й точного морського хронометра для голландського флоту працював видатний фізик, математик та астроном Християн Гюйґенс. Цій людині належить авторство хвильової теорії світла, численні роботи з оптики та теорії ймовірностей, а також відкриття кілець і супутника Сатурна. Але головним винаходом Гюйґенса все ж вважають маятниковий годинник.

 

Ескізи Галілея, які потрапили до Гюйґенса (якщо такі взагалі були насправді) містили тільки сирі ідеї, тому отриманий в 1657 році патент на конструкцію маятникового годинника був повністю заслугою Гюйґенса. Годинник не тільки працював, а й забезпечував чудову для того часу точність ходу. Центральним елементом конструкції був придуманий Гюйґенсом анкерний обмежувач — якір, який періодично підштовхував маятник і підтримував незатухаючі коливання. Надалі вчений протягом майже 40 років безперервно вдосконалював свій витвір. І хоча годинник Гюйґенса так і не вирішив завдання мореплавства (у морі під час хитавиці маятниковий механізм часто зупинявся і збивався), все ж таки він поширився по всьому світі.

 

Пізніше, у 1673 році, Гюйґенс описав теорію коливання маятника в роботі «Маятниковий годинник, або Геометричні докази, що стосуються руху маятників, прилаштованих до годинників». Ця книжка була настільною у Ньютона, який завершив розпочате Галілеєм і продовжене Гюйґенсом вибудовування основ механіки.

 

З моменту винайдення маятниковий годинниковий механізм допрацьовувався та вдосконалювався. Наприклад, у 1675 році британський годинникар Вільям Клемент запропонував замінити шпіндельний механізм на гачковий. Такий механізм зберігся в простих маятникових годинниках-ходиках до наших днів. Того ж 1675 року астроном Річард Таунлі вигадав так званий «невільний анкерний механізм», набагато менше енерговитратний, ніж усі попередні конструкції. Уперше реалізувати цей механізм на практиці зміг у 1676 році майстер-годинникар Томас Томпіон, а довів конструкцію до досконалості учень Томпіона Джордж Ґрехем. Представлений ним 1715 року годинниковий механізм мав точність ходу 0,1 секунди. Такі годинники застосовувалися в астрономічних обсерваторіях протягом двох століть — до 1890-х років.

 

Значний вплив на точність ходу маятникового годинника має зміна температури навколишнього середовища. Оскільки з підвищенням температури матеріали мають властивість розширюватися, довжина маятника зі зміною температури також змінюється. Як наслідок — навіть зміна на 1 °С призводить до похибки в 0,5 секунди за добу. Багато вчених працювали над удосконаленням конструкції маятників, щоб компенсувати температурну похибку. У 1761 році француз П’єр Леруа запропонував біметалічний балансовий регулятор — спаяні з двох різних металів пластини при зміні температури згиналися особливим чином, компенсуючи зміну довжини маятника. Така конструкція досі застосовується у сучасних морських хронометрах. А на початку XX століття швейцарський фізик Шарль Едуард Ґійом створив матеріали, які практично не розширювалися під час нагрівання — інвар та елінвар.

 

Особливо точні (так звані астрономічні) маятникові хронометри, що використовувалися як еталони часу в різних метрологічних організаціях аж до середини XX століття, мали добову похибку вимірювань менше 0,01 секунди. Маятник такого годинника, крім усього іншого, поміщали в спеціальний герметичний скляний ковпак, з якого відкачували повітря — у вакуумі руху маятника не заважали навіть молекули повітря.

 

Звісно, нині навіть найточніші маятникові годинники не можуть конкурувати з електронними. Вони значно поступаються навіть дешевим кварцовим годинникам, не кажучи вже про сучасний зразок часу — атомний годинник, похибка якого становить 1 секунду за 160 тисяч років роботи без зупинки. Але годинники з маятниками, як і раніше, зберігають естетичну цінність. Виготовлені з дерева, скла або металу, підлогові або настінні маятникові годинники, часто прикрашені різьбленням або гравіюванням, створюють особливу атмосферу стилю та елегантності. А цокання і звук коливань маятника діють заспокійливо і додають шарму та затишку.

Бурштинова електрика

Люди зіткнулися з таким явищем, як електрика, дуже давно. Давньоєгипетські тексти, датовані 2750 роком до н. е., описували «громовержців Нілу» — електричних риб, які, на думку авторів тексту, були «захисниками» всіх інших риб, завдаючи магічних ударів рибалкам. Через тисячоліття давньогрецькі, римські та арабські лікарі рекомендували пацієнтам з подагрою і головним болем торкатися таких риб, щоб потужний електричний розряд позбавив їх від недуг.

 

А ще було помічено: якщо погладити кішку паличкою з бурштину, до цієї палички починають прилипати легкі предмети — пір’я, сухі травинки. Філософ і математик Фалес Мілетський, зробивши низку спостережень над статичною електрикою близько 600 року до н. е., дійшов висновку, що тертя робить бурштин магнітним — на відміну від таких мінералів, як магнетит, який є магнітним навіть без натирання. І хоча такий висновок був помилковим, через сторіччя наука довела зв’язок між магнетизмом та електрикою. До речі, грецькою мовою бурштин називався «електрон» — власне, від нього і походить слово «електрика» та всі його похідні. Вперше слово electricus (у перекладі з латини — «з бурштину» або «як бурштин») використовував британський учений Вільям Ґілберт — у 1600 році він написав наукову працю «De Magnete», у якій після ретельних досліджень описав відмінності статичної електрики, яку можна отримати тертям бурштину, від магнетизму.

 

1663 року німецький фізик і політик Отто фон Ґеріке опублікував результати своєї наукової діяльності. Крім знаменитого експерименту з магдебурзькими півкулями, коли кілька коней, розділені на дві однакові упряжки, не змогли роз’єднати дві півсфери, зсередини яких було попередньо відкачано повітря, фон Ґеріке описав свої новаторські електростатичні експерименти. Винахідник виготовив кулю із сірки і насадив її на залізну вісь, закріплену на дерев’яному штативі. За допомогою спеціальної ручки кулю можна було обертати і натирати долонями рук або шматком тканини, яку притискали до кулі рукою. Куля електризувалась і починала слабо світитися в темряві, а ще до неї притягувалися пушинки.Інший німецький учений, Ґотфрід Лейбніц, користуючись такою електростатичною машиною, навіть міг спостерігати електричну іскру. Таким чином, було винайдено перший пристрій, що генерує електрику.

 

Протягом першої половини XVIII сторіччя електростатичну машину значно удосконалили: кулю із сірки замінили скляною (скло електризувалося більш інтенсивно), пізніше замість важких у виготовленні куль і циліндрів стали застосовувати скляні диски, а для їх натирання використовували шкіряні подушечки, притиснуті до скла пружинками. Згодом такі подушечки для посилення ефекту стали покривати сплавом ртуті — амальгамою. Сьогодні подібні електростатичні машини, які при обертанні ручки створюють потужні іскри, є в кожному шкільному кабінеті фізики.

 

Прагнучи отримати максимальний ефект, деякі винахідники споруджували машини великих розмірів. Наприклад, у музеї Лондона зберігається зроблена в 1849 році електростатична машина з діаметром диска понад два метри. Обертався цей диск за допомогою парової машини.

 

Поява електростатичної машини спричинила відкриття нових фактів та викликала значний інтерес дослідників. Зрештою було відкрито багато явищ і законів, а у фізиці з’явився новий розділ, присвячений електриці й магнетизму. Сучасний світ просто неможливо уявити без електрики, тому відкриття у цій галузі по-справжньому змінили життя всього людства.

Паровий котел Папена

Паровий насос Ньюкомена

Парова машина Уатта

Як завиграшки винайти скороварку

Відтоді як у I столітті Герон Александрійський створив свій еоліпіл — кулю, що обертається під дією пари, протягом шести століть жодних розробок, пов’язаних з енергією пари, не було. Утім, не можна сказати, що вчені Середньовіччя зовсім не цікавилися парою — в алхімії пара вважалася одним із чотирьох основних елементів (поряд із землею, водою та вогнем) і відігравала важливу роль у дослідженнях із перетворення матерії. Вважалося, що пара, яка виникає з рідини і зникає в повітрі, є сполучною ланкою між матеріальним і духовним світом. Саме за допомогою пари, на думку середньовічних алхіміків, відбувалося перетворення та очищення матерій, яке мало стати ключовим фактором у перетворенні «брудних» металів на золото.

 

У XVII столітті французький доктор медицини Дені Папен був настільки вражений експериментом Отто фон Ґеріке з вакуумними півсферами, які не змогли роз’єднати за допомогою запряжених коней, що закинув медицину та присвятив своє життя фізиці й механіці. Будучи учнем та помічником знаменитого Християна Гюйґенса, Папен працював у Паризькій академії над пошуком швидкого та простого способу створення розрідження. У 1670 році він навіть опублікував свою наукову працю «Нові досліди з порожнечею», у якій описав вплив вакууму на живі організми та рослини. Однак головною метою Папена було не це. Розуміючи, який потенціал прихований у різниці між вакуумом та атмосферним тиском, учений мріяв створити машину, здатну виконувати корисну роботу — піднімати вантажі, викачувати воду.

 

У 1675 році Папен був змушений переїхати до Лондона, рятуючись від релігійних конфліктів, що розгорілися у Франції. Там його гостинно прийняв професор Роберт Бойль, який працював над удосконаленням повітряного насоса Отто фон Ґеріке . У 1680 році Папен став членом Королівського товариства, якому того ж року доповів про свій новий винахід — паровий казан. Як це часто буває у науковому світі, у пошуках вирішення одного питання несподівано робляться відкриття у дещо іншому напрямку. Так і Папен, розробляючи клапан для регулювання ступеня розрідження у вакуумній камері, прийшов до ідеї створення повністю герметичного котла, у якому кипіла вода, а зайвий тиск пари стравлювався через регулювальний клапан. При цьому виявилося, що під тиском вода закипає значно швидше. Примітно, що котел Папена можна сьогодні побачити на кухнях багатьох домогосподарок — це не що інше, як скороварка, тобто герметична каструля, у якій за рахунок тиску приготування їжі займає значно менше часу. Казали, що на званому обіді, влаштованому Дені Папеном з нагоди винайдення парового котла, гостей пригощали чудовим рагу, приготованим у Папеновому котлі.

 

Утім, як уже було сказано вище, метою вченого було створення машини для підняття вантажів, а не кухарського посуду. Тому винахідник з’єднав паровий клапан свого котла з невеликою балкою, яка, подібно до стріли крана, піднімала невеликі вантажі в момент відкриття клапана під тиском пари. Але такий підйомний пристрій не мав практичного застосування, а лише демонстрував можливості пари в лабораторних умовах.

 

Інший член Лондонського королівського товариства — геніальний німецький учений Ґотфрід Лейбніц — одного разу підказав Папену ідею використовувати рухомий поршень, поміщений у герметичну гільзу. Варто зазначити, що така конструкція згодом лягла в основу всіх теплових двигунів, а в 1688 році Дені Папен першим використовував це технічне нововведення для досягнення своєї наукової мети. У нижній частині гільзи під поршнем містився пороховий заряд. Після його займання порохові гази піднімали поршень у верхню частину гільзи і виводилися в атмосферу, потім під дією атмосферного тиску поршень знову опускався, здійснюючи при цьому корисну роботу. Такий пристрій був вибухонебезпечним, до того ж потребував постійної зміни порохових зарядів, тому в 1690 році винахідник вирішив замінити порох парою, яка подається з котла.

 

Так з’явилася перша парова машина, у якій поршень піднімався під тиском пари, а атмосферний тиск знову опускав його на дно циліндра. І хоча винахід Дені Папена так і не був запроваджений у промисловість, він став основою для розробок інших дослідників. 1705 року коваль Томас Ньюкомен почав роботу над паровим двигуном для водяного насоса, а вже 1712-го його винахід піднімав воду з 80-метрової глибини. У 1782 році шотландський винахідник Джеймс Ватт (на його честь сьогодні названа одиниця потужності) створив універсальну парову машину подвійної дії, у якій поршень повертався у вихідне положення не атмосферним тиском, а під дією пари, що по черзі подавалася то з одного, то з іншого боку поршня.

 

Дені Папен наділив енергією пари звичайний ручний насос, перетворивши його на двигун, і по суті заклав основу для справжнього перевороту в промисловості. Парові машини, що прийшли на зміну м’язовій силі, сприяли ключовому технологічному прориву, який вплинув на виробництво, транспорт, економіку та суспільство в цілому.

Айзек, що став Ісааком

25 грудня 1642 року за Юліанським календарем, який діяв у Великій Британії до 1752 року, або 4 січня 1643 року за Григоріанським календарем, у британському селі Вулсторп народився Ісаак Ньютон — один із найвидатніших учених, відкриття яких значно вплинули на все людство.

 

Примітно, що в рідній для Ньютона англійській мові його ім’я вимовляється як Айзек, але з якоїсь причини в слов’янських мовах для нього було обрано біблійне Ісаак, яке й використовується у шкільних програмах.

 

Незважаючи на слабке здоров’я з дитинства, Ісаак Ньютон прожив 84 роки, зробивши за своє життя цілу низку значних відкриттів у галузі фізики, математики та астрономії. Часто класичну фізику, тобто науку, що описує закони природи на рівні, доступному для сприйняття людини, називають «фізикою Ньютона». А розроблені Ньютоном методи обчислень лягли в основу математичного аналізу — цілого розділу математики, без якого неможливо уявити сучасні інженерію, економіку, біологію, медицину, географію, метеорологію, а також практично всі напрямки комп’ютерних проєктів: від обробки зображень і графічного дизайну до штучного інтелекту та машинного навчання.

 

Ще в дитинстві Ісаак любив майструвати механічні іграшки. Цілком імовірно, що саме це захоплення дало Ньютону глибоке розуміння фізичних процесів і дало змогу згодом сформулювати три основні закони механіки, які досі використовуються для пояснення взаємодій між об’єктами. Якщо зовсім просто, то саме Ньютон зміг знайти відповіді на запитання, чому при різкому гальмуванні автобуса пасажирів кидає вперед або з якою силою м’яч діє на ногу футболіста при ударі.

 

Перший закон Ньютона, згідно з яким будь-яке тіло зберігатиме свій стан спокою або руху, поки на нього не вплинуть зовнішні сили, пояснює явище інерції. Велосипед продовжує рухатися, після того як перестають крутити педалі, чай продовжує обертатися в чашці, хоча з неї прибирають ложку, а м’ячик, що скотився з гірки, не зупиняється, а котиться далі. Іншими словами, якщо якийсь об’єкт не рухається, потрібно застосувати силу, щоб він почав рухатися. І навпаки, якщо об’єкт рухається, то без застосування сили він не зупиниться.

 

Другий закон Ньютона пояснює, що від величини сили, прикладеної до об’єкта, залежить прискорення, якого цей об’єкт набуває. Іншими словами, якщо штовхнути ногою маленький м’яч, то він покотиться дуже швидко, а може, навіть полетить.Якщо з такою ж силою штовхнути великий і важкий м’яч, він покотиться значно повільніше. І що більша сила буде прикладена до м’яча, то швидше він розганятиметься. Утім, силу можна використовувати не лише для розгону, а й для зупинення. У такому разі, що більша сила буде прикладатися для зупинення, то швидше об’єкт (наприклад, іграшка, що котиться по підлозі) зупиниться. Причому що більшою буде маса об’єкта, то більше сили знадобиться для його розгону чи зупинення.

 

Третій, мабуть, найцікавіший, закон Ньютона пояснює, що будь-яка дія завжди супроводжується реакцією, рівною за силою, але спрямованою протилежно. Іншими словами, коли ми б’ємо по м’ячу ногою, у цей момент м’яч б’є по нозі з тією самою силою. У більшості випадків ми цього просто не помічаємо, тому що сила, достатня для польоту м’яча, співвідносно з нами занадто мала. Однак якщо замість м’яча буде, наприклад, цеглина, то сила удару стане відчутною — вона може навіть зламати ногу! До речі, боксери носять рукавички саме тому, що груша б’є їм по руках з тією ж силою, з якою вони б’ють по груші, і без рукавичок їм було б досить боляче.

 

Приклади третього закону Ньютона можна наводити безкінечно. Коли нам потрібно підстрибнути, ми штовхаємо землю ногами, у відповідь земля штовхає нас із тією самою силою, тому ми піднімаємось у повітря. Коли нам треба пливти на човні, ми веслами штовхаємо воду в один бік, а вода у відповідь штовхає човен в інший. Коли реактивний двигун літака з силою викидає розпечені гази назад, ці гази з тією самою силою штовхають літак уперед. Між іншим, саме слово «реактивний» (від «ре» — відповідь і «акція» — дію) означає «такий, що діє у відповідь».

 

Ньютон також сформулював закон всесвітнього тяжіння, згідно з яким усі тіла у Всесвіті притягуються одне до одного. І що більша маса тіла, і що тіло ближче до об’єкта, то сильніше воно притягує цей об’єкт. Кажучи простими словами, величезна земна куля під нашими ногами притягує нас до себе подібно до магніту саме завдяки своїм розмірам і своїй близькості до нас. Якби не це тяжіння, усі предмети довкола нас не падали б униз, а хаотично літали у різних напрямках. У такому разі життя було б просто неможливим, адже навіть атмосфера — це повітря, яке утримується навколо Землі тяжінням і не випаровується в космос.

 

Існує легенда, що закон всесвітнього тяжіння Ньютон сформулював після того, як у саду йому на голову впало яблуко — так учений раптом ясно усвідомив, що яблуко притягується Землею, як і все навколо. Насправді ніякі яблука та інші фрукти на голову Ньютону не падали, а історія стала популярною завдяки французькому письменнику Вольтеру або другу та бібліографу Ньютона Стьюклі. Такий собі пранкер XVIII ст.

 

А ще саме Ньютон за допомогою експериментів довів, що білий колір є сумішшю інших кольорів видимого спектра. Ньютон також обрав сім основних кольорів веселки, причому спочатку обмежився п’ятьма, але потім додав ще два.Прикладом того, що далеко не всі дослідження навіть найгеніальніших людей бувають корисними і такими, що ведуть до результату, є той факт, що певний час Ньютон серйозно захоплювався алхімією і витратив чимало годин на пошуки філософського каменя. Десяту частину великої бібліотеки вченого займали численні книжки з алхімії.

 

Утім, побоюючись помилитися, дослідник ніколи не поспішав з публікацією своїх відкриттів, унаслідок чого багато з них були пред’явлені світу через 20–30 років після того, як були зроблені. При цьому Ньютон ніколи не зловживав своїм авторитетом у науковому світі та визнавав, що не на всі запитання міг дати відповідь. Відома його знаменита фраза: «Причину властивостей сили тяжіння я досі не міг вивести з явищ, гіпотез я не вигадую».

 

Сучасники Ньютона описують його як виключно чесну, порядну і добродушну людину.

 

Будучи першим громадянином Великої Британії, посвяченим королевою в лицарі за наукові досягнення, Ньютон завжди відвідував засідання палати лордів (він виконував свої парламентські обов’язки з такою ж сумлінністю, з якою ставився до всіх своїх справ), хоча за довгі роки жодного разу не промовив і слова, крім випадку, коли попросив зачинити вікно.

 

Незадовго до смерті Ісаак Ньютон працював над книжкою, яку називав головною працею свого життя. На жаль, у його будинку сталася пожежа і рукопис згорів, тому його зміст так назавжди і залишився таємницею. Можливо, відкриття, описані великим ученим у цій праці, змогли б змінити людство ще більше.

«Бий, барабан!..»

Вважається, що люди почали створювати першу музику в давнину, наслідуючи природні звуки, які вони чули навколо себе. Це могли бути спів птахів, дзюрчання води, шелест вітру або навіть стукіт серця. Помічаючи різні способи відтворення звуків, люди вигадували музичні інструменти. Примітно, що таких способів зрештою виявилося не так уже й багато. Навіть сьогодні, коли у світі існують тисячі найрізноманітніших музичних інструментів, усі їх можна умовно розділити на групи: ударні, духові, струнні, клавішні, електронні... Причому останні з’явилися відносно нещодавно — у минулому столітті, з початком розвитку електронних технологій.

 

Нескладно здогадатися, що створення перших ударних інструментів спричинив стукіт одного предмета об інший, а звуки, які виникають при русі повітря (наприклад, шум вітру в довгому і жорсткому листі очерету), стали причиною появи духових. Струнні інструменти вигадали значно пізніше: з винаходом мисливських луків було помічено, що натягнута тятива теж видає певний звук. Методом підбору різних матеріалів та довжини тятиви вдалося отримати різне звучання — так було створено перші арфи й лютні.

 

Згодом (через не одне тисячоліття) музичні інструменти безперервно вдосконалювалися, а їхнє звучання ставало чистішим і різноманітнішим. А іноді музиканти у пошуках нового звучання намагалися об’єднати різні інструменти в один, і траплялося, що такі експерименти приводили до появи нових інструментів. Наприклад, знайдені археологами зображення свідчать, що на межі IV–III тисячоліть до н. е. у давній Месопотамії шумери винайшли «лежачу арфу», а потім і зовсім об’єднали арфу з барабаном: вони помістили струни на порожнистий корпус і стали стукати по них паличками. Зрештою звук, який видавали струни, посилювався подібно до барабанного бою, але при цьому відрізнявся і від звичної арфи, і від барабана. Такий ударно-струнний інструмент — сантур — набув значного поширення на всьому Близькому Сході. До речі, схожий інструмент використовується і в нашій народній музиці — це цимбали, які потрапили до Європи за часів раннього Середньовіччя завдяки циганам і хрестоносцям, які поверталися з хрестових походів.

 

А ще нові музичні інструменти винаходили з появою тих чи інших технологій. Так, наприклад, у ІІІ столітті до н. е. у грецькій Александрії був створений перший клавішний інструмент — гідравлос, або водяний орган. Для створення звуку в ньому використовувалися вода і повітря, а керування за допомогою клавіш давало змогу музикантові одночасно грати відразу кілька нот, чітко вибираючи кожну з них.

 

Пізніше у середньовічній Європі на основі гідравлоса було створено духові органи, які використовувалися в католицьких храмах під час богослужіння. Органи, які складаються з духових труб різної довжини і діаметра, займають величезний простір, перевершуючи за розмірами всі інші музичні інструменти.

 

Наступним кроком у розвитку музичного інструментарію стала заміна духових труб органа на струни. Так у XIV сторіччі з’явився клавесин. Звук у ньому видавався за допомогою спеціальних пристроїв, які щипали потрібну струну при натисканні певної клавіші. Клавесин був дуже популярний у Європі аж до XVIII сторіччя, особливо в епоху бароко. Інший клавішний інструмент, клавікорд, видавав звуки завдяки металевим штифтам з пласкою голівкою, які перебирали струни подібно до пальців під час гри на гітарі. І клавесин, і клавікорд мали істотний недолік — гучність звуку в них залишалася незмінною незалежно від сили натискання клавіш, тому музиканти не мали змоги контролювати гучність кожної окремої ноти.

 

У 1709 році придворний клавесинний майстер герцога Фердинандо Медічі італієць Бартоломео Крістофорі, спостерігаючи за грою вуличних цимбалістів, вигадав принципово новий механізм отримання звуку для клавішних інструментів. Він переробив клавесин так, щоб звуки утворювалися за допомогою ударів м’яких молоточків по струнах, завдяки чому з’явилася можливість змінювати гучність залежно від різної сили натискання клавіш. Майстер назвав свій новий інструмент Gravicembalo col piano e forte (Великий клавесин із тихим і гучним звучанням). Згодом ця довга назва скоротилася до фортепіано (тобто «гучно — тихо»).

 

Існують два види фортепіано — з горизонтальним (рояль) або вертикальним (піаніно) розташуванням струн. До кінця XVIII сторіччя фортепіано постійно удосконалювали, і вже до початку XIX сторіччя воно стало «королем» музичних інструментів.

 

Навіть після того, як у XX сторіччі з’явилися принципово нові інструменти — електронні синтезатори, популярність фортепіано анітрохи не зменшилася. Цей інструмент посідає важливе місце не тільки в класичній музиці, але й у таких напрямках, як блюз, джаз, рок. Фортепіано є незамінним у музичній освіті. Переважна більшість композиторів та авторів пісень є досвідченими піаністами, оскільки фортепіанна клавіатура пропонує ефективний засіб для експериментів зі складними мелодіями.

 

З моменту створення інструмента і до сьогодні у всьому світі працювали понад 20 тисяч фортепіанних майстрів і фірм, які випускали роялі та піаніно. Найстаріша з нині діючих фортепіанна фабрика Bösendorfer розташована у Відні (Австрія). Вона виробляє фортепіано із 1828 року.

Лейденська банка

Сучасні конденсатори

Чи можна до банки скласти не огірки, а… електрику

Поява електростатичних машин у другій половині XVII сторіччя викликала підвищений інтерес у фізиків того часу. Прагнучи розгадати невідому доти природу електрики, учені проводили величезну кількість експериментів і дослідів. Одним із таких дослідників був голландський професор із міста Лейден Пітер ван Мушенбрук (1692–1761).

 

У 1745 році, спостерігаючи за іскрами розрядів електростатичної машини, Мушенбрук замислився над тим, що можна якось зібрати ці іскри, подібно до крапель рідини або піщинок, у якусь посудину, щоб із багатьох електричних зарядів утворився один великий.

 

Ще в 1730 році німецький фізик Ґеорґ Матіас Бозе винайшов кондуктор — важливий елемент, який є металевою трубкою, підвішеною на шовкових нитках або на ізолювальних опорах. За допомогою кондуктора вдавалося накопичувати електричні заряди, що утворюються під час тертя. Тепер же Мушенбрук вирішив «злити» ці заряди у відповідну посудину для зберігання. З цією метою він узяв скляну банку, наповнену водою, опустив у неї мідний дріт, який висів на кондукторі електростатичної машини, потім узяв банку в праву руку і попросив свого помічника крутити кулю машини.

 

Після того як, на його думку, у банці накопичилася достатня кількість зарядів, Мушенбрук вирішив лівою рукою від’єднати мідний дріт. При цьому його так сильно вдарило струмом, що, за словами самого вченого, йому здалося, що «настав кінець». У листі до свого французького колеги Рене Реомюра Мушенбрук не радив тому повторювати цей «страшний досвід» і запевняв, що не погодиться знову зазнати «такого жахливого струсу» навіть заради корони Франції.

 

Так було винайдено лейденську банку — перший найпростіший конденсатор, один із найпоширеніших електротехнічних пристроїв. Примітно, що професор все ж таки продовжив свої досліди, хоча тримати банку в руках більше не наважувався. А щоб усі умови досліду були дотримані, він замінив руку на банці свинцевою фольгою — прообразом зовнішньої обкладки конденсатора.

 

Дослід Мушенбрука здійснив справжню сенсацію як серед фізиків, так і серед простих аматорів, які цікавилися електричними дослідами. Експерименти з лейденською банкою стали проводити в різних країнах, а вже в 1746-1747 роках з’явилися перші теоретичні обґрунтування процесів, які відбувалися в банці. Було з’ясовано, що у банці збирається то більше електрики, що тонші її обкладки і що більші їхні розміри.

 

Примітно, що ідея зазнати електричного удару заради корони Франції, висловлена Мушенбруком, була втілена в життя. Друг і колега Реомюра французький абат Жан-Антуан Нолле, який за сумісництвом був придворним «електриком», провів експеримент. За наказом короля 180 мушкетерів вишикувалися ланцюгом, взявшись за руки. При цьому перший із них тримав у вільній руці досить потужну лейденську банку, а останній отримував іскру. Судячи з миттєвих криків, удару струмом зазнали одночасно всі мушкетери. Для підтвердження результату Нолле повторив цей експеримент також на ланцюжку з ченців. Спостерігаючи одночасні крики та судомні рухи піддослідних, учений дійшов важливого висновку: електрика тече дуже швидко!

 

У 40-х роках XVIII сторіччя різні дослідники експериментували з розряджанням лейденських банок на значній відстані, використовуючи для цього не тільки довгі дроти, але навіть ставки і річки. А британець Вільям Вотсон навіть спробував визначити швидкість поширення електрики, пропустивши струм провідним шляхом завдовжки понад 12 000 футів (3,7 кілометра).

 

Конструкція лейденських банок безперервно вдосконалювалася. Воду всередині банки згодом замінили спочатку на дріб, а пізніше на олов’яну фольгу. Потім олов’яним стало і зовнішнє покриття банки. А згодом на стрижні банки стали закріплювати металеву кульку, оскільки виявили, що від цього іскра виходить потужнішою.

 

1767 року італієць Йосип Марія Бозолус запропонував використовувати розряди лейденської банки для передавання повідомлень на відстані. Його ідею намагалися розвинути багато вчених і навіть отримували цілком працездатні конструкції, проте, як з’ясувалося, статична електрика за своєю природою не підходить для передавання сигналів у віддалені пункти, тому навіть вдалі спроби створення електростатичного телеграфу не отримали практичного застосування.

 

Натомість своє застосування лейденська банка знайшла у медицині: було встановлено виразний вплив електричних розрядів на організм людини. Банку навіть почали називати «медичною».

 

Конденсатори масово поширилися на початку ХХ сторіччя після винайдення радіо. Ці компоненти, які зовні вже мало чим були схожі на перші лейденські банки, відігравали ключову роль у фільтрації сигналів та налаштуванні радіопередавачів та радіоприймачів на певні частоти. З розвитком електроніки попит на конденсатори ще більше зріс. Сьогодні вони використовуються практично у всіх електронних пристроях — від мобільних телефонів до промислових машин. За допомогою конденсаторів регулюється електрична напруга, відфільтровуються перешкоди, відбувається керування та виконується ціла низка інших завдань.

Перекочування вантажів за допомогою колод у Стародавньому Єгипті

Модель кулькового підшипника за ескізом Леонардо да Вінчі

Сучасні кулькові підшипники

Чи причетна Валя до вальниці

Дуже давно, задовго до винайдення колеса, первісні люди помітили, що важкі речі значно легше переміщувати з місця на місце, якщо насипати під них круглі камінці. Річ у тім, що тягти важкий предмет по поверхні заважає сила тертя. Згадайте, як легко ковзають взимку сани по снігу чи льоду, там, де тертя практично немає, і якими важкими вони стають, якщо раптом потрапляють на ділянку з голим асфальтом, де сила тертя між полозами саней та земною поверхнею значно більша. Так от, якщо помістити під важкий предмет дрібні круглі камінці, то він буде котитися по них, немов на роликових ковзанах.

 

До речі, це не єдиний спосіб подолати силу тертя. Наприклад, якщо в квартирі необхідно пересунути комод, то можна підкласти під нього мокру ганчірку, після чого переміщення ваги по підлозі стане набагато легшим. Давня технологія перекочування важких речей не втратила своєї актуальності навіть після винайдення колеса. Наприклад, єгиптяни під час будівництва пірамід використовували колоди, перекочуючи за їх допомогою багатотонні кам’яні блоки. А колісні візки, навіть найміцніші, неможливо було б застосувати для цієї мети у пустельних пісках.

 

Утім, подібні умови зустрічалися далеко не скрізь, а використовувати колеса для перевезень набагато зручніше — їх не потрібно постійно підкладати під вантаж спереду, потім підбирати ззаду і знову переносити вперед, як того вимагає перекочування вантажу за допомогою колод.

 

Але з колесами певні проблеми також були. Колісні осі, обертаючись в установних отворах воза, безперервно стиралися і з часом зношувалися, при цьому зношені місця ставали тоншими — утворювався так званий шип (Річ у тім, що раніше шипами називалися не тільки колючки, як ми звикли сьогодні, а взагалі будь-які стоншення). Щоб якось боротися із цим шкідливим явищем, почали використовувати спеціальні зносостійкі вставки — підшипники. Для виготовлення підшипників вибирали тверді сорти деревини, крім того, їх змащували салом або іншими тваринними жирами. А в разі потреби підшипники було легко замінити.

 

В українській мові також використовується інша назва підшипника — вальниця. Так у XIX столітті називали опору для млинового вала.

 

Після відкриття Америки найцінніші підшипники виготовляли із залізного дерева, що росте у Центральній Америці. Ця деревина, бакаут — дуже щільна і важка, а натуральні олії, які виділяє залізне дерево, відіграють роль мастильно-охолоджувальної рідини. Завдяки цим якостям бакаутові підшипники широко застосовувалися досить тривалий час. Наприклад, із залізного дерева були зроблені підшипники корабельного гвинта американського підводного човна USS Pampanito (SS-383), який брав участь у Другій світовій війні. До речі, дерев’яні підшипники застосовують у багатьох механізмах навіть сьогодні, але замість дорогого залізного дерева частіше використовується американський клен, просочений нафтовим воском.

 

У 1490 році Леонардо да Вінчі запропонував знижувати тертя в підшипниках за рахунок додаткових тіл обертання — зовсім як ті круглі камінці, які підкладали під великі вантажі давні предки. Він створив зображення підшипника, що складається з двох кілець (внутрішнього і зовнішнього), між якими розміщені обертальні кульки. Невідомо, чи його винахід реально застосовувався, чи так і залишився на папері.

 

Через три століття, 1794 року, винахідник та інженер з Вельсу Філіпп Воган отримав перший патент на кульковий підшипник. За деякими відомостями, його винахід, що складався з двох чавунних литих доріжок кочення, між якими поміщалося 40 чавунних кульок, навіть використовувався в опорі вітряка. Однак через недосконалі технології того часу шарикопідшипники не набули значного поширення.

 

Ситуація змінилася у ХІХ столітті. Бурхливий розвиток промисловості значно прискорив еволюцію підшипникової галузі.

 

У 1839 році американський ювелір Ісаак Бабіт винайшов антифрикційний сплав на основі олова і свинцю, який згодом був названий бабітом на честь свого винахідника. Завдяки низькій температурі плавлення (280–410 °C), цей матеріал дає змогу виготовляти підшипники ковзання з ідеально гладенькою поверхнею. З появою цього нового матеріалу дерев’яні підшипники почали використовувати все менше і менше.

 

У 1883 році Фрідріх Фішер сконструював машину для шліфування сталевих кульок, що стало приводом для заснування компанії з виробництва підшипників FAG. У 1898 році американець Генрі Тімкен, засновник Timken Company, вигадав конструкцію конічного підшипника. У 1907 році шведський промисловець Свен Вінґквіст намалював ескіз багаторядного самовстановлюваного шарикопідшипника, для виробництва якого була заснована компанія SKF. У 1920 були розроблені перші роликові підшипники, здатні витримувати значні навантаження.

 

Стрімкий розвиток промисловості після Другої світової війни, що триває досі, привів до появи безлічі різних типів і класів підшипників для виконання різних завдань: гібридних, із низьким моментом обертання, з керамічними елементами, мікропідшипників для мікроелектроніки та інших видів.

За що Франкліна зобразили на 100-доларовій купюрі

Бенджамін Франклін (1706–1790), портрет якого прикрашає сьогодні стодоларові купюри, є не лише батьком-засновником США, як його називають самі американці, а й видатним ученим та винахідником. Цей дивовижний чоловік активно вів видавничу діяльність, заснував Філадельфійську академію та першу в США публічну бібліотеку. А ще він винайшов біфокальні окуляри, які замінюють дві пари різних окулярів, створив ефективну малогабаритну піч для опалення будинків, отримав патент на конструкцію крісла-гойдалки, зібрав значні дані про штормові вітри норд-ости, пояснивши їх походження, розробив першу детальну карту океанічної течії Ґольфстрім і, власне, дав їй цю назву.

 

Але найбільш значущими для науки вважаються його відкриття в галузі електрики. Для фінансування досліджень у цій галузі Франклін навіть продав своє майно, проте результати були того варті. Саме Франклін створив першу теорію електрики, описавши її у науковій праці 1747 року як «нематеріальну рідину». Крім того, дослідник увів поняття позитивного й негативного заряду (саме завдяки Франкліну сьогодні на батарейках та акумуляторах можна побачити позначки «+» та «–»). З погляду цієї теорії він пояснив процес заряджання та розряджання лейденської банки і довів, що її обкладки можна довільно електризувати різними за знаком електричними зарядами. При цьому головну роль у накопиченні заряду відіграє ізолювальний шар, що розділяє провідні обкладки.

 

Також Франклін уперше застосував електричну іскру для підриву пороху та висунув ідею електродвигуна, продемонструвавши «електричне колесо», яке оберталося під дією електростатичних сил.

 

Під час проведення дослідів із електрикою Франклін установив, що металеві вістря, з’єднані із землею, знімають електричні заряди із заряджених тіл, навіть не торкаючись до них. Це навело його на думку про те, що атмосфера Землі є гігантським конденсатором, свого роду лейденською банкою, нижня обкладка якої (земна поверхня) заряджена негативно, а верхня (верхні шари атмосфери) — позитивно.

 

У 1750 Франклін опублікував роботу, у якій запропонував провести експеримент з використанням повітряного змія, запущеного під час грози. У червні 1752 року він прикріпив металевий ключ до нижньої частини змоченої мотузки повітряного змія і запустив його в грозове небо. Не чекаючи, коли блискавка вдарить у змія, Франклін направив його в грозову хмару. Послідовність іскор, які стрибали з ключа на тильний бік руки вченого, показала, що блискавка дійсно має електричну природу, підтверджуючи правильність здогадок Франкліна.

 

На жаль, деякі дослідники загинули під час проведення подібного експерименту, тому Франклін, розуміючи природу блискавки, подбав про заходи безпеки, а саме створив надійне заземлення. Таким чином, він винайшов перший громовідвід (або, правильніше, блискавковідвід) — пристрій, що служить для захисту від удару блискавки.

 

Варто зазначити, що блискавки часто є причинами пожеж, а також вони можуть пошкоджувати електронні пристрої та телекомунікаційні мережі. Тому винайдення громовідводу дало змогу убезпечити життя людей і запобігти значним збиткам, завданим блискавками, спрямовуючи їхній розряд безпечним шляхом у землю.

 

За досить короткий час після експерименту Франкліна громовідводи набули поширення у всьому світі. Їх установлювали як на церковних шпилях, так і на звичайних житлових будинках та різних спорудах. Масове захоплення громовідводами спричинило розробку безлічі оригінальних і нестандартних винаходів, як, наприклад, парасолька зі вбудованим громовідводом.

 

Навіть сьогодні, коли системи захисту від грози розробляються із сучасних матеріалів та з використанням спеціального енергообладнання, яке створює сильну іонізацію для надійнішого захисту від блискавок, загальний принцип роботи громовідводів не змінився. Як і за часів Франкліна, для перехоплення атмосферного розряду служить блискавкоприймач, від якого по струмовідводах електричний розряд надходить до заземленого пристрою.

Куди стрибає «вода, що стрибає»

Важко уявити, але газованої води та різних напоїв на її основі, які сьогодні є у кожному продовольчому магазині, ще кілька століть тому просто не існувало. Утім, на той час люди навчилися робити інші шипучі напої — квас, пиво, шампанське, сидр. У них бульбашки газу утворюються у процесі бродіння, коли найпростіші одноклітинні гриби — дріжджі — «поїдають» розчинений у рідині цукор і виробляють простіші речовини, зокрема вуглекислий газ. Крім того, давно було відомо про існування джерел із природною газованою водою. Ще давньогрецький цілитель, «батько медицини» Гіппократ знав про лікувальні властивості такої води і рекомендував хворим не тільки пити її, а й приймати ванни для лікування хвороб.

 

Римляни, перебуваючи на території сучасної Німеччини, відкрили численні джерела мінеральної води, яку назвали aqua saltare — «вода, що стрибає». Пізніше ця назва перетворилася на німецьке Selters Wasser — «зельтерська вода». І на той час, коли у XVIII сторіччі мінеральну воду з природних джерел почали розливати по пляшках і продавати всюди, «зельтерська вода», або просто «зельтер», стала номінальною назвою газованої води. Однак мінеральні води з природним газуванням були досить дорогим товаром, до того ж газ досить швидко вивітрювався, тому навіть до столу заможних громадян вода потрапляла вже без своїх чудових бульбашок.

 

У 1767 році британський священник Джозеф Прістлі внаслідок нескладних експериментів зміг отримати штучно газовану воду. Слід зазначити, що цей чоловік активно працював над вивченням газів і увійшов до історії як один із основоположників сучасної хімії, він відкрив кисень, азот, хлороводень, аміак, сірчистий газ, оксиди азоту та вуглецю. Цього разу він експериментував із так званим «нерухомим повітрям» — загадковим газом, про який було відомо лише те, що він збирається над чанами, у яких бродить пиво, і вбиває мишей, що дихають ним. Назва «вуглекислий газ» з’явилася набагато пізніше, тоді ж, переливаючи крізь нього воду туди й назад, Прістлі виявив, що зрештою в ній з’являються шипучі бульбашки і вода набуває досить приємного смаку. Дослідник навіть опублікував статтю під назвою «Просочення води нерухомим повітрям», у якій описав процес отримання вуглекислого газу капанням сірчаної кислоти на крейду і подальше його розчинення шляхом перемішування у чаші з водою. Прістлі назвав такий спосіб «очищення води» своїм найщасливішим відкриттям.

 

Процесом неабияк зацікавився швед Торберн Бергман. У 1770 році він сконструював апарат, який під тиском за допомогою насоса насичував воду вуглекислими бульбашками. Винахідник назвав свій апарат сатуратором (у перекладі з латини «насичувальний»). Практичного застосування для свого винаходу Бергман не знайшов.

 

Промислове виробництво газованої води у 1783 році налагодив женевський ювелір і винахідник-аматор Якоб Швепп. Заснована ним компанія Schweppes досі є одним із провідних світових виробників газованих напоїв. 1799 року підприємець із Дубліна Августин Туейтс запатентував хімічний спосіб газації води, у якому з метою здешевлення виробництва використовувалася звичайна харчова сода. Так у газованки з’явилася ще одна назва — «содова вода».

 

У 1886 році аптекар зі США Джон Пембертон виготовив ліки від головного болю, які були розведеним газованою водою сиропом із листя коки (тієї самої рослини, з якої отримують кокаїн) і горіхів коли. Так розпочалася історія всесвітньо відомої кока-коли.

 

На рік раніше, у 1885-му, інший американський фармацевт Чарлз Олдертон створив на основі вишневого сиропу напій від застуди «Доктор Пеппер» — другого «кита», на якому тримається сучасна американська індустрія газованок.

 

У 1898 році ще один аптекарський винахід (цього разу засіб від болю в кишечнику), виготовлений Калебом Бредхемом із горіхів коли, ванілі та ароматичних олій, отримав назву «пепсі-кола». «Вічна боротьба» пепсі з кока-колою, що послідувала за цим, зробила США світовим лідером у сфері безалкогольних напоїв.

 

Під час Другої світової війни, коли цукор потрапив до списку стратегічних товарів, про солодкі шипучі напої надовго забули в багатьох країнах, але не у США. І попри те, що рецептура кока-коли на той час уже дуже відрізнялася від первісної «тонізуювальної мікстури» Пембертона і всі рослинні компоненти давно були замінені хімічними смаковими добавками, виявилося, що американські солдати настільки звикли до цього напою, що без нього просто не могли йти в атаку. Таким чином кока-кола в армійських рюкзаках поширилася усім світом. При цьому газованим «трофеєм» стала знаменита «фанта», яку вигадали в Німеччині 1940 року.

 

У 1950-х роках виробники почали замінювати цукор у своїх напоях сахарином та іншими цукрозамінниками, відкривши еру здорових газованок. 1963 року з’явилася дієт-кола, а ще через рік — дієт-пепсі. На початку 1970-х створили спортивні напої, насичені вітамінами. Потім настала черга газованок із підвищеним вмістом кофеїну для тих, кому треба було терміново підбадьоритися. У 1990-х продовженням цього напряму стали перші «енергетики», у яких, крім кінських доз того ж кофеїну, містилися й інші тонізувальні речовини.

 

У наш час газовані напої складають значну частку в харчовій промисловості світу. Сучасні технології дозволяють газувати воду за допомогою інноваційних методів, таких як використання ультразвуку або спеціальних пластикових пляшок, які можна стискати та розширювати, щоб напій зберігав вміст газу у своєму складі. При цьому Всесвітня організація охорони здоров’я відзначає постійне зростання споживання солодких газованок, що є вкрай небезпечним для здоров’я людей, оскільки регулярний прийом таких напоїв призводить до ожиріння та виникнення різних хронічних захворювань. Важливо пам’ятати, що у всьому слід знати міру, і не зловживати напоями, хоч би якими смачними вони не були.

Іграшковий паровий візок Фердинанда Вербіста

Паровий віз Кюньо

Модель візка з паровим двигуном Мердока

Парова карета Тревітіка

Еволюція самохідних візків

Мрії людей про чарівні візки, які здатні їздити самі, без коней чи мулів, втілювалися у різних казках та небилицях. Такі неймовірні транспортні засоби несли казкових героїв швидше за птаха і долали без зупинок немислимі відстані, які не змогли б пройти без відпочинку навіть найвитриваліші коні. Як це завжди буває, згодом винахідники перетворили мрію про самохідний візок на реальність. Сьогодні автомобілі (від давньогрецьк. «автос» — сам і лат. «mobile» — рухомий; тобто такий, що сам себе рухає) можна зустріти скрізь і всюди. Причому деякі з них дійсно їздять швидше, ніж літають птахи, та й відстані долають чималі…

 

Утім, такими, як сьогодні, автомобілі стали далеко не одразу. Процес їх удосконалення зайняв досить багато часу, хоча, за мірками історії, вони з’явилися відносно нещодавно.

 

У 1672 році фламандський єзуїт-місіонер і вчений Фердинанд Вербіст, який працював при дворі китайського імператора Кансі, спроєктував іграшку — візок із паровим двигуном. Свій винахід він описав у рукописі «Astronomia Europea», де вперше згадав термін «двигун» у його звичному сьогодні значенні — машина, що перетворює певний вид енергії на механічну роботу, тобто рухає що-небудь.

 

На візку було встановлено спеціальний котел, який підігрівався вугільною жаровнею. Водяна пара, вириваючись із носика цього котла (зовсім як із чайника на газовій плиті), обертала невелику турбіну на кшталт водяного колеса. Можливо навіть, що турбіна оберталася більше не від пари, а саме від окропу, який також виплескувався. Так чи інакше, увесь механізм починав рухатися — турбіна обертала колеса, візок їхав. Винахідник писав, що на одній закладці вугілля його машина здатна рухатися понад годину. Однак, оскільки вся конструкція не перевищувала завдовжки 65 сантиметрів, жодного практичного застосування вона не мала, тобто не могла перевозити пасажирів чи вантажі, а отже, називати цю іграшку повноцінним автомобілем було б неправильно.

 

Першою самохідною машиною (або, іншими словами, першим автомобілем) є паровий віз французького винахідника Ніколя-Жозе Кюньо, побудований 1769 року. Кюньо, військовий інженер, проводив дослідження технічної новинки того часу — парового двигуна. Як це часто буває й сьогодні, замовником найпередовіших досліджень є армія, зацікавлена в отриманні переваги над супротивником. Ось і Кюньо отримав офіційне замовлення французького військового міністерства на створення парового тягача для потреб артилерії.

 

Перший дослідний зразок, представлений на суд паризької громадськості в жовтні 1769 року, був масивним триколісним возом із паровим котлом. Цей котел не мав власної топки, і щоб розігріти в ньому воду, багаття розпалювали під казаном просто на землі. Після того, як тиск пари піднімався до належного рівня, машина починала рухатися. Тиску пари в котлі вистачало приблизно на 12 хвилин, після чого котел знову необхідно було наповнювати водою і розводити під ним багаття. Попри всі недоліки, віз міг перевозити дуже важкі гарматні стволи, тому військовий міністр зацікавився винаходом і профінансував подальші роботи зі створення більш досконалої машини.

 

У квітні 1770 року був побудований великий за розмірами і потужністю паровий віз, здатний перевозити 4 тонни вантажу (як сучасна вантажівка середніх розмірів) і розвивати швидкість майже до 8 кілометрів на годину. Цей транспортний засіб мав масивну дубову раму, важив близько 2,5 тонни і мав два колеса ззаду та одне спереду, де у звичайні вози запрягали коней. Переднє колесо підтримувало паровий котел, який, на відміну від першої версії машини, уже мав власну топку. Привідний механізм котла обертав це переднє колесо, а вся конструкція шарнірно з’єднувалася з «причепом» — самим возом із двома колесами. Для керування машиною водієві потрібно було за допомогою подвійної рукоятки повертати всю силову установку — переднє колесо разом із котлом та приводним механізмом. Винахідник якось не врахував, що для цього водій має бути справжнім силачем. Тому вже на першому випробуванні шофер паромобіля не впорався з керуванням, і агрегат врізався в стіну, яка впала під натиском. Між іншим, ця подія стала першою у світі автомобільною дорожньо-транспортною пригодою.

 

У липні 1771 року машину відремонтували, але на той час міністра, за сприяння якого велися розробки, уже було усунуто з посади, тож їх було припинено. Проте король Людовік XV призначив Кюньо пенсію за новаторство, а машину помістили до королівського арсеналу, де вона простояла до 1800 року, а потім була передана до паризького Музею мистецтв та ремесел, де її можна побачити й сьогодні.

 

Через 241 рік, у 2010 році, французькі студенти побудували копію парового воза Кюньо і продемонстрували її на Паризькому автосалоні.

 

Наступний паровий автомобіль з’явився в Європі лише через 14 років після розробки Кюньо. У 1784-му свій візок із паровим двигуном сконструював шотландський механік Вільям Мердок. А 1803 року британський винахідник Річард Тревітік запатентував перший у світі самохідний пасажирський транспортний засіб — Лондонську парову карету. Завдяки докладним кресленням, що супроводжували патентну документацію, є достовірні відомості про цей транспортний засіб. Для зменшення трясіння карета була оснащена величезними колесами діаметром 2,4 метра. Паровий двигун мав один горизонтальний циліндр, який разом із бойлером та топкою розміщувався за задньою віссю. Керував рухом візник, що сидів спереду (зовсім як у звичайних кінних екіпажах), а роботу котла контролював кочегар-механік, що стояв на задніх містках. Під час випробувань Лондонська парова карета з сімома чи вісьмома пасажирами успішно подолала приблизно 10 миль (16 кілометрів) вулицями Лондона, розвиваючи швидкість майже до 15 кілометрів на годину. Проте наступного після випробувань дня Тревітік та його колега потрапили в аварію, врізавшись у поручні будинку, після чого інтерес до винаходу в потенційних покупців зник. Врешті-решт карету розібрали, а її двигун використовувався в механізмі, що робив обручі для бочок.

 

Перші парові автомобілі були революційними для свого часу. Проте проблема винахідників полягала у загальній недорозвиненості техніки XVIII ст. Практично кожен елемент конструкції робився «з чистого аркуша», і, як наслідок, було багато технічних вад, які можна було виявити та усунути лише внаслідок тривалих випробувань. Керування цими громіздкими машинами було примітивним і неефективним, а гальм зовсім не було, що й спричиняло постійні аварії. Але попри всі свої недоліки, перші автомобілі з паровими двигунами стали значним кроком на шляху технічного прогресу.

Чому росте верба

Якось у середині XVII століття лікар із Брюсселя Ян Баптист ван Гельмонт вирішив провести експеримент. Він посадив паросток верби, попередньо ретельно вимірявши масу ґрунту в горщику та масу саджанця. Через п’ять років, коли верба підросла, він знову зважив ґрунт та дерево. Виявилося, що маса ґрунту майже не змінилася — її стало менше на 57 грамів, зате верба за цей час набрала цілих 74 кілограми. А оскільки ще давньогрецький філософ Емпедокл у V столітті до н. е. сформулював закон збереження матерії («Ніщо не може відбутися з нічого, і ніяк не може те, що є, знищитися»), ван Гельмонт дійшов висновку, що збільшення ваги дерева відбулося виключно через воду, якою він протягом усього експерименту поливав саджанець. Пояснити, як рідка вода перетворилася на тверду деревину, дослідник не зміг. Утім, на той час алхімія описувала ще й не такі дива перетворення, тому особливих запитань результати експерименту ні в кого не викликали.

 

Через понад сторіччя було зроблено випадкове відкриття, яке надалі допомогло вченим пояснити, звідки ж у рослинах беруться органічні речовини — білки, жири та вуглеводи. Зробив це відкриття Джозеф Прістлі, той самий британський священник-науковець, який вигадав газовану воду. До речі, цій людині взагалі щастило на різні випадкові корисні винаходи. Наприклад, одного разу він виявив, що натуральний каучук здатний прибирати написи олівцем значно ефективніше, ніж хлібний м’якуш, який використовувався для цього раніше. Так була придумана всім добре знайома гумка для стирання, або ластик.

 

Головним предметом дослідження для Джозефа Прістлі були різні гази. Щоб вивчати їх властивості, учений постійно вигадував різні хитромудрі експерименти. У 1771 році в ході одного з них Прістлі виявив, що коли запалену свічку помістити під скляний ковпак, то вона незабаром згасне, не догорівши до кінця. Дослідник зробив висновок, що повітря під ковпаком псувалося, через що полум’я згасало. Після цього він переконався, що повітря так само псується, якщо замість свічки під ковпак помістити мишу — через певний час вона просто задихалася. Однак, як з’ясувалося, якщо під цим же скляним ковпаком була зелена рослина, повітря залишалося незіпсованим! Прістлі зрозумів, що рослина виділяє «свіже повітря», але не помітив дуже важливу деталь — для цього рослині обов’язково потрібне світло.

 

Цю подробицю з’ясував голландець Ян Інґенгауз, який зацікавився газообміном рослин. У 1779 році цей учений виявив, що на світлі зелені частини рослин виділяють бульбашки, а в тіні цей процес припиняється. Йому вдалося довести, що газ, який виділявся під дією світла, — це кисень (у 1774 році цей газ уперше відкрив все той же невгамовний Прістлі). Вимірюючи масу поглиненого рослиною повітря і виділеного нею кисню, Інґенгауз дійшов висновку, що частина маси рослини утворюється з повітря, а не тільки з води і поживних речовин.

 

У 1842 році німецький натураліст Роберт фон Майєр на підставі закону збереження енергії вивів постулат, що рослини перетворюють енергію сонячного світла на енергію хімічних зв’язків. А 1893 року американський ботанік Чарлз Рід Барнс запропонував для позначення цього процесу використовувати назву «фотосинтаксис» або «фотосинтез». Згодом термін «фотосинтез» став звичним і широко використовувався в науковому середовищі.

 

Фотосинтез відіграє дуже важливу роль для життя нашої планети. Саме від цього процесу залежить існування переважної більшості живих організмів, адже, по суті, завдяки фотосинтезу енергія найближчої до Землі зірки — Сонця — перетворюється на живлення рослин, водоростей чи одноклітинних. А всі ці форми життя, у свою чергу, є їжею для інших організмів. Кисень, який виділяється в процесі фотосинтезу, життєво необхідний для дихання багатьом біологічним об’єктам, включаючи людину (ці організми так і називаються — аеробні, від грецьких слів «аеро» — повітря і «біос» — життя). Крім того, фотосинтез контролює біосферний баланс — рівень вуглекислого газу в атмосфері, від якого залежить клімат планети, — і вміст органічних речовин у ґрунті, що безпосередньо впливає на його родючість. Звісно, усі ці процеси відбувалися і до відкриття фотосинтезу, і від того, що люди розгадали природу цього явища, дерева не стали більше виділяти кисню або рости швидше. Проте відкриття фотосинтезу має велике значення для науки та багатьох сфер людської діяльності.

 

Так, наприклад, розуміння фотосинтезу дає можливість ученим та фермерам оптимізувати умови для росту рослин і підвищити врожайність сільськогосподарських культур. Знання про фотосинтез дають змогу належним чином оцінити роль лісів в екології, а також відіграють ключову роль у дослідженнях, спрямованих на пом’якшення наслідків кліматичних змін. У даний час принципи фотосинтезу надихають учених на розробку принципово нових технологій створення біопалива та екологічних джерел енергії. А ще саме від фотосинтезу як головного чинника життєзабезпечення залежатиме успішність колонізації людьми інших планет.

Як урятувати 13 мільйонів гектарів лісу щорічно

Попри те, що папір вигадали майже дві тисячі років тому, ідея про повторну переробку цього матеріалу з’явилася значно пізніше. Найперша згадка про збирання паперових відходів для вторинного використання відноситься до Японії і датується 1031 роком. Західний світ, у який папір потрапив лише у XII–XIII сторіччях, перейняв досвід переробки паперових відходів ще пізніше — приблизно у середині XVII сторіччя. Причому значного поширення ця технологія тривалий час не набувала. Річ у тім, що з паперових відходів було складно видалити чорнило та різні забруднення, тому якість переробленого паперу була набагато нижчою за первинний. До того ж деревина була дешевим та доступним джерелом сировини, що робило процес збирання й переробки паперових відходів економічно невигідним.

 

Ситуація змінилася в другій половині XVIII сторіччя, коли попит на папір став безперервно зростати — на той час цей матеріал застосовувався не лише в друкованих виданнях, але також як упаковка і для етикеток на аптечному посуді та пляшках для вина. Паперових відходів ставало дедалі більше, а розвиток промисловості призвів до масового вирубування лісів, тому деревину доводилося використовувати значно економніше.

 

У 1774 році Юстас Клепрот придумав процес виведення чорнила з використаного паперу, що дало змогу отримувати перероблений папір набагато вищої якості. Паперові відходи, забруднені чорнилом, він називав німецькою «макулатур» (від латинського maculo — забруднюю) — звідси й пішло звичне для нас сьогодні слово «макулатура».

 

У 1799 році француз Луї-Ніколя Робер розробив спеціальну машину для подрібнення використаного паперу та отримання з нього однорідної маси для повторного виробництва. За добу така машина могла переробити до 100 кілограмів паперових відходів. Такої кількості макулатури було достатньо, щоб урятувати одне дерево. А масова вторинна переробка паперу рятувала від вирубування цілі ліси.

 

У ХІХ столітті в Європі почали з’являтися перші пункти прийому макулатури. Технологія переробки безперервно вдосконалювалася, тому до нинішнього часу якість перероблених відходів можна порівняти з якістю паперу, отриманого з первинної сировини.

 

Сьогодні Європа є світовим лідером зі збирання макулатури — 65 відсотків виробленого паперу припадає на зроблений із паперових відходів. У США ця цифра приблизно збігається із середнім загальносвітовим значенням та становить близько 50 відсотків. Незаперечним лідером у цьому рейтингу є Німеччина, де частка макулатури у паперовому виробництві — майже три чверті.

 

Примітно, що близько 40 відсотків побутових відходів складає макулатура. Іншими словами, величезна кількість паперу просто викидається. І це тоді, коли щороку для його виробництва у всьому світі знищується 13 мільйонів гектарів лісу!

 

З кожним роком споживання паперу лише зростає. І навіть поява комп’ютерів, різних систем електронного документообігу та інших сучасних технологій, завдяки яким нині практично повністю припинилося друкування паперових газет та журналів, не покращила ситуацію. Якщо 1980 року на всій планеті було витрачено близько 170 мільйонів тонн паперу, то 2017 року — понад 423 мільйони тонн. Значною мірою споживання паперу збільшилося за рахунок зростання обсягів онлайн-торгівлі, де папір застосовують у ролі пакувального матеріалу. Найчастіше розмір посилкової упаковки значно перевищує її вміст.

 

Пластикова упаковка, зокрема різні поліетиленові й целофанові пакети, а також одноразовий пластиковий посуд сприймаються негативно після того, як з’ясувалося, що подібні відходи, опинившись у довкіллі, можуть не розкладатися сотні й навіть тисячі років. Інші види пластику, навпаки, розкладаючись, виділяють токсичні хімічні речовини. Зрештою все це призводить до забруднення ґрунту й водних ресурсів. Як наслідок, багато країн і наднаціональні компанії як альтернативу пластику почали використовувати старий добрий папір, що ще більше підвищило його загальносвітове споживання.

 

У таких умовах єдиним способом зберегти ліси й урятувати екологію нашої планети є розвиток переробки макулатури. Що більше вторинної сировини застосовуватимуть у паперовому виробництві, то більшого ефекту для захисту довкілля буде досягнуто. Підраховано, що виробництво однієї тонни паперу з макулатури дає змогу врятувати 20 дерев, заощадити 53 відсотки води та 31 відсоток електрики, а також скоротити викиди вуглекислого газу в атмосферу на 44 відсотки.

Їла, їла дуб, дуб

Пила — одне із найдавніших знарядь праці. Перші пили, які застосовувалися ще в епоху неоліту (7–3 тис. років до н. е.), були зроблені із зазубрених матеріалів — кременю, обсидіану, морських раковин. Пізніше лезо пили почали збирати з окремих зубців. При цьому матеріалом таких зубців могли бути як гострі камені, так і заточені кістки або навіть акулячі зуби, кожен із яких сам собою є невеликою пилкою.

 

Перші відомі пили з металу з’явилися у Стародавньому Єгипті. Про це свідчать мідні інструменти, знайдені у великій кількості під час розкопок гробниці Джера — фараона, який правив Єгиптом близько 3100 року до н. е. Судячи з настінного розпису гробниці, пили різних розмірів і типів на той час використовували для різання багатьох матеріалів. Пізніше пили виготовляли з бронзи, а потім — із заліза. У залізному столітті з’явилися перші рамні пили, у яких тонке лезо трималося в натягнутому стані за допомогою дерев’яної рами.

 

Примітно, що пилу можна назвати дуже мирним інструментом. Річ у тім, що багатотисячні війська давнини було складно озброїти виключно бойовою зброєю — мечами, булавами, списами. Таку зброю, як правило, мала лише невелика частина воїнів. Решта ополчення, яке набиралося зі звичайних селян, озброювалася тим, що було під рукою, а саме — різними палицями або знаряддями праці, такими як сокири, молоти, вила, коси й інші гострі інструменти. При цьому пила, попри свій страшний вигляд, для військових цілей зовсім не підходила. Справді, важко уявити собі воїна, який старанно спилює ворогів, немов ялинку на новорічне свято. Зате пилу навчилися використовувати як музичний інструмент. Між іншим, спеціальні музичні пили досі виробляють у Великій Британії та Швеції, а в Нью-Йорку регулярно проводиться міжнародний фестиваль музичної пили New York City Musical Saw Festival.

 

Протягом століть конструкція пили безперервно вдосконалювалася. І якщо перші мідні пили різали, і коли їх тягли у напрямку до себе, і коли штовхали від себе, то в міру розвитку зуби пил стали загинати так, щоб пиляти тільки в одному напрямку — при цьому ефективність пиляння значно збільшувалася, оскільки загнутий зуб зрізав значно більше матеріалу. Однак у такій конструкції був свій недолік — пила виконувала корисну роботу лише в одному напрямку, а під час зворотного ходу рух витрачався марно. Оскільки в роботі пили поступальних та зворотних рухів приблизно порівну, виходило, що половина рухів користі не приносила. Люди почали замислюватися над тим, як вирішити цю проблему. Так з’явилася ідея зробити лезо пили не прямим, а круглим, у вигляді диска із зубами. Коли такий диск обертався, пила здійснювала лише корисний хід, без повернення у вихідне положення. Сьогодні таку пилу називають круглою або, використовуючи латинізований аналог, циркулярною (від circulus — коло).

 

У ході недавніх досліджень цивілізації долини Інда, що існувала в період з 3300 до 1300 року до н. е., були виявлені свідчення доісторичного використання циркулярних пил, що стало справжньою сенсацією у світі науки. Аналогічні знахідки, датовані приблизно 2400 роком до н. е., були виявлені на археологічній ділянці Лотал в індійському Гуджараті. Подібні свідчення дають підстави вважати, що цивілізації бронзового віку були набагато розвиненішими, ніж було прийнято вважати. Утім, після катастрофи тих часів людство відкотилося у розвитку на тисячоліття назад, надовго втративши багато технологій (можливо, якісь із них — безповоротно).

 

Так чи інакше, повторне винайдення циркулярної пили відбулося лише наприкінці XVIII ст. Перша згадка про цей інструмент наведена в патенті на вітряк, виданому в 1777 році маловідомому виробнику вітрил Семюелю Міллеру з Великої Британії. Однак циркулярна пила там згадується лише побіжно і як підтвердження факту, що на той час цей інструмент уже широко застосовувався.

 

Винайдення циркулярки приписують різним людям. За однією з версій, її придумав німець Ґервінус у 1780 році, за іншою — власник лісопилки британець Волтер Тейлор, який часто використовував циркулярну пилу у своїх цехах, але не запатентував її, хоча й мав низку патентів на інші свої промислові винаходи.

 

Найбільш поширеною версією є винайдення циркулярної пили американкою Сарою Табітою Беббіт.

 

Спостерігаючи за двома робітниками на лісопилці, вона зрозуміла, що половина їх рухів витрачається даремно. Слід зауважити, що поздовжнє розпилювання колод (розпуск) було дуже складною і трудомісткою роботою. Колоду пиляли вздовж за допомогою спеціальної двометрової пили з довгими ручками. При цьому один із робітників знаходився на помості над колодою, а другий — у ямі під колодою. Верхній робітник мав бути дуже сильним, а на нижнього весь час сипалася тирса. До того ж, у процесі доводилося не тільки пиляти, а й стежити за товщиною оброблюваної дошки, тому зайві рухи в такому процесі були зовсім недоречними. Сара Беббіт зрозуміла, що пила круглої форми підійде для цих цілей набагато краще. Першу циркулярну пилу, придуману нею, обертало водяне колесо.

 

До речі, ця тямуща американка здійснила й інші винаходи. Наприклад, вона удосконалила конструкцію колеса прядки, розробила процес виробництва зубних протезів і навіть створила машину для виготовлення цвяхів. Однак, будучи членом релігійної секти, Беббіт ніколи не патентувала жодного зі своїх винаходів, чим пояснюється відсутність офіційного підтвердження її відкриттів.

 

Примітно, що звук при роботі циркулярної пили відрізняється від звуку звичайної, тому в англійській мові вона навіть отримала назву buzz-saw — у буквальному перекладі «пила, що дзижчить».

 

Нині існує безліч різновидів циркулярних пил, що відрізняються за розмірами, конструкцією і типом диска. Вони використовуються як для розпилювання деревини, так і для різання металу, каменю, бетону або асфальту. За допомогою спеціальних циркулярних пил роблять точні пази та обробляють стики і торці у столярній справі.

Перша повітряна куля братів Монгольф’є (макет)

Ласкаво просимо на борт повітряної кулі

1783 року Франція стала справжньою «столицею світу». Цього року в Парижі було підписано знамениту Версальську угоду, яка поклала край Американській війні за незалежність між Великобританією, з одного боку, і США, Францією, Іспанією та Нідерландами — з іншого. Позитивні зміни після затяжного конфлікту буквально витали в повітрі, вселяючи впевненість, що все погане залишилося позаду, і надихаючи творчих і винахідливих людей на нові відкриття.

 

Серед таких винахідників були виробники паперу — брати Жозеф-Мішель та Жак-Етьєн Монгольф’є. Старший із братів, Жозеф-Мішель, з дитинства мріяв про польоти високо над землею, ще тоді він спорудив парашут і зістрибнув з ним із даху сімейного будинку. Одного разу, спостерігаючи за білизною, що сохла над пічкою, Жозеф-Мішель помітив, як тепле повітря, накопичуючись у складках тканини, піднімає білизну вгору. Обмірковуючи цей ефект, винахідник дійшов висновку, що дим від вогню містить особливий газ, здатний до левітації, тобто вільного польоту. Без зайвої скромності він назвав його «газом Монгольф’є». Звичайно ж, ніякого такого газу не існує, просто гаряче повітря набагато легше за холодне, через це наповнені ним предмети і піднімаються в повітря, подібно до того, як бульбашка газу спливає у більш важкій, ніж він, рідини.

 

Продовжуючи свої дослідження, Жозеф-Мішель зробив коробку з дуже тонкого дерева та легкої щільної тканини — тафти. Помістивши коробку на підставку, він запалив під нею зім’ятий папір. Зрештою коробка швидко злетіла в повітря і вдарилася об стелю. Окрилений успіхом, Жозеф-Мішель написав листа своєму молодшому братові Жаку-Етьєну.

 

Разом брати побудували аналогічний пристрій, утричі більший за розміром та у 27 разів — за обсягом. Під час першого випробувального польоту вони використовували як паливо шерсть і сіно. Підйомна сила була настільки потужною, що брати не змогли втримати своє повітряне судно. Пролетівши майже два кілометри, воно опустилося на землю, де його розламав «нерозсудливий» випадковий перехожий, переляканий апаратом, що спустився з небес.

 

Варто зауважити, що брати були не першими, хто додумався до створення подібного літального об’єкта. Ще в епоху Троєцарства (220–280 роки н. е.) у Китаї використовували паперові «небесні ліхтарі» конгмін для військової сигналізації. Сьогодні такі ліхтарі, які складаються з легкої оболонки та закріпленої під нею свічки, люблять запускати під час різноманітних урочистих заходів — весіль чи днів народжень. Видовище справді гарне, але в ті часи вигляд куль, що висять у небі, жахав супротивника.

 

А 1709 року португальський священник Бартоломеу Лоуренсу де Ґусман навіть запропонував королю Жуану V проєкт летючого корабля. Винахідник хотів накинути величезне вітрило на подібний до човна корпус і спеціальними трубками подавати в це вітрило тепле повітря, завдяки чому вся конструкція мала злетіти. Керувати повітряним судном планувалося за допомогою магнітів, укладених у дві порожнисті металеві кулі. Утім, публічне випробування чудової машини так і не відбулося. Усе обмежилося тим, що де Ґусман за допомогою енергії згоряння запустив на дах будівлі повітряну кулю, за що король нагородив його посадою професора. Подальшому кар’єрному зростанню винахідника завадила португальська інквізиція, яка не розділяла захоплення священника польотами. Рятуючись від переслідувань, де Ґусман утік до Іспанії, де захворів на лихоманку і помер. Сьогодні ім’ям винахідника названо аеропорт у бразильському місті Пелотас.

 

Хай там як, 5 червня 1783 року Монгольф’є першими у світі продемонстрували 10-хвилинний політ повітряної кулі публіці, надихнувши цим багатьох учених і винахідників на проведення додаткових експериментів і досліджень у галузі авіації. А 19 вересня того ж року брати запустили літальний апарат, у кошику якого були перші повітроплавці — баран, півень і качка. На значній висоті куля прорвалася, але спустилася настільки плавно, що тварини не постраждали.

 

Майже через місяць, 15 жовтня 1783 року, було здійснено перший політ на монгольф’єрі з людьми на борту. Учений-хімік Жан-Франсуа Пілатр де Розьє та офіцер королівської гвардії маркіз Франсуа Лоран д’Арланд піднялися в повітря на висоту 26 метрів (піднятися вище не дав трос, яким із метою безпеки була прив’язана куля). Ще через кілька тижнів, 21 листопада 1783 року, ці ж сміливці здійснили перший у світі вільний політ на повітряній кулі, пробувши в повітрі 25 хвилин і подолавши за цей час відстань 9 кілометрів на висоті 915 метрів.

 

1794 року відбулося перше застосування монгольф’єра у військових цілях — французи спостерігали з нього за полем бою під час битви під Флерюсом.

 

Пізніше повітряні кулі почали використовуватися для метеорологічних спостережень та інших наукових досліджень. Сучасні повітряні кулі із вбудованим джерелом тепла були розроблені американцем Едом Йостом наприкінці 1950-х років. Перший успішний політ його винаходу відбувся 22 жовтня 1960 року. Сьогодні повітряні кулі застосовуються в основному для туризму та розваг. Ентузіасти здійснюють на повітряних кулях навколосвітні подорожі та ставлять світові рекорди висоти, відстані й тривалості перебування у повітрі.

Перший пароплав (модель-копія)

Ласкаво просимо в епоху пароплавства!

Але повернімося до Франції 1783 року. Не лише повітряна, а й водяна стихія підкорилася винахідникам того року — французький інженер Клод-Франсуа-Дороті де Жоффруа д’Аббанс, маркіз, побудував перший в історії людства пароплав «Піроскаф». Ще 1773 року він зустрівся з братами Пер’є — французькими піонерами у галузі парових двигунів. Д’Аббанса настільки надихнули їхні ідеї, що він вирішив оснастити паровою тягою водоплавне судно. Зрештою 15 липня 1783 року на річці Сона відбулася демонстрація його човна, оснащеного останнім досягненням у сфері парових двигунів — паровою машиною подвійної дії Ватта. «Піроскаф» рухався завдяки бічним колесам з обертальними лопатями.

 

Попри розгерметизацію корпусу та вихід пари з котла — поширену несправність на ранніх пароплавах, «Піроскаф» здійснив кілька рейсів вгору та вниз річкою.

 

На жаль, Французька революція завадила подальшому прогресу цього винаходу. Лише 1840 року досягнення винахідника були визнані Французькою академією. Але збіднілий маркіз помер від холери 1832 року, не дочекавшись цього.

 

Проте в 1803 році, більш ніж через 20 років після першої подорожі д’Аббанса, американський інженер Роберт Фултон представив перший комерційно успішний пароплав власної конструкції, започаткувавши еру пароплавства.

 

Поступово, з удосконаленням технології, парові машини почали встановлювати і на великих океанських суднах. На зміну гребним колесам прийшли гвинти, завдяки чому кораблі стали більш швидкохідними й економічними.

 

До 1870-х років винахід парового двигуна потрійного розширення зробив трансокеанські пасажирські перевезення доступними для більшості людей і економічно вигідними. Почалася ера пароплавів-лайнерів. Щоб задовольнити потреби міграції людей до США й Австралії, розміри суден із кожним роком збільшувалися. Водночас кораблі ставали все зручнішими і розкішнішими, у каютах першого класу з великими ілюмінаторами з’явилися електрика й проточна вода.

 

1884 року на воду були спущені однотипні «Умбрія» та «Етрурія» — останні лайнери, оснащені допоміжними вітрилами. Вони були найбільшими за мірками того часу. Але навіть після того, як вітрила зовсім зникли з океанських кораблів, нові пароплави не перестали збільшуватись у розмірах.

 

На початку XX століття їхнє нестримне збільшення на певний час припинилося. Першою причиною цього став усім відомий «Титанік», який потонув під час першого рейсу в 1912 році після зіткнення з айсбергом. Другою причиною була Перша світова війна, унаслідок якої людям на кілька десятиліть стало не до плавзасобів. Але пізніше, 1938 року, на воду було спущено судно «Королева Єлизавета» — найбільший із пасажирських пароплавів, коли-небудь побудованих людьми.

 

До початку Другої світової війни пароплави обслуговували 73 відсотки світового судноплавства. Цей показник зберігався до початку 1950-х, після чого почався занепад пароплавства. На зміну парі прийшли економічніші й ефективніші дизельні двигуни. Вони потребували значно менше нагляду та обслуговування, а також ними було значно простіше керувати.

 

1969 року на воду було спущено останній пасажирський пароплав «Королева Єлизавета-2», а 1986 року його переобладнали в дизельний теплохід. Певний час ще продовжували експлуатуватися кораблі з паротурбінними двигунами, але й від таких силових установок досить швидко відмовилися на користь ефективніших газових турбін. Утім, на найбільших суднах — криголамах, авіаносцях, підводних човнах — як двигун досі використовуються парові турбіни, тільки для підігріву води в них служать ядерні реактори.

Хай буде світло!

Найдавніші предки людини ще мало чим відрізнялися від тварин і мешкали на деревах або на землі. У світлий час доби вони могли бачити можливі загрози, що збільшувало їхні шанси на виживання, а темрява, навпаки, робила їх беззахисними і вразливими для нападів хижаків. З цієї причини люди навіть через мільйони років почуваються набагато комфортніше при світлі, а темрява у всіх людських культурах асоціюється зі злом, страхом і невідомістю.

 

З освоєнням вогню з’явилася можливість залишатися зі світлом навіть у темну пору доби. Однак незабаром стало зрозуміло, що звичайне багаття — не зовсім зручне джерело світла з багатьох причин. Наприклад, багаття не можна було переносити із собою, щоб підсвітити у різних місцях. Цю проблему вирішували смолоскипи, але, як і багаття, вони мали ще одну ваду — сильно диміли, тому в замкненому просторі від них було більше шкоди, ніж користі. До того ж і багаття, і смолоскипи потребували постійного нагляду, а деревина, що використовувалася як паливо (чи то дрова, чи то хмиз), досить швидко згоряла.

 

Згодом було помічено, що шматки дерева, на які капав жир із засмажуваної над багаттям туші, горять значно довше і яскравіше, ніж інші дрова. Тому смолоскипи стали спеціально просочувати жиром або олією, а потім здогадалися запалювати лише олію, налиту в зручні для перенесення невеликі ємності. Так з’явилися перші олійні лампи, або каганці. Найдавніші освітлювальні прилади з каменів із видовбаними в них заглибленнями були виявлені в місцях давніх поселень, датованих 15–10 тисячоліттями до н. е. Світильники з черепашок, також знайдені археологами, існували понад 6000 років тому в пізньому кам’яному віці. На шумерських стоянках, датованих 2600 роком до н. е., дослідники знайшли каганці з алебастру.

 

З освоєнням кераміки люди почали робити каганці з глини. Причому світильники ручної роботи поступово змінювали свою форму від чаші спочатку до блюдця, а потім до закритої чаші з носиком для ґноту — мотузочки, сплетеної з рослинних волокон, завдяки якій олія горіла довше і рівномірніше. Згодом люди здогадалися поміщати ґніт у розплавлені жири чи віск, які, остигаючи, тверділи. Так було придумано свічки. Але навіть після появи свічок каганці залишалися найпоширенішим джерелом освітлення, адже на відміну від свічки, що повністю згоряє, такий світильник можна було використовувати безліч разів, просто доливаючи в нього олію. До речі, паливом для каганців у різних регіонах були різні рослинні олії (оливкова, лляна, рапсова, пальмова), жир тварин, смола дерев і навіть чиста нафта. Вони горіли тривалий час, були відносно безпечними, а в разі потреби їх можна було легко загасити.

 

Каганці використовувалися століттями без принципових змін їхньої конструкції — ємність для олії з отвором для заливання, рукояткою для зручності перенесення та носиком-соплом із ґнотом. Носиків могло бути кілька — це давало більше світла, але й витрати олії збільшувалися. Світильники виготовляли з різних матеріалів, їм надавали різної форми, а на поверхню наносили незвичайні візерунки або рельєфні прикраси. Навіть сьогодні каганці різних епох можуть багато розповісти дослідникам про культури та місця, у яких вони були зроблені. Але якихось особливостей, що впливають на функціонування, ці прості освітлювальні прилади тривалий час не мали.

 

Значно вдосконалити конструкцію світильників вдалося лише наприкінці XVIII сторіччя. У 1784 році швейцарський хімік і винахідник Франсуа-П’єр-Амедей Арґанд вирішив виготовити ґніт каганця у вигляді порожньої трубки, крізь яку могло би проходити повітря. Завдяки цьому досягалося повне згоряння горючих газів та парів освітлювального матеріалу, і каганець горів значно яскравіше. Такий світильник давав у кілька разів більше світла, аніж каганець традиційної конструкції. Крім того, винахідник забезпечив свій світильник механізмом для підняття й опускання ґнота, що дало змогу регулювати яскравість світла.

 

Арґандові лампи, набагато складніші і дорожчі, ніж попередні примітивні світильники, спочатку набули значного поширення лише серед багатих людей, але згодом поширилися і серед представників середнього класу, а потім і менш забезпечених верств населення. Такі лампи виробляли у різних країнах і широко використовували для освітлення не тільки будинків, а й вулиць. Завдяки своїй високій яскравості арґандові лампи застосовувалися в театрах для освітлення сцени і навіть на маяках.

 

Олійні лампи Арґанда були найпоширенішими освітлювальними приладами до середини XIX століття, коли їм на зміну прийшли гасові лампи. З появою промислових нафтових розробок рослинну олію замінив дешевий гас, який до того ж давав яскравіше біле полум’я, а горів, виділяючи менше диму та запаху. Із заміною олій на гас значно зменшилося утворення відкладень у світильниках, а високі плинність та випаровуваність гасу дозволили спростити конструкцію ламп, відмовившись від механізму нагнітання палива в зону горіння під тиском, як це було в арґандовій лампі.

 

Перші гасові лампи з’явилися в 1853 році, коли львівські аптекарі Ігнатій Лукасевич і Ян Зех почали використовувати гас у масляній лампі допрацьованої ними конструкції. Того ж року свою конструкцію гасового світильника з плоским ґнотом запропонував Рудольф Дітмар із Відня.

 

Попри широке впровадження електричного освітлення у XX сторіччі, гасові лампи не втратили своєї актуальності дотепер. Їх досі використовують туристи в місцях, де відсутнє електропостачання, а також як аварійні джерела освітлення на випадок відключення електроенергії. У господарських магазинах доступні гасові лампи в різних виконаннях, причому, що цікаво, розміри скла і ґнотів до цих світильників традиційно вказуються в застарілих одиницях виміру — лініях (1/10 дюйма, приблизно 2,5 міліметра). Наприклад, гасову лампу з шириною ґноту 7 ліній (близько 18 міліметрів) називають семилінійкою.

 

Гасова лампа у вітрозахисному виконанні відома як «кажан». Чимось така лампа дійсно нагадує кажана, який висить догори ногами, але насправді таке найменування походить від назви німецької фірми «Fledermaus», яка в XIX сторіччі створила ліхтар цієї конструкції.

Якщо «стожари» не сузір’я, то що це

Одним із найскладніших процесів у сільському господарстві є обмолот — відділення їстівної частини зернових культур (тобто самих зерен) від колосків, качанів, стручків та інших частин рослини. Протягом століть, з часів зародження сільського господарства в пізньому кам’яному віці і до кінця XVIII століття (а в деяких куточках світу і донині) обмолот робився вручну і займав дуже багато часу. На нього припадала приблизно четверта частина всієї праці хліборобів.

 

На щастя, так уже влаштовано в природі, що після дозрівання насіння погано тримається на рослині і навіть при невеликому вітрі, а іноді й під власною вагою починає падати на землю. У дикій природі, де людина не бере участі у саджанні рослин, такий спосіб є природною формою посіву. Відокремити дозрілі зерна від колоска нескладно — досить легко обхопити їх долонею і потягти за стебло. Цілком ймовірно, що на зорі землеробства невелику кількість вирощеного зерна саме так і збирали. Однак, коли врожаї збільшилися, обривати зерна зі стеблинок руками стало важко — колосся було надто багато. Тому придумали інший спосіб: колосся збирали в пучки — снопи — і били по них палицею або просто били самим снопом об землю.

 

Стародавні єгиптяни розкладали снопи на огородженій ділянці твердої землі та ганяли по них волів, овець чи інших тварин, щоб буквально витоптувати зерно з колосків. Після того як огорожу прибирали, вітер здував легшу солому, залишаючи важке зерно на землі. У Греції для обмолоту по снопах пускали не тварин, а спеціальні молотильні сани — важкі рами з дощок із загнутим одним краєм. Такі сани по розкладених колосках тягли колами вручну або за допомогою запряжених тварин.

 

Цей спосіб обмолоту був досить ефективним, але, на жаль, частина зерна при цьому сильно псувалася. Тому найчастіше застосовувався інший метод: розкладені на землі колоски били ціпом — двома з’єднаними між собою палицями. Ціп широко використовувався в усіх країнах світу і був основним засобом обмолоту протягом століть.

 

Перед обмолотом снопи сушили у спеціальних приміщеннях — стодолах чи клунях. Потім висушені снопи переміщали на гарман чи тік — обгороджену ділянку, де й молотили зерно вручну ціпами. Якщо зерна обмолочували за допомогою тварин, які витоптували снопи, їх прив’язували до жердини у центрі гарману — стожару.

 

Щоб повністю вибити все зерно, снопи у процесі обмолоту кілька разів перевертали вилами. Потім порожню солому обережно згрібали граблями, а змішане із рештками соломи зерно провіювали — підкидали совками в повітря так, щоб вітер зносив солому, а зерно знову падало на землю. При провіюванні заразом відбувалося й сортування зерна: найкращі важкі зерна падали найближче, а менші та легші зерна вітер відносив на певну відстань. Якщо стояла безвітряна погода, то вітер створювали штучно за допомогою різних хитрощів, наприклад, ганяли повітря віялами або будували клуні з великими дверима, щоби спеціально влаштовувати протяги.

 

Одним словом, процес обмолоту був дуже трудомістким і тривалим.

 

Варто зауважити, що обмолот супроводжувався різними повір’ями, прикметами й обрядами, покликаними підвищити врожайність. Так, у слов’ян для початку обмолоту обирали сприятливий день, снопи на току розкладала багатодітна мати, а на колосках навколо стожару господар вилами чи лопатою робив хрест, щоб відігнати нечисту силу та забезпечити успіх у роботі. Соломою з першого або останнього снопа годували хвору худобу, а зерно з цих снопів освячували та використовували для посіву. Вважалося, що коли при першому обмолоті ціпи свищуть у повітрі, то літо буде неврожайним. Кінець обмолоту відзначався спільним обідом або частуванням для працівників, готували кашу з різних круп та різали свійську птицю чи тварин. Урочистості супроводжувалися побажаннями ще більшого врожаю наступного року, щастя й здоров’я.

 

Так тривало століттями, але у XVIII сторіччі інженери замислилися над тим, як зробити процес обмолоту більш ефективним і менш трудомістким за допомогою досягнень технічного прогресу. 1732 року шотландець Майкл Мензіс навіть отримав патент на молотильну машину з механічним приводом. За задумом винахідника, водяне колесо рухало велику кількість ціпів. Однак такий пристрій виявився неефективним і на практиці не застосовувався. Спроба, зроблена 1758 року іншим шотландцем — фермером на ім’я Лекі, — була вдалішою. Його винахід мав вигляд циліндричного корпусу, у якому оберталися поперечини, прикріплені до горизонтального валу. Ця машина теж не набула значного поширення через безліч недоліків, але продемонструвала перевагу обертального руху і задала напрямок для конструювання молотильних машин.

 

Нарешті 1786 року ще один шотландець — інженер-механік Ендрю Мейкл — представив ефективну конструкцію молотарки, яка здійснила справжній переворот у сільському господарстві. Машина Мейкла мала барабан, що швидко крутився, а на ньому розташовувалися чотири ударні бруски з досить гострими краями. При обертанні барабана ці бруски проходили біля нерухомо закріплених елементів зовнішнього корпусу, вибиваючи зерна з колосків. У ході подальшого вдосконалення молотильний барабан отримав додаткові пристрої для відділення вимолоченого зерна від соломи. Молотарки такого типу досить швидко поширилися по всьому світу, за місцем винаходу за ними закріпилася назва шотландських або британських.

 

У 1831 році в Америці був створений свій тип молотилок — також барабанний, але з іншими робочими частинами. Зрештою ці два типи барабанів — європейський биткий і американський штифтовий, або зубовий, — у XX столітті стали основною і невід’ємною частиною кожної молотильної машини. Пізніше їм на зміну прийшов аксіально-роторний молотильно-сепарувальний пристрій, або просто аксіальний ротор, — машина, у якій замість циліндричного барабана для обмолоту зерна використовується гвинтовий елемент, що обертається зовсім як у знайомій усім кухонній м’ясорубці. Така конструкція давала змогу обробляти сільськогосподарські культури з вищою швидкістю та продуктивністю порівняно з традиційними барабанними молотилками.

 

Варто зазначити, що попри очевидні переваги, які мала механізація процесу обмолоту, масове впровадження молотарок у сільське господарство проходило зовсім не просто. Так, наприклад, у 1830-х роках у Великій Британії навіть відбулося широкомасштабне повстання сільськогосподарських робітників, які виступали проти механізації. Поява молотарок позбавила роботи тисячі людей, поставивши їхні сім’ї на межу виживання. Учасники бунтів розбивали молотарки та погрожували їх власникам-фермерам. Заворушення подавили дуже жорстоко: дев’ять найбільш активних протестувальників було повішено, а ще 450 осіб засудили до відправлення в Австралію — розташований на протилежному боці планети материк, який на той час був величезною «колонією-в’язницею» Великобританії.

 

Проте молотарки відіграли важливу роль у процесі індустріалізації людства, економічного зростання та загального підвищення рівня життя. Простіше кажучи, без механізації сільського господарства нагодувати багатомільярдне населення нашої планети у наші часи було б просто неможливо.

Швейна машина Томаса Сейнта

Швейна машина Бартелемі Тімоньє

Швейна машина Волтера Ганта

Швейна машина Еліаса Гоу

Швейна машина Айзека Зінгера

Сучасна швейна машина

200 стібків за хвилину

Ще в кам’яному віці люди зрозуміли, що набагато зручніше не просто загортатися в шкури тварин, а певним чином зшивати їх між собою за допомогою жил або рослинних волокон. Тоді шкури не спадають з тіла навіть при якихось активних діях (бігу, лазінні по деревах, стрибках), при цьому вони облягають тіло досить вільно, не обмежуючи рухів. Так з’явився перший одяг, а разом із ним і мистецтво шиття.

 

Як і в будь-якому іншому виді людської діяльності, швейний промисел протягом історії розвивався у напрямку вдосконалення технологій, тобто ставав усе більш ефективним і менш трудомістким. Спочатку на зміну шкурам прийшли ткані матеріали, а зручні металеві голки поступово витіснили кам’яні. Щоправда, усе це відбувалося геть не швидко. Наприклад, минуло не одне тисячоліття, перш ніж у перших кістяних голках з’явилися отвори «під нитку», не кажучи вже про інші значущі етапи швейної еволюції.

 

Проте швейна справа розвивалася. Згодом люди навчилися розкроювати тканини — особливим чином розрізати їх на окремі деталі, із яких після зшивання виходив готовий одяг. З’являлося усе більше самих предметів одягу. Крім винятково функціонального призначення, речі були ознакою статусу, виникло поняття моди. Одяг ставав дедалі складнішим і дорогшим. Наприклад, сукню для знатної особи XVI–XVII століть могли шити від кількох тижнів до кількох місяців. Утім, навіть грубий і простий одяг для простолюдинів не виготовляли за один день — процес уповільнювала ручна праця швачок, які проводили за роботою довгі години. При цьому в них постійно були поколоті голками руки, швидко погіршувався зір.

 

У XVIII столітті, коли з розвитком промисловості та зростанням міст попит на одяг став безперервно підвищуватися, виникла очевидна потреба у прискоренні й автоматизації процесу шиття. Неабияк цьому сприяли численні військові конфлікти, які потребували великих партій одностроїв для солдатів.

Слід зазначити, що ще наприкінці XV століття геніальний Леонардо да Вінчі запропонував проєкт верстата для зшивання тканин. Але, як і багато інших ідей видатного винахідника, ця задумка так і залишилася на папері.

 

У 1755 році інженер німецького походження Чарлз Фредерік Візенталь, який працював у Великій Британії, отримав перший патент на механічний пристрій для шиття. Його винахід ще не був повноцінною швейною машиною, а був лише голкою з вушком посередині, яка використовувалася в пристрої для спрощення ручного шиття. Яким був сам пристрій і чи він був узагалі, невідомо. Жодних документальних свідчень застосування винаходу Візенталя на практиці не збереглося, проте його ідея стала одним із перших кроків у механізації шиття.

 

У 1790 році британець Томас Сейнт запатентував конструкцію першої швейної машини. Вона мала ручний привід і призначалася для роботи зі шкірою та полотном. Сам винахідник планував використати свій витвір для пошиття чобіт. На жаль, ця швейна машина не набула поширення, не зберігся і зроблений Сейнтом робочий екземпляр. Однак завдяки докладним кресленням та описам вдалося виготовити копію цього пристрою, довівши, що конструкція була цілком робочою. Примітно, що на відміну від сучасних моделей швейних машин, де шов виконується пересуванням тканини, у швейній машині Сейнта переміщувалися голка з ниткою.

 

З настанням ХІХ століття різні конструкції швейних машин почали з’являтися одна за одною. І хоча більшість із них виявилися невдалими, були й такі, які вплинули на автоматизацію швейної промисловості. Так, наприклад, у 1830 році французький кравець Бартелемі Тімоньє створив швейну машину, здатну виконувати 200 стібків за хвилину, що на той час здавалося справжнім дивом. Завдяки своєму винаходу Тімоньє отримав вигідне замовлення на пошиття військової форми. Обурені таким станом справ конкуренти підняли справжній бунт кравців. З криками «Геть швейні машини!» вони розгромили швейну фабрику винахідника і мало не вбили його самого.

 

Побоюючись подібної ситуації, американець Волтер Гант, який у 1834 році також створив швейну машину, не став патентувати свій пристрій. Проте прогрес було вже не зупинити. У 1845 році інший американець, Еліас Гоу, отримав патент на конструкцію швейної машинки з двома нитками і голкою з вушком біля її вістря, а також на ключову технологію — механізм виконання човникового стібка. Творіння Гоу могло робити 300 стібків за хвилину, але було дещо незручним через вертикальне розташування зшиваних тканин. І все-таки човникова технологія шва здійснила справжній переворот у розвитку машинного шиття завдяки більш рівним і міцним швам.

 

Першим, кому вдалося створити комерційно успішні швейні машинки, став американський промисловець Айзек Мерріт Зінґер.

 

У 1850 році він представив власну модель, яка визначила конструкцію всіх наступних швейних машин. Цікаво, що Зінґер не винаходив швейної машини і ніколи не стверджував, що це зробив. Він просто взяв кращі з моделей, які вже існували на той момент, ретельно вивчив їхні недоліки і створив нову конструкцію, яка цих недоліків не мала. По-перше, Зінґер розташував човник горизонтально, завдяки чому нитка перестала заплутуватися. По-друге, він запропонував столик-дошку для тканини та ніжку-тримач голки, що давало змогу робити безперервний шов. Третім нововведенням Зінґера став ножний привід швейної машини, завдяки чому можна було працювати із тканиною двома руками. Уже перші продані зразки виробів Зінґера не тільки окупили всі витрати на розробки, а й принесли прибуток. Не бажаючи зупинятися на досягнутому, талановитий підприємець розвинув успіх своєї машини, вкладаючи гроші в її повсюдну рекламу, пропонуючи продаж на виплат — абсолютно нестандартний на той час хід, який підкорив спочатку американський, а потім і європейський ринки. Продовжуючи вдосконалювати швейний апарат, Зінґер розділив його на кілька блоків, що легко замінюються, завдяки чому стало можливим відремонтувати агрегат навіть у домашніх умовах, без необхідності везти в ремонтну майстерню. Частину, що вийшла з ладу, можна було легко придбати і замінити самостійно.

 

Водночас завдяки масовості виробництва компанії Зінґера вдалося значно знизити вартість швейних машин: якщо 1851 року вона коштувала 100 доларів, то вже 1858-го — лише 10 доларів.

 

Звісно, компанія Зінґера була далеко не єдиною. Десятки інших фірм теж випускали свої моделі, але жодна з них не була такою ж успішною. Лише у 1960-х роках японцям вдалося вибороти лідерство з продажу швейного обладнання завдяки впровадженню нових технологій. Утім, корпорація, заснована Айзеком Зінґером, досі є великим виробником обладнання для авіакосмічної галузі, комп’ютерів, високотехнологічної військової та різноманітної побутової техніки, включаючи швейні машини.

 

Нині існує величезна кількість найрізноманітніших швейних машин, які відрізняються за своїм призначенням: вишивальні, плоскошовні, підшивочні, для обметування зрізів тканин — оверлоки, для пришивання кишень, для пошиття взуття, для виготовлення вітрил, зшивання мішків, спеціальні ґудзикові, петельні та закріплювальні автомати і безліч інших видів.

 

На зміну механічним моделям прийшли мікропроцесорні апарати, у яких переміщенням тканини та голки управляє електроніка. Можливості таких машин обмежені лише обсягом пам’яті та програмою, яку виробник закладає у ту чи іншу модель.

Семафорний телеграф Шаппа

Гонець, голуби чи пляшка

Сьогодні, в еру Інтернету та супутникового зв’язку, можна будь-якої миті передати будь-яку інформацію на будь-яку відстань — хоч на протилежний бік земної кулі, хоч взагалі на космічний апарат, розташований за мільйони кілометрів від нашої планети. Але, звісно, так було далеко не завжди. Ще якихось чотири-п’ять століть тому (дуже небагато за мірками історії) швидко передати інформацію можна було лише людям, які знаходилися поблизу.

 

Сказав усе, що хотів, або показав жестом, а людина поряд одразу почула або побачила це. Коли ж одержувач повідомлення був далеко, поза видимістю, то передати йому щось було справжньою проблемою. Наприклад, якщо раптом якийсь онук з одного міста вирішив відправити своїй бабусі в іншому місті звістку про те, що він їв зранку, то без мобільного телефону та Інтернету йому доводилося посилати спеціальну людину — гінця, який стрімголов мав би бігти із цією новиною за потрібною адресою. А потім ще й мчати у зворотний бік, щоб принести онуку відповідь від бабусі, який він молодець. Звісно, бігати сюди-туди з такого незначного приводу ніхто особливо не хотів, тому онукам тих часів потрібно було винаходити для листування інші способи передавання інформації. Скажімо, писати листа, поміщати в пляшку, герметично закривати її і кидати в річку, щоб течія принесла це послання в інше місто, або відправляти його за допомогою поштових голубів. Утім, надіслані подібним способом повідомлення доходили до адресата далеко не завжди…

 

Дійсно важливі відомості ще з давніх-давен все ж таки передавали гінці. Наприклад, у Стародавній Греції для цього навіть існували гемеродроми (у перекладі з грецької — «той, що біжить цілий день») — дуже витривалі люди, здатні пробігати десятки і навіть сотні кілометрів протягом дня. Легендарний Фідіппід, найкращий бігун Греції, у 490 році до н. е. був направлений до Спарти з проханням надіслати військо на допомогу. Стартувавши вранці, він менше ніж за добу здолав бігом гірськими дорогами 238 кілометрів, досягнувши мети на зорі наступного дня, як повідомляє історик Геродот. Не отримавши там зрозумілої відповіді, Фідіппід негайно повернувся назад і, не маючи часу на відпочинок, одразу вступив у битву з ворогом. А після того, як ворог був переможений, невгамовний Фідіппід, поранений і знесилений, понісся до Афін, щоб повідомити про перемогу. Добігши до Афін без зупинок, він устиг крикнути: «Радійте, афіняни, ми перемогли!» — і впав мертвий. Утім, людям найбільше запам’яталася саме його фінальна пробіжка — із селища Марафон, у якому відбувався бій, до Афін. На честь цієї події нині спортивний забіг на 42 кілометри 195 метрів (саме таку дистанцію подолав Фідіппід перед смертю) називають марафоном.

 

Згодом, звичайно, здогадалися, що простіше не бігати на своїх двох, а їхати на коні. А якщо ще й у віз коня запрягти, то можна не лише листи, а й посилки передавати… Власне, так і з’явилася пошта.

 

Але навіть найшвидший гонець не міг доставляти повідомлення так швидко, як хотілося б. Взяти того ж таки Фідіппіда, який майже добу біг за допомогою. А в імперіях, які сягали тисячі кілометрів, повідомлення з кордону могли доходити до столиці взагалі тижнями.

 

Для швидкого передавання важливих донесень люди з давніх часів використовували різні примітивні види сигналізації. У первісних племен в Африці досі застосовують так звані «розмовляючі барабани», за допомогою яких жителі одного села можуть передавати інформацію до іншого села, використовуючи різні комбінації ритмів і звуків. Інші народи з цією метою могли використовувати духові інструменти, наприклад, мисливський ріг.

 

Давньогрецький історик Ксенофонт у 405 році до н. е. описав передавання сигналів на далеку відстань грецькими воїнами, які з цією метою пускали «сонячних зайчиків» своїми відполірованими щитами. Пізніше, на початку нашої ери, римський правитель Тиберій керував імперією, передаючи накази зі своєї вілли на острові Капрі на материк за допомогою системи дзеркал. Наступного разу про такий спосіб зв’язку згадали лише на початку XIX століття — німецький професор Карл Фрідріх Ґаусс представив свій варіант сигнального дзеркала і назвав цей винахід геліографом (від грецьких слів «геліос» — сонце та «графос» — пишу). До речі, до стандартного оснащення рятувальних плотів досі входить дзеркальце з отвором — для привернення уваги суден і літаків.

 

Однак у геліографа є суттєва вада — він працює тільки в ясну сонячну погоду. Тому ще з давніх часів використовувався інший простий і ефективний спосіб візуальної сигналізації — розведення великого багаття на височині. Дим від нього було видно й у похмуру погоду, а світло від полум’я — навіть у нічний час. Ще в кам’яному віці давні мисливці таким чином сповіщали своїх одноплемінників про небезпеку. Знаменита Велика Китайська стіна, побудована в III столітті, простягалася на 21 тисячу кілометрів і мала спеціальні сигнальні вежі. У разі небезпеки на вежі розпалювали багаття, вартовий на іншій вежі, розташованій на відстані від прикордонної стіни, помітивши дим, теж розпалював багаття, потім те ж саме робили вартові на всіх наступних вежах, поки звістка про небезпеку на кордоні не доходила до столиці. Була подібна система і в запорізьких козаків. Спеціальні сигнальні вежі будували на пагорбах місцевості на відстані 5–10 кілометрів одна від одної, а у разі ворожого нападу на їхніх вершинах підпалювали бочки зі смолою, які випускали багато густого чорного диму, добре помітного здалеку.

 

У китайців з часом було розроблено складнішу сигналізацію: за допомогою прапорів або сигнальних ракет можна було передавати більш точні повідомлення. Так, для позначення сили ворога використовувалася різна кількість прапорів чи ракет, а їхні кольори могли сповіщати інші подробиці про противника. У Середньовіччі китайські сигнальні вежі сягали далеко за межі Великої стіни. Вони використовувалися для раннього попередження про напад і захисту торговельних шляхів, особливо знаменитого Шовкового шляху зі Східної Азії до Середземномор’я.

 

Потреба у швидкому й надійному зв’язку в Європі стала найбільш гострою у XVIII столітті через зростання торгівлі й промисловості, а також розширення територій та колоніальні інтереси основних світових держав. Перші спроби створення телеграфу (від грецьк. «теле» — далеко і «графос» — пишу) на основі електростатичних імпульсів робилися в 1760-х роках, але створені зразки такого зв’язку виявилися непридатними для використання на далекій відстані.

 

1792 року французький механік Клод Шапп запропонував передавати сигнали за допомогою спеціальних пристроїв у вигляді щогли зі стрілками, які сам винахідник називав тахіграфами (від грецьк. «тахіс» — швидкий і «графос» — пишу). Тахіграфи встановлювалися на віддалених одна від одної вежах, і щойно на одному тахіграфі пересувалися стрілки на певний символ, оператор наступного тахіграфа, побачивши це в підзорну трубу, мав повторити сигнал. Таким чином, сигнал передавався від однієї вежі до іншої, поки не доходив до адресата. У темний час тахіграфи підсвічувалися ліхтарями, тому пересилати повідомлення можна було цілодобово.

 

Телеграф Шаппа, названий семафорним (від грецьк. «сема» — знак і «форос» — той, що несе), давав змогу передавати повідомлення досить точно, а головне — швидко. Наприклад, якщо раніше повідомлення на конях доставлялося зі Страсбурга до Парижа за чотири дні, то з телеграфом Шаппа доставка здійснювалася за дві години. Вежі з тахіграфами були збудовані повсюдно спочатку у Франції, а потім і в інших країнах Європи. Сам Шапп отримав звання телеграфного інженера і був призначений директором Французьких телеграфних ліній. 1 вересня 1794 року в Парижі було отримано першу депешу — повідомлення про перемогу французької армії над австрійцями.

 

Попри свої недоліки (семафорний телеграф добре працював тільки в ясні дні, у похмуру погоду текст після передавання на велику відстань дуже спотворювався), пристрій Шаппа проіснував до середини XIX століття — до повсюдного введення електричного телеграфу. Навіть після того, як у 1845 році було прокладено першу електричну телеграфну лінію, телеграф Шаппа продовжував працювати ще протягом десяти років. Останнє повідомлення було відправлено ним у 1854 році.

 

Семафорний телеграф Шаппа відіграв важливу роль в історії розвитку комунікацій, ставши проміжним етапом між традиційними методами зв’язку (гонцями і сигнальними багаттями) і сучасними системами передавання інформації.

Як притиснутися із зусиллям у десятки тисяч тонн

Історично метали обробляли вручну за допомогою молотів різних розмірів. Що більшим був молот, то із більшою силою він міг впливати на метал для кування або надання заготівці потрібної форми. Часто коваль наймав помічника чи учня, щоб той завдавав ударів важким молотом, тоді як сам коваль працював над точним розташуванням заготовки чи штампу. Згодом з’явилися молоти вагою в сотні кілограмів, які рухалися спочатку за допомогою водяного колеса, а потім і парового двигуна.

 

Водночас існували такі галузі, у яких вимагалося застосування точно контрольованої та регульованої дії. Крім того, виникла потреба в стаціонарному стискальному зусиллі, а не динамічному та ударному, як у молота. Наприклад, у друкарському верстаті потрібно притискати друкарську форму до аркуша паперу з певною силою деякий час, і для цього молот підходив кепсько — можливо, зображення й надрукувалося б на папері, але воно було б чітким тільки в місці удару, а сама форма від поштовху могла зруйнуватися. Тому в друкарських верстатах застосовувався гвинтовий прес — механічний пристрій, винайдений ще в Стародавній Греції Архімедом. Будова цього преса дуже проста: шток із різьбленням, як у болта, вкручувався в отвір, притискаючи пресувальну плиту до нерухомої поверхні. Крім друкарської справи, гвинтовий прес застосовувався і для багатьох інших цілей: вичавлювання соку та олії, віджиму води з целюлозної маси при виробництві паперу або формування глини в керамічній галузі.

 

Потреба у подібному пристрої була і в інших сферах, зокрема, в металургійній промисловості, але там гвинтові преси не могли забезпечити достатнього зусилля і просто ламалися.

 

1795 року британський винахідник Джозеф Брама отримав патент на гідравлічний прес. Його винахід ґрунтувався на відкритому в 1653 законі Блеза Паскаля, згідно з яким тиск на рідину в закритій системі поширюється рівномірно у всіх напрямках і на всі її частини без зменшення. Щоб зрозуміти, про що йдеться, уявіть собі повітряну кульку, заповнену водою. Якщо натиснути пальцем на один бік кульки, вода всередині неї передасть цей тиск на всі боки рівномірно, тому при натисканні кулька роздуватиметься з усіх боків, а не в одному якомусь місці.

 

Прес Брама (в англомовних країнах гідравлічний прес досі носить таку назву на честь свого винахідника) мав два циліндри з поршнями різного діаметру. Коли до меншого поршня прикладалася сила, це вело до того, що на більший поршень діяла сила, помножена у стільки разів, наскільки відрізнялися площі поверхонь цих поршнів. Іншими словами, гідравлічний прес дозволяв значно збільшувати прикладену силу.

 

Гідравлічні преси використовуються в різних галузях промисловості й донині. З їх допомогою штампують, формують та обжимають метали, пластики та композитні матеріали; перетворюють порошкові речовини на тверду форму (наприклад, при виробництві таблеток); вирізають заготівки з листових матеріалів; дифузійно зварюють метали, які з’єднуються подібно до двох шматків пластиліну, якщо їх із силою притиснути один до одного; випробовують різні матеріали на міцність; випрямляють або згинають заготівки; спресовують відходи для зручності їх зберігання, транспортування й утилізації.

 

До речі, гідравлічний прес можна використовувати не лише за прямим призначенням. Наприклад, у 2015 році власник фабрики Лаурі Вуохенсілта з Фінляндії створив YouTube-канал, присвячений роздавлюванню різних предметів гідравлічним пресом. Відтоді кількість передплатників цього каналу перевищила 7 млн осіб.

 

Сучасні гідравлічні преси здатні генерувати зусилля до десятків тисяч тонн. При цьому технології процесу продовжують удосконалюватися, і з часом потужність та можливості пресового обладнання збільшуватимуться відповідно до потреб нових технологій та сфер застосування.

Чому щеплення назвали «коров’ячою віспою»

До XIX століття медицина була безсила проти багатьох захворювань. Епідемії забирали мільйони життів у всьому світі, що приносило чимало негативних наслідків для суспільства: сповільнювалися прогрес та розвиток людства, через скорочення робочої сили відбувався економічний спад, а іноді просто зникали цілі народи. Перенаселеність міст, антисанітарні умови, викликані нестачею чистої води та відсутністю каналізації, нестача медичних знань — усе це сприяло поширенню епідемій.

 

Пандемія чуми XIV століття, яка отримала назву «Чорна смерть», забрала життя від 75 до 200 мільйонів людей в Азії, Африці та Європі, вбивши від третини до половини населення багатьох країн. А кір, віспа й грип, завезені європейськими переселенцями до Америки в XVIII сторіччі, призвели до повного знищення більшої частини корінного населення цього континенту.

 

Натуральна віспа була одним із найнебезпечніших інфекційних захворювань того часу. Щороку від неї гинули мільйони людей, а багато хто з тих, кому пощастило одужати, часто ставали інвалідами. Лікарі, які постійно шукали нові способи боротьби із захворюваннями, звернули увагу на відомий з давніх-давен факт, що люди, які перехворіли на віспу, більше на неї не хворіють. Це наводило на думку про те, що потрібно викликати легку форму захворювання, щоб згодом запобігти важкій.

 

В Індії та Китаї ще за тисячу років до н. е. практикувалася інокуляція — втирання в поріз на шкірі здорової людини рідини з виразок на тілі хворих на віспу. У Європі про таку практику було мало що відомо, тому європейським лікарям доводилося багато чого відкривати заново.

 

У 1798 році британський лікар Едвард Ентоні Дженнер першим у світі опублікував докладний опис дослідження, присвяченого щепленню здорової людини, що зробило цю практику відомою у всьому світі. На два роки раніше Дженнер взяв вміст із пухирців на руці доярки Сари Нелмс, яка заразилася коров’ячою віспою, і втер його в подряпину на тілі восьмирічного Джеймса Фіппса, сина садівника Дженнера. У дитини з’явилося легке нездужання, яке безслідно минуло за кілька днів. Дженнер не міг поставити цей експеримент на собі, оскільки знав, що давно несприйнятливий до віспи, але, виходячи з власного досвіду, не сумнівався в успіху.

 

Через півтора місяці хлопчику аналогічним чином було щеплено натуральну (людську) віспу, проте хвороба не розвинулася. Ще за кілька місяців було зроблено друге щеплення натуральної віспи, а за кілька років — третє. Результати всіх щеплень були аналогічними — Джеймс залишався здоровим.

 

Оскільки коров’яча віспа, якою Дженнер вперше прищепив хлопчика, латиною називалася vaccinia (вакцинія), дослідник назвав весь процес вакцинацією. Пізніше цим же словом стали позначати введення в організм будь-яких медичних препаратів біологічного походження, внаслідок якого вироблявся імунітет, тобто здатність організму знешкоджувати небезпечні мікроорганізми, які є причиною хвороб. Головний принцип вакцинації — застосування ослаблених мікробів (вірусів або бактерій) для формування імунітету — майже через сто років після експерименту Дженнера сформулював французький мікробіолог Луї Пастер.

 

Варто зазначити, що громадськість, зокрема й медична, тривалий час ставилася до досліджень Дженнера з осторогою та недовірою. Масова вакцинація населення розпочалася лише після епідемії віспи у 1840–1843 роках, коли загинули близько пів мільйона європейців. Після того як у 1880-х роках Луї Пастер розробив вакцини від курячої холери та сибірки, вакцинація розглядалася вже як підтверджений науковий факт, і навіть з’явилися перші закони про обов’язкове щеплення.

 

Завдяки вакцинації вдалося значно знизити захворюваність, а в деяких випадках навіть повністю викорінити багато хвороб, серед яких віспа, поліомієліт, кір, паротит, краснуха, дифтерія, правець, жовта лихоманка, гепатит В. На жаль, навіть останні досягнення в галузі медицини не позбавили людство від епідемій, викликаних появою нових небезпечних інфекційних захворювань. Однак завдяки розумінню причин виникнення цих недуг вдається розробляти сучасні вакцини, значно знижуючи кількість жертв серед населення.

Що посієш, те й пожнеш

Одним із найважливіших робочих процесів у сільському господарстві є посів — внесення насіння рослин у спеціально підготовлений ґрунт. «Що посієш, те й пожнеш», — каже народна мудрість. Від того, наскільки правильно вибрано час посіву, як підготовлений ґрунт і якість насіння, безпосередньо залежить урожай. Якщо насіння посаджене занадто глибоко, воно може просто не зійти. Якщо надто близько до поверхні — може висохнути під сонцем або буде пошкоджене шкідниками. Близько розташовані паростки насіння почнуть забирати один в одного світло, воду та поживні речовини з ґрунту. Навіть те, як зрештою розташуються ряди висаджених рослин, впливатиме на отримання світла сходами і циркуляцію повітря між ними, що також значно відбивається на якості сільськогосподарських культур та кількості врожаю.

 

Довгий час основним методом посіву було розкидання насіння руками. Це було найвідповідальнішою роботою в полі, вимагало підвищеної уваги та вправності, тому довіряли таке важливе завдання лише дорослим чоловікам. Від досвіду сіяча залежала рівномірність розподілу насіння поверхнею. Після розкидання насіння заглиблювали в землю бороною — сільськогосподарським пристроєм, що нагадує зібрані кількома рядами граблі. Внаслідок цього насіння опинялося в ґрунті на різній глибині. Отже, вдалий посів залежав від дуже багатьох факторів, тому врожаї виходили відносно невеликими в порівнянні зі вкладеною в них працею.

 

Зробити посів більш ефективним намагалися з давніх-давен. Відомо, що вже близько 1500–1400 років до н. е. перші примітивні сівалки використовували шумери та вавилоняни, однак із занепадом їх цивілізацій ці винаходи були надовго забуті.

 

У ІІ столітті до н. е. свою конструкцію сівалок з кількома трубками для розподілу насіння винайшли у Китаї. На думку фахівців, ця технологія забезпечила ефективну систему виробництва продуктів харчування, що дало змогу підтримувати велике населення цієї країни протягом тисячоліть. За часів Імперії Великих Моголів у XVI столітті сівалка потрапила на територію Індії, а звідти, як припускають, була завезена до Європи. Хай там як, у 1566 році венеційський сенат видав патент на першу відому європейську сівалку якомусь Камілло Торелло. У 1602 році інша конструкція сівалки була докладно описана Тадео Каваліною з Болоньї.

 

У 1701 році, коли у Великій Британії була в самому розпалі Британська сільськогосподарська революція — безпрецедентне зростання сільськогосподарського виробництва, викликане удосконаленням аграрних технологій та знарядь праці, — Джетро Талл запропонував удосконалену конструкцію кінної сівалки, яка економічно висаджувала насіння рівними рядами. Утім, агрегати того періоду не набули значного поширення в Європі, оскільки були дорогими, ненадійними та крихкими.

 

Зате в Америці 25 січня 1799 фермер з Вермонта Еліакім Спунер запатентував рядову сівалку, записану під патентним номером 232 як «машина для вирощування кукурудзи, бобів тощо». Рядовою вона називалася зовсім не тому, що була звичайнісінькою. Швидше навпаки — сівалки такого типу здійснили справжній переворот у посівних роботах і використовуються на більшості полів нашої планети досі (тільки без коней, а на тракторній тязі). Назва «рядова» означає, що ця сівалка, на відміну від простого розкидання насіння руками сіяча, сипле зерна у спеціально виконані рівні борозенки, які сама ж і викопує. Винахід Спунера давав змогу рівномірно розташовувати насіння на одній і тій самій глибині, що значно збільшувало ефективність посіву.

 

Надалі талановитий винахідник запатентував ще кілька сільськогосподарських машин, але, на жаль, 1836 року сталася пожежа, і вся документація щодо цього згоріла. Збереглися лише назви патентів, та й то не всіх, тому достовірних відомостей про конструкції машин Спунера практично не залишилося. Проте достеменно відомо, що винайдені ним сівалки відіграли важливу роль в історії Сполучених Штатів. Парадоксально, але саме завдяки цим пристроям, які, здавалося б, мали полегшувати працю людей, аграрна система південних штатів (так званого Півдня) стала рентабельною, а фермери, почавши збагачуватися, стали скуповувати чорношкірих рабів для своїх плантацій. Утім, усе закінчилося благополучно — ідеологічний розкол американського суспільства зрештою призвів до громадянської війни 1860-х, яка, завершившись перемогою Півночі, зробила Сполучені Штати саме тим, чим вони сьогодні є — вільною демократичною країною.

 

Слідом за Америкою механічні сівалки набули поширення і в країнах Європи. Цьому сприяла промислова революція та зростання механізації у сільському господарстві. Багато фермерів починали розуміти переваги цих машин, такі як збільшення швидкості посіву, рівномірний розподіл насіння та економія робочої сили.

 

Згодом сівалки вдосконалювалися й ускладнювалися, але технологія залишалася, по суті, та сама. З появою парових, а потім бензинових і дизельних тракторів, сівалки стали збільшуватися у розмірах, що дало можливість проводити посівні роботи значно швидше.

 

Останні удосконалення сівалок дають змогу проводити посів і зовсім без попередньої обробки ґрунту. Це означає, що поля, схильні до втрати вологи або ерозії (руйнування за рахунок вітру), залишаються захищеними до тих пір, поки насіння не проросте достатньо для того, щоб утримувати ґрунт на місці.

 

Винайдення сівалок не тільки збільшило швидкість проростання насіння, але й дало змогу полегшити боротьбу з бур’янами, оскільки обробляти культури, що ростуть рівними рядами, значно простіше, ніж розкидані по всьому полю окремі кущики. Унаслідок цього вдалося неабияк підвищити врожайність (в окремих культурах до восьми разів).

 

Сучасні сівалки, інтегровані із системами точного землеробства, GPS-навігацією та автоматичним керуванням, ще більше оптимізують процес посіву. Точне та ефективне обладнання допомагає фермерам пристосовуватися до мінливих кліматичних умов і проводити посів максимально швидко в найбільш сприятливий для цього час. У сучасному світі, де населення безперервно зростає, а площа оброблюваних земель залишається обмеженою, ефективні та технологічні сівалки є невід’ємною частиною сталого й продуктивного сільського господарства.

Велика індустріальна революція

Наприкінці XVIII століття у Великій Британії сприятливо склалися фактори, які спричинили те, що згодом дослідники назвуть Великою індустріальною чи Першою промисловою революцією. Розвиток науки, який розпочався ще в епоху Відродження і отримав серйозне «підживлення» у вигляді друкарства і пов’язаної з ним масової освіти, спричинив появу багатьох визначних винаходів і відкриттів. Нові механізми й технології своєю чергою дозволили замінити ручну працю у багатьох сферах більш ефективним механізованим виробництвом.

 

Підвищення продуктивності праці в сільському господарстві спричинило безпрецедентне збільшення постачання продовольства, завдяки якому населення Великої Британії за досить короткий час збільшилося майже вдвічі. Зростання населення створювало попит на товари й послуги, а заодно давало робочу силу для нових промислових підприємств. Багато дослідників цілком обґрунтовано вважають, що масове будівництво фабрик і заводів у Великій Британії стало можливим завдяки багатствам, які надходили до цієї країни з її розкиданих по всьому світу колоній. Однак важливу роль у цьому відіграли наявність великих запасів вугілля і залізної руди, а також мережа річок і каналів з доступними портами для недорогого переміщення сировини і продукції.

 

Промисловість, яка швидко розвивалася, створювала безліч нових робочих місць. Водночас поява дешевих товарів призводила до занепаду ремісників, які випускали аналогічну продукцію з використанням ручної праці — їхні вироби, здебільшого якісніші за фабричні, але незрівнянно дорожчі, просто не витримували конкуренції. Збанкрутілі виробники та зубожілі селяни, які втратили роботу через механізацію сільського господарства, ставали найманими працівниками на фабриках, навколо яких утворювалися селища і навіть нові міста. Таким чином із сіл відбувався відтік населення, тоді як міста швидко росли і розвивалися (по-науковому такий процес називається урбанізацією, від латинського слова urbanus — міський).

 

На початку XIX століття приклад Великої Британії наслідували інші країни — спочатку Європи, а потім і Америки. Промислова революція не просто масово замінювала ручну працю машинною, вона ставала причиною переходу від переважно аграрної економіки до промислового виробництва, а водночас вела до трансформації суспільства та значного підвищення рівня життя всього населення.

 

Протягом життя всього лише 3–5 поколінь (зовсім незначний проміжок часу, якщо враховувати, що до цього ніщо не змінювалося в укладі суспільства тисячоліттями) людство перейшло від аграрної та ремісничої моделі економіки, що сформувалася ще в пізньому кам’яному віці, до індустріальної. Велика індустріальна революція заклала фундамент для економічного зростання та процвітання, сприяла розвитку модернізованих технологій та інновацій, створила нові галузі промисловості та безліч робочих місць, а також відіграла ключову роль у процесі глобалізації, посилюючи світову торгівлю та міжнародне співробітництво.

 

Крім того, досвід та інновації, накопичені під час Першої промислової революції, стали основою для подальших промислових революцій, які зрештою сформували сучасний світ таким, яким ми його знаємо сьогодні.

Як сучасні батареї пов’язані з артилерією

Із середини XVIII століття люди навчилися отримувати електричний заряд за допомогою електростатичної машини Отто фон Ґеріке та зберігати його у лейденських банках Мушенбрука. Як рання форма конденсатора, лейденські банки фізично утримували заряд і вивільняли його відразу весь. Багато експериментаторів почали з’єднувати кілька лейденських банок разом, щоб отримати сильніший заряд. Один із таких експериментаторів, Бенджамін Франклін, той самий, який винайшов громовідвід і довів електричну природу блискавки, одного разу назвав подібну групу лейденських банок «електричною батареєю», обігравши військовий термін, що означає артилерійський підрозділ (власне, слово «батарея» походить від французького battre — бити). Просто кажучи, одночасний розряд кількох лейденських банок він порівнював із ударом цілого підрозділу гармат. Відтоді ця назва настільки прижилася, що до цього дня автономні джерела електроживлення ми за звичкою називаємо батарейками.

 

Утім, нічого спільного з лейденськими банками сучасні батарейки не мають, а своєю появою вони завдячують зовсім іншим ученим.

 

Усе почалося з того, що італійський лікар Луїджі Ґальвані в 1780 році виявив, що м’язи ніг мертвих жаб смикаються при ударі електричною іскрою (мабуть, таке цікаве хобі було у цієї людини). Експериментатор дійшов висновку, що тканини тварин містять раніше невідому вроджену життєву силу, яку він назвав «тваринною електрикою». На його думку, саме ця сила змушувала скорочуватись м’язи, коли їх поміщали між двома металевими зондами. Ґальвані вважав, що це свідчення існування нової форми електрики, відмінної від «природної» форми, створюваної блискавкою, та «штучної» форми, що виробляється тертям (статична електрика). Він вважав, що «електрична рідина» виробляється мозком, а нерви передають її до м’язів. При цьому тканини організму діють подібно до зовнішньої та внутрішньої поверхні лейденських банок, а електричні потоки змушують скорочуватися м’язові волокна.

 

Друг і колега Ґальвані, видатний професор фізики університету Павії Алессандро Вольта не погоджувався з такою теорією. Він вирішив, що жаб’ячі лапки, використані в експериментах Ґальвані, є лише електроскопом, тобто приладом, що вказує на наявність електричного заряду, а справжнім джерелом стимуляції є контакт різнорідних металів. Електрику, що вироблялася при цьому, Вольта назвав «металевою». Ба більше, він стверджував, що м’яз скорочуватиметься, навіть якщо його торкнутися з’єднаними між собою різнорідними металами. Ґальвані спростував цю гіпотезу, досягши м’язового скорочення за допомогою двох шматків однакового металу. Проте Вольта не заспокоївся та продовжив експериментувати з різними металами. У 1799 році вчений опустив у банку з кислотою дві пластинки — цинкову й мідну — і з’єднав їх дротом. Після цього цинкова пластина почала розчинятися, а на мідній стали виділятися бульбашки газу. Вольта припустив і довів, що дротом протікає електричний струм.

 

20 березня 1800 року професор у листі до президента Лондонського королівського товариства Бенкс описав відкритий ним прообраз сучасних батарей, здатних зберігати і вивільняти електричний заряд за допомогою хімічної реакції. Для зручності Вольта надав своєму винаходу форму вертикального циліндра, що складався зі з’єднаних між собою дисків із цинку, міді й сукна, просоченого кислотою. Такий циліндр отримав назву «Вольтів стовп». При висоті пів метра він створював напругу, чутливу для людини.

 

Відкриття стало справжньою сенсацією не лише у науковому світі. Імператор Наполеон Бонапарт запросив Вольта до Парижа, де особисто був присутнім на демонстрації досліду, після чого обсипав винахідника нагородами та почестями.

 

Утім, Вольтів стовп мав свої конструктивні недоліки і в широке споживання не пішов, залишившись лише ефектним експериментом. На практиці стали застосовуватися вдосконалені зразки, розроблені іншими вченими, зокрема, значного поширення набули елементи живлення Даніеля-Якобі та Бунзена. А в 1865 році французький інженер Жорж Лекланше винайшов марганцево-цинковий елемент із лугом-електролітом. Сьогодні лужні батареї є найпоширенішими.

 

Винахід Алессандро Вольта мав колосальне значення для науки, оскільки тепер вчені навчилися отримувати стабільний і тривалий потік електрики для експериментів. Зрештою було зроблено чимало надзвичайно корисних для людства відкриттів у галузі електрики та магнетизму, а в хімії навіть з’явилася нова галузь — електрохімія.

 

Пізніше ім’ям Вольти була названа одиниця виміру електричної напруги, знайома навіть зовсім далеким від фізики людям (те, що в розетці 220 вольт, відомо всім, еге ж?). Обізнані ж у цій науці знають, що у вольтах вимірюється не тільки напруга, а й електричний потенціал, різниця потенціалів та електрорушійна сила.

 

Не забули і про Ґальвані. На його честь названа гальваніка — винайдена іншим ученим, Борисом Якобі, технологія електрохімічної обробки поверхонь, у процесі якої на металевому предметі під дією електрики осаджується тонкий шар іншого металу. Саме завдяки гальваніці в нашому житті є блискучі хромовані або нікельовані дверні ручки, накладки побутової техніки та оправи для окулярів, оцинковані відра, позолочений годинник та недорогі прикраси. А ще гальванічними елементами часто називають ті самі електричні батарейки.

 

Примітно, що 1936 року біля Іраку археологи виявили дивні артефакти, датовані періодом від 150 року до н. е. до 650 н. е. У керамічному горщику розміщувалася мідна трубка зі вставленим до неї залізним стрижнем. Походження та призначення цих предметів залишаються незрозумілими, але директор Національного музею Іраку Вільгельм Кеніґ висунув гіпотезу, що об’єкт функціонував як гальванічний елемент, тобто джерело струму. Утім, інші археологи відкинули цю ідею, пояснивши призначення дивного горщика сховищем священних сувоїв. Хто знає, можливо, через тисячу років якісь археологи, відкопавши знайомий нам CD-диск, вирішать, що це блюдце для ритуальних обрядів, і лише один із них висловить припущення, що це свідчення високих технологій розвиненої цивілізації.

Дугова лампа

Дугові лампи — освітлення з мерехтінням і шипінням

Винайдення стабільного джерела електрики — гальванічного елемента — одразу привело до нових відкриттів у галузі електротехніки.

 

На початку 1800-х років британський хімік і фізик Гемфрі Деві створив найпотужнішу на той момент електричну батарею у світі. Проводячи різні експерименти з електрикою, він поставив собі за мету отримати джерело світла, яке можна було б застосовувати в практичних цілях.

 

Спочатку, пропускаючи електричний струм через тонку смужку платини (цей метал мав надзвичайно високу температуру плавлення), Деві домігся того, що вона, розжарюючись, починала світитися. І хоча це світло не було досить яскравим і довговічним, щоб його можна було використовувати на практиці, сам принцип демонстрував можливість створення лампи розжарювання (надалі цю ідею почали розвивати інші винахідники).

 

Не зупиняючись на досягнутому, Деві встановив електроди у вигляді вугільних паличок у горизонтальному положенні один навпроти одного і, розводячи їх у різні боки, отримав постійну електричну іскру, що яскраво світилася. Коли зазор між електродами був доведений до 4 дюймів (близько 10 см), електрична іскра через сильний потік повітря набула форми арки або дуги, тому Деві назвав такий пристрій «дуговою лампою». До 1806 вчений зміг продемонструвати свій винахід Королівському товариству в Лондоні.

 

Утім, вельми поширеними дугові лампи змогли стати лише у другій половині ХІХ сторіччя, після створення генераторів електричного струму. Гальванічні елементи як джерела живлення для дугових ламп були надто дорогими та малоефективними. Зате, починаючи з 1870-х років, електродугове освітлення вже використовувалося повсюдно для громадського освітлення. Серйозною проблемою електричної дуги була її схильність до мерехтіння та шипіння. Вирішити цю проблему вдалося британці Герті Айртон. У 1899 році вона стала першою жінкою, яка коли-небудь прочитала доповідь перед Інститутом інженерів-електриків.

 

Навіть після того, як на початку XX століття з масового застосування їх витіснили лампи розжарювання, дугові лампи продовжували використовуватися для більш спеціалізованих цілей, де був потрібний точковий високоінтенсивний ресурс світла, наприклад, у прожекторах і кінопроєкторах. І в даний час вони все ще використовуються як джерело ультрафіолетового світла високої інтенсивності.

Дугове зварювання

Від маленького шва електроспаювання до патонівського шва завдовжки 6000 км

Приблизно одночасно з дослідженнями Гемфрі Деві, незалежно від нього, безперервну електричну дугу 1802 року відкрив фізик Василь Петров. На відміну від свого британського колеги, Петров побачив у можливостях цього відкриття не тільки електроосвітлення, але й електрозварювання та електроспаювання металів. Як і у випадку з дуговою лампою, ідея електрозварювання не набула свого розвитку через відсутність постійних джерел електропостачання. Лише у 1881 році український інженер Микола Бенардос представив на Міжнародній виставці електрики в Парижі дугове зварювання металів із використанням вугільного електрода (дуга виникала між електродом та заготовкою). Через брак коштів він зміг запатентувати свій винахід лише 1887 року завдяки фінансуванню польського купця Станіслава Ольшевського.

 

1888 року Микола Слов’янов застосував на практиці зварювання металевим електродом під шаром флюсу — прообраз сучасного дугового зварювання. Утім, геніальний винахід, що відкривав абсолютно нові перспективи в машинобудуванні, так і обмежився одиничним застосуванням на батьківщині винахідника, зате його повною мірою оцінили в США, де підприємець Чарлз Коффін зробив усе можливе для просування та розвитку процесів електрозварювання. Його патенти та інновації у цій сфері заклали основи для сучасних методів і технологій даної галузі.

 

У 1889 році німецький інженер Церенер запатентував пристрій для зварювання металів, у якому зварювальна дуга утворювалася між двома вугільними електродами. По суті, ця дуга відігравала роль потужного пальника, який розплавляє метал.

 

У 1906 році шведський винахідник Оскар Чельберґ отримав патент на перші металеві електроди з покриттям, які давали стабільнішу дугу. Такі електроди досі широко застосовуються в ручному дуговому зварюванні.

 

Значний поштовх поширенню зварювання дала Перша світова війна. Різні держави використовували цей технологічний процес у виробництві озброєння. Наприклад, британці навіть побудували корабель «Фуллагар» із повністю зварним корпусом, а німці використовували зварювання у виробництві деяких літаків.

 

У 1919 році американець на прізвище Холслаґ представив зварювання змінним струмом, але популярність ця технологія завоювала лише через десятиліття.

 

У 1932 році український інженер Костянтин Хрєнов винайшов перше у світі підводне електродугове зварювання. Бульбашки газу, що утворювалися внаслідок зварювальних реакцій, створювали стабільний потік, який захищав дугу від води. Уже в 1936–1938 роках нова технологія знайшла практичне застосування для підйому затонулих суден, ремонту мостів і кораблів, особливо під час Другої світової війни.

 

Значний внесок у розвиток зварювального процесу зробив киянин Євген Патон, який у 1934 році створив цілий інститут електрозварювання, який сьогодні носить ім’я свого засновника. Під керівництвом Патона було створено перші автоматизовані установки, що дали змогу підвищити якість зварних з’єднань та прискорити виробничі процеси. Тільки за роки Другої світової війни загальна довжина «патонівського шва», що активно застосовується у виробництві бронетехніки, становила 6000 кілометрів!

 

На окрему увагу заслуговує проєктування Патоном понад 100 зварних мостів, серед яких один із найбільших у світі — розташований у Києві суцільнозварний міст через Дніпро, відомий нині як міст Патона.

 

У другій половині XX століття з’явилися нові методи зварювання: плазмово-дугове, електрошлакове, електрогазове, дифузійне, електронно-променеве. Винайдення лазера в 1960 році стало передумовою появи лазерного зварювання, що дебютувало кілька десятиліть по тому і виявилося особливо корисним при високошвидкісному автоматизованому зварюванні. Ще пізніше з’явилися магнітно-імпульсне зварювання (MPW) та зварювання тертям з перемішуванням, проте такі технології залишаються досить дорогими через високу вартість необхідного обладнання, що суттєво обмежує їх застосування.

 

Електрозварювання є найпоширенішою технологією з’єднання металевих деталей у будівництві, промисловості, енергетиці та на транспорті. Воно широко застосовується для ремонту та обслуговування найрізноманітнішого обладнання — від міських водопроводів до ядерних реакторів. Активно ведуться дослідження у сферах застосування зварювання в космосі.

 

Можна впевнено стверджувати, що електрозварювання — одна з ключових технологій, на яких будується прогресивна індустріальна цивілізація. Без неї багато сучасних інноваційних процесів були б неможливі або вкрай неефективні.

Рейки, рейки, шпали, шпали

Паровий віз Кюньо, побудований у другій половині XVIII століття, добре продемонстрував можливості транспорту на паровій тязі — машина була здатна перевозити значний вантаж, який навряд чи подужала б пара запряжених у віз коней. Водночас стали очевидними проблеми, пов’язані з експлуатацією подібних пристроїв. Силова установка, що складалася з парового котла та механізмів, які рухали колеса, робила такий транспорт надто важким у порівнянні зі звичайними кінними екіпажами. Це погано впливало на управління (звідси й усі численні аварії, що супроводжували перші візки на паровому ходу), а вузькі колеса на незамощеній дорозі швидко загрузали навіть у м’якій землі, не кажучи вже про багнюку. Зробити колеса широкими, щоб знизити тиск на ґрунт, не вдавалося — дерев’яні або тим паче металеві, вони виходили занадто важкими, а інших коліс на той момент робити просто не вміли.

 

Тим часом ще в XVI столітті в гірничодобувних шахтах з’явилися перші рейки, якими рухалися візки з рудою або вугіллям. Цей винахід значно полегшував працю рудокопів, адже котити візок набагато простіше, ніж тягти величезний вантаж на собі. Спочатку рейки були примітивними дерев’яними конструкціями, але згодом дерев’яні рейки замінили більш міцними і зносостійкими чавунними пластинами. Це дало змогу значно збільшити масу перевезеного вантажу, і для переміщення шахтних візків-вагонеток почали використовувати кінну тягу. Ближче до кінця XVII століття під чавунні пластини почали підкладати дерев’яні шпали — так знижувався тиск на ґрунт, і металеві напрямні доріжки не заглиблювалися в землю під вагою навантажених вагонеток. Приблизно тоді ж британський інженер і винахідник Бенджамін Утрам освоїв виробництво чавунних рейок, що випускалися відразу здвоєними, з’єднаними знизу ребром, і були близько одного метра завдовжки. Головчасті рейки, схожі на сучасні, з’явилися у Великій Британії 1789 року. Вони були одинарними, завдовжки близько півтора метра, і прикріплювалися до дерев’яних шпал за допомогою спеціальних товстих цвяхів — костилів.

 

З усіма цими технологіями був добре обізнаний британський винахідник Річард Тревітік, який народився в гірничодобувному центрі Корнуолла в сім’ї шахтарів і з раннього віку займався гірською справою (той самий Тревітік, який запатентував Лондонську парову карету в 1803 році). Він на власному досвіді зіткнувся з усіма названими вище недоліками транспорту на паровій тязі й навіть потрапив в аварію, унаслідок якої його карета була зруйнована. Але невдача не зламала дух Тревітіка, і він продовжив шукати шляхи вдосконалення свого винаходу. Для молодого інженера було очевидним, що всі проблеми колісної машини з паровим двигуном вирішувалися, якщо пустити її по рейках. Тому Тревітік взяв одну зі своїх парових машин високого тиску, за допомогою якої рухався молот на металургійному заводі, і встановив її на колеса. Власник заводу Семюель Хомфрей був настільки вражений машиною Тревітіка, що уклав парі з іншим промисловцем, Річардом Кроушей, на 500 гіней, що паровоз Тревітіка зможе перевезти десять тонн заліза по Мертирській трамвайній дорозі з Пенідаррена до Аберцинона на відстань 9,75 миль (майже 16 км).

 

Викликавши велике зацікавлення публіки, 21 лютого 1804 року паровоз «Пенідаррен», названий так на честь міста, де він був побудований, успішно перевіз п’ять возів із 10 тоннами заліза і 70 осіб на повну відстань за 4 години 5 хвилин із середньою швидкістю приблизно 4 кілометри за годину.

 

Попри успіх, такі паровозні перевезення проіснували недовго. Крихкі чавунні рейки часто не витримували ваги поїзда і просто ламалися. Проте перший паровоз надихнув багатьох конструкторів, та ідею не забули — поодинокі моделі паровозів інших винахідників почали з’являтися у різних країнах.

 

Ситуація з рейками змінилася лише після освоєння процесу пудлінгування — переробки чавуну в м’яке зварювальне залізо в спеціальних печах. Завдяки цій технології залізо стало досить дешевим, щоб робити рейки з нього, а не з чавуну. У 1828 році був винайдений перший рейковий прокатний стан. Це дало змогу збільшити довжину однієї рейки до 7 метрів. У другій половині ХІХ століття металурги освоїли випуск бессемерівської сталі. Цей матеріал був значно міцнішим за пудлінгове залізо, тому якнайкраще підходив для виробництва рейок. На той час промисловість швидко розвивалася і гостро потребувала доставки великої кількості вантажів — руди, вугілля, готової продукції. Забезпечити таку транспортну потребу могла лише залізниця, тому континенти почали стрімко огортати мережі залізниць.

 

Серед інших ентузіастів паровозного транспорту був британський інженер Джордж Стефенсон, який вніс чимало інновацій у паровозобудування, зокрема, він придумав конусний пристрій і багатотрубний котел для посилення потужності, а також прямий дишловий привід на колеса замість зубчастих і ланцюгових передач, які не витримували колосальні крутні моменти. У 1823 році Стефенсон взяв участь у будівництві першої у світі залізниці загального призначення Стоктон-Дарлінґтон завдовжки 41 км і одночасно відкрив завод з виробництва паровозів. Перший випущений заводом паровоз отримав назву Locomotion № 1 — у перекладі з латини «той, що зсуває з місця». 27 вересня 1825 року цей паровоз здійснив перший комерційний рейс, ведучи за собою 34 вагони, із яких 28 були пасажирськими. Відтоді будь-які залізничні тягачі, що тягнуть за собою вагони, традиційно називають локомотивами.

 

1830 року відкрилася залізниця Ліверпуль—Манчестер завдовжки 50 кілометрів. У 1831-му перший паровозний завод був побудований в Америці. 1832 року почала функціонувати залізниця у Франції, 1835-го — у Німеччині та Бельгії, 1853 року — у Британській Ост-Індії, 1854 року — в Австралії, 1856-го — у Єгипті.

 

Швидкі й потужні паровози стали справжнім символом промислової епохи та людського прогресу. У цих машинах втілювалися найвидатніші досягнення інженерного мистецтва. Протягом усієї історії паровозобудування робилися серйозні спроби покращити експлуатаційні характеристики паровозів. Згодом важка і малопродуктивна праця кочегара була полегшена застосуванням шнекової системи подачі палива — стокера. Потім паровозні котли перевели з твердого на рідке паливо — мазут та інші фракції нафти. Проте вже до середини XX століття паровози значно поступалися в економічному плані іншим видам локомотивів — електровозам і тепловозам. Поступово випуск та експлуатація паровозів у багатьох країнах стали згортатися, а самі парові локомотиви або були порізані на металобрухт, або перетворені на нерухомі пам’ятники, або стали експонатами музеїв.

 

Але все ж таки навіть сьогодні залишилися окремі потяги на паровозній тязі, наприклад, у туристичному бізнесі. Так, до знаменитого замку Моріцбурґ відвідувачів із Дрездена доставляють музейні вагони, які веде паровоз. У німецькому місті Майнінґені досі працює завод, який випускає та ремонтує паровози, а в польському Вольштині функціонує повноцінне паровозне депо. В аргентинській провінції Вогняна Земля невеликий паровоз курсує популярним серед туристів маршрутом на вузькоколійці «Потяг на краю світу», яка вважається найпівденнішою діючою залізницею, на нашій планеті.

 

У багатьох країнах робочі паровози часто використовуються для святкових заходів та зйомок історичних кінофільмів. А в деяких місцевостях таких економічних гігантів, як Індія та Китай, паровози продовжують водити вантажні поїзди і досі, оскільки тверде паливо (насамперед вугілля) у цих районах значно доступніше, ніж дизельне, а дороги не електрифіковані.

Перший побутовий холодильник, що працює від електрики

Що потрібно винайти, щоб не кидати жабу в молоко

Одним із найплідніших і найвпливовіших винахідників Сполучених Штатів Америки на початку XIX століття був Олівер Еванс. Будучи піонером у галузях автоматизації, обробки матеріалів та парової енергетики, Еванс залишив по собі безліч досягнень. Серед них повністю автоматизований млин, що не потребує втручання людини, парова машина високого тиску і навіть перший американський автомобіль, причому не простий, а справжнісінька амфібія, здатний пересуватися не тільки сушею, але й водою. У дитинстві Еванс не отримав формальної освіти, але ще підлітком став учнем колісного майстра, де й набув інженерних навичок. У зрілому віці цей дивовижний чоловік, як справжній винахідник, прагнув удосконалити все, з чим стикався у своєму житті.

 

Серед його розробок, багато з яких значно випереджали свій час, були кулемет, механізм перемикання передач парового візка, тістомісильна машина, сонячний котел, вічна хлібопекарська піч і навіть схема міського газового освітлення. Але, мабуть, найцікавішим винаходом Еванса була запропонована ним у 1805 році конструкція першого холодильника з парокомпресійним охолодженням. На жаль, через недосконалість наявних на той момент технологій робочий зразок цього холодильника з’явився лише через три десятиліття — послідовник Еванса інженер-механік Джейкоб Перкінс не тільки побудував, а й запатентував «апарат для виробництва льоду й охолоджувальних рідин» 14 серпня 1834 року.

 

Мабуть, варто детальніше зупинитися на тому факті, що люди жили без такого незамінного пристрою, як холодильник, протягом десятків тисяч років. Необхідність заготовляти їжу із запасом виникла ще на ранніх етапах розвитку суспільства. Що й казати, навіть білки й бабаки збирають запаси їжі на зиму, а куди розумніші люди, нехай навіть первісні, тим паче приділяли цьому питанню підвищену увагу.

 

Уже тоді стало зрозумілим, що їжу, добуту збиранням, полюванням чи рибальством, треба якось зберігати. І якщо, наприклад, з горіхами особливих труднощів не виникало, то плоди, ягоди, гриби, м’ясо і рибу потрібно було спеціальним чином готувати для тривалого збереження, інакше вони псувалися і ставали зовсім непридатними для споживання. Протягом тисячоліть люди вигадували різні способи зберігання харчових продуктів: сушіння, копчення, маринування, в’ялення, квашення. Іноді такі методи були досить незвичними. Наприклад, щоб молоко не скисало, у нього кидали жабу — слиз, який виділяється шкірою цього земноводного, має бактерицидний ефект, тобто вбиває всі бактерії, зокрема й ті, що викликають скисання молока.

 

Крім того, було помічено, що їжа зберігається значно довше в холодних місцях і, навпаки, швидше псується в спеку. Звісно, у північних народів жодних проблем із пошуком холодних місць не існувало, їм значно складніше було знайти їжу, ніж зберегти її. А ось у широтах зі спекотним літом або зовсім без зими доводилося вигадувати різні хитрощі, щоб гарантувати тривалу безпеку продовольства. Із цією метою вибирали прохолодні місця, недоступні для спеки: глибокі ями та колодязі, льохи та підвали, ніші у стінах і навіть водойми, оскільки температура води в них зазвичай нижча, ніж у навколишньому середовищі.

 

А ще там, де це було можливо, використовували лід. У країнах із холодною зимою лід брали із замерзлих водойм і запасали його у спеціальних льохах — льодовиках. Навіть у найспекотнішу погоду в них було холодно, тому льодовики добре підходили для зберігання продуктів, що швидко псуються, протягом усього року. Утім, похвалитися власним льодовиком могли не всі. Утримувати таку споруду дозволяли собі лише заможні люди, причому найчастіше там зберігалися продукти на продаж, а не просто запасені на тиждень салати.

 

У Персії ще 400 року до н. е. навчилися будувати в пустелі спеціальні споруди — яхчали (у перекладі з перської — «ями з льодом»). У ці ями спеціальними каналами подавалася вода, яка взимку замерзала всередині 18-метрової конусоподібної споруди. Влітку повітря надходило до споруди крізь отвір біля основи будівлі, охолоджувалося і спускалося до нижньої частини яхчала — великих підземних приміщень. Віддавши прохолоду, повітря виходило назовні крізь верхню частину конічної споруди. Стіни споруди біля основи мали товщину не менше двох метрів, завдяки чому вдавалося зберегти холод у сховищі, навіть коли зовні сонце розжарювало пісок у пустелі.

 

У теплих країнах лід спускали з гірських вершин або спеціально завозили з Півночі. Під час шляху частина льоду просто танула, тому було дуже важливо доставити його якнайшвидше. Лід був надзвичайно дорогим товаром, торговці робили на ньому чималі гроші та процвітали.

 

Ось чому винахід Олівера Еванса мав величезне значення і був проривним для свого часу. Варто зазначити, що сам Еванс використав у конструкції свого холодильника ідею шотландця Вільяма Каллена, який ще в 1755 році застосовував вакуумний насос над контейнером з діетиловим ефіром, який, закипаючи, поглинав тепло з навколишнього повітря. Внаслідок того експерименту навіть було створено певну кількість льоду, але як застосувати свій винахід на практиці, Каллен не придумав. Однак Еванс розробляв свою установку вже із цілком визначеною метою. Його пропозиція спеціально стискати ефір компресором, щоб потім, розтискаючись, він поглинав тепло, свідомо спрямована на штучне отримання льоду.

 

Попри те, що Перкінсу вдалося втілити в життя конструкцію Еванса, комерційного успіху перші холодильники не мали. Ці пристрої були надто дорогими і неефективними. Для того щоб холодильні системи стали практичними й надійними, треба було подолати ще чимало технічних проблем.

 

Наступну спробу створити холодильну установку зробив лікар із Флориди Джон Ґоррі, який вважав, що холод може допомогти хворим на лихоманку та інші хвороби. У 1845 він розробив машину для виробництва льоду і в 1851 отримав відповідний патент, маючи намір запустити свій винахід в серійне виробництво. Але через чотири роки Ґоррі помер, так і не досягши успіху.

 

Австралієць шотландського походження Джеймс Гаррісон у 1857 році запатентував холодильний пристрій, у якому компресор стискав спирт, ефір або аміак. Незабаром його холодильні машини почали працювати на пивоварнях, у м’ясопереробних і рибозаготівельних цехах. Трохи пізніше, у 1862 році, француз Фердинанд Карре запропонував першу холодильну систему без компресора і з живленням від джерела тепла. У ній застосовувався газоподібний аміак, розчинений у воді (аквааміак).

 

Цікаво, що весь цей час холодильні установки використовувалися для отримання льоду, який потім поміщали у спеціальні ємності для зберігання продуктів. На окремих кухнях почали з’являтися «домашні льодовики» — кухонні шафи, теплоізольовані тирсою та корковим деревом, у які клали куплений лід. Однак зберігати досить низьку температуру таким пристроям вдавалося рідко. До того ж були певні незручності, пов’язані з підтіканням води від льоду, який постійно танув.

 

У 1874 році німецький учений Карл фон Лінде дійшов висновку, що охолоджувати повітря або рідину в замкнутому просторі набагато ефективніше, ніж використовувати штучний лід. Переконавши у цьому виробників пива, фон Лінде отримав кошти на створення холодильної машини принципово нового типу. У його апараті холодний розсіл циркулював розгалуженою системою труб, які охолоджували приміщення, де зберігалися продукти. Завдяки цьому винаходу з’явилася можливість створювати холодильні склади великих розмірів.

 

У 1894 році угорський винахідник і промисловець Іштван Рьок почав виробляти промислові холодильники з електричними компресорами (до цього для будь-яких холодильних установок доводилося в тому чи іншому вигляді спалювати паливо в топці, що було дуже витратно). Винахід Рьока дав Угорщині змогу стати найбільшим у світі виробником промислових холодильників на тривалий час.

 

Перші побутові холодильники, які не потребували постійного підкладання льоду та працювали від електрики, з’явилися у 1913 році. Їх винахідник, американець Фред Вольф, установив компресорний блок зверху холодильного ящика, у якому зберігалися продукти. Ці пристрої продавалися під назвою DOMELRE — абревіатура слів Domestic electric refrigerator (побутовий електричний холодильник).

 

Після цього процес удосконалення конструкції холодильників став просто безперервним. Із кожним роком різні виробники вносили свої вдосконалення, які робили використання холодильників зручнішим, економічнішим та безпечнішим.

 

До речі, про безпеку. Дуже довгий час — аж до кінця 1920-х років — у промислових та побутових холодильниках використовувалися вогненебезпечні й токсичні речовини — ефір, аміак, сірчистий газ. Американський хімік Томас Міджлі та його колеги з компанії DuPont розробили нетоксичні та незаймисті синтетичні холодоагенти — фреони. Найпопулярнішим із них став дихлорфторметан або фреон-12 (R-12). Для демонстрації безпеки фреону-12 Міджлі спочатку вдихнув його, а потім загасив ним свічку під час презентації в Американському хімічному товаристві в 1930 році. Згодом фреони стали широко використовуватись не тільки у холодильниках, але й у дезодорантах. Щоправда, до кінця ХХ століття з’ясувалося, що ці речовини не є цілком безпечними, оскільки руйнують озоновий шар планети. Тому їм на зміну в 1990 році прийшов безпечний для довкілля тетрафторетан (R-134a), який відтоді широко використовується в холодильних установках та системах кондиціювання у всьому світі.

 

Протягом усього XX століття холодильники безперервно еволюціонували та змінювалися. У 1940-ві з’явилися перші холодильники з морозильними камерами та окремі морозильні шафи, у 1950-ті — холодильники з системою No Frost, які не треба розморожувати. Від початку 1960-х виробники почали фарбувати холодильники не тільки білим, а й іншими кольорами — бірюзовим, рожевим, мигдалевим. У 1980-х модними стали холодильники чорного кольору, а наприкінці 1990-х набула популярності кухонна техніка з нержавіючої сталі. Тоді ж з’явилася можливість перевішувати дверцята на холодильниках, щоб вони відкривалися на інший бік, а також переставляти полиці, регулюючи їхню висоту.

 

Нові конструкції компресорів дали змогу робити холодильники економічнішими, а з 1992 року виробників навіть зобов’язали позначати на своїх виробах клас енергоефективності.

 

Сучасні холодильники мають системи самодіагностики, контролю температури, відведення талої води та інформування про помилки. У них є такі функції, як швидке заморожування та охолодження, антибактеріальний захист, багатопотокове охолодження, регулювання вологості, сигналізація про відкриті дверцята. Усе це ще зовсім недавно здавалося чимось фантастичним, а вже сьогодні це звичні зручності. Однак виробники холодильної техніки не зупиняються на досягнутому та продовжують удосконалювати свої вироби. Основним напрямком розвитку на даний момент є смарт-технології: холодильники мають стати частиною інтернету речей (IoT) — мережі, яка надає користувачам можливість керування на відстані, отримання повідомлень про стан продуктів, автоматичне створення списку покупок і навіть розміщення замовлень на покупку в торговельних мережах. Іншими словами, холодильник завтрашнього дня вже не просто дбатиме про збереження вмісту, а й стежитиме за тим, щоб його полиці не пустували, своєчасно замовляючи необхідне продовольство в магазинах.

Перший ефективний двигун внутрішнього згоряння Піреолофор

Водневий двигун де Ріваза

Двигун внутрішнього згоряння Ніколауса Отто

Приклад сучасного бензинового двигуна внутрішнього згоряння (для наочності окремі компоненти показані у розрізі)

Якщо є двигуни внутрішнього згоряння, то, значить, були і зовнішнього

На початку XIX століття, коли парові двигуни ще були дивиною, а їх масове впровадження у різні сфери людської діяльності лише починалося, уже були люди, для яких ця технічна новинка здавалася «вчорашнім днем». Річ у тім, що парові машини відрізнялися великими габаритами, зумовленими застосуванням зовнішнього згоряння палива (потрібні були котли, конденсатори, випарники, теплообмінники тощо), при тому, що основна робоча частина парової машини (поршень та циліндр) була відносно невеликою. Тому багато винахідників думали над тим, як позбутися додаткових зовнішніх агрегатів, якимось чином перенісши їхні функції в діючу частину двигуна. До речі, згодом двигуни, у яких згоряння палива відбувається всередині робочої частини, так і стали називати двигунами внутрішнього згоряння (скорочено ДВЗ).

 

Неабиякою мірою таке вдосконалення залежало від використання рідких та газоподібних видів палива, які, на відміну від дров та вугілля, не тільки були значно зручнішими у використанні, а й виділяли при згорянні більше тепла, підвищуючи ефективність теплової машини. До того ж після згоряння такого палива залишалися лише газоподібні продукти горіння, які значно легше видалити з топки, ніж золу та попіл, які залишаються від твердих видів палива.

 

Тому перші кроки у створенні більш ефективного, ніж паровий, двигуна були пов’язані з експериментами щодо використання різних видів палива. Так, 1791 року британець Джон Барбер запатентував газову турбіну, а 1794 року його співвітчизник Томас Мід отримав патент на газовий двигун. Цього ж року інший винахідник, Роберт Стріт, став володарем патенту на двигун, який працював на рідкому паливі (нафті). Утім, жоден із цих двигунів не набув практичного застосування, тому можна лише здогадуватися про їхню ефективність.

 

Перший двигун внутрішнього згоряння, здатний виконувати корисну роботу, з’явився 1807 року. Його побудували французькі інженери брати Нісефор та Клод Ньєпс. Паливом у цьому двигуні була суміш вугільного пилу, смоли та лікоподію — сухих спор рослин, які використовуються в медицині як дитяча присипка.

 

Двигун навіть отримав власне ім’я — Піреолофор (від грецьких слів «пір» — вогонь, «еоло» — вітер і «фор» — несу). Піреолофор, установлений на човні, який курсував річкою Соною, всмоктував річкову воду передньою частиною, а потім внаслідок контрольованого вибуху палива всередині двигуна виштовхував її позаду човна. Наполеон Бонапарт, який був присутнім на випробуваннях, особисто підписав патент, виданий братам Ньепс комісією від паризького Бюро мистецтв і професій. Утім, попри всю інноваційність, Піреолофор значного поширення не набув і комерційного успіху не мав.

 

Того ж року швейцарський інженер Франсуа Ісаак де Ріваз побудував та запатентував двигун внутрішнього згоряння, який працював на водні й кисні. Оснащений цим двигуном чотириколісний віз успішно проїхав відстань в 100 метрів у 1813 році. Особливу увагу варто приділити тому факту, що паливо в цьому двигуні спалахувало від електричної іскри — зовсім як у сучасних бензинових двигунах!

 

Цікаво, що в наші дні, через два століття після винаходу де Ріваза, водневі двигуни переживають своє друге народження. Річ у тім, що такі двигуни дуже екологічні — у них повністю відсутні шкідливі викиди, а після згоряння водню утворюється звичайна водяна пара. До того ж виділяється значно більше енергії, ніж при згорянні такої самої кількості вуглеводневого палива (наприклад, бензину). Щоправда, у цьому і полягає причина того, що водень так і не набув поширення як паливо, — він занадто вибухонебезпечний. Загалом, сучасні дослідження в галузі водневих двигунів спрямовані саме на безпеку, а не на створення принципово нових конструктивних особливостей.

 

У 1823-му інженер Семюел Браун запатентував двигун внутрішнього згоряння, який вперше знайшов промислове застосування у США. Крім того, Браун продемонстрував човен зі своїм двигуном у 1827 році і карету з моторним приводом — у 1828-му, а один із двигунів Брауна використовувався для перекачування води в каналі в Лондоні з 1830 до 1836 року.

 

1824 року французький фізик Ніколя Леонар Саді Карно вперше сформулював теоретичні основи термодинаміки теплових двигунів. І хоча жодного механізму цей учений не побудував, без так званого циклу Карно сьогодні неможлива розробка жодного двигуна, який використовує для роботи будь-яке паливо.

 

У 1826 році американський винахідник Семюел Морі отримав патент на принцип «газового або парового двигуна», у якому вперше згадано карбюратор — спеціальний пристрій для приготування суміші рідкого або газоподібного палива з повітрям.

 

Подальші вдосконалення двигунів внутрішнього згоряння з’являлися майже з кожним роком, і називати їх можна було б дуже довго. Але на окрему увагу заслуговує винахід німецького інженера Ніколауса Отто. Робота його двигуна проходила чотири основні етапи (або такти, тому двигуни подібного типу і називають чотиритактними):

  • впуск: суміш повітря і палива втягується в циліндр поршнем, який йде донизу;
  • стиснення: суміш повітря і палива стискається поршнем, який йде вгору;
  • робочий хід: стиснута паливоповітряна суміш вибухає від іскри свічки запалювання, після чого тиск розпечених газів штовхає поршень униз;
  • випуск: продукти згоряння (гази) викидаються з циліндра, коли поршень знову йде вгору.

Цей процес, названий згодом циклом Отто, був значно ефективнішим та безпечнішим порівняно з усіма раніше розробленими двигунами. І хоча паливом для винаходу Отто спочатку був газ, нині за тим же принципом працює переважна більшість сучасних бензинових автомобільних двигунів.

 

У 1879 році німецький інженер Карл Фрідріх Бенц запатентував перший двотактний двигун, у якому весь робочий цикл відбувався за один оберт колінчастого валу, а не за два, як у чотиритактному двигуні Отто. Двотактні двигуни мають свої переваги і широко застосовуються до цього дня у різній техніці: від мотоциклів і невеликих літаків до великих морських суден.

 

Двигуни внутрішнього згоряння успішно вдосконалювалися протягом усього свого відносно недовгого за мірками історії існування та продовжують модернізуватися до сьогодні. Ці приголомшливі зразки інженерної думки вплинули на багато аспектів нашого повсякденного життя. Саме завдяки появі двигунів внутрішнього згоряння стало можливим виробництво автомобілів, мотоциклів, літаків та швидкохідних кораблів. Розвиток транспорту дав змогу прискорити пересування людей та товарів, скоротивши час та вартість транспортування.

 

Без двигунів внутрішнього згоряння неможливо уявити сучасну промисловість, будівництво, землерийні роботи та сільське господарство. Часто ДВЗ використовуються для виробництва електрики — вони крутять автономні генератори в місцях, де немає доступу до централізованої електромережі.

 

З кожним роком двигуни внутрішнього згоряння стають все більш ефективними, економічними та екологічними. І навіть попри появу різних нових технологій, двигуни внутрішнього згоряння все ще залишаються силовими агрегатами, які не мають альтернативи в більшості сфер їх застосування.

Рамна столярна пила

Лучкова пила

Лобзик

Стрічкова пила

Електролобзик

Якщо з’єднати швейну машинку та пилку, отримаємо…

Ще в давнину майстри, яким доводилося мати справу з деревиною, помітили, що товщина розрізу при розпилюванні безпосередньо залежить від товщини пили. Однак зробити пилу досить тонкою, щоб розріз був максимально акуратним, змогли лише у залізному віці. Тонке лезо пили (правильніше називати його полотном) треба було якимось чином захистити від постійних згинів і зламів у процесі пиляння, і одного разу рішення було знайдене — взяли мисливський лук і натягли на ньому тонке зубчасте полотно замість тятиви. Цю пилу так і назвали — «лучковою». У деяких регіонах, де знайти досить гнучкий, пружний і міцний прут не вдавалося, для натягу полотна використовували рамку з дерев’яних брусків: у нижній частині такої пили поміщалося полотно, а верхня частина рами стягувалася закручуванням мотузки. До речі, лучкові та рамні пили досі поширені та застосовуються повсюдно.

 

Примітно, що пили з дрібними зубцями отримали назву «ножівки» за схожість із лезом ножа. Тому часто можна зустріти назви «ножівкове полотно», «ножівкова рамка» і просто «ножівка по металу» або «ножівка по дереву».

 

У міру того, як вироблені вручну вироби ставали все більш витонченими, з’явилася необхідність в пильному інструменті, який робив би зовсім тонкий розріз і міг би випилювати складні деталі з безліччю вигинів. Так з’явився лобзик — ручний інструмент для розпилювання матеріалів по звивистих лініях. По суті, це була та сама лучкова пила, але з набагато тоншим лезом — від ножівкового полотна залишилася зовсім вузька смужка із зубцями. Сама назва «лобзик» з’явилася від німецького Laubsäge — листова пила. Лобзик здебільшого застосовували для точних та художніх робіт по дереву, але також використовували у ювелірній справі для обробки металів.

 

На початку XIX століття британець Вільям Ньюбері замислився над тим, як механізувати ручну лучкову пилу, зберігши її головну цінність — вузький розріз. Для цього він з’єднав кінці ножівкового полотна між собою, після чого натягнув отриману петлю на двох шківах. Вийшла нескінченна стрічка, що безперервно рухалася в один бік при обертанні шківів. Ньюбері отримав патент на свій винахід у Великій Британії в 1808 році, а через 26 років таку ж конструкцію пили запатентував у Франції чоловік на прізвище Етьєно. Ще через два роки — у 1836 — аналогічний патент був виданий у США винахідникові Бейкеру.

 

Утім, попри те, що стрічкова пила «завойовувала» країну за країною, її масове застосування почалося лише в другій половині XIX століття. Річ у тім, що виробники довгий час не могли досягти точного з’єднання кінців стрічкової пили. Постійне згинання леза над шківами призводило до руйнування матеріалу або зварного шва, тому стрічкові пили залишалися надто непрактичними.

 

1846 року француженка Анн Полен Крепен розробила техніку зварювання, що давала змогу робити досить міцні стрічкові полотна. Вона продала права на свій винахід паризькому виробникові A. Perin & Company, унаслідок чого було створено продукцію, подібна до якої застосовується на стрічкопильних верстатах донині. До речі, Франція досі зберігає лідерство у виробництві стрічкових ножівкових полотен.

 

Сьогодні стрічкові пили дуже поширені в галузі дерево- та металообробки. Вони мають низку переваг порівняно з іншими видами механічних пил:

  • вертикальні моделі стрічкових пил здатні різати матеріал такої товщини, з якою не впорається жодна інша пила;
  • завдяки тоншому, ніж у інших пил, лезу при розпилюванні виходить тонкий розріз, тому на тирсу втрачається мінімальна кількість матеріалу;
  • тонке полотно дає змогу виконувати криволінійні різи, завдяки чому можна виготовляти деталі складної форми;
  • стрічкова пила може використовуватися для різання дуже різних матеріалів: дерева, металу, пластику;
  • при правильному використанні стрічкові пили значно безпечніші за будь-які інші електроінструменти, оскільки ножівкове полотно переміщається по передбачуваній траєкторії. А завдяки тому, що зубці постійно рухаються в один бік, полотно навантажується рівномірно і практично ніколи не заклинює. До того ж стрічкові пили спричиняють менше вібрацій порівняно з іншими пилами, тому працювати з ними набагато комфортніше.

До речі, у XX столітті отримав свій електричний аналог і лобзик. У 1946 році інженер швейцарської компанії Scintilla AG Альберт Кауфманн замінив голку в швейній машинці на тонке ножівкове полотно — так з’явився перший електролобзик. У продаж новий інструмент надійшов 1947 року під назвою Lesto jigsaw (лобзик Лесто). Нині електролобзики випускають сотні виробників у всьому світі. Це один з найпопулярніших електроінструментів як для професіоналів, так і для аматорів. Електролобзик цінують за універсальність та простоту використання. Завдяки компактним розмірам та відносній легкості його просто переносити й використовувати в різних місцях.

Як Наполеон Бонапарт досі допомагає домогосподаркам

Французька революція 1789 року викликала тривогу серед сусідніх монархічних держав Європи. Революційні ідеї поширювалися всюди, і був ризик, що вони підірвуть стабільність та порядок в інших країнах. Щоб цього не сталося, багато хто з цих держав вирішив втрутитися у внутрішні справи Франції, прагнучи придушити революцію. Зрештою це призвело до цілої низки воєн між революційною Францією та різними коаліціями європейських монархій.

 

Через ці битви не тільки зміцнилася влада нового революційного режиму Франції, але й склалися умови для сходження на вершину влади до того часу нікому не відомого корсиканця, офіцера французької армії Наполеона Бонапарта (Наполеоне Буонапарте, як він сам називав себе до 1796 року).

 

Після цілої серії переможних воєн, які згодом отримали назву наполеонівських, Франція перетворилася на головну державу континенту, а сам Наполеон був проголошений імператором. Битви, які вела Франція, тривали до 1815 року. Однією з ключових особливостей військового мистецтва Наполеона було його вміння швидко збирати й перекидати великі армії, які складалися з сотень тисяч людей. І однією з основних проблем, які доводилося вирішувати військовому керівництву Франції, було забезпечення харчуванням такої величезної кількості солдатів.

 

Уряд країни оголосив велику грошову винагороду будь-якому винахіднику, який зможе розробити дешевий і ефективний метод збереження великої кількості продуктів харчування для створення військових пайків — попередньо упакованих продуктових наборів, здатних зберігатися тривалий час без особливих умов. Від якісного харчування солдатів безпосередньо залежала боєздатність армії, тому цьому питанню приділялася підвищена увага.

 

На початку XIX століття французький кондитер і бровар Ніколя Аппер помітив, що їжа, приготована в банці, не псується, якщо не протікає кришка. Експериментуючи з різними пляшками, банками, пробками й кришками, він розробив метод приготування їжі у герметично закритих скляних посудинах, які назвав консервами (від лат. conservo — зберігаю). Сам метод, відповідно, почали називати консервуванням.

 

І хоча причина відсутності псування харчових продуктів на той момент була незрозумілою та загадковою (пояснити роль мікробів у цьому процесі зміг Луї Пастер через пів століття), за це відкриття Аппера у 1810 році обіцяною премією нагородив граф Монтеліверт, французький міністр внутрішніх справ. Того ж року інший французький винахідник, Філіп де Жірар, запропонував використовувати для консервування зручніші у транспортуванні жерстяні банки.

 

Утім, повільний процес консервування та ще повільніше транспортування готових консервів не дозволили цьому винаходу повною мірою продемонструвати свої переваги. Поки консерви дійшли до солдатів, війни вже закінчилися, а Наполеон був засланий на острів святої Єлени посеред Атлантичного океану, де й провів решту свого життя.

 

Після завершення наполеонівських воєн ідея консервування не зникла, а, навпаки, набула поширення за межами Франції. Ще в 1810 році заповзятливий британець Пітер Дюран запатентував у Британії отриманий ним від де Жірара процес консервування, а потім у 1812 році продав цей патент своїм співвітчизникам Брайану Донкіну та Джону Голлу. Ті удосконалили процес і заснували в Лондоні перший у світі завод із виробництва консервів. До 1813 на цьому заводі були вироблені харчові консерви для Королівського флоту Британії, а до 1820-го жерстяні банки вже використовувалися для пороху, насіння і скипидару.

 

Примітно, що консервний ніж було винайдено лише 1855 року, а раніше відкривання бляшанок було справжньою проблемою. Річ у тім, що стінки перших консервних банок були значно товстішими, ніж у звичних нам сьогодні, тому відкрити їх було справою непростою — солдати пускали в хід багнети, сокири і навіть стріляли в кришки консервів із пістолета.

 

Починаючи з середини ХІХ століття, консерви стали невід’ємною частиною харчування представників середнього класу. Ще більше попит на них зріс під час Першої світової війни — щоб нагодувати мільйони солдатів, потрібна була величезна кількість дешевої висококалорійної їжі, яка не псувалася б при транспортуванні і в польових умовах. Словом, через сторіччя після відкриття технологія консервування повною мірою досягла мети, заради якої вона і створювалася.

 

І без того популярні консерви в бляшанках стали ще доступнішими, коли в 1920-х роках завдяки технологічним досягненням вартість банок знизилася. Для полегшення відкривання на кришках почали робити спеціальні насічки, за допомогою яких можна було розкрити банку без консервного ножа. Згодом на бляшанках з’явився знайомий всім язичок-петля.

 

Утім, не меншою популярністю користувалися також консерви у скляних банках. Для потреб військових така тара, звісно, зовсім не підходила, натомість у мирному житті вони увійшли буквально до кожного будинку. Навіть сьогодні навряд чи знайдеться сім’я, не знайома з технологією домашнього консервування. Мариновані овочі, варення, компоти, салати, соуси, тушковане м’ясо, риба і навіть солоне сало — чого тільки не «закручують» у банки вмілі домогосподарки. Чимало консервів у склі виробляється і промисловим способом — на полицях магазинів завжди можна знайти найрізноманітнішу продукцію такого типу. На відміну від металевих банок, у скляних завжди видно вміст, що додатково приваблює покупців. Тому деякі виробники почали робити в металевих консервних банках прозорі кришки.

 

Консервування продуктів харчування відіграє винятково важливу роль у світі. Такий спосіб обробки дає змогу значно подовжити термін придатності продовольства. До того ж, при правильному консервуванні знищуються шкідливі мікроорганізми, що зменшує ризик розвитку харчових інфекцій. У більшості випадків консервовані продукти вже готові до вживання, що дуже зручно в побуті, особливо коли немає часу або можливості приготувати їжу самостійно. Багато методів консервування дозволяють зберегти вітаміни та мінерали, при цьому сезонні та характерні лише для певних регіонів продукти стають доступними для споживачів в інших місцях та у будь-яку пору року. Важливою є користь консервів в умовах стихійного лиха або різних надзвичайних ситуацій, коли доступ до свіжих продуктів може бути обмежений. У таких умовах вони можуть стати основним джерелом харчування.

 

А ще без консервованих продуктів неможливо уявити освоєння космосу. Космонавтам, які перебувають у досить обмежених умовах орбітальних станцій чи космічних кораблів тривалий час (часто тижні або навіть місяці), необхідно чимось харчуватися. Саме завдяки різним консервам вдається забезпечити їм повноцінний та різноманітний раціон.

 

Консервовані продукти, безумовно, роблять значний внесок у харчову безпеку, економіку та зручність у сучасному світі. При цьому методи консервування постійно вдосконалюються, щоб зберегти всі корисні властивості свіжих продуктів та максимально убезпечити споживачів. З’являються нові консерванти — речовини, які перешкоджають шкідливим впливам мікроорганізмів, розробляються принципово нові промислові технології, такі як вакуумування, зневоднення, опромінення, обробка імпульсами електричного поля (електропорація), холодне плазмування, зміна атмосфери навколо продуктів, консервування під високим тиском.

Вогненний млин Амонтона

Двигун Стірлінґа

Сучасна діюча модель двигуна Стірлінґа

Генератор електроенергії на основі двигуна Стірлінґа з параболічним концентратором сонячної енергії

А ось і двигуни зовнішнього згоряння

Ще Герон Александрійський у І столітті до н. е. використовував властивість повітря розширюватися при нагріванні для створення механізму, який автоматично відкривав двері храму, коли на жертовному вівтарі спалахував вогонь.

 

Наприкінці XVII століття французький фізик та винахідник Ґійом Амонтон винайшов двигун, який працює завдяки розширенню повітря при нагріванні. Сам Амонтон назвав свій винахід «вогненним млином». Цей пристрій був колесом діаметром близько 4 метрів з окремими камерами, заповненими повітрям і водою. Колесо розташовувалося так, що один його бік був поміщений над вогнем, а інший — занурений в ємність із холодною водою. Заповнені повітрям камери на ободі колеса нагрівалися вогнем, нагріте повітря розширювалося і по трубках переганяло воду з однієї камери в іншу, виводячи колесо з рівноваги і змушуючи його обертатися.

 

Розігріті камери потрапляли в холодну воду і остигали, повертаючи повітря у вихідний стан. Колесо здійснювало повний оберт за 35 секунд, а його потужність, за оцінками дослідників, становила 34 кінські сили — просто приголомшливий для тогочасного механізму результат, тим паче неймовірний, що Ґійом Амонтон з дитинства був практично глухий, тому ніколи не відвідував університетів і математику, фізику, геодезію, прикладну та небесну механіку, а також архітектуру та малювання вивчав самостійно. На жаль, вогненний млин так і залишився лише гарною демонстрацією інженерної думки, а будь-якого значущого практичного застосування не набув. Цей винахід надто випереджав свій час, тому наявні на той момент технології не давали змоги зробити по-справжньому надійний та ефективний механізм такого типу. Згодом про вогненний млин Амонтона просто забули.

 

Повернення до ідеї «повітряного» двигуна відбулося через сторіччя, коли промисловість швидко розвивалася й потребувала все нових і нових технічних рішень, здатних удосконалити або навіть замінити парові двигуни, які набирали популярності.

 

У 1816 році шотландський священник Роберт Стірлінґ побудував свій перший двигун, у якому, як і в паровому, був поршень із циліндром, але поршень штовхала не пара, а розігріте повітря. Ключову роль у двигуні відігравав елемент, який Стірлінґ назвав «економайзером». Тепер відомий як регенератор, цей елемент накопичував тепло від гарячої частини двигуна, коли повітря проходило на холодний бік, і віддавав тепло охолодженому повітрю, коли те поверталося на гарячий бік. Це нововведення робило пристрій досить ефективним для промислового застосування, і відтоді він є обов’язковим компонентом будь-якого теплового повітряного двигуна.

 

У 1818 році двигун Стірлінґа використовувався для перекачування води в кар’єрі Ейршира. Він продовжував працювати деякий час, поки недбалий обслуговуючий персонал не допустив перегріву нагрівача. Цей експеримент дав зрозуміти винахідникові, що через низький робочий тиск конструкція його двигуна була застосовна тільки до невеликої потужності, на яку на той час не було попиту.

 

Другий двигун, який працював на гарячому повітрі, Стірлінґ запатентував разом зі своїм братом Джеймсом у 1827 році. Вони перевернули конструкцію так, щоб гарячі кінці витискувачів знаходилися під обладнанням, і додали насос стисненого повітря, щоб підвищити тиск до 20 атмосфер.

 

Незабаром приклад братів Стірлінґів наслідували інші винахідники. Перкінс, Кросслі, Арнотт, Ерікссон зробили свій внесок у вдосконалення повітряного двигуна, проте базовий принцип, придуманий Стірлінґом, залишався незмінним. Забігаючи наперед, можна зазначити, що в 1884 році професор Единбурзького університету Флімінг Дженкін запропонував називати всі двигуни такого типу двигунами Стірлінґа, що й сталося згодом.

 

Примітно, що двигун Стірлінґа часто називають двигуном зовнішнього згоряння, оскільки джерело тепла, на відміну від двигунів внутрішнього згоряння, знаходиться зовні і чітко ізольоване від робочої частини.

 

Третій патент, отриманий Стірлінґами в 1840 році, містив у собі поліпшення, які дали змогу настільки збільшити потужність, що побудований до 1843 двигун нового зразка міг приводити в рух усе обладнання на чавуноливарному заводі в Данді. За час безперервної роботи протягом двох років цей двигун зарекомендував себе позитивно.

 

У документі, поданому Джеймсом Стірлінґом у червні 1845 року до Інституту інженерів-будівельників, говорилося, що його метою було не тільки заощадити паливо, а й створити безпечну альтернативу паровим двигунам того часу, котли яких часто вибухали, стаючи причиною травм і навіть смертельних випадків.

 

Утім, у двигунів Стірлінґа був серйозний недолік: для досягнення максимальної потужності та ефективності вони працювали при дуже високих температурах, і матеріали того часу просто не витримували таких навантажень. Тому перші двигуни Стірлінґа виходили з ладу занадто часто, хоча і з набагато менш катастрофічними наслідками, ніж вибухи парових котлів. Той самий механізм із ливарного заводу Данді було замінено паровим двигуном через чотири роки експлуатації після того, як гарячі циліндри стали систематично відмовляти.

 

Починаючи з другої половини XIX сторіччя двигун Стірлінґа більше не конкурував із паровими агрегатами. Парові котли ставали все більш безпечними, а парові двигуни більш ефективними, тому дуже вимогливі до якості металу двигуни Стірлінґа стрімко втрачали популярність. Якийсь час пристрої середніх розмірів іще застосовувалися для завдань, що потребували надійних джерел малої потужності, наприклад, для подавання повітря в церковні органи або підйому води. Такі двигуни Стірлінґа працювали за нижчих температур, із якими метали того часу цілком могли впоратися.

 

На початку XX століття двигуни Стірлінґа остаточно були витіснені електродвигунами та невеликими двигунами внутрішнього згоряння. До кінця 1930-х про них практично забули — рідкісні виробники продовжували випускати настільні моделі як цікаві іграшки. Ситуація змінилася після того, як інженери фірми Philips, прагнучи розширити продажі своїх радіоприймачів у тій частині світу, де не були доступні мережева електрика та акумулятори, вибрали двигун Стірлінґа для створення ефективних портативних генераторів. На їхній вибір вплинула безшумна робота двигуна та його здатність працювати від будь-якого джерела тепла, тобто, по суті, на будь-якому паливі.

 

Застосування сучасних матеріалів дало змогу значно підвищити надійність двигунів Стірлінґа, і вже до 1951 року було створено генераторну установку, відому як «комплект для бунгало». Однак поява транзисторних радіоприймачів, не таких вимогливих до потужності електроструму, і висока ціна генераторної установки спричинила те, що двигуни Стірлінґа знову стали незатребуваними. Більшість випущених генераторних установок потрапила на інженерні факультети університетів і коледжів у всьому світі як наочний посібник для студентів.

 

Утім, компанія Philips продовжувала експерименти з двигунами Стірлінґа, внаслідок чого було зареєстровано велику кількість патентів і накопичено величезну кількість корисної технічної інформації, яка стала основою багатьох розробок сучасності. Зокрема, комерційний успіх мав кріокулер на основі двигуна Стірлінґа. Річ у тім, що коли двигун працював у зворотному напрямку, тобто його вал примусово обертали, то між циліндрами виникала різниця температур. Простіше кажучи, циліндр такого двигуна вкривався інеєм. Ефективність кріокулера була настільки високою, що його почали широко застосовувати для зрідження газів (необхідна температура приблизно –200 °С).

 

У 1988 році двигуни Стірлінґа вперше застосували на підводних човнах. На поверхні ці субмарини рухають суднові дизельні агрегати, проте при зануренні у воду використовується генератор Стірлінґа для підзаряджання батарей і забезпечення електроенергії для руху. Перевага двигуна Стірлінґа для підводних човнів полягає у його виключно тихій роботі.

 

На початку XXI століття двигуни Стірлінґа почали використовувати для виробництва електроенергії з тарілковими концентраторами сонячної енергії. Величезна тарілка, схожа на супутникову антену, збирає сонячні промені в пучок, спрямований на теплоприймач двигуна, який обертає генератор електричного струму. Така конструкція виявилася набагато ефективнішою, ніж відомі всім сонячні батареї.

 

У даний час завдяки сучасним технологіям двигуни Стірлінґа переживають своє «друге народження». Маючи безперечні переваги, вони розглядаються як потенційне джерело енергії для космічних місій, особливо в умовах, де сонячні батареї можуть бути неефективними. Важливо, що двигуни Стірлінґа безшумні і не виробляють шкідливих викидів — тому вони ідеально підходять для цілей, де існують підвищені вимоги до екологічності агрегатів. До того ж паливом для них можуть бути відходи, від утилізації яких також можна отримувати корисну енергію.

«Машина для бігу» барона Карла Дреза, 1817 рік

Педальний велосипед П’єра Мішо, 1860 рік

Велосипед Томаса Маккола, 1869 рік

Великоколісний велосипед «пені-фартинг» Джеймса Старлі, 1870 рік

Безпечний велосипед Rover Джона Кемпа Старлі, 1885 рік

Шосейний велосипед, початок XX сторіччя

Перший гірський велосипед Іґнаца Швінна, 1933 рік

«Кінь-денді», «пенні-фартинг», «костотряс» — це все назви геніальної конструкції

На початку XIX століття розвиток міст та інфраструктури (цим словом називають усі громадські установи та споруди, що роблять проживання в населеному пункті зручнішим і комфортнішим: магазини, дитячі садки, школи, поліклініки, кінотеатри, автомобільні дороги, пішохідні тротуари тощо) вимагав швидкого й зручного транспорту. Часто з різних причин необхідно було потрапити з однієї частини міста в іншу (наприклад, з дому на роботу), і подолати цю відстань пішки було досить складно. Сьогодні для цього існує різний громадський транспорт: автобуси, тролейбуси, трамваї, метро, таксі. Тоді ж цього ще не винайшли, тому основним міським перевізником були кінні екіпажі. Мати «особистий транспорт» могли собі дозволити далеко не всі — утримання коней завжди було недешевим задоволенням: для них потрібні окремі приміщення — стайні; потрібні люди, які постійно доглядають коней — дають їм корм і воду, підтримують чистоту, стежать за їхнім здоров’ям і за станом збруї. Одним словом, коні потребують практично цілодобової уваги, тому в містах початку XIX століття їх утримували або візники, які цим заробляли собі на життя, або заможні громадяни, які для цього винаймали спеціальних людей.

 

У 1815 році в Індонезії відбулося потужне виверження вулкана Тамбора, унаслідок якого в атмосферу потрапила величезна кількість вулканічного попелу. Ця подія не пройшла безслідно для клімату планети — у багатьох регіонах світу, включаючи Європу та Північну Америку, літо того року видалося аномально холодним. «Рік без літа», як описували цю подію у пресі, спричинив неврожаї і навіть голод у багатьох місцях. А кінні перевезення, які й до того були досить дорогими, подорожчали ще більше через дефіцит фуражу (цим французьким словом називали корм для коней). Так одна подія, яка, здавалося б, сталася на протилежному боці планети, несподівано вплинула на транспортну ситуацію в Європі.

 

Таким чином, особливо гостро постало питання створення якогось альтернативного транспорту: швидкого, зручного, а головне — дешевого та доступного для будь-якого городянина.

 

У 1817 році німецький професор Карл Дрез (насправді його звали барон Карл Фрідріх Крістіан Людвіг фрайхерр Драйс фон Зауэрбронн, але, судячи з усього, комусь було ліньки вносити повністю таке довге ім’я в історію винахідництва) створив двоколісний пристрій із кермом і сидінням, який назвав «машиною для бігу». Винахід Дреза загалом мав вигляд велосипеду без педалей (зовсім як сьогоднішні велобіги для маленьких дітей). Водій сидів верхи на дерев’яній рамі, підтримуваній двома колесами, і для пересування відштовхувався від землі ногами, одночасно керуючи переднім колесом.

 

До речі, на честь Дреза цей незвичний для того часу транспорт часто називали «дрезиною», а пізніше цим словом і зовсім стали позначати різні транспортні засоби, які приводяться в рух м’язовою силою людини.

 

Для демонстрації свого винаходу Карл Дрез особисто здійснив поїздку 12 червня 1817 на відстань близько 7 кілометрів. Поїздка туди й назад зайняла в нього трохи більше години. Зрештою Дрез продемонстрував революційну ідею транспорту без коней та заслужив почесне звання «батька велосипеда».

 

Досить швидко винахід Дреза набув великої популярності в усьому світі. У різних країнах було налагоджено виробництво аналогічних транспортних засобів. Як тільки не називали творіння Дреза — «швидкохід», «пішохідна коляска», «прогулянкова машина» і навіть «кінь-денді».

 

Однак незабаром з’ясувалося, що попсовані кінними екіпажами дороги погано підходять для цих двоколісних апаратів, тому їхні водії стали виїжджати на тротуари і, рухаючись занадто швидко, наражали на небезпеку пішоходів (зовсім як власники електросамокатів у наші дні). Як наслідок, через численні скарги уряди Німеччини, Великої Британії, США і навіть Калькутти просто заборонили використання цього прообразу велосипеда. Зручна технічна новинка на довгі десятиліття виявилася незатребуваною, але не забутою. Окремі порушники громадського порядку не лише продовжували кататися на «двоколісниках», а й удосконалювали їхню конструкцію.

 

Зокрема, у ті часи було зареєстровано випадок порушення правил дорожнього руху, про що газета Глазго повідомила, що «анонімний джентльмен із Дамфрісшира... їхав двоколісною машиною... геніальної конструкції… збив маленьку дівчинку в Глазго і був оштрафований на п’ять шилінгів». Під «геніальною конструкцією» малося на увазі технічне нововведення, яке в 1839 році вигадав шотландський коваль Кіркпатрік Макміллан — він приробив до переднього колеса дві педалі (зовсім як на сучасних дитячих триколісних велосипедах), завдяки чому тепер не потрібно було постійно відштовхуватися ногами від землі. Утім, якихось креслень чи зображень його винаходу не збереглося. Натомість достовірно відомо, що на початку 1860-х років французи П’єр Мішо та П’єр Лаллеман налагодили масове виробництво велосипедів аналогічної конструкції. Приблизно тоді виникла назва «велосипед» (від латинських слів velox — швидкий і pedis — нога).

 

Розташування педалей на передньому колесі мало свої недоліки. По-перше, доводилося одночасно крутити їх та повертати переднє колесо, що було не дуже зручно. По-друге, за такої конструкції було дуже важко розігнати велосипед до великої швидкості — для цього потрібно швидко-швидко натискати на педалі. Різні винахідники, вирішуючи цю проблему, пропонували свої варіанти. Шотландець Томас Макколл у 1869 році за допомогою важелів та тяг з’єднав педалі із заднім колесом. Таким чином, переднє колесо розвантажилося, і керувати велосипедом стало легше. Однак така конструкція була надто складною та ненадійною, тому значного поширення не набула.

 

У тому ж 1869-му Ежен Мейєр з Парижа запатентував велосипедні колеса з дротяними спицями. Вони були набагато легшими за ковані, тому з’явилася можливість робити їх більшого розміру — що більше колесо, то із меншою швидкістю треба крутити педалі, щоб їхати швидко. Так з’явився велосипед, який отримав назву «пені-фартинг» — за назвою великої та дрібної британських монет. Переднє колесо цього велосипеда дійсно було в кілька разів більшим за заднє. За рахунок цього не тільки забезпечувалася висока швидкість (при кожному повороті педалей таким колесом долалася більша відстань), а й підвищений комфорт, оскільки велике колесо краще згладжує удари від нерівностей на дорозі. Британець Томас Стівенс навіть здійснив першу кругосвітню велоподорож на «пенні-фартингу», подолавши за два роки майже 22 тисячі кілометрів.

 

У 1879 році британець Генрі Джон Лоусон запатентував велосипед із ланцюговим приводом на заднє колесо. Завдяки такому нововведенню вдалося змістити сідло назад і зменшити розмір переднього колеса, повністю розвантаживши його та полегшивши таким чином керування. А в 1884 році промисловець Джон Кемп Старлі розпочав масове виробництво велосипедів «Rover» («Мандрівник»), які практично не відрізнялися від сучасних моделей — оснащувалися ланцюговою передачею і мали колеса однакового розміру. Примітно, що велосипеди нового типу стали називати «безпечними», а «пені-фартинги», які продовжували випускати до кінця 1880-х, за звичкою називали «звичайними велосипедами».

 

У 1888 році шотландський ветеринар Джон Бойд Данлоп, надивившись, як його син відбиває свою дупцю під час їзди на велосипеді в саду, вирішив надіти на колесо садовий шланг, наповнений водою. Їздити стало приємніше, але повільніше — вода надто ускладнювала рух коліс, тому Данлоп доопрацював ідею: воду замінив повітрям, а для зручності наповнення додав ніпель. Так з’явилася перша пневматична шина, завдяки якій велосипеди позбулися образливого прізвиська «костотряси», а в 1890-ті почалося золоте століття велосипедів.

 

Подальші вдосконалення робили велосипеди дедалі ефективнішими. У 1892 році шведські інженери Фредрік Юнґстрем і Бірґер Люнґстрем представили велосипед із блокованою маточиною (або муфтою вільного ходу, як її ще прийнято називати) — тепер крутити педалі завжди було більше не потрібно, зовсім як у сучасних байках.

 

1895 року француз Жан Лубейр запатентував велосипедний перемикач швидкостей. У 1902 році власник велосипедної компанії Френк Боуден запропонував конструкцію гнучкого троса, за допомогою якого стали можливими гальма з ручним приводом.

 

Усе більшої популярності у всьому світі стали набирати велоперегони. До речі, чоловічі велосипедні змагання були включені до програми Олімпійських ігор від початку олімпійського руху — 1896 року в Афінах.

 

Як це зазвичай буває, змагання спонукали різних виробників до пошуку інженерних рішень, здатних зробити їхні велосипеди більш швидкими, надійними та ефективними. Внаслідок таких удосконалень уже на початку XIX століття з’явився окремий клас гоночних або шосейних велосипедів, що відрізнялися від звичайних формою керма, тонкими колесами, великою кількістю передач та полегшеною рамою. Завдяки цим особливостям такі велосипеди можуть розвивати значну швидкість на рівних дорогах із твердим покриттям.

 

У 1930-ті роки, коли в Америці вибухнула Велика депресія — економічна криза, що стала причиною банкрутства багатьох підприємств, скорочення виробництва та масового безробіття, — власник велосипедної компанії Чикаго Іґнац Швінн шукав способи уникнути банкрутства. Його син Френк розробив недорогу модель велосипеда, яка могла продаватись під час загального економічного спаду. За задумом винахідника, велосипед мав імітувати мотоцикл — справжні мотоцикли на фоні загального швидкого збідніння населення могло собі дозволити зовсім мало людей, а набагато дешевший і доступніший велосипед могли придбати практично всі.

 

Модель, яка отримала назву Aerocycle, мала камерні шини завширшки 54 мм, обтічні крила, імітацію паливного бака, хромовану фару та кнопковий велосипедний дзвінок. Саме цей велосипед, який дав змогу компанії Швінна не лише успішно подолати економічну кризу, а й зберегти лідерство у цій галузі до кінця XX століття, часто називають першим гірським велосипедом. Утім, розквіт «маунтинбайків» припадає на 1970-ті, коли у США спостерігався підвищений інтерес до велотранспорту, а для катання по горах шосейні моделі підходили далеко не найкращим чином. Саме тоді знову згадали про велосипед із широкими шинами — «балунер», як його називали від розмовної назви шин «balloon» — «повітряна куля» (до речі, у нашій країні автомобільні шини теж певний час називали «балонами», а спеціальний гайковий ключ для заміни коліс досі називають «балонним»).

 

1974 року шосейні велогонщики Джо Бріз, Отіс Гай, Ґарі Фішер і Чарлі Келлі оснастили свої старі «балунери» гоночними атрибутами — перемикачами передач, мотоциклетними гальмівними ручками та барабанними гальмами, після чого заявилися на них на чергову гонку з велокросу. Надалі «гірські двоколісники» продовжували вдосконалювати, запозичуючи багато елементів конструкції у мотоциклів, а 1990-го року гірські велосипеди було визнано Міжнародною спілкою велосипедистів (UCI) та виділено в окрему спортивну дисципліну.

 

Мабуть, усіх наявних на сьогоднішній день різновидів велосипедів не перелічити: міські та гірські, шосейні та стрибкові, гібридні й туристичні, трекові та циклокросові, з підвіскою та без, з традиційною («чоловічою») або напівлегкою («жіночою») рамами, а також із електричним приводом, тандеми і велорикші.

 

Велосипеди є екологічно чистим транспортом, що робить їх важливим засобом пересування за умов глобальної зміни клімату та забруднення міст. Їзда на велосипеді є чудовою фізичною вправою, що сприяє зміцненню здоров’я та покращенню загального самопочуття. При цьому велосипед — дуже економний транспортний засіб, який дає змогу не витрачатися на паливо, паркування, страхування та інші витрати, пов’язані з автомобілями. У густонаселених містах велосипед до того ж дозволяє уникати пробок, а значить, доїхати до потрібного місця швидше, ніж на автомобілі. Усі ці фактори роблять велосипед символом екологічного та здорового способу життя, а значить, велосипедна ера, що почалася близько двох століть тому, триватиме.

Електромагнітний експеримент Фарадея, 1821 рік

Колесо Барлоу, 1822 рік

«Авторотор» Єдлика, 1827 рік

Електродвигун Джоуля, 1842 рік

Сучасні електродвигуни

Мініатюрний електромотор

Один із найбільших електродвигунів

Історія винаходу електромотора

Ідея створення двигуна, який працює на енергії електричних зарядів, виникла практично одночасно з відкриттям електрики. Ще в 1740-і роки Ендрю Ґордон і Бенджамін Франклін проводили експерименти зі створення моторів, що працюють від статичної електрики — за принципом тяжіння та відштовхування електричних зарядів. Рівень технологій на той час не давав змоги створити електростатичну машину, здатну виконувати ефективну роботу. Коронно-розрядний дипольний двигун, більш відомий як «колесо Франкліна», є швидше цікавим фізичним дослідом, ніж практичною робочою машиною.

 

До речі, електростатичні мотори навіть сьогодні вважаються перспективними розробками, здатними бути корисними в мікро- та нанотехнологіях, а електростатичні іонні двигуни навіть розглядаються як прийнятні пристрої для космічних кораблів майбутнього.

 

У 1820 році данський фізик Ганс Крістіан Ерстед помітив, що стрілка компаса відхиляється від свого звичайного напрямку на північ при увімкненні та вимкненні електричного струму від батареї, що вказувало на зв’язок між електрикою та магнетизмом. Француз Андре-Марі Ампер, прагнучи пояснити природу цього явища, почав розробляти математичну й фізичну теорії. Продовжуючи експериментальні роботи Ерстеда, Ампер виявив, що два паралельні дроти, якими течуть електричні струми, притягуються або відштовхуються один від одного залежно від того, чи проходять струми в одному або протилежних напрямках. Це спостереження лягло в основу електродинаміки — науки, яка вивчає взаємодію між електричними зарядами і струмами.

 

Амперу знадобилося лише кілька тижнів, щоб представити закон, який описує виникнення механічної сили шляхом взаємодії електричного струму та магнітного поля. Сьогодні за законом Ампера працює будь-яка електротехніка, у якій відбувається рух будь-яких елементів: двері ліфта, електричні замки та навіть акустичні динаміки, завдяки яким ми слухаємо музику. Однак на той момент можливі сфери застосування цього відкриття були незрозумілими.

 

Першим використати відкриту Ампером силу для створення двигуна здогадався британський вчений Майкл Фарадей. 3 вересня 1821 року він провів першу демонстрацію обертального руху, спричиненого електричним струмом. Для цього він опустив вільно звисаючий провід у ємність зі ртуттю, встановлену на постійному магніті. При подаванні струму провід починав обертатися довкола магніту, що свідчило про виникнення замкненого магнітного поля навколо дроту. Саме цей дослід прийнято вважати відкриттям електродвигуна, хоча, звісно, до появи перших ефективних моделей, здатних виконувати корисну роботу, було ще далеко.

 

У 1822 році Пітер Барлоу дещо вдосконалив винахід Фарадея, створивши колесо Барлоу — диск, який вільно обертається, підвішений між полюсами підковоподібного магніту. Диск починав обертатися під час пропускання крізь нього струму, і був ще однією наочною демонстрацією роботи електромагнетизму.

 

У 1827 році угорський фізик Аньош Єдлик почав експериментувати з електромагнітними котушками — намотаними у вигляді циліндра досить довгими шматками дроту (із закону Ампера виходило, що відштовхувальна сила тим сильніша, що довший дріт, яким тече електричний струм, тому для зручності довгі дроти змотували в компактні котушки). Єдлик придумав, як безперервно подавати струм на котушку, яка обертається, створивши те, що сьогодні називається щітково-колекторним вузлом, або комутатором. У 1828 році винахідник продемонстрував свій «авторотор», у якому були присутні три основні компоненти сучасних електродвигунів постійного струму: статор (нерухомий елемент), ротор (обертальний елемент) і колектор (вузол, який з’єднує рухомі та нерухомі елементи електромотора). У пристрої Єдлика не використовувалися постійні магніти, а магнітні поля створювалися виключно струмами, що протікали крізь їхні обмотки.

 

Перший електродвигун постійного струму, здатний обертати механізми, побудував британець Вільям Стерджен у 1832 році. Його послідовники американці Томас та Емілі Девенпорти запатентували свій електродвигун у 1837 році. Їхні машини працювали зі швидкістю до 600 обертів за хвилину і приводили в дію різні верстати. Утім, отримувати досить дешевий електричний струм тоді ще не вміли, а дорогі гальванічні батареї робили використання електромоторів невигідним, тому незабаром підприємство Девенпорт збанкрутувало.

 

Проте дослідження у цій галузі не припинялися. Свій внесок у вдосконалення електричних двигунів зробили вчені та винахідники Моріц фон Якобі, Антоніо Пачіонотті, Зеноб Ґрамм, Вернер фон Сіменс.

 

Справжній розквіт електродвигунів розпочався після винайдення електрогенераторів, які забезпечують тривале й стабільне подання досить дешевої електроенергії. Електромотори набували все більшого поширення спочатку в промисловості, а потім і в побутовій техніці.

 

Сьогодні існують електромотори різних видів, типів, форм та розмірів. Найменший електродвигун, який використовується в нанотехнологіях, є однією єдиною молекулою, збагаченою металами. Під впливом струму вона обертається зі швидкістю 120 обертів на секунду. Такий нанодвигун можна побачити не у всякий мікроскоп — його діаметр становить лише одну мільярдну метра! А величезні, завбільшки з невеликий будинок, електромотори рухають океанські кораблі.

 

Просто неможливо уявити сучасне життя без електродвигунів. На їхній роботі побудована практично вся сучасна промисловість — від простих насосів та вентиляторів до складних верстатів та конвеєрів. Електродвигуни використовуються в пральних машинах, холодильниках, комп’ютерах, мобільних телефонах та електричних зубних щітках. Без електродвигунів неможливі електромобілі, медичне обладнання, робототехніка й космічні апарати. Ці ефективні, надійні й екологічні машини, що перетворюють електричну енергію на механічну роботу, є невід’ємною частиною нашої епохи.

Найраніша зі збережених фотографій — геліографічна гравюра 1826 року, зроблена Нісефором Ньєпсом

Найраніша зі збережених фотографій, зроблених фотоапаратом. Вихідна пластина (ліворуч) та розфарбоване переорієнтоване покращення (праворуч)

Найраніша фотографія, на якій зображені люди, — дагеротип «Вигляд бульвару дю Тампль», зроблений Луї Даґером у 1838 році

Фото, зроблене за технологією калотипування — «Гратчасте вікно в абатстві Лакок», сфотографоване Вільямом Фоксом Тальботом у 1835 році

Фотоапарат Polaroid

Сучасний цифровий фотоапарат у розібраному вигляді

«Пришли мені своє фото»

У 1614 році італійський лікар Анджело Сала виявив, що коли піддати порошкоподібний нітрат срібла впливу сонячного світла, він стане чорним, як чорнило. Сала вважав, що причиною такого явища є тепло, яке випромінює сонце. Це відкриття на той момент не мало практичного застосування і було радше звичайним цікавим спостереженням. Через сторіччя, у 1717 році, німецький професор Йоганн Генріх Шульце, намагаючись приготувати речовину, яка світиться, змішав крейду і трохи срібла з азотною кислотою. Виявилося, що коли сонячне світло потрапляло на білу суміш, вона ставала темною, тоді як суміш, захищена від сонячних променів, зовсім не змінювалася. Шульце навіть вигадав використати трафарети, щоб робити сонячні відбитки слів — такий цікавий експеримент наочно демонстрував реакцію речовини на освітлення. Шульце першим довів, що саме світло, а не тепло, робить сіль срібла темною. Відкриття дало поштовх цілій серії спостережень та винаходів у галузі хімії.

 

1794 року британка Елізабет Фулхем, яку часто називають «першою жінкою-дослідницею сучасної хімії», у пошуках способу фарбування тканини важкими металами під впливом світла експериментувала з різними хімічними речовинами. При цьому вона відкрила цілу низку хімічних реакцій, за допомогою яких солі металів відновлювалися до чистих металів. Це відкриття мало величезне значення, адже тепер метали можна було обробляти шляхом хімічного відновлення у воді при кімнатній температурі, а не плавити в печах. При цьому Фулхем експериментально довела, що багато реакцій відбуваються тільки в присутності води, яка, хоча і залишається в кінці реакції в незміненому вигляді, все ж таки безпосередньо впливає на процес.

 

Іншими словами, речовини, які без присутності води ніяк не реагували одна з одною або робили це дуже слабо, при її додаванні вступали в активну хімічну реакцію. Згодом подібне явище, коли швидкість хімічної реакції значно змінюється у присутності додаткової речовини, було названо каталізом, а така додаткова речовина — каталізатором. Однак на той момент Фулхем цікавилася виключно реакціями у присутності води, і в процесі одного з таких експериментів було відкрито фотовідновлення — процес, після якого сіль срібла переставала реагувати на світло. І якщо в дослідах Шульце відбитки від трафаретів зберігалися лише нетривалий час, оскільки поступово під впливом світла темніли й інші ділянки, то тепер з’явилася можливість зробити їх незмінними.

 

Натхненний відкриттям фотовідновлення винахідник Томас Веджвуд задумав отримувати зображення на солях срібла не з використанням трафаретів, як це робив Шульце, а за допомогою відкритої ще в давнину камери-обскури — на початку XIX століття цим нехитрим винаходом користувалося багато художників, які просто обводили олівцем зображення, проєктоване на папір. Веджвуд наніс на тверду поверхню світлочутливу хімічну речовину, після чого помістив її в камеру-обскуру для отримання картинки. Експериментатору вдалося створити невиразні силуети та тіні, але довести процес до досконалості не вийшло.

 

Утім, ідея Веджвуда була надто цікавою, щоб від неї відмовитися, тому його досліди в цьому напрямку надихнули багатьох дослідників, які почали шукати якийсь ефективніший спосіб зйомки зображення. Серед них був француз Жозеф Нісефор Ньєпс, якому в 1816 році вдалося зафіксувати невеликі знімки камерою на папері, покритому хлоридом срібла. Однак вони були негативами — там, де малюнок мав бути світлим, він був темним і навпаки. До того ж Ньєпсу не вдалося знайти спосіб фотовідновлення цих зображень — коли їх виносили на світло для перегляду, вони повністю темніли.

 

Продовжуючи дослідження, Ньепс зосередив увагу на так званому «бітумі Юдеї» — природному асфальті, який використовувався з давніх часів для різних цілей. За часів Ньєпса художники застосовували цю речовину для покриття мідних пластин із метою створення гравюр. На покритті прошкрябували малюнок, потім пластину занурювали в кислоту, після чого покриття видалялося розчинником, а пластина з протруєним зображенням використовувалася для друку чорнильних копій малюнка на папері.

 

Ньєпс звернув увагу на те, що бітумне покриття після перебування під сонячним світлом тверділо і розчинялося значно гірше. Покриваючи бітумом тверді пластини (літографський камінь, лист металу чи скла), Ньепс поміщав над ними надруковану на папері гравюру, після чого виставляв під прямі сонячні промені. Через певний час незатверділий бітум, захищений від світла, змивався розчинником. Виходила пластина, яку теж можна було використовувати для друку чорнильних копій, але в цьому випадку зображення створювалося не художниками, а сонцем. Ньєпс назвав свій процес геліографією, тобто у буквальному перекладі з грецької — «малюванням сонцем». У 1822 році він використовував його для створення копії гравюри Папи Пія VII, яка вважається першим у світі постійним фотографічним зображенням.

 

До речі, слово «фотографія», яке також походить із грецької мови і буквально перекладається як «малювання світлом», з’явилося набагато пізніше. У 1834 році це слово вперше використав у своїх нотатках французький художник і винахідник Еркюль Флоренс, який жив у Бразилії. Він розробляв спосіб отримання фотопаперу. У 1839 році сер Джон Гершель виготовив перший скляний негатив замість металевого, того ж року він вигадав термін «фотографія»). Пізніше цей термін все частіше з’являвся в різних виданнях і став загальноприйнятим.

 

Оскільки знімки, зроблені методом Ньепса, вимагали надзвичайно тривалої витримки (щонайменше вісім годин, а можливо, і кілька днів), винахідник прагнув якось поліпшити цей процес чи замінити його практичнішим. У співпраці зі своїм приятелем Луї Даґером Ньєпс розробив методи обробки, які дали кращу якість картинки. Бітум був замінений більш світлочутливою смолою, але все одно були потрібні цілі години для отримання зображення.

 

Після смерті Ньєпса в 1833 році Даґер спрямував експерименти на світлочутливі солі срібла, від яких Ньєпс давно відмовився через те, що так і не зміг домогтися світлостійкості і постійності одержуваних зображень. Зусилля Даґера увінчалися успіхом — 1837 року він розробив процес, який згодом назвали дагеротипуванням. Винахіднику вдалося застосувати відкритий ще пів століття тому процес фотовідновлення для збереження зображень. Потрібний час впливу на пластину тепер вимірювався не годинами, а хвилинами, тому в 1838 році Даґер навіть зміг зробити найранішу фотографію людини, коли зняв паризьку вулицю: один чоловік, який начищав черевики, стояв досить нерухомо протягом декількох хвилин, тому вийшов видимим на фотографії.

 

Після того як про відкриття Даґера було публічно оголошено 7 січня 1839 року, ця новина стала справжньою міжнародною сенсацією. Франція погодилася виплатити Даґеру пенсію в обмін на право представити його винахід світові як дар Франції, і вже 19 серпня 1839 були оприлюднені повні робочі інструкції. Того ж року американський фотограф Роберт Корнеліус створив перше у світі селфі — свій фотографічний автопортрет.

 

Ці знімки взагалі незабаром стали справжньою «епідемією». Уже до середини 1840-х років дагеротипний фотопортрет змусив практично всіх художників-портретистів перекваліфікуватися на фотографів.

 

Тим часом практично одночасно з Даґером британець Вільям Генрі Фокс Тальбот винайшов негативно-позитивну технологію отримання фотографічного зображення, яку він назвав «калотипія» (від грец. слів «калос» — гарний і «типос» — відбиток). Знімки Тальбота, зроблені на папері, просоченому хлористим сріблом, поступалися дагеротипу, проте калотипія мала свої переваги. Напівпрозорий негатив, на якому спочатку фіксувалася картинка, давав змогу друкувати кілька готових позитивних зображень — ця технологія згодом лягла в основу більшості сучасних хімічних фотографій.

 

У 1840-х роках почалися перші експерименти з отримання кольорових фотографій. Довгий час досягти якихось значних успіхів не вдавалося — процес отримання кольорів був надзвичайно складним, але навіть при цьому кольорові знімки швидко вицвітали під впливом білого світла. Перша стійка кольорова фотографія була зроблена в 1861 році з використанням принципу поділу трьох кольорів, придуманого фізиком Клерком Максвеллом у 1855 році. Для отримання зображення послідовно робилися три знімки із фільтрами різних кольорів. Зрештою рухомі об’єкти на фото виходили з кольоровою «бахромою» або виглядали зовсім як різнокольорові привиди.

 

Удосконалити процес вдалося лише на початку XX століття, але навіть після цього довгий час більша частина фотографій у всьому світі була чорно-білою — такі знімки були дешевшими і краще зберігалися з часом.

 

У 1963 році компанія Polaroid представила миттєву кольорову фотозйомку, яка робилася спеціальною камерою і видавала готовий знімок лише за хвилину або дві після натискання на кнопку затвора.

 

У 1980-х роках почали з’являтися перші цифрові фотоапарати. Зображення записувалися і зберігалися у вигляді цифрових файлів, тому жодних хімічних реакцій для отримання знімків більше не були потрібні. З удосконаленням електроніки цифрові фотокамери майже повністю витіснили традиційні фотоапарати.

 

У даний час для покращення якості фотозображень вже активно використовується штучний інтелект. Розробляються технології 3D-фотографій для створення зображень, які можна розглядати з різних ракурсів. Фотокамери стають частиною інших технологій, таких як дрони, автомобілі або домашні пристрої.

 

Сьогодні, коли з процесом зйомки чудово справляється будь-який смартфон, фотографія є не тільки способом зафіксувати момент, але й інструментом спілкування, освіти, мистецтва та привернення уваги до певних питань та інцидентів.

Запальничка Деберейнера

Бензинова запальничка Zippo

Приклад газової запальнички

Одноразові запальнички Cricket

Турбозапальничка

Колекційні запальнички

Гори, гори ясно, щоби не згасло

Вогонь завжди відігравав ключову роль у житті людства. З початку його освоєння близько двох мільйонів років тому він використовувався для приготування їжі, був джерелом тепла, захищав від диких тварин і давав освітлення. Звичайно, у сучасному світі більшу частину функцій вогню замінили технології: їжу можна готувати в мікрохвильових печах, на індукційних плитах або в електродуховках, для опалення житла немає необхідності розводити багаття, а з освітленням куди краще справляються сучасні електросвітильники різних видів. Проте ще якихось кілька століть тому нічого цього не було, і вогонь займав найважливіше місце у повсякденному житті людей.

 

Ясна річ, людство потребувало простих і ефективних способів отримання вогню. І найпоширенішим таким способом дуже довгий час (аж до XIX століття) було кресало — пристосування, яке давало змогу добути вогонь висіканням іскор на сухий горючий матеріал — трут. Кресало було досить ефективним засобом, але все ж таки мало свої недоліки. По-перше, для користування ним необхідно було мати певні навички. По-друге, якщо трут, який був шматочком тканини, вати, сухої трави чи кори, з якоїсь причини намокав, то підпалити його було практично неможливо. Тому у вологу або вітряну погоду процес отримання вогню ставав особливо складним.

 

Сірники, винайдені в Китаї ще в VI столітті, масового поширення довгий час не набували. Їхнє «друге народження» в Європі припало на початок XIX століття, а звичною частиною побуту вони стали лише ближче до XX століття. Тому потреба у зручних та ефективних джерелах вогню була досить очевидною. Дух винахідництва, який охопив Європу з початком промислової революції, не оминув цей напрямок, тому в 1823 році з’явився винахід німецького хіміка Йоганна Вольфґанґа Деберейнера — перша запальничка.

 

Кресало Деберейнера, також зване «трутницею», було практичним і відносно безпечним, тому набуло неабиякого поширення. До 1829 року щорічний випуск цих запальничок досяг 20 тисяч екземплярів, а їх виробництво тривало до 1880 року. Принцип роботи цього пристрою полягав у тому, що шматочок цинку всередині спеціальної ємності вступав у реакцію з розведеною сірчаною кислотою, зрештою утворювався газоподібний водень. При відкриванні клапана струмінь водню викидався на платиновий елемент, що виступав у ролі каталізатора, який пом’якшував вибуховий перебіг реакції займання. У результаті водень вступав у реакцію з киснем повітря, утворюючи слабке полум’я. При перекриванні клапана горіння припинялося.

 

Незручність кресала Деберейнера полягала у підвищеній вибухонебезпечності водню, до того ж воно мало значні розміри, тому носити таку річ у кишені було неможливо.

 

Варто зазначити, що ще до появи запальнички Деберейнера існували технології, які, як це часто буває, прийшли від військових. Річ у тім, що вже на початку XVI сторіччя було винайдено перші механізми для ручної стрілецької зброї — коліщатковий та ударно-кремінний замки. У першому випадку спеціальне металеве коліщатко з насічками, обертаючись, висікало іскри зі шматочка піриту, у другому вони висікалися від удару кременю по кресалу. Від цих іскор займався порох, внаслідок чого й відбувався постріл. По суті, це було те саме кресало, але процес проходив не вручну, а за допомогою механізмів. У 1662 році турецький мандрівник Евлія Челебі після відвідин Відня залишив опис механічних кресал: «У своєрідному крихітному ящику укладені трут, сталь, сірка і смолисте дерево. При ударі, як колесом вогнепальної зброї, дерево спалахує. Це корисно для солдатів у поході». Утім, значного поширення ці пристрої не набули — вони були ненадійними, і при цьому досить дорогими.

 

Однак у 1867 році ідею використовувати у запальничках старий добрий ударно-кремінний замок запатентувала компанія Cartier. Такі запальнички були набагато безпечнішими, але, як і раніше, досить громіздкими і не підходили для носіння в кишені. Зробити їх компактнішими і практичнішими вдалося лише на початку XX століття — у 1903 році австрієць Карл Ауер фон Вельсбах розробив матеріал фероцерій — сплав металів, що дає значно більше іскор, ніж кремінь або пірит. Саме фероцерій досі використовується в сучасних запальничках як кресало (часто його помилково, швидше за звичкою, називають кременем). Зазубрини сталевого коліщатка при обертанні труться об кресало, утворюючи велику кількість іскор, які підпалюють газ або ґніт, просочений бензином.

 

Під час Першої світової війни солдати навчилися робити запальнички з порожніх гільз. Тоді ж з’явилася ідея робити навколо язичка полум’я кожух із отворами, що захищає вогонь від вітру.

 

А в 1932 році Джордж Ґрант Блейсделл заснував компанію Zippo, досі відому в усьому світі своїми запальничками. Їхня надійність настільки висока, що виробник дає довічну гарантію на кожен такий виріб.

 

У 1947 році компанія ST DuPont уперше продемонструвала громадськості газову запальничку. У ній використовувався бутан — газ, який забезпечує контрольоване полум’я з меншим запахом.

 

У 1961 році у продаж надійшли перші одноразові запальнички Cricket. А в 1970-х роках з’явилися пристрої з п’єзоелементами — іскра в них створювалася не тертям металевого коліщатка об кресало, а під дією деформації п’єзокристала, унаслідок якої на його поверхні утворюється електричний заряд.

 

У 1980-ті роки були створені перші запальнички з високим тиском пари на виході з редуктора — так звані турбозапальнички. Вони давали гостре направлене полум’я, здатне протистояти досить сильному вітру.

 

Нині існує величезна кількість найрізноманітніших запальничок. Крім повсякденного використання (наприклад, для підпалювання свічок або газових плит) вони є необхідним аксесуаром у походах та при інших видах відпочинку на відкритому повітрі. Багато запальничок виготовляються не тільки як практичні інструменти для отримання вогню, але і як предмети колекціонування, втілюючи в собі інженерне та дизайнерське мистецтво.

 

Цікаво, що з кожним роком все менше запальничок використовуються для куріння — цьому сприяє загальна світова тенденція з відмови від цієї згубної звички. Зате все більшого поширення набувають нестандартні методи використання запальничок. Наприклад, для демонстрації різних видовищних трюків, що розвивають спритність пальців. Існує навіть цілий напрямок Zippo Lighter Tricks (трюки із запальничкою Zippo).

Електромагніт Стерджена

Електромагнітне реле

Промисловий електромагніт

Медичний електромагнітний томограф

Як за допомогою предмета вагою 5,5 кг підняти 1,2 тонни

Після того як у 1820 році данець Ганс Крістіан Ерстед виявив утворення магнітних полів електричним струмом, а француз Андре-Марі Ампер зміг описати природу цього явища, перед дослідниками того часу відкрилися широкі можливості. Наприклад, німецький фізик Йоганн Швейґер здогадався згорнути електричний дріт у котушку, всередині якої магнітне поле значно зростало. Сам винахідник називав свій пристрій гальванічним помножувачем, на практиці цей прилад більш відомий як гальванометр — високочутливий датчик, здатний виявити наявність навіть дуже слабкого струму. Річ у тім, що завдяки великій кількості витків на котушці, створюване цим струмом магнітне поле мало достатній вплив на магнітну стрілку, яка починала відхилятися. І, звичайно ж, що більшим був струм, то на більшу величину відхилялася стрілка.

 

У 1824 році британець Вільям Стерджен вирішив намотати котушку на залізний сердечник, зігнутий у вигляді підкови. Для цього він покрив сердечник лаком, що виступав у ролі ізолятора, а поверх нього зробив 18 витків дроту, кінці якого підключив до гальванічної батареї. Так було винайдено перший електромагніт — пристрій, який штучно створює магнітне поле при пропусканні крізь нього електричного струму. При цьому, що важливо, магнітне поле пропадало відразу після відключення подачі струму на обмотку.

 

Принцип дії електромагніту пояснюється просто. У сердечнику з феромагнітного матеріалу (заліза, кобальту, нікелю) від природи є мініатюрні магнітні поля, які називаються доменами. Коли струм протікає по обмотці електромагніту, створюється магнітне поле, лінії якого пронизують сердечник, у результаті всі домени упорядковуються — вишиковуються в одному напрямку. Як наслідок, магнітні поля кожного з доменів додаються між собою, утворюючи одне велике та сильне магнітне поле. І що сильніший струм, то сильніше це магнітне поле.

 

Електромагніт Стерджена був набагато потужніший за природні магніти того ж розміру: при власній вазі в 200 г цей пристрій піднімав металевий вантаж до 4 кг, тобто більший за вагою в 20 разів! Утім, як показали подальші дослідження, така вантажопідйомність була далеко не межею. Радше навпаки — пристрої Стерджена були слабкими через погану ізоляцію дроту та пов’язане з цим обмеження у кількості витків.

 

До речі, підковоподібна форма електромагніту, обрана Стердженом суто випадково, виявилася настільки вдалою, що її використовують до цього часу, хоча, звичайно ж, сьогодні можна зустріти електромагніти найрізноманітніших форм. Довгий час, аж до 1840 року, електромагніти Стерджена були найсильнішими у світі. А потім уперед вийшов учень Стерджена, майбутній видатний фізик Д. Джоуль. Підвищивши кількість полюсів електромагніту і раціонально розташувавши їх на вантажі, він створив конструкцію, здатну за власної маси 5,5 кілограма піднімати 1,2 тонни!

 

Після цього між ученими почалася своєрідна гонка щодо вдосконалення електромагніту та нарощування його підйомної сили: з’явилися пристрої, здатні піднімати 160, а потім і 550 кілограмів.

 

У 1830 році американський професор математики та натурфілософії Джозеф Генрі здогадався ізолювати дріт, обмотавши його шовковою ниткою (між іншим, так з’явився на світ перший електричний провід з ізольованою оболонкою). Таке гарне винахідницьке рішення дало змогу робити котушки з сотнями витків, завдяки чому були створені найпотужніші електромагніти, здатні утримувати до тонни ваги.

 

Продовжуючи експериментувати з електромагнетизмом, Генрі розробив пристрій, у якому прямий електромагніт гойдався в горизонтальній площині між двома вертикальними постійними магнітами, які по черзі то притягували, то відштовхували його кінці, змушуючи коливатися вперед-назад. Практичного значення цей пристрій не мав, а був лише іграшкою, яка допомагала пояснювати студентам принципи електромагнетизму.

 

Проте Генрі не залишав спроб знайти сферу застосування свої відкриттів. Дещо удосконаливши гальванометр Швейґера, він створив макет телеграфу: при подаванні струму магнітне поле повертало молоточок, який ударяв по дзвіночку. Утім, Джозеф Генрі хоч і був видатним ученим, але з практикою у нього було не дуже — він так і не зміг довести свій винахід до кінцевого споживача, тому його телеграфний електромагніт теж залишився лише цікавою іграшкою.

 

У 1835 році Генрі об’єднав два свої винаходи: тепер електромагніт замість удару по дзвіночку замикав контакт ланцюга живлення надпотужного електромагніту. Так було створено перше у світі реле — електротехнічний пристрій, без якого сьогодні не можна уявити переважну більшість сучасних електроприладів. Тоді ж професор з його допомогою демонстрував студентам чергову «іграшку»: підвішував важкий вантаж до потужного електромагніту, після чого з великої відстані вимикав живлення маленького електромагніту, і вантаж із гуркотом летів униз під захоплені вигуки студентів.

 

Насправді оцінити винахід Генрі зміг Томас Едісон — знаменитий «король патентів», який завдяки своєму унікальному комерційному таланту розпізнавав перспективи застосування чужих відкриттів та впроваджував їх у комерційне виробництво. Саме ця людина, яка зареєструвала понад тисячу різних патентів у всьому світі, стала називати створений Генрі пристрій французьким словом «реле», що означало процедуру зміни втомлених коней на поштових станціях (у телеграфних системах Едісона роль коней виконували електричні сигнали, а реле слугували для їх посилення при передаванні повідомлень на далекі відстані).

 

Згодом електромагніти знаходили все більше сфер застосування у науці, промисловості й технологіях. Без електромагнітів були б неможливі телеграф, радіо, телебачення та інші засоби зв’язку, які кардинально змінили способи передавання інформації. У промисловості електромагніти використовуються для піднімання та переміщення важких металевих об’єктів, сортування металів та інших завдань. У медицині на електромагнетизмі ґрунтується робота різного діагностичного обладнання, наприклад, у магнітно-резонансній томографії (МРТ), яка дає змогу отримувати детальні зображення внутрішніх органів людини без інвазивних втручань, тобто без введення в тіло людини спеціальних інструментів. Електромагніти відіграють важливу роль в експериментальній фізиці, зокрема в прискорювачах частинок та іншому науковому обладнанні. А ще без електромагнітів були б неможливі пристрої для зберігання даних — жорсткі диски комп’ютерів.

 

Винайдення електромагніту сприяло революційним змінам у багатьох сферах людської діяльності, роблячи наше життя більш зручним, безпечним і продуктивним.

Перша газова плита та її винахідник Джеймс Шарп

Сучасна газова плита

Портативна туристична газова плита

Як завжди невдоволена дружина допомогла винаходу кухонної плити

Їжу на вогні навчилися готувати ще напівдикі пращури людей у давнину — понад мільйон років тому. Найчастіше їжу загортали в листя і ставили на гаряче вугілля, після чого присипали зверху землею — без доступу повітря їжа не згоряла як звичайне паливо, але при цьому отримувала достатньо тепла від вугілля та золи.

 

Згодом люди навчилися будувати прості кам’яні чи глиняні печі для приготування їжі. Такі печі могли зберігати тепло краще ніж просто відкритий вогонь.

 

У Середні віки замість земляних і керамічних печей європейці використовували цегляні чи кам’яні каміни у поєднанні з великими казанами. Як паливо в них використовувалися дрова або хмиз. Недоліком камінів було те, що більшість тепла просто йшла в трубу разом із димом. Як наслідок, витрачалося багато палива, без якого камін дуже швидко остигав. Прагнучи вдосконалити конструкцію дров’яних печей, майстри вигадували різні хитрощі: робили димар звивистим, обмежували надходження повітря до вогню, відгороджуючи місце згоряння палива — топку — і залишаючи лише невелике віконце для підкидання палива. Цегляне склепіння над топкою стали замінювати спеціальною кам’яною плитою, на якій можна було розміщувати каструлі та сковороди для приготування їжі — власне, саме звідси походить вираз «кухонна плита». Згодом кам’яну плиту замінила чавунна, у якій для кращого теплообміну почали робити отвори — конфорки. Щоб запобігти проникненню диму через ці отвори, їх стали закривати металевими кришками, виконаними у вигляді набору концентричних кілець різного діаметра. Установлюючи певну кількість таких кілець, можна було ставити посуд різного розміру безпосередньо на полум’я.

 

Крім кам’яних дров’яних печей, приблизно з початку XVIII століття стали робити чавунні печі, які нагрівалися значно швидше і давали змогу регулювати інтенсивність горіння, спрощуючи підтримку бажаної температури. До того ж завдяки компактним розмірам чавунні печі займали менше місця у приміщенні порівняно з великими кам’яними печами.

 

На початку XIX століття як паливо для печей почали використовувати вугілля. У порівнянні з дровами вугільне паливо забезпечує більш тривале горіння і виробляє більше тепла, тому на той самий період вугілля потрібно менше, ніж дров. До того ж вугілля при згорянні виділяє менше диму та сажі, ніж дрова, тому вугільні печі були зручнішими та чистішими, ніж дров’яні. Проте поводження з вугіллям — це важке заняття для жінок, які традиційно вели домашнє господарство. З цієї причини британець Джеймс Шарп, який працював на підприємстві з виготовлення газових ліхтарів, одного разу вирішив використати це безбарвне паливо для приготування їжі. Шарп хотів полегшити долю своєї коханої дружини, яка була незадоволена вічно забрудненими вугіллям руками. 1826 року він створив першу газову плиту, яку встановив у своєму будинку.

 

Шарпу довелося добре попрацювати над конструкцією свого винаходу, що став прообразом сучасних газових плит. Однак результат був того вартий! Про попіл і сажотруса тепер можна було забути назавжди, та й обід на газовій плиті готувався значно швидше, ніж на вугільній або дров’яній печі.

 

Джеймс Шарп запатентував свій винахід, і з 1828 року газові плити почала виробляти фірма Smith & Philips, а в 1836-му Шарп відкрив власну фабрику. У 1841 році відомий шеф-кухар лондонського клубу «Реформа» Алексіс Соєр переобладнав свою кухню під газове паливо, стверджуючи, що так виходить в цілому дешевше, тому що газ можна вимкнути, коли плита не використовується.

 

У 1851 році газова плита була показана на Великій виставці в Лондоні, але по-справжньому широке просування цього кухонного нововведення почалося лише в 1880-х роках, коли у Великій Британії з’явилася розгалужена та надійна мережа газопроводів. В інших країнах Європи та США газові плити набули поширення лише на початку XX століття.

 

Спочатку вони були досить громіздкими, але незабаром їхні розміри зменшилися, щоб краще поєднуватися з іншими кухонними меблями, а в основу була вбудована духовка — ізольований простір, що нагрівається і забезпечує більш рівномірний розподіл тепла, ніж конфорки, тому краще підходить для запікання або тушкування страв.

 

У 1910-х роках з’явилися перші газові плити з емалевим покриттям, що значно полегшувало їх очищення. Крім того, у кухонних плитах стали широко використовувати теплоізолювальні матеріали, що забезпечувало економію палива.

 

Справжній бум у розвитку газових плит відбувся після Другої світової війни. Військові заводи перестали виробляти зброю та перейшли на виготовлення побутової техніки. Зовнішній вигляд плит став скромнішим і стриманішим, ніж у довоєнний час, але завдяки доступній ціні газові печі незабаром замінили вугільні на кухнях європейців та американців.

 

Поступово плити дедалі більше перетворювалися, удосконалювалися й розвивалися. Було розроблено системи автоматичного підпалу, а також системи контролю, що відключають подавання газу, якщо полум’я згасне. Ближче до кінця XX століття в духовки почали встановлювати вентилятори для рівномірного розподілу тепла. А з початком епохи масової цифровізації на газових плитах з’явилися електронні дисплеї, панелі сенсорного управління, програмовані режими приготування, таймери та вбудовані датчики температури для точного контролю часу та режимів приготування їжі.

 

У наш час газові плити є незамінним компонентом більшості професійних або побутових кухонь, попри різноманітність інших засобів приготування їжі. У багатьох регіонах природний газ значно дешевший за електрику, а іноді й доступніший. До речі, є спеціальні портативні моделі газових плит, які працюють від компактних газових балонів. Такі пічки дуже зручні в туристичних походах — з їх допомогою можна швидко та ефективно приготувати обід навіть далеко від цивілізації.

 

Утім, попри всі переваги, газові плити викликають певні екологічні побоювання, оскільки використовують викопне паливо. Тому, найімовірніше, у майбутньому використання газу для приготування їжі поступово зменшуватиметься.

Шлях від коси до газонокосарки із системою супутникової навігації

З прирученням перших травоїдних тварин (овець, кіз, корів) у людей виникла потреба шукати місця для їхнього випасання, тобто харчування свіжою рослинністю (слова «пасти» й «пасовище» походять від латинського pastus — годувати). Для цієї мети вибиралися поля або луки із соковитою травою, відгороджені або розташовані на достатній відстані від лісу, щоб убезпечити свійських тварин від диких хижаків. Такі пасовища, на яких регулярно паслися корови, коні, вівці, кози або кролики протягом тривалого часу, поступово ставали ділянками з дуже низькою і густою травою, схожою на сучасний газон. Загалом це і стало прообразом сьогоднішніх газонів — штучних галявин з м’якою травою, на яких так приємно лежати влітку під сонечком.

 

У Середньовіччі аристократи почали цінувати відкриті простори з низькою травою, розташовані навколо замків, оскільки завдяки їм вдавалося вчасно виявити наближення ворогів. Тому пасовища спеціально влаштовували поблизу феодальних маєтків.

 

У XVIII столітті під впливом італійських пейзажів із зеленими галявинами, газони з коротко стриженою травою стали символом розкоші в Європі, а до початку XIX століття набули аналогічної популярності й в Америці. Навколо садибних будинків спеціально засіювалися певні види трави, щоб уникнути пилу, комах або пилку від рослин. Догляд за газоном був досить трудомістким процесом: траву регулярно косили і навіть стригли ножицями. З цієї причини утримання газонів могли собі дозволити лише багаті землевласники, які наймали для цього інших людей. При цьому, на відміну від сільськогосподарських ділянок, праця на яких приносила якусь користь, газони використовували для ігор, свят або занять спортом. Іншими словами, наявність газону була радше демонстрацією багатства та успішності.

 

У 1830 році британець Едвін Берд Баддінґ спостерігав на місцевій суконній фабриці за машиною, яка використовувала ріжучий циліндр (або котушку з лезами), установлену на верстаті, щоб зрізати нерівний ворс з поверхні вовняної тканини і надавати їй гладкості. Це підштовхнуло його до ідеї створення спеціального пристрою для підстригання газону на спортивних майданчиках та у великих садах, який міг би з успіхом замінити косу. Таким чином, 31 серпня того ж року було отримано британський патент на газонокосарку.

 

Перша випущена машина була близько пів метра завширшки і мала раму з кованого заліза. Леза ріжучого циліндра рухалися від опорного катка, розташованого з задньої сторони косарки. Між ріжучим циліндром і опорним катком був ще один валик, яким можна було регулювати зміну висоти зрізу. Газонокосарку штовхала людина, опорний каток, котячись поверхнею землі, обертав різальний циліндр, а скошена трава потрапляла у спеціальний ящик, схожий на тацю.

 

Дві з перших газонокосарок Баддінґа були відправлені до зоологічного саду Ріджентс-парку в Лондоні та в Оксфордський коледж. 18 травня 1830 року Баддінґ уклав угоду з інженером Джоном Феррабі, після чого було налагоджено масове виробництво газонокосарок. Згодом опорний каток замінили колесами — з ними косарка працювала ефективніше.

 

Потрібно було ще десять років, щоб створити газонокосарку, яку тягли запряжені тварини. У 1850-х роках компанія Thomas Green & Son представила косарку під назвою Silent Messor (безшумний різак), у якій використовувався ланцюговий привід для передавання потужності від заднього катка до різального циліндра. Ці машини були легші і тихіші, ніж косарки із зубчастим приводом, що передували їм, хоча й коштували трохи дорожче.

 

Продажам газонокосарок сприяло зростання популярності газонних видів спорту: футболу, тенісу, гольфу, крикету.

 

У 1893 році британець Джеймс Самнер запатентував першу парову газонокосарку. Як паливо його машина використовувала бензин або гас. Істотним недоліком таких косарок було те, що для прогріву до робочого тиску їм потрібно було кілька годин.

 

На початку XX століття багато виробників вийшли на ринок газонокосарок із бензиновими двигунами. А після Першої світової війни з’явилися перші їздові косарки — вони вже не просто самостійно пересувалися, а й везли на собі людину, яка керувала ними. 1922 року американська компанія Ideal Power Mower представила перший у світі самохідний газонний трактор, відомий як «Триплекс».

 

З появою досить маленьких і потужних двигунів внутрішнього згоряння наприкінці 1920-х — на початку 1930-х років було розроблено роторні газонокосарки. У них траву скошували подібні до пропелерів леза, які оберталися з досить високою швидкістю. А в 1964 році компанія Flymo випустила різновид роторної газонокосарки на повітряній подушці, яка при пересуванні навіть не торкалася землі.

 

У 1969 році Лоуренс Беллінджер представив і запатентував MowBot — триколісну газонокосарку-робота із живленням від акумуляторної батареї. Цей апарат важив 57 кілограмів і міг протягом трьох годин самостійно обробляти поле площею близько 300 квадратних метрів.

 

1992 року Андре Колленс запатентував першу роботизовану газонокосарку, яка працювала на сонячній енергії. А через три роки з’явилася машина, що працювала від акумулятора, заряджання якого відбувалося від мережевого пристрою — техніка автоматично поверталася на зарядну станцію, коли була потрібна підзарядка. Це давало змогу косити газон цілодобово та незалежно від погодних умов.

 

Нині набирають популярності газонокосарки, переміщення яких забезпечується системою супутникової навігації. Такий агрегат підключається до системи «розумного дому» і реагує на голосові команди.

 

Тим часом продовжуються подальші роботи щодо вдосконалення газонокосарок. Наприклад, уже існують проєкти летючих платформ, які переносять цілу групу газонокосарок-роботів у потрібне місце — у парк або навіть на газон, розташований на даху висотного будинку.

Зернозбиральний комбайн Хайрама Мура

Комбайн Холта для роботи на схилах

Перший самохідний комбайн із паровим двигуном

Один із перших комбайнів із бензиновим двигуном

Комбайн із упряжкою на 40 коней

Механізація сільського господарства, яка розпочалася у XVIII столітті, значно полегшила роботу фермерів. Кожна нова машина, чи то плуг, чи сівалка, значно підвищувала ефективність землеробства. При цьому потреба у робочій силі, як правило, скорочувалася, що робило вирощування врожаю економічно вигіднішим.

 

У 1834 році американець Хайрам Мур побудував і запатентував колісну сільськогосподарську машину, яка могла прямо в полі жати (тобто скошувати) і обмолочувати зерно. Назва цього агрегату звучала як combine harvester, тому надалі, коли подібні машини з’явилися і у нас, їх почали називати скорочено — «комбайн».

 

У 1839 році одним апаратом Мура, який тягли 20 коней, було зібрано врожай на понад 20 га. Однак, попри свою ефективність, комбайни досить довгий час не набули великого поширення. Річ у тім, що привід всіх механізмів у перших комбайнах здійснювався від коліс, тому опір коченню цих машин був дуже великим. Іноді, щоб зрушити комбайн з місця, доводилося запрягати до 40 коней.

 

Першим більш-менш добре продаваним став комбайн, створений засновником компанії Caterpillar Бенджаміном Холтом у 1886 році. Винахідник замінив зубчастий привід механізмів гнучкими зубчастими ременями, завдяки чому вдалося суттєво зменшити навантаження. З 1890 Холт проводив експерименти із заміною кінної тяги трактором із паровим двигуном, а до середини 1890-х ним був створений перший комбайн, здатний працювати на полях з ухилом до 30 градусів. Надалі конструкція причіпного комбайна лише вдосконалювалася, але принципово не змінювалася.

 

Утім, ще в 1887 Джордж Стоктон Беррі отримав патент на самохідний комбайн із паровим двигуном, що використовував солому для нагрівання котла. У 1888 році він виробив шість таких машин, здатних обробляти до 40,5 га на день.

 

У 1920-ті роки, коли на зміну паровим прийшли бензинові двигуни, вигляд американських комбайнів став максимально наближеним до сучасного. Застосування надійніших матеріалів, досконалих механізмів та легких, порівняно з паровими котлами, бензинових двигунів із великою кількістю обертів дало змогу значно знизити вагу комбайнів, зменшити їхню вартість та зробити доступними для більшої кількості фермерських господарств. Проте розквіт самохідних комбайнів тривав недовго — економічна криза 1930-х років, та сама Велика депресія, зупинила закупівлю сільськогосподарської техніки, і з цієї причини люди зберегли в основному старий метод збирання врожаю — причіпні комбайни, які буксирували трактори.

 

Відновити випуск самохідних машин США вдалося лише після завершення Другої світової війни. В Європі масове виробництво комбайнів взагалі почалося двома десятиліттями пізніше. А першим комерційно успішним європейським зернозбиральним агрегатом став створений у 1953 році CLAAS Hercules. Утім, справжній успіх прийшов до самохідних комбайнів лише у 1960-ті роки, коли світова економіка подолала наслідки двох світових воєн та Великої депресії.

 

У подальшому комбайни продовжували вдосконалюватися: було винайдено самоочищувальне обертальне сито, що запобігає перегріву двигуна від засмічення системи охолодження соломою; з’явилася закрита кабіна; система обмолоту отримала більш ефективну роторну установку. У 1980-х роках було впроваджено бортову електроніку, яка вимірює ефективність обмолоту. Таке обладнання дозволило оптимізувати швидкість руху та інші робочі параметри комбайнів.

 

Сучасний зернозбиральний комбайн — це складна та високотехнологічна машина, яка забезпечує практично повністю автоматизований процес збирання зернових культур. Примітно, що в міру вдосконалення комбайнів потрібно все менше людей для роботи з ними. Якщо перші причіпні та парові комбайни обслуговували до 8 осіб, то самохідні зернозбиральні машини з двигунами внутрішнього згоряння обходилися вже екіпажем із трьох осіб. А тепер існують комбайни, здатні працювати без участі оператора: безпілотні сільськогосподарські машини активно використовують супутникові системи навігації, системи «машинного зору» і штучний інтелект для повністю автономної роботи. У перспективі поява компактніших і легших екологічно чистих комбайнів на електричній тязі, здатних ефективно працювати на будь-яких ділянках у будь-який час доби.

Патент на лампу

У липні 1835 року шотландський винахідник і письменник Джеймс Боуман Ліндсей на публічних зборах у місті Данді продемонстрував публіці свій винахід — електричну лампу, яка світить за рахунок розпеченого металевого дроту. За свідченням очевидців, цього освітлення було достатньо для того, щоб Ліндсей міг «читати книжку на відстані півтора фута», тобто приблизно за пів метра від лампи.

 

Заради справедливості варто зазначити, що ідея використання розжареного електричним струмом провідника виникла задовго до цього: британець Ебенезер Кіннерслі зміг це зробити ще в 1761 році, а його співвітчизник Гамфрі Деві в 1802 році цілеспрямовано шукав способи отримання електричного освітлення, використовуючи для розжарювання платинової нитки найпотужнішу на той момент гальванічну батарею. Однак отримане в експериментах цих учених світло було недостатньо яскравим і тривало зовсім недовго, щоб їх розробки можна було застосувати на практиці. Утім, лампа розжарювання Ліндсея також не отримала практичного використання. Після демонстрації її роботи винахідник переключив свою увагу не бездротову телеграфію, а подальші розробки в галузі електричного освітлення закинув.

 

У 1838 році бельгієць Жан-Батист Марселлін Жобар, прагнучи зробити електричне джерело освітлення дешевшим, вирішив використовувати в лампі елемент розжарювання з вугілля. А щоб цей матеріал просто не згорів від високої температури, здогадався помістити нитку розжарювання у скляну колбу, з якої повністю відкачане повітря (як відомо, без кисню горіння неможливе). Але довести свою розробку до практичного застосування Жобар так і не зміг.

 

А ось британець Воррен де ла Рю не надто дбав про те, щоб його лампа вийшла дешевою. У 1840 році він помістив згорнуту платинову нитку у вакуумну трубку і пропустив крізь неї електричний струм. Лампа виявилася цілком працездатною та надійною, проте вартість платини робила таке джерело освітлення надто дорогим та непрактичним для комерційного застосування.

 

1845 року американець Джон Старр запатентував лампу розжарювання, у якій використовувалися вуглецеві нитки. Налагодити випуск свого винаходу Старру завадила смертельна хвороба. Проте його ідеї стали основою подальших розробок у цьому напрямку.

 

У 1872 році інженер-електрик Олександр Лодигін сконструював лампу розжарювання, у якій як пальник використовувалися два вугільні стрижні зменшеного перерізу, поміщені в герметично закриту і заповнену азотом

скляну колбу. Пізніше, після еміграції до США, винахідник отримав патенти на лампи розжарювання з металевими нитками з хрому, іридію, родію, рутенію, осмію, молібдену і вольфраму. До речі, на Всесвітній виставці 1900 року в Парижі було продемонстровано його лампи з вольфрамовими нитками.

Утім, металеві нитки розжарювання з’явилися пізніше, а поки 24 липня 1874 року канадці Генрі Вудворд і Метью Еванс подали заявку на патент на лампу, конструкція якої дуже нагадувала лампу Лодигіна з вугільними стрижнями. Отримавши цей патент, друзі не змогли налагодити власне виробництво і в 1879 році продали права Томасу Едісону — знаменитому «королю патентів». Саме Едісон завдяки своєму підприємницькому таланту вважається винахідником електричної лампи розжарювання. Річ у тім, що ця людина змогла представити перший зразок лампи для масового використання у практичних цілях. Зокрема, Едісону належить ідея різьбового цоколя, за допомогою якого лампа вкручується в патрон.

 

У сучасному маркуванні ламп для позначення такого цоколя застосовується буква «Е» — перша буква англійського написання прізвища Edison. Цифри після літери вказують діаметр цоколя в міліметрах (наприклад, Е14). А ще Едісон зі своєю командою винахідників зумів досягти головної умови успішного продажу — доступної вартості лампи. Як нитки розжарювання використовувалося особливим чином оброблене бамбукове волокно, що забезпечувало понад 1200 годин роботи лампи. Перше застосування ламп Едісона відбулося в 1880 році — на пароплаві «Колумбія» Орегонської залізничної та навігаційної компанії. Водночас це був перший корабель, який використовував динамо-машину для вироблення електрики.

 

Тим часом 4 березня 1880 року, всього через п’ять місяців після появи лампи Едісона, італієць Алессандро Круто створив свій варіант лампи розжарювання. Винахідник нагрівав тонкі платинові нитки у присутності газоподібного етилового спирту, унаслідок чого на поверхні ниток утворювався дуже тонкий шар чистого графіту. Така синтетична нитка забезпечувала набагато тривалішу роботу лампи порівняно з версією Едісона. А на Мюнхенській електротехнічній виставці 1882 року в Баварії лампа Круто продемонструвала ще й краще біле світло, ніж інші лампи розжарювання.

 

Майже в цей час практичних успіхів у своїй версії лампи розжарювання досяг британський фізик та хімік Джозеф Свон. Роботу над нитками карбонізованого паперу у вакуумованій скляній колбі він почав ще в 1850 році, але довгий час отримати позитивні результати не вдавалося через недостатній рівень розрідження в колбі (тогочасне обладнання не давало змоги отримати хороший вакуум). Після того, як до середини 1870-х років стали доступними більш досконалі вакуумні насоси, Свон повернувся до своїх експериментів.

 

У 1880 році вчений розробив метод обробки бавовни для отримання «пергаментованої нитки», і того ж року отримав британський патент на свій винахід. Лампи Свона з такою ниткою розжарювання стали повсюдно встановлювати у британських будинках та громадських місцях. У 1881 році завдяки лампам Свона театр «Савой» у Лондоні став першим театром і першою громадською будівлею у світі, повністю освітленою електрикою.

 

У 1882 році компанії Едісона та Свона об’єдналися в Edison & Swan United Electric Light Company (пізніше відому як Ediswan). Незабаром електричні лампи розжарювання поширилися в усьому світі. При цьому їхня конструкція продовжувала безперервно вдосконалюватися. Для підвищення терміну служби та яскравості світіння винахідники пропонували використовувати замість вакууму інертні гази (неон, аргон, криптон).

 

Після того як Лодигін в 1897 році отримав патент на металеві нитки розжарювання, він продав права на свій винахід компанії Едісона. А 1902 року власну лампову нитку з танталу розробила компанія Siemens. Металеві нитки розжарювання працювали за більш високих температур, що робило їх світіння яскравішим. З часом з усіх інших металів перевагу віддали вольфраму — надзвичайно тугоплавкому елементу, який слабо окиснюється в умовах вакууму або інертного газу, має гарну механічну міцність навіть при високих температурах і практично не змінює свій розмір при нагріванні, що запобігає обриву нитки в лампі.

 

Постійне вдосконалення ламп розжарювання з часом зробило їх настільки ефективними, що вже до середини 1960-х років вартість освітлення знизилася в 30 разів у порівнянні з вартістю при впровадженні системи освітлення Едісона на початку комерційного використання ламп.

 

Лампи розжарювання радикально змінили спосіб життя людей, вплинувши на економічний, культурний і науковий розвиток суспільства. Вони надали безпечніше джерело світла порівняно зі світильниками, у яких використовувалося згоряння палива. З появою досить яскравого та дешевого штучного освітлення нічний час більше не означав закінчення діяльності: люди могли працювати, вчитися, розважатися та займатися іншими своїми справами навіть після заходу сонця. Промислові підприємства отримали можливість працювати цілодобово, що сприяло економічному зростанню, а освітлені вулиці та громадські місця дозволяли культурним та соціальним заходам продовжуватися після настання темряви, сприяючи розвитку нічного життя міст. Цікаво, що лампа розжарювання стала справжнім символом інновацій і прогресу: «лампочка над головою» стала метафорою виникнення ідеї або натхнення.

 

Однак лампи розжарювання мають істотний недолік — у них надзвичайно низька енергоефективність. Менше 5% витраченої електроенергії припадає на освітлення, все інше просто розсіюється в атмосфері у вигляді тепла. У цьому плані світлодіодні лампи значно кращі: вони економічніші, до того ж мають набагато триваліший термін служби. Проте лампи розжарювання будуть продовжувати використовуватися в окремих випадках, наприклад, як декоративне освітлення, де їхнє тепле світло та естетика можуть бути більш привабливими.

Чим пірнальник відрізняється від водолаза

Підводний промисел, тобто добування корисних ресурсів з дна різних водойм, існує з давніх-давен. Археологічні дослідження в Індонезії виявили докази того, що люди виловлювали глибоководних молюсків ще 40 тисяч років тому. Про підводний збір устриць і перлів свідчать викопні знахідки зі стародавнього Єгипту, а у працях давньогрецьких письменників згадується про видобуток морських губок поблизу острова Калімнос принаймні з часів Платона (близько IV століття до н.е.).

 

Звичайно, спочатку люди пірнали без додаткових пристосувань, просто затримуючи дихання. Найбільш треновані плавці могли проводити під водою до кількох хвилин. У Стародавній Греції їх називали «скафандрами» (від грецьких слів «скаф» — човен і «андрос» — людина).

 

Однак було помічено, що коли підводна ціль знаходилася надто глибоко, то значна частина часу йшла на одне лише занурення. Тому плавці використовували нехитрі допоміжні пристрої, щоб прискорити свій шлях на дно. Таким пристосуванням була скандалопетра — обтічної форми шматок мармуру чи граніту вагою від 8 до 14 кг. Голі пірначі прив’язувалися до цього каменя тонким шнуром і таким чином швидко занурювалися на глибину. Для підстрахування служила ще одна мотузка, за допомогою якої інша людина, яка перебувала в човні, могла будь-якої миті витягнути плавця з води. Така технологія пірнання, що отримала назву від того самого каменя-вантажу — скандалопетра, використовувалася протягом століть. До речі, 14 липня 1913 року в порту Карпатос грецький ловець губок Статіс Шанціс здійснив рекордне занурення за допомогою скандалопетри на глибину 83 метри за втраченим якорем італійського корабля «Реджина Маргерита»

 

Поява водолазного дзвону в XVI столітті дала нирцям змогу набагато довше не підніматися на поверхню. Проте дайверам, як і раніше, доводилося покладатися на тренованість своїх легень. До того ж залишалася невирішеною ціла низка проблем, з якими стикаються ті, хто пірнає на глибину. Такими проблемами були холод (вода забирає тепло у тіла значно швидше, ніж повітря), підвищений тиск, а також ризик порізів, укусів, забиття та інших травм від коралів та морських тварин. Усе це вказувало на необхідність створення спеціальних костюмів для пірнання.

 

У 1602 році іспанський військовий інженер Херонімо де Аянц-і-Бомонт розробив першу задокументовану форму для пірнання, яка, по суті, мала вигляд зменшеного водолазного дзвону одягненого на людину таким чином, щоб її руки та ноги мали змогу здійснювати рухи. Таке водолазне спорядження було успішно випробувано в річці Пісуерга за присутності короля Філіпа III.

 

Перші успішні водолазні шоломи були зроблені Чарлзом та Джоном Дін у 1820-х роках. Після нещасного випадку на пожежі у стайні, свідками якої вони стали, брати розробили та запатентували «димовий шолом», який мав використовуватися пожежниками в задимлених районах. Винахід був мідним шоломом з гнучким коміром і герметичною курткою. До задньої частини шолома підводився довгий шкіряний шланг, крізь який насосами подавалося повітря. Використане повітря виходило з шолома через коротку трубку.

 

Брати не мали достатньо коштів для самостійного виготовлення обладнання, тому вони продали патент своєму роботодавцю Едварду Барнарду. Згодом брати вирішили знайти для цього пристрою інше застосування і перетворили його на водолазний шолом. По суті, шолом цей був мініатюрним водолазним дзвоном, тому пірнальник міг виконувати роботу під водою тільки в повністю вертикальному положенні, інакше в шолом потрапляла вода.

 

Попри це, брати Дін з успіхом використовували таке водолазне спорядження для підняття різного майна із затонулих кораблів, а до 1836 навіть випустили перше у світі керівництво з дайвінгу «Метод використання запатентованого водолазного спорядження», у якому докладно описували принцип роботи всього водолазного обладнання, а також необхідні запобіжні заходи.

 

У 1837 році британський конструктор Август Зібе створив перший у світі повністю закритий водолазний костюм, що складався з шолома та водонепроникного брезентового комбінезону, що закривав усе тіло пірнальника.

 

Справжнім проривом стало розміщення в шоломі спеціального клапана, який не допускав потрапляння води всередину за будь-якого положення дайвера. З цього моменту робота під водою стала більш безпечною та ефективною.

 

Пізніше Зібе вніс додаткову зміну в конструкцію свого водолазного костюма: зробив шолом відстібним. Таке удосконалення привело до створення типового стандартного водолазного одягу, що було справжньою революцією у всіх сферах підводної діяльності: від будівництва до рятувальних та військових операцій.

 

Надалі нові технології вносили свої коригування: удосконалювалася система подавання повітря, змінювалися матеріали, із яких виготовлялися шолом і костюм. Винайдення телефону дало змогу налагодити голосовий зв’язок із водолазом.

 

Значним проривом в історії водолазного спорядження стало винайдення 1943 року автономного апарату для дихання під водою — акваланга. Французи Жак-Ів Кусто та Еміль Ґаньян, працюючи у складних умовах окупованої німцями Франції, створили цей пристрій, який згодом став широко застосовуватися для занурення на глибину до 60 метрів без жодних шкідливих наслідків для людини. Використання автономних підводних дихальних апаратів забезпечило дайверу переваги в мобільності та дальності плавання далеко за межами досяжності шланга, прикріпленого до обладнання.

 

Безперервне вдосконалення водолазного обладнання відбувається дотепер. Нові матеріали та технології роблять роботу під водою ще більш безпечною, ефективною та тривалою. Автономні комп’ютери, інтегровані в глибоководне обладнання, дають змогу відстежувати стан дайвера в реальному часі, а також забезпечують його необхідною інформацією. Бездротові сенсори та передавання даних між різними частинами спорядження підвищують мобільність водолаза, а невеликі підводні роботи-дрони можуть супроводжувати дайверів, здійснюючи відеозйомку або виконуючи інші завдання.

  

або 

 

Азбука Морзе

Телеграфний ключ, який використовується для передавання знаків азбуки Морзе

«Величні діла Твої, Господи»

Одного разу Семюел Морзе повертався з подорожі Європою на кораблі. Це був успішний художник, засновник та президент Національної академії дизайну в Нью-Йорку. Якоїсь спеціальної технічної освіти Морзе не мав, але завжди цікавився останньою «дивовижею» науки, яку з початку XIX століття з успіхом розвивали фізики — електрикою. Ось і цього разу його увагу привернули цікаві фокуси із застосуванням електромагнітної індукції, якими на кораблі розважали публіку. Дріт під електричною напругою підносили до компаса, стрілка якого починала шалено обертатися. Якийсь пасажир при цьому висловив думку про нещодавно винайдений електромагніт: «Якщо електричний струм можна зробити видимим, то я не бачу жодних причин, які не дозволяють з його допомогою передавати повідомлення».

 

У цей момент Морзе прийшла ідея створення спеціальної азбуки, здатної доставляти по дротах певні сигнали. Він просто тут накидав схему прообразу телеграфу: до кінця підпружиненого важеля був прикріплений олівець, який при подаванні струму опускався на рухому паперову стрічку, залишаючи за собою лінію; при відключенні струму олівець піднімався і утворювався пробіл.

 

Для реалізації свого задуму Морзе знадобився не один рік — давалася взнаки відсутність технічної освіти. Проте у вересні 1837 йому нарешті вдалося відправити сигнал дротом завдовжки близько пів кілометра. Залишалося придумати спосіб, яким можна було б кодувати повідомлення. Рішення з’явилося дуже скоро: у 1838 році було створено «Азбуку Морзе» — систему кодування, у якій літери алфавіту, цифри, розділові знаки та інші символи були представлені як послідовності коротких і довгих сигналів, для зручності названих крапками і тире.

 

Попри те, що азбука отримала свою назву на честь Морзе, існує думка, що створив її колега винахідника — американський промисловець Альфред Вейл. Сам Морзе завжди заперечував такі заяви, стверджуючи, що вигадав усе самостійно. Хай там як, у 1848 році код Морзе/Вейля був удосконалений німцем Фрідріхом Ґерке і в такому вигляді використовується досі.

 

Однак спочатку впровадити винахід виявилося дуже непростою справою. Зацікавити Конгрес США створенням телеграфних ліній удалося лише 1843 року. Морзе отримав субсидію на 30 000 доларів для будівництва першої такої лінії від Балтимора до Вашингтона. 24 травня 1844 року вона була закінчена, і Морзе вдалося послати депешу з текстом «Величні діла Твої, Господи» із зали Верховного суду у підвалі будівлі Капітолію США у Вашингтоні до готелю Mount Clare Station у Балтиморі.

 

Апарат Морзе складався зі спеціального перемикача — телеграфного ключа, за допомогою якого телеграфіст вручну створював електричний сигнал, а також записувального пристрою, що протягував перед голкою або валиком з фарбою паперову стрічку. Під дією електромагніта, підключеного до лінії, валик притискався до паперу, залишаючи на ньому сліди різної довжини, якими кодувалося повідомлення.

 

На відміну від перших телеграфних апаратів стрілочного типу, які працювали за допомогою складних для того часу багатопровідних ліній зв’язку та забезпечували досить ненадійну доставку інформації, телеграф Морзе дозволив підвищити швидкість передавання повідомлень у 10 разів. При цьому застосовувався лише один сигнальний дріт (другим могла бути земля) і велося автоматичне документування запису сигналу на паперову стрічку.

 

Згодом азбука Морзе стала основною мовою телеграфії у світі. Найбільш широко використовується слуховий прийом повідомлень, який набув поширення в радіозв’язку. У морському флоті код Морзе часто застосовується як світловий зв’язок між кораблями — різні за тривалістю світлові сигнали передаються з допомогою спеціальних сигнальних прожекторів. А в деяких моделях сучасних смарт-годинників є рідкісна версія передавання коду Морзе — тактильна. Різний за тривалістю вібросигнал цих гаджетів відчувається шкірою людини як легкі дотики.

 

У сучасному світі значення азбуки Морзе більш історичне і культурне, ніж практичне. Річ у тім, що з розвитком засобів зв’язку морзянка почала виходити з ужитку. Проте в деяких випадках (наприклад, при надзвичайних ситуаціях або стихійних лихах) використання коду Морзе залишається найефективнішим, а іноді й єдиним доступним засобом зв’язку.

Паровий молот

«Фріце, нехай летить!»

Початок XIX століття приніс людству кілька винаходів, заснованих на застосуванні енергії пари, і згодом вони відіграли важливу роль у промисловому розвитку. Ними були парові молот та екскаватор — пристрої, які стали справжніми символами промислової революції та трансформації суспільства від ручної праці до машинної.

 

Можливість створення парової машини, призначеної для кування або штампування металів, передбачив ще винахідник парового двигуна Джеймс Ватт у 1784 році. За його задумом, поршень під тиском пари мав піднімати дерев’яну балку величезного молота, який після відпускання по дузі падав на заготівлю, подібно до того, як коваль опускає молот на ковадло. Через два десятиліття, у 1806 році, інженер із Суррея Вільям Деверелл подав заявку на патент своєї конструкції парового молота. Ідея полягала в тому, що молот мав бути привареним до штока поршня, який знаходився в циліндрі. Пара з котла пропускалася під поршень, піднімаючи його та стискаючи повітря над ним. Після випуску пари стиснене повітря змушувало поршень опуститися.

 

Попри те, що ідея парового молота була цілком робочою, довгий час її не втілювали у життя. Лише в 1839 році шотландський інженер Джеймс Несміт і його французький колега Франсуа Бурдон незалежно один від одного розробили конструкцію парового молота, намагаючись вирішити одну й ту саму проблему кування валів для усе більших і більших парових машин, які використовувалися в локомотивах і кораблях. Так для трансатлантичного пароплава «Грейт Брітн» був потрібний лопатевий вал діаметром 30 дюймів (близько 76 см), і викувати його інструментами, що існували на той момент, було просто неможливо. Поєднавши свої зусилля, інженери побудували перший у світі паровий молот на заводі Schneider & Cie у Ле-Крезо. Молот важив 2,5 тонни та піднімався на висоту 2 метри під впливом пари, після чого під власною вагою падав на заготівлю.

 

У 1843 році Роберт Вілсон, який працював на заводі Несміта, вніс удосконалення в конструкцію парового молота, що давало змогу регулювати силу удару. Несміт любив демонструвати фокус: паровий молот розбивав яйце, поміщене в келих для вина, не пошкодивши при цьому скло; після цього келих прибирали, і молот завдавав удару, від якого тряслася будівля.

 

Пізніше на основі парового молота була створена палебійна машина — надпотужний інструмент, який використовується для забивання паль у ґрунт при будівництві. До речі, у процесі випробувань було встановлено, що молот із відносно невеликою висотою падіння ефективніший, оскільки за заданий час можна було завдати більше ударів, при цьому сама паля зазнавала менших пошкоджень.

 

А ще на основі парового молота згодом було створено клепальні машини та дробарки для гірських порід. Тяжка робота, яка раніше вимагала значних фізичних зусиль і часу, тепер проводилася значно швидше та з більшою ефективністю.

 

У 1861 році на заводі Круппа в Ессені почав працювати паровий молот «Фріц» із силою удару в 50 тонн. Довгі роки це був найпотужніший паровий молот у світі. Існує історія, що назвали його на честь машиніста, який працював на ньому. Коли завод відвідав імператор, Крупп похвалився йому, що працівник Фріц настільки контролює молот, що може не пошкодити будь-який предмет, поміщений на ковадло. Імператор негайно поклав свій діамантовий годинник на колоду і жестом наказав Фріцу запустити молот. Коли машиніст завагався, Круп сказав йому: «Фріце, нехай летить!». Машиніст зробив, як йому було сказано, годинник залишився цілим і неушкодженим, і імператор подарував його Фріцу. Після цього паровий молот отримав свою назву, а на його станині було вигравірувано напис «Фріце, нехай летить!».

 

Згодом збудували парові молоти з силою удару до 100, а потім і до 125 тонн. Однак розвиток технологій показав, що гідравлічні та механічні преси забезпечують більш однорідну поковку, без прихованих внутрішніх дефектів, тому подальше збільшення розмірів парових молотів припинилося, а існуючі гіганти перетворилися на пам’ятники промислової революції.

 

На сьогоднішній день парові молоти продовжують використовуватися для забивання паль у землю, причому пара, яка подається циркуляційним парогенератором, у більшості випадків ефективніша, ніж повітря, що використовується в пневмомашинах. Як і раніше, парові молоти різних розмірів застосовуються і в кузнях деяких регіонів, де сучасне обладнання може бути недоступним або недоцільним з економічних причин, або у випадках, коли виробничі завдання можуть потребувати унікальних властивостей парового молота, які роблять його кращим перед іншими методами.

Паровий екскаватор — попередник сучасних екскаваторів

«Парова лопата»

Паровий екскаватор (у буквальному перекладі з англійської «парова лопата», слово «екскаватор» з’явилося пізніше від латинського excavare — видовбувати) винайшов у 1836 році американець Вільям Сміт Отіс. Пристрій був підйомним краном, установленим на залізничному вагоні, з ковшем замість звичайного для крана гака. Ківш захоплював землю, кран піднімав його і перевертав її для вивантаження, наприклад, в інші залізничні вагони. Через установлені на тій самій платформі казан і парові двигуни стріла крана могла повертатися лише на 180 градусів, тому перші подібні екскаватори часто називають «частково-поворотними». Для переміщення не був потрібний локомотив, оскільки колеса самого екскаватора були оснащені приводом від одного з його власних парових двигунів. Для роботи цієї машини прокладали тимчасові залізничні колії та за потреби переміщали їх у наступне місце.

 

Уперше паровий екскаватор був використаний на Західній залізниці в Массачусетсі, а широке поширення цих машин припало на другу половину ХІХ століття. Поступово в конструкцію вносилися вдосконалення:

  • на зміну підвісним ланцюгам у 1870-х роках прийшли сталеві троси, що дали змогу оснастити лебідки, тим самим підвищивши надійність конструкції;
  • залізнична платформа змінилася базою на гусеничному ходу, що усунуло необхідність рейок;
  • у 1884 році у Великій Британії був розроблений повноповоротний ківш, який повертався на 360 градусів, що значно підвищило ефективність екскаваторів.

До появи парових екскаваторів масштабні земельні роботи здійснювалися вручну або за допомогою тварин, тому механізація процесу дала змогу суттєво підвищити продуктивність таких робіт. Це стало особливо важливим при будівництві великих інфраструктурних об’єктів, таких як дамби, канали та залізниці. У містах Північної Америки, які швидко розвивалися, парові екскаватори використовували для викопування котлованів під фундаменти перших хмарочосів. Ці машини широко застосовувалися на рудниках та вугільних кар’єрах. Поступово вони поширилися у всьому світі.

 

У 1930-ті роки парові екскаватори були витіснені простішими та дешевшими агрегатами з дизельним двигуном, які передували сучасним землерийним машинам. Після Другої світової війни, з появою надійних гідравлічних шлангів високого тиску, на зміну екскаваторам з лебідками та тросовим підйомом прийшли універсальніші гідравлічні пристрої. Утім, на великих кар’єрних екскаваторах тросовий підйом ковша використовується й досі.

 

Сучасні екскаватори — це високотехнологічні багатофункціональні машини, призначені для виконання різних завдань у будівництві, гірничодобувній промисловості та інших галузях. Вони оснащуються різними електронними системами для покращення точності, безпеки та ефективності роботи. Виробники пропонують екскаватори різних розмірів — від величезних гірничодобувних машин, ковші яких співставні з розмірами залізничних вагонів, до компактних мініекскаваторів для роботи в умовах обмеженого простору.

Конструкція екскаваторів продовжує безперервно вдосконалюватися відповідно до технологічних інновацій та екологічних стандартів.

Адольф Сакс та його винахід

Інструмент «змієподібної» форми

1841 року на Брюссельській промисловій виставці бельгійський майстер Адольф Сакс представив публіці свій винахід — духовий музичний інструмент «змієподібної» форми, який сам автор назвав «мундштучний офліклеїд». Через рік друг Сакса, композитор Гектор Берліоз, опублікував у паризькому музичному журналі статтю, присвячену новому інструменту, у якій вперше використовував назву «саксофон», що незабаром стала популярною. Берліоз став і автором першого музичного твору з участю саксофона.

 

Новий інструмент, що володів повним і потужним звучанням, співучим тембром і великою технічною рухливістю, незабаром набув значного поширення. З середини XIX століття саксофон використовували в духових і симфонічних оркестрах, а іноді і як соло-інструмент, тобто такий, що відіграє головну роль у виконанні музичного твору.

 

З 1857 до 1870 року Сакс викладав гру на саксофоні у військовому училищі при Паризькій консерваторії. За цей час він підготував безліч блискучих музикантів та надихнув композиторів на створення творів для цього інструменту. Однак у 1870 році розпочалася війна і більшість учнів пішли на фронт, а ще через певний час училище було закрито. Після цього в Європі інтерес до саксофона поступово почав згасати. Однак «естафету» прийняли американські музиканти, зокрема, Еліза Холл, яка успішно виступала як сольний виконавець. Наприкінці ХІХ століття у США зародився новий музичний стиль — джаз, і саксофон став одним із основних його інструментів. Його специфічне звучання і величезні можливості якнайкраще підходили для цього стилю. Приблизно з середини 1930-х років саксофони стали обов’язковою частиною джаз-бандів (тобто джазових оркестрів). При цьому до складу подібних груп входили щонайменше п’ять саксофонів.

 

Саксофон залишається одним із провідних інструментів у джазовій музиці й сьогодні. Починаючи з 1969 року регулярно проводяться Всесвітні конгреси саксофоністів, у рамках яких відбуваються конкурси та фестивалі, видаються книжки та періодичні видання. 1995 року в Бордо було відкрито Європейський центр саксофона, створений для популяризації цього інструменту та написання для нього сучасної музики.

Жалюзі

Як повісити на гачки ревнощі

1841 рік подарував світу не тільки саксофон. У липні того ж року американський промисловець Джон Хемптон запатентував спеціальний світлозахисний пристрій для вікон, який був набором дерев’яних пластин — ламелів. Ламелі могли встановлюватися нерухомо або повертатися навколо своєї осі для регулювання світлових і повітряних потоків. Пристрій отримав назву «жалюзí» (від французького jalousie — ревнощі), у якому був натяк на традиції Сходу, де ревниві чоловіки ховали своїх жінок від сторонніх поглядів. Жалюзі підходять для цього якнайкраще: пропускаючи світло з вулиці в будинок, вони приховують даму від зацікавлених поглядів чоловіків, які гуляють вулицею.

 

Хоча 1841 рік і вважається офіційною датою появи жалюзі, задля справедливості варто зазначити, що не Хемптон винайшов цей виріб. Ще в 1760-х роках їх робив англійський дизайнер Джон Вебстер. Та й набагато раніше щось подібне застосовувалося у різних народів. Наприклад, у Стародавньому Єгипті фараони і знатні особи ховалися від палючого сонця за смугами очерету, розвішаними на вікнах. А в Японії та Китаї легкі й практично невагомі штори-смуги з паперу та очерету — сьодзі — доповнювали мінімалізм будівель та додавали їм легкості.

 

Проте значного поширення у Новий час жалюзі набули саме завдяки Хемптону. Спочатку вони стали популярними у США, а звідти потрапили до Європи.

 

У 1940-х роках на зміну деревині прийшов метал. Під час Другої світової війни різновид жалюзі — рафзавіси — виконували ще одну додаткову функцію: вони захищали мешканців, які ховалися в приміщеннях, від ураження осколками під час бомбардувань. Після війни необхідність у важких «броньованих» ламелях відпала, і жалюзі почали виготовляти з алюмінію, синтетичних матеріалів та тканин.

 

На сьогоднішній день жалюзі — це справжній калейдоскоп різноманітних конструкцій, матеріалів та кольорів. Існують панельні, стільникові, роликові, плісировані, венеційські (горизонтальні) і вертикальні жалюзі, і навіть так звані «римські штори». Матеріалом може бути тканина, картон, пластик, поліестер, бамбук, джут, метал і навіть скло.

 

Особливим різновидом жалюзі є рольвіконниці, або ролети — зовнішні пристрої, які захищають вікна та двері приміщення від злому. А буває, що жалюзі використовуються зовсім не на віконних і дверних отворах, а як технічний засіб, що регулює повітряний потік, наприклад, у системах охолодження двигунів внутрішнього згоряння, реактивних двигунах літаків або в аеродинамічних трубах.

Страва, якій понад 5000 років

Напевно, сьогодні неможливо знайти людину, яка б ніколи не куштувала морозива. Ці ласощі найрізноманітніших видів зараз доступні в будь-якому продуктовому магазині. Однак мало хто замислювався над тим, де і коли було вигадане перше морозиво.

 

Відомо, що це дуже давній продукт. Його історія налічує понад 5000 років! Звісно, морозиво тих часів більше нагадувало сучасний фруктовий лід, ніж те, що ми називаємо «морозивом» сьогодні.

 

Ще у III тисячолітті до н. е. у багатих китайців до столу подавалися фруктові соки, змішані зі снігом та льодом. Рецепти приготування таких десертів зберігалися як найбільша таємниця.

 

У І тисячолітті до н. е. знаменитий своєю мудрістю цар Соломон наказав перетирати та охолоджувати свіжі фрукти, щоб зберегти їхню корисність якомога довше.

 

Ягоди та фрукти упереміш зі снігом були популярні і за часів Александра Македонського. Для отримання таких ласощів спеціально відправляли рабів у гори за снігом. При цьому доводилося дуже поспішати, адже сніг досить швидко танув. Примітно, що батько медицини Гіппократ згадує у своїх працях заморожені фруктові соки як продукт, що зміцнює здоров’я та покращує самопочуття.

 

Відомі різні види морозива, які з давніх-давен були у різних народів: іранське фалуде, турецька дондурма, арабський щербет. Утім, поласувати охолодженим десертом любили не лише у спекотних країнах. У корінного населення Заполяр’я, ескімосів, існує акутак — справжнісіньке морозиво з ягід, м’яса і сала.

 

Підкорювати Європу морозиво почало 1295 року, коли відомий мандрівник Марко Поло привіз із Китаю до Італії рецепт невідомого тоді десерту. З Італії морозиво поширилося сусідніми країнами, а потім і усім світом.

 

Довгий час рецепт морозива був найсуворішою таємницею і передавався в сім’ях виробників морозива від покоління до покоління. Але 1649 року французький кулінар Жерар Тірсен відкрив світові рецепт «неаполітанського морозива» з молока, вершків та ванілі. А 1686 року в Парижі почало працювати перше кафе-морозиво «Прокоп». Через століття цей заклад пропонував клієнтам до вісімдесяти сортів такого десерту. До речі, кафе існує донині, і його прибутки надзвичайно великі.

 

Процес виготовлення морозива був доволі трудомістким, тому дозволити собі ці ласощі міг далеко не кожен. Масове його виробництво почалося лише в XIX столітті — промислова революція торкнулася всіх сфер життя людини, зокрема й цієї.

 

Почесне звання першого виробника сучасного морозива носить афроамериканець Оґастес Джексон, який працював шеф-кухарем у Білому домі у 1820-х роках. Після переїзду до Філадельфії він у 1832 році організував власний успішний бізнес у сфері громадського харчування та уславився тим, що створив безліч рецептів морозива, для якого розробив власну техніку приготування, додаючи в лід сіль. «Батько морозива» навіть упаковував свою продукцію в жерстяні банки і постачав до інших кафе, унаслідок чого згодом став одним із найбагатших жителів Філадельфії того часу. Проте Джексон ніколи не патентував свої рецепти й методи, тому сьогодні невідомо, як йому вдалося налагодити масове виробництво.

 

Винахідником першого апарата для виробництва морозива вважається співвітчизниця Джексона — домогосподарка з Філадельфії Ненсі Джонсон, яка в 1843 році запатентувала такий пристрій. Її винахід мав вигляд олов’яного циліндра, зануреного у відро з льодом. За допомогою ручного приводу циліндр, у якому, власне, і готувалося морозиво, обертався в крижаному середовищі, що сприяло швидкому заморожуванню інгредієнтів без утворення великих кристалів.

 

Морожениця Джонсон здійснила справжню революцію в індустрії морозива, зробивши його виробництво більш простим та ефективним. Завдяки цьому винаходу ласощі набули значного поширення і стали загальнодоступними.

 

Проста технологія, що лежить в основі ідеї Джонсон, використовувалася і вдосконалювалася протягом десятиліть. На зміну ручному приводу прийшли електричні двигуни, морожениці стали виготовляти із сучасних матеріалів. Завдяки удосконаленням та все більшій популярності виробництво морозива перетворилося на величезну галузь промисловості.

 

Сьогодні морозиво — це не просто продукт харчування. Воно є справжнім символом свята, сімейних моментів чи дитячих спогадів. Кафе-морозиво Heladeria Coromoto у венесуельському місті Меріда входить до Книги рекордів Гіннеса як таке, що пропонує відвідувачам найбільшу кількість смакових відтінків десерту — цілих 860!

 

Виробники морозива продовжують шукати нові смаки та працюють над створенням більш корисних для здоров’я рецептів із низьким вмістом цукру.

Патент на винахід гумової колісної шини

Навіщо винаходити колесо заново

Без сумніву, винайдення колеса — одне з найважливіших досягнень людства, що значно вплинуло на розвиток нашої цивілізації. Водночас цей геніально простий механічний пристрій має одну суттєву проблему — зношування. Хоча постійне обертання навколо центральної осі чудово підходить для переміщення важких предметів або швидкого пересування, згодом зовнішня поверхня колеса зношується або пошкоджується від контакту з камінням, внаслідок чого колесо починає котитися нерівномірно або зовсім перестає виконувати свою функцію.

 

Тому цілком природно, що одного разу хтось здогадався робити на зовнішній частині колеса витратний шар, який поглинав ушкодження, зношувався, а потім легко замінювався (це значно вигідніше, ніж змінювати все колесо цілком). Ще з часів Стародавнього Риму дерев’яні колеса возів обмотували стрічками з грубої шкіри. Іноді замість шкіри використовували металеві смуги, які хоч і робили колеса жорсткішими, служили набагато довше. Протягом століть дерев’яні колеса зі шкіряною або металевою обшивкою залишалися єдиними доступними варіантами для будь-яких транспортних засобів, тому їзда по бруківці часто перетворювалася на справжні тортури.

 

Ситуація змінилася у ХІХ столітті. 1839 року Чарлз Гуд’їр винайшов процес вулканізації природного каучуку, завдяки чому він перетворювався на більш довговічну пружну речовину — гуму. 1847 року шотландський інженер Роберт Томпсон здогадався використати цей матеріал для покриття зовнішньої поверхні коліс і навіть отримав патент на нього. Утім, його винахід тривалий час так і залишався лише ідеєю, доки Джон Данлоп 1888 року не створив першу успішну пневматичну шину. І якщо спочатку гумові шини знайшли своє застосування лише на велосипедах, то з появою мотоциклів і автомобілів їхнє виробництво розвинулося у справжню сферу промисловості. Наразі в усьому світі виробляють мільйони шин для легкових та вантажних автомобілів, промислового та сільськогосподарського транспорту, велосипедів, мотоциклів та різних спеціальних транспортних засобів.

Динаміт — нітрогліцерин, змішаний з особливою глиною (кізельгуром)

«Торговець смертю мертвий»

Як і гумові шини, які не пішли у виробництво відразу після їх винайдення в 1847 році, отриманий цього ж року італійським хіміком Асканіо Собреро нітрогліцерин також тривалий час не набував практичного застосування. Річ у тім, що ця сильна вибухова речовина була вкрай небезпечною при неправильному поводженні — вибух міг статися як від удару, так і від найменшого тертя, нагрівання чи підвищення тиску.

 

Незабаром Собреро познайомився із сином шведського промисловця Альфредом Нобелем, який дуже зацікавився пошуком способу контролю та використання нітрогліцерину як комерційно корисної вибухової речовини. Численні досліди з нітрогліцерином, що проводилися на заводі Нобелів, часто закінчувалися нещасними випадками. Унаслідок одного з них у 1864 році загинули кілька людей, серед них був і молодший брат Альфреда — Еміль. Проте зрештою праця Альфреда Нобеля увінчалася успіхом: він виявив, що після змішування нітрогліцерину з особливою глиною зі скам’янілих водоростей — кізельгуром — вибухова речовина ставала безпечною для поводження та транспортування і при цьому зберігала свою ефективність — спричиняла потужний вибух після контрольованої детонації. Кізельгур, змішаний з нітрогліцерином, отримав назву «динаміт», а відповідний патент на його винахід був виданий Нобелю в 1867 році.

 

Альфред Нобель був талановитим інженером і за своє життя він зробив 355 винаходів у галузі біології, хімії, оптики, медицини та металургії. Він першим розробив хімічний склад штучного шовку та нітроцелюлози, створив власні конструкції холодильного апарата, парового котла, газового пальника, водоміра й барометра. Але саме динаміт приніс вченому всесвітню славу.

 

Примітно, що, працюючи над вибуховими речовинами та сумішами, Альфред Нобель був затятим противником убивств і насильства. Після того як у 1888 році загинув ще один брат Альфреда — Людвіг Нобель, а журналісти помилилися і написали в газетах про смерть винахідника динаміту, учений прочитав власний некролог під назвою «Торговець смертю мертвий». Це дуже вразило Альфреда. Не бажаючи залишатися лиходієм в очах людства, 27 листопада 1895 року він склав заповіт, у якому виклав план відкриття Нобелівського фонду, який щорічно буде перераховувати винагороду за відкриття в різних сферах «тим, хто в попередньому році принесе найбільшу користь людству». Слід зазначити, що на той час Нобель був дуже багатим і володів майже 100 заводами, які виробляли вибухові речовини та боєприпаси.

 

У заповіті Нобель указав 5 сфер діяльності, представники яких можуть претендувати на винагороду (шоста — економіка — була додана вже в 1968 році). Три нагороди призначалися для найбільших відкриттів або винаходів у галузі фізики, хімії та медицини, а четверта — автору «найвидатнішої роботи» з літератури. П’ята нагорода була для «людини, яка зробила велику або кращу роботу задля зміцнення братерства між народами та скасування чи скорочення регулярних армій, формування і поширення мирних конгресів».

 

Через рік після написання заповіту, 10 грудня 1896 року, Альфред Нобель помер. Пройшло кілька років, перш ніж усі формальності були залагоджені, і 1901 року Нобелівський фонд виплатив перші грошові нагороди вченим, що тоді відзначилися. Відтоді Нобелівська премія — найпрестижніша нагорода, яка щороку присуджується за видатні наукові дослідження, революційні винаходи чи вагомий внесок у культуру або розвиток суспільства. Разом із грошовою премією, розмір якої змінюється залежно від доходу, отриманого Нобелівським фондом, лауреатам вручається золота медаль із зображенням Нобеля та диплом.

Перша англійська шпилька

Незамінний девайс від пристріту

Чи знаєте ви, що всім відому англійську шпильку винайшли в Америці? Інженер Волтер Гант шукав спосіб сплатити заборговані 15 доларів, тому вирішив придумати щось корисне та продати підприємцям. Гант узяв шматок латунного дроту і згорнув його таким чином, щоб вийшла застібка, яку можна було відкривати і закривати простим натисканням. При цьому вона ще не мала гострих країв, об які можна було б випадково поранитися. 10 квітня 1849 року Гант продав права на свій винахід компанії WR Grace and Company за 400 доларів, 15 із яких він витратив на погашення боргу, а решту 385 залишив собі. Компанія ж, яка налагодила випуск застібок, у наступні роки отримала прибуток у мільйони доларів…

 

То чому ж цей аксесуар назвали «англійською шпилькою»? Усе дуже просто. У ті часи патент не завжди захищав винахідника, тому вже восени 1849 року підприємливий британець Чарлз Роулі запатентував аналог застібки Ганта у себе на батьківщині. Після цього «шпилька Роулі» набула значного поширення по всій Європі, і до сьогодні її традиційно називають англійською.

 

Примітно, що англійська шпилька, спочатку призначена для тимчасового з’єднання тканин (наприклад, як застібка для одягу), знайшла застосування в багатьох інших сферах, наприклад, як прикраса або елемент декору. Англійську шпильку використовують у медицині для фіксації пов’язок або бинтів, з її допомогою можна тимчасово закріпити фіранки або навіть скріпити між собою пару шкарпеток, щоб вони не загубилися під час прання. Деякі люди прикріплюють шпильку до плавок, щоб позбутися можливої судоми при купанні (вважається, що укол шпилькою в спазмований м’яз допоможе відновити кровообіг і зніме спазм). А ще вважається, що приколота до одягу шпилька здатна захистити від пристріту і темних сил, але подібні властивості цього девайсу не мають наукового обґрунтування і відносяться швидше до забобонів.

Гідротурбіна на електростанції

Гідротурбіна Джеймса Френсіса

1849 рік приніс світові не тільки англійську шпильку, були і набагато складніші винаходи. Так британсько-американський інженер-будівельник Джеймс Френсіс, який працював головним інженером компанії Locks and Canals, представив власну конструкцію гідротурбіни — механічного пристрою, що перетворює енергію потоків води в обертальну енергію валу. Вал цей своєю чергою використовується для здійснення якоїсь корисної роботи, наприклад, для приводу генератора, що виробляє електроенергію.

 

Винахідник вивчив усі наявні на той момент конструкції гідротурбін і застосував наукові принципи та методи випробувань, щоб створити найбільш ефективну версію такого пристрою. Слід зазначити, що турбіна Френсіса досі використовується на гідроелектростанціях, залишаючись однією з найнадійніших і найпопулярніших у світі.

 

Ураховуючи, що гідроенергетика є одним з основних джерел відновлюваної енергії в сучасному світі, можна з упевненістю сказати, що гідротурбіни набуватимуть усе більшого поширення, а їх конструкція безперервно покращуватиметься за рахунок використання нових матеріалів та вдосконалених технологій.

Перший дирижабль

34 тисячі кілометрів за 20 днів

Науково-технічний прогрес, викликаний промисловою революцією, перетворив XIX століття на справжнє джерело відкриттів та винаходів. Патентні бюро ледве встигали обробляти заявки на нові й нові розробки, яких із кожним роком ставало все більше. Якісь із них так і залишилися нереалізованими ідеями, інші досить швидко набували широкого застосування та відчутно впливали на подальший розвиток науки і техніки.

 

1852 рік подарував людству дирижабль, безпечний ліфт та гіроскоп.

 

Ідея повітроплавання до середини XIX століття вже давно не була новою. Повітряні кулі регулярно піднімалися в повітря на потіху публіці та навіть використовувалися у військовій справі для розвідувальних цілей. Але у них був досить суттєвий недолік — вони були погано керовані й часто під дією вітру летіли зовсім не туди, куди треба. 24 вересня 1852 року французький інженер Анрі Жиффар здійснив перший політ на своєму винаході — керованій повітряній кулі сигароподібної форми, оснащеній паровим двигуном із гвинтом, який давав їй змогу рухатися в потрібний бік. «Керована повітряна куля» французькою мовою звучить як ballon dirigeable (балон дирижабль), згодом цю назву скоротили до «дирижабль».

 

Політ Жиффара започаткував епоху дирижаблів — гігантських повітряних кораблів, здатних пересуватися на різній висоті в заданому напрямку та зі значною швидкістю.

 

Справжній розквіт дирижаблів настав після закінчення Першої світової війни. У липні 1919 року британський дирижабль R34 здійснив перший переліт через Атлантичний океан із шотландського Іст-Лотіана до Нью-Йорка, після чого благополучно повернувся назад. До 1929 року трансатлантичні пасажирські рейси стали регулярними, а дирижабль «Граф Цепелін» навіть здійснив кругосвітний переліт, подолавши за 20 днів 34 тисячі кілометрів усього з трьома проміжними посадками. Рівень комфортабельності дирижаблів тієї епохи, порівняний із морськими круїзними кораблями, значно перевищував навіть ступінь зручності нинішніх авіаперельотів. На борту були ресторан з кухнею, просторий громадський салон, прогулянкові палуби, а також туалети й душові. Американський «Акрон» міг нести на борту кілька тонн вантажу та до п’яти невеликих літаків, долаючи без посадки до 17 тисяч кілометрів. Однак використання вибухонебезпечного водню для заповнення оболонок дирижаблів іноді призводило до великих катастроф. Крах німецького «Гінденбурґа» у травні 1937 року, унаслідок чого загинули 36 осіб, поставив хрест на подальшому розвитку дирижаблів.

 

І ось уже в XXI столітті про дирижаблі стали згадувати знову. Сучасні технології дають змогу зробити подібний літальний апарат абсолютно безпечним, використовуючи замість вибухонебезпечного водню інертний гелій. А сучасні авіаційні двигуни та електронні системи управління дають можливість будувати дирижаблі ще більших розмірів, але при цьому робити їх більш маневреними й швидкими. Усе це дає підстави стверджувати, що вже незабаром на дирижаблі чекає друге народження.

Винахідник демонструє свій винахід — безпечний ліфт

Від ліжка до ліфта

Автором іншого винаходу 1852 року — безпечного ліфта — став американець Еліша Ґрейвз Отіс. У 40-річному віці, будучи управителем фабрики з виробництва ліжок, він якось замислився над тим, як краще підняти будівельні матеріали на верхні поверхи будівлі. Він чув про підйомні платформи, але вони часто ламалися, і Отіс не хотів ризикувати. Разом із синами, які теж працювали на цій фабриці, Отіс сконструював власний «безпечний ліфт» та успішно випробував його. Спочатку винахідник не надав значення створеному ним пристрою і не став його патентувати. Однак, після того як фабрика з виробництва ліжок занепала, Отіс вирішив зробити з неї компанію з виробництва ліфтів.

 

Спочатку справи йшли погано — жодних замовлень на ліфти не надходило. Але Всесвітня виставка у Нью-Йорку, що відбулася 1853 року, надала чудовий шанс для реклами. У виставковому будинку «Крістал Пелас» Отіс вразив натовп, коли наказав перерізати єдину мотузку, що утримувала підйомну платформу, на якій він стояв. Мотузку перерубали сокирою, після чого платформа впала лише на кілька дюймів, перш ніж повністю зупинилася — спрацював механізм блокування.

 

Після цього компанія Отіса стала регулярно отримувати замовлення, обсяг яких подвоювався з кожним роком. Безпечні ліфти досить швидко стали найпоширенішим типом підйомного обладнання та вплинули на можливість будівництва сучасних висотних будівель.

 

Нині ліфти забезпечують швидкий і зручний спосіб переміщення між поверхами будівель, суттєво заощаджуючи час, що дуже важливо у сучасному ритмі життя. Інноваційні технології дають змогу робити їх більш енергоефективними, безпечними та зручними.

Гіроскоп конструкції Жана Фуко

Чому екран смартфона змінює орієнтацію

Того ж 1852 року у Французькій академії наук фізик Жан Бернар Леон Фуко у своїй доповіді, присвяченій виявленню обертання Землі, уперше використав термін «гіроскоп». До цього люди застосовували різні методи визначення напрямку в просторі: візуально орієнтувалися по небесних тілах (Сонцю, Місяцю, планетах), користувалися компасом, робота якого ґрунтувалася на магнетизмі Землі, або астролябією та іншими приладами, які вимірювали положення відносно зірок. На початку XIX століття Йоганн Боненберґер придумав помістити дзиґу, що обертається, в хитромудру шарнірну опору з трьох кілець — карданів підвіс. Цей пристрій спочатку не мав практичного застосування і був лише цікавою іграшкою. Фуко, який назвав його «гіроскопом», указав на здатність цього пристрою зберігати напрямок осі обертання незалежно від орієнтації підвісу, що згодом знайшло широке застосування в різних галузях.

Мабуть, на сьогоднішній день найдоступніші для розуміння пристрої з використанням гіроскопів — це гіроскутери та гіроборди. Ці персональні транспортні засоби чудово зберігають своє положення у просторі завдяки тим самим гіроскопічним системам, які лежать в основі їхньої конструкції.

Крім того, гіроскопи широко використовуються в авіації та космонавтиці, у морській навігації, у системах стабілізації автомобілів, у безпілотних транспортних засобах та медичній техніці, у робототехніці, у смартфонах та електронних пристроях (саме завдяки вбудованому гіроскопу ваш смартфон автоматично змінює орієнтацію екрану). З розвитком технологій значення гіроскопів тільки зростає, при цьому відкриваються нові й нові галузі їх застосування.

Медичний шприц

Укол тростиною

Спроби введення ліків до організму людини за допомогою спеціальних пристроїв робилися з давніх часів. Ще «батько медицини» Гіппократ використовував для цих цілей свинячий сечовий міхур, вставляючи в нього тростину, за допомогою якої впорскував препарати в надріз на шкірі. До речі, у деяких європейських мовах (англ. Syringe, фр. Seringue, ісп. Jeringa, італ. Siringa) шприци досі називаються співзвучно з давньогрецьким «сирінкс» — тростина. Звичне нам слово «шприц» походить від німецького spritzen — бризкати.

 

І навіть попри те, що внутрішньовенні ін’єкції проводилися починаючи з середини XVII століття, шприц у тому вигляді, у якому ми знаємо його зараз, був винайдений лише у 1853 році. Сконструювали цей пристрій для ін’єкцій незалежно одна від одної одразу дві людини: французький хірург Шарль Ґабріель Праваз та шотландський лікар Александер Вуд.

 

Шприц Праваза був виготовлений зі срібла і мав гвинтовий механізм для дозування рідин. Пристрій Вуда був зі скла, що давало змогу бачити та вимірювати його вміст, а для ін’єкції використовувався поршень.

 

На початку 1890-х років з’явилися багаторазові шприци, виготовлені повністю зі скла. Створив їх французький склодув Фурньє. Ці шприци стала випускати компанія Luer — відомий виробник хірургічних інструментів. До кінця XIX століття шприци «Луер» продавалися вже по всій Європі та навіть у США. До речі, посадковий конус для голки згодом був стандартизований і досі називається «тип Луер».

 

У 1906 році був створений багаторазовий шприц зі скляним циліндром, металевим поршнем та металевою голкою. Така конструкція відома нині як «тип Рекорд».

 

Зазвичай стерильні шприци пакувалися у щільний коричневий папір — крафтпакет. Багаторазові голки, що йшли у комплекті до шприца, від тривалого використання та багаторазової термообробки згодом затуплювалися, тому уколи, які робили ними, були більш болючими, ніж ті, які роблять зараз одноразовими шприцами.

 

Перший одноразовий пластиковий шприц з’явився в 1956 році. Його винайшов і запатентував фармацевт із Нової Зеландії Колін Мердок. Спочатку такі шприци планувалося використовувати для вакцинації тварин — такий шприц був наповнений ліками заздалегідь. Однак пізніше винахідник зрозумів, що одноразові шприци можна застосовувати і в лікарській практиці, звівши цим до мінімуму ризик передавання інфекцій від одного пацієнта до іншого. На початку 1970-х років Мердок зареєстрував патент на свій винахід у всіх країнах світу.

 

Сучасну медицину неможливо уявити без шприців, різноманітних видів і типів яких сьогодні існує безліч. Більша частина їх використовується для ін’єкцій — уколів, проте існують і вузькоспеціалізовані шприци, призначені для виконання певних процедур.

 

Розробники продовжують шукати способи вдосконалення шприців, щоб максимально знизити болючість уколів та мінімізувати будь-які ризики поширення інфекцій.

Планер Джорджа Кейлі

«Мене наймали правити кіньми, а не літати»

Англієць Джордж Кейлі був вихідцем із заможної та доволі знатної родини, тому здобув гарну освіту у приватних вчителів і міг собі дозволити присвятити весь свій вільний час (якого в нього теж вистачало) улюбленій справі. А його улюбленою справою ще з дитинства було конструювання літальних апаратів. Кейлі одним із перших зацікавився теоретичним аспектом повітроплавання і присвятив своє життя створенню «керованого парашута» — так сам винахідник називав свої розробки, метою яких було тривалий час триматися в повітрі, подібно до парашута, але за бажанням підніматися і опускатися на потрібну висоту.

 

Вважається, що Кейлі першим підійшов до будівництва літальних апаратів, важчих за повітря, з наукової точки зору. Будь-яку нову ідею він спочатку тестував на моделях, при цьому всі спостереження ретельно записував та аналізував. Саме досягнення Кейлі використовували брати Райт під час створення своїх перших літаків. Але все це було через сторіччя після того, як Кейлі в 1809 році сформулював два важливі висновки:

  • підйомна сила виникає за рахунок різниці тиску під і над крилом;
  • крила з вигнутими поверхнями дають більшу підйомну силу, ніж плоскі.

Крім цього, Кейлі вивчав, як змінюється стійкість літального апарата під час переміщення центру ваги.

Довгий час винахідникові вдавалося створювати тільки такі крилаті літальні апарати, які могли утримувати людину в повітрі лише нетривалий час, а сам політ зазвичай виглядав як серія затяжних стрибків. Кейлі відмовлявся від використання двигунів, оскільки вони були занадто громіздкими, і покладався на махові крила, які приводилися в дію м’язовою силою людини.

 

Лише 1853 року сер Джордж Кейлі, якому на той момент вже виповнилося 80 років, сконструював перший планер — безмоторний крилатий літальний апарат, який підняв людину в повітря. По суті, це був величезний повітряний змій, якого підтримував напливний потік повітря: дерев’яний каркас, обтягнутий тканиною, із невеликим кошиком, подібним до каное, в якому сиділа людина. За спогадами онуки винахідника, пілотом планера став візник, який після приземлення вигукнув, що його «наймали правити кіньми, а не літати».

 

Досліди з планерами дали цінні знання про динаміку польоту, аеродинаміку та управління, які стали основою для майбутніх авіаційних технологій. У 1909 році Вілбур Райт, один із братів, які створили літак, сказав: «Майже сто років тому англієць сер Джордж Кейлі підніс науку про польоти на таку висоту, якої вона не досягала раніше і навряд чи досягла за минуле століття». А в 1973 році у Великій Британії для зйомок документального фільму була побудована діюча копія планера Кейлі.

 

Сучасні планери відіграють важливу роль у навчанні пілотів, а також застосовуються для спортивних, розважальних та туристичних цілей. А оскільки планери, на відміну від моторизованих літальних апаратів, не використовують паливо під час польоту, то вони є більш екологічними і саме тому розглядаються як перспективний тип транспорту повітряного сполучення.

Пластик в ім’я життя

До середини XIX століття багато товарів повсякденного попиту виготовляли з матеріалів тваринного походження. Слонова кістка йшла на виробництво більярдних куль, клавіш для роялів та піаніно, люльок, кісточок доміно. Із черепахових панцирів робили гребені для волосся, ручки столових приладів та різну біжутерію. Китовий вус був основною сировиною для набивання меблів і матраців, його застосовували для шиття білизни та одягу, з нього робили щітки, плели сидіння стільців та сітки для ліжок, а також виготовляли перуки та плюмажі солдатських шоломів. Усе це призвело до того, що в якийсь момент величезна кількість тварин опинилася на межі вимирання. Така ситуація вимагала появи принципово нових матеріалів, якими зрештою стали пластмаси, або пластики.

 

Перший пластик винайшов англієць Олександр Паркс у 1855 році. Розчинивши в етиловому спирті нітроцелюлозу (речовину, одержувану при обробці крохмалю та деревних волокон азотною кислотою), він отримав речовину, якій дав назву «паркезин». Винахідник створив власну компанію для виробництва нового матеріалу і навіть отримав бронзову медаль на Міжнародній виставці 1862 року в Лондоні за водонепроникну тканину на основі своєї розробки. Однак незабаром компанія збанкрутувала, і Паркс так і не зміг досягти успіху у своєму починанні. Але вже в 1869 році Джон Веслі Гаят удосконалив процес, придуманий Парксом, запропонувавши просочувати целюлозні волокна камфорною олією, в результаті чого матеріал виходив прозорим та пластичним.

 

Його стали продавати під назвою «целулоїд», яка і прийшла на зміну «паркезину».

Незабаром із целулоїду почали робити недорогі зубні щітки, гребінці, дитячі іграшки тощо. Величезною перевагою цього матеріалу було те, що після нагрівання йому можна було легко надати потрібної форми, яку він зберігав після охолодження або затвердіння. Саме ця властивість — пластичної деформації — згодом дала назву цілій індустрії подібних матеріалів: «пластмаси», або «пластика».

 

З розвитком хімічної промисловості наприкінці XIX — на початку XX століть з’явилися нові синтетичні полімери, що стало основою для створення інших типів пластмас. 1898 року німець Ганс фон Пехман синтезував поліетилен, а 1907 року американець бельгійського походження Лео Бакеланд винайшов першу недорогу, негорючу і повністю синтетичну пластмасу універсального застосування — бакеліт. У 1908 році швейцарець Жак Едвін Бранденберґер розробив метод отримання целофану.

 

Після Першої світової війни нові види пластмас почали з’являтися майже щомісяця. Пластикові матеріали виявилися ключовими для багатьох інновацій та технологічних проривів. Використання пластмас для виробництва й пакування різної продукції дало змогу знизити вартість товарів, а також зробити їх транспортування більш ефективним. Пластики застосовувалися в авіації, автомобілебудуванні, електроніці, медицині, будівництві. Пластик став важливим матеріалом для дизайнерів і художників, що сприяло розвитку сучасного мистецтва.

 

Водночас, широке використання пластику призвело до масштабних проблем із забрудненням довкілля, тому сьогодні вчені всього світу працюють над створенням пластикових матеріалів, які могли б легко розкладатися в природі, знижуючи шкідливий вплив на неї.

 

Пластик має безліч корисних властивостей, таких як легкість, міцність та довговічність, що робить його цінним матеріалом у різних галузях. Сучасний світ просто неможливо уявити без пластмас. Однак для запобігання екологічній катастрофі необхідно продовжувати дослідження в галузі пластиків та їх утилізації, а також розвивати більш екологічні методи виробництва та використання цих матеріалів.

Свинцево-кислотний елемент живлення Планте

Сучасний свинцево-кислотний акумулятор

Як перезарядити батарею

Хімічні елементи живлення, винайдені на початку XIX століття Алессандро Вольта, здійснили справжню революцію у фізиці та привели до появи принципово нових технологій, пов’язаних з електрикою. Однак гальванічні елементи мали один істотний недолік — після того як усередині батареї витрачалися хімічні реагенти, її доводилося викидати, оскільки для відновлення працездатності потрібно було фактично створити батарею заново.

 

1859 року француз Ґастон Планте винайшов свинцево-кислотну батарею — перший хімічний елемент живлення, який можна було заряджати, пропускаючи крізь нього електричний струм. У його конструкції свинцеві електроди були занурені у сірчану кислоту. Реагуючи з нею, вони утворювали сульфат свинцю, але при цьому позитивний електрод (анод) вивільняв електрони, а негативний (катод) — поглинав їх, створюючи тим самим електричний струм. При пропусканні крізь батарею зворотного струму ці хімічні реакції можна повернути назад, таким чином перезаряджаючи її.

 

Оскільки елемент Планте міг накопичувати — акумулювати — електроенергію, батареї такого типу стали називати акумуляторними або просто акумуляторами. Акумулятори Планте, що складалися з двох свинцевих листів, розділених гумовими смужками та скручених у спіраль, використовувалися для живлення освітлення у вагонах поїздів під час зупинки на станції. У 1881 році француз Каміль Альфонс Фор дещо вдосконалив конструкцію акумулятора Планте. Він запропонував використовувати свинцеві решітки, у які вдавлювалася паста з оксиду свинцю, утворюючи пластину. Кілька пластин, установлених одна на одну, значно підвищували продуктивність батареї, до того ж таку конструкцію легше було виробляти серійно.

 

Свинцево-кислотні батареї досить важкі та громіздкі, але при цьому вони можуть накопичувати та утримувати значну кількість енергії, а також створювати дуже великі струми при стрибках напруги, оскільки мають низький внутрішній опір. Завдяки таким якостям свинцево-кислотні акумулятори досі використовуються в автомобілях, а також у морських та повітряних суднах. При цьому основний принцип їхньої дії не змінився з 1859 року.

 

На початку 1930-х років замість рідкої сірчаної кислоти було запропоновано використовувати гелевий електроліт, який не тільки був менше схильний до розливу або витікання, але й забезпечував стабільну роботу акумулятора навіть при екстремально низьких температурах, за яких рідкий електроліт просто замерзав. Утім, перші «герметичні» версії свинцево-кислотних акумуляторів, здатні працювати у різних положеннях без збоїв та протікань, з’явилися лише у 1970-х роках. Такі батареї не потребували вимірювання щільності та доливання електроліту, тому їх ще часто називають «необслуговуваними». Герметичні необслуговувані акумулятори знайшли широке застосування в резервних джерелах живлення, безперебійних джерелах живлення (БДЖ), автомобільних стартерних акумуляторах та інших сферах, де зручність експлуатації є важливим фактором.

 

Попри свої недоліки (велика вага, обмежена кількість циклів заряджання та розряджання), свинцево-кислотні акумулятори мають важливе значення для забезпечення електроенергією та енергетичної стійкості в різних сферах людської діяльності. Ці відносно недорогі пристрої (порівняно з деякими іншими типами акумуляторів) відрізняються високою надійністю та тривалим терміном служби, тому ще тривалий час продовжуватимуть використовуватися для цілої низки сфер застосування.

«Обережно, двері зачиняються…»

10 січня 1863 року фірма Metropolitan Railway відкрила першу лінію так званої позавуличної залізниці. Ця лінія мала загальну протяжність 3,6 кілометра і складалася із семи станцій. Потяг, який тягнув паровоз, був оповитий димом, і сажа осідала на одязі пасажирів, які розміщувалися у відкритих вагонах. Проте новий вид транспорту користувався великою популярністю — за один лише день відкриття поїздом скористалися близько тридцяти тисяч жителів Лондона. Згодом, коли подібні залізничні лінії з’явилися і в інших містах Європи, за ними закріпилася назва фірми-першопрохідця — метрополітен.

 

У 1890 році на зміну паровій тязі прийшла електрична, що дало змогу прокласти нову залізничну гілку між Сіті та Південним Лондоном повністю під землею. Зрештою обидві гілки метрополітену, поряд з іншими, були об’єднані в лондонське метро, яке на сьогодні є найстарішим і одним із найбільших у світі. Наразі воно складається з 11 ліній та налічує 270 станцій, сумарна довжина колій перевищує 400 кілометрів, а за рік перевозиться понад мільярд пасажирів.

 

З Лондона технологія швидко поширилася на інші міста Європи, США, Аргентини та Канади. При цьому деякі залізниці були переобладнані з парових, інші від самого початку проєктувалися як електричні.

 

Другим за старшинством у світі є метро Нью-Йорка, відкрите ще 1868 року як надземна лінія, проте 1904 року замінене підземкою. 6 червня 1892 року перша надземна лінія метрополітену на паровій тязі відкрилася в Чикаго. На європейському континенті найстарішими є метрополітени Афін (1869), Будапешта (1896), Відня (1898), Парижа (1900), Берліна (1902) і Гамбурга (1912). Іноді до найстаріших метрополітенів Європи зараховують стамбульський «Тюнель», який діє в європейській частині міста з 1875 року. Однак по суті це фунікулер, а повноцінне метро у Стамбулі відкрили лише 1989 року.

 

Сьогодні метрополітен, або підземка, як його ще часто називають, відіграє важливу транспортну роль у великих містах, забезпечуючи швидке та ефективне перевезення пасажирів між різними частинами міста. На відміну від наземних видів транспорту метро не залежить від дорожніх пробок, тому швидкість руху підземних поїздів завжди залишається високою. Важливо, що пересування на метро є екологічнішим варіантом порівняно з особистим транспортом, оскільки «електрички» не забруднюють повітря шкідливими викидами. При цьому відмова від особистого транспорту на користь метрополітену вирішує проблеми з місцями для паркування, а також знижує загальний рівень шуму і вібрацій у міському середовищі, що позитивно впливає на якість життя людей.

 

Зростання метромереж у містах всього світу є пріоритетним розвитком транспортної інфраструктури, оскільки дає змогу забезпечити ширше охоплення та кращу доступність для населення. Упровадження нових технологій, таких як автоматизовані поїзди та системи керування, може значно підвищити ефективність метрополітену та безпеку його пасажирів.

Незамінний інгредієнт сучасної кулінарії — маргарин

Холестерин VS трансжири

У першій половині ХІХ століття чисельність населення Землі досягла свого першого мільярда, подвоївшись протягом останніх 300 років. При цьому завдяки промисловій революції насамперед зростало населення міст, а міські жителі не могли розраховувати на свій город та домашнє господарство. І хоча ефективність фермерства значно збільшилася за рахунок механізації, продуктів харчування з кожним роком починало не вистачати.

 

У 1868 році Наполеон III, племінник Бонапарта, напередодні війни з Пруссією пообіцяв винагороду тому, хто придумає замінник вершкового масла. За допомогою нового продукту він розраховував вирішити проблему харчування для солдатів та бідняків.

 

На виклик імператора відгукнувся хімік Іпполіт Меж-Мур’є. За основу для нового харчового продукту він вирішив взяти відкриту ще 1813 року маргаринову кислоту, яка отримала свою назву за перламутровий блиск (у перекладі з грецького «маргарос» — перламутровий або перловий). Сировиною для замінника вершкового масла, названого винахідником олеомаргарином, став яловичий жир і молоко низької жирності, яке не підходило для виробництва масла. Згодом назва була скорочена до сучасного «маргарин». Продукт вийшов значно дешевшим за олію, але при цьому мав здатність зберігатися протягом тривалого часу, не змінюючись і зберігаючи свою харчову цінність. За свій винахід Іпполіт Меж-Мур’є став кавалером ордену Почесного легіону. Проте в армії маргарин зустріли дуже насторожено. І насамперед через незвичайний біло-сірий колір, не типовий для вершкового масла. Інакше кажучи, великого успіху новий продукт не мав.

 

1871 року Меж-Мур’є продав свій патент голландцю Антону Юрґенсу, який заснував фірму Jurgens, згодом вона зазнала кількох злиттів, поки не перетворилася на сучасну транснаціональну компанію Unilever — одного з найбільших світових виробників товарів повсякденного попиту.

 

Юрґенс здогадався додати до оригінального рецепту Меж-Мур’є рослинну олію, завдяки чому маргарин став дужче схожий на масло і, як наслідок, швидко завоював прихильність населення, оскільки більшість городян того часу не могли дозволити собі дороге вершкове масло, а дешеве було брудним та згірклим. Протягом наступного десятиліття маргарин набув поширення по всій Європі, а потім і в США.

 

Примітно, що Юрґенс називав свій продукт «бутерин», але великі виробники молока почали подавати скарги до уряду, внаслідок чого вийшла постанова називати штучний продукт так, щоб це не було схоже на слово «масло» («бутер» у більшості європейських мов). Тому в 1887 році бутерин знову перетворився на маргарин.

 

Незабаром виробники придумали, як використовувати для виробництва маргарину ще дешевші, отримані за допомогою нових технологій рослинні олії. Але для затвердіння їх таки доводилося змішувати з тваринними жирами або пальмовою олією. У 1897 році знайшлося вирішення і для цієї проблеми — французький хімік Поль Сабатьє відкрив метод каталітичного гідрування сполук вуглецю, внаслідок якого стало можливим при високій температурі приєднувати до молекул рослинної олії атоми водню, щоб рідка олія ставала щільнішою або навіть тверділа. До речі, 1912 року Поль Сабатьє навіть отримав Нобелівську премію за своє відкриття.

 

Німецький хімік Вільгельм Норманн, розвиваючи ідеї Сабатьє, 1901 року розробив технологію гідрогенізації. Примітно, що ця розробка не призначалася для харчової промисловості: учений шукав економічну альтернативу моторним мастилам. У 1909 році патент на винахід Норманна викупила компанія Procter & Gamble (заснована свічкарем Проктером і миловаром Ґемблом). Спочатку промисловці хотіли використовувати дешеву рослинну олію замість тваринного жиру для варіння мила, але виявилося, що набагато вигідніше продавати свій новий товар як недорогий харчовий продукт. Зрештою на ринку з’явився перший маргарин Crisco, отриманий повністю з олії. Успіху Crisco значною мірою сприяв вдалий маркетинговий хід: покупцям роздавали безкоштовні кулінарні книги, де цей продукт був потрібний для кожного рецепту.

 

Після цього почалася переможна хода маргарину по всьому світу. Цьому сприяли відразу кілька факторів:

  • традиційних продуктів (вершкового масла та сала) на всіх продовжувало бракувати;
  • як побічні продукти переробки було відкрито соєву та лляну олії, які можна було з успіхом використовувати для виробництва маргарину;
  • усім подобалося, що новий замінник олії був м’яким практично відразу після діставання з холодильника.

Економічна криза — Велика депресія — і Друга світова війна, що послідувала за нею, ще більше підштовхнули виробників харчової продукції до практично повного переходу на рослинні олії та жири. У другій половині XX століття споживання маргарину перевищило споживання вершкового масла.

Маргарин і дотепер продовжує широко використовуватися в харчовій промисловості. Він застосовується під час виробництва хлібобулочних, кондитерських виробів та інших продуктів. Крім інших переваг, маргарин дає змогу продовжити термін придатності упакованих продуктів.

 

Утім, не все так добре. Попри те, що в 1970-х виробники маргарину впевнено заявляли, що їхній продукт корисніший за масло, оскільки не містить холестерину (у ті часи вже було відомо, що високий рівень холестерину — це погано), назвати маргарин корисним було б неправильно. Як з’ясувалося пізніше, вміст у ньому трансжирів для здоров’я людей значно небезпечніший. У 2011 році Всесвітня організація охорони здоров’я закликала повністю виключити речовини, які містять трансжири, з продуктів харчування. Після цього багато виробників прибрали трансжири з виробництва маргарину і почали називати таку продукцію спредом. У будь-якому випадку перед покупкою слід уважно ознайомитися зі складом харчового продукту, щоб зменшити ризики для свого здоров’я.

 

Хай там як, можна з упевненістю сказати, що маргарини допомагають успішно вирішувати проблему забезпечення людства продуктами харчування, тому в майбутньому подібна харчова продукція буде безперервно розвиватися з використанням нових технологій, які роблять її безпечнішою та кориснішою.

Перша друкарська машинка

QWERTY

У 1868 році також з’явилася перша комерційно успішна друкарська машинка. Запатентували її американці Крістофер Шоулз, Карлос Ґлідден та Семюель Соул. Робочий прототип цього пристрою був виготовлений годинникарем Маттіасом Швальбахом. Пізніше винахідники продали свої частки в патенті виробнику швейних машин «Ремінґтон і сини», а 1 березня 1873 року стартувало виробництво першої моделі — «Ремінґтон № 1». Примітно, що саме завдяки цій друкарській машинці, сучасні комп’ютерні клавіатури мають так звану розкладку QWERTY — за першими літерами верхнього ряду клавіш.

 

Машинки, які давали змогу надрукувати текст, досить швидко набули значного поширення. Витратні матеріали для них — друкарські стрічки — робили виробники копіювального паперу, американські підприємці на прізвище Ундервуд (насправді, в англійській вимові «Андервуд», але так уже вийшло, що у широке застосування потрапив саме «Ундервуд»). Дізнавшись, що компанія «Ремінґтон» зібралася сама випускати друкарські стрічки, Ундервуди вирішили відповісти аналогічною дією — почати виробляти друкарські машинки. Для цього вони найняли американця німецького походження, інженера Франца Ваґнера, який почав проєктувати нові моделі цих пристроїв. Так 1900 року з’явилася легендарна модель «Ундервуд 5». Ця машинка стала настільки успішною, що за час її виробництва було продано понад 4 мільйони одиниць, а її дизайн задав тон усім іншим машинкам на десятиліття вперед.

 

Звісно ж, згодом з’явилася безліч нових моделей друкарських машинок, але жодна з них не змогла повторити успіх «Ундервуда». Конструкція їх безперервно вдосконалювалася — з’являлися клавіші з новими функціями, можливості друку відразу кількома кольорами або майже безшумно. У середині XX століття були створені електричні та електромеханічні друкарські машинки, які покращували швидкість та ефективність набору тексту.

 

З розвитком комп’ютерів у другій половині XX століття друкарські машинки поступилися своїми позиціями. Комп’ютери надали більш зручні та багатофункціональні засоби для обробки тексту. Нині друкарські машинки стали предметом колекціонування, а не повсякденного використання. Проте вони залишили свій слід у культурі та мистецтві, служать символом ери письмової комунікації.

 

У цілому, історія друкарських машинок є прикладом того, як технології еволюціонують і як нові винаходи змінюють застарілі в результаті постійних інновацій.

Дмитро Іванович Менделєєв та його періодична таблиця хімічних елементів

Менделєєв — великий вчений чи екстрасенс

1 березня 1869 року вчений-енциклопедист (тобто фахівець із різних галузей знань) Дмитро Іванович Менделєєв (за даними деяких дослідників, син вихрещеного єврея) представив громадськості перший цілісний варіант відкритого ним періодичного закону хімічних елементів. Друг Менделєєва, професор геології Олександр Іностранцев, любив розповідати, що Дмитро Іванович побачив таблицю елементів уві сні, після чого прокинувся і одразу записав усе на папері. Студентам ця історія дуже сподобалася — виявляється, для здійснення визначного відкриття достатньо лише глибоко заснути. Сам Менделєєв так коментував цю версію: «Я над нею, можливо, двадцять років думав, а ви гадаєте: сидів, і раптом… готово».

 

Слід зазначити, що різні дослідники досить давно помітили схожість властивостей деяких хімічних елементів і шукали способи класифікувати та систематизувати їх. Найголовнішою складністю, з якою вони при цьому стикалися, було те, що навіть на початку XIX століття науці було відомо не так багато хімічних елементів, а навіть для добре відомих далеко не завжди вдавалося правильно визначити значення маси їх атомів.

 

Менделєєв зумів розмістити хімічні елементи у порядку зростання їх атомних мас у такий спосіб, що елементи зі схожими хімічними властивостями опинилися в одній вертикальній колонці, чи групі. Головна перевага створеної таблиці полягає в тому, що вона дає змогу передбачати властивості ще не відкритих хімічних елементів і речовин. Згодом, коли були відкриті нові елементи, їх властивості виявилися дуже близькими до пророкованих Менделєєвим, що підтвердило правильність висновків ученого.

 

Таблиця Менделєєва використовується до цього дня, хоча з часом вона все ж таки зазнала певних змін: було перероблено розташування деяких елементів для більш точного відображення їх хімічних властивостей і подібності до інших елементів, з’явилися нові інформаційні блоки. Крім цього, майже вдвічі збільшилася кількість відомих хімічних елементів — від 63 за часів Менделєєва до 118 сьогодні.

Перший пилосос

Сучасний Hoover Whirlwind

«Пихкаючий Біллі» та його рідня

Того ж 1869 року американський винахідник Айвз Макґаффні отримав патент на перший у світі пилосос. Слід зазначити, що спроба якось механізувати процес збирання пилу в будинку була зроблена ще в 1860 році — інший американець Деніель Хесс створив підмітальну машину, у якій круглі щітки збирали пил з килимів і закидали його в ємності з водою. Назвати цей пристрій пилососом було б неправильним, оскільки ніяких усмоктувальних пристосувань він не мав. А ось винахід Макґаффні, який отримав назву «Вихор» (Whirlwind), був обладнаний щітковим вентилятором для всмоктування повітря. Працював цей вентилятор від ручного приводу — під час прибирання потрібно було крутити ручку, з’єднану з вентилятором приводним ременем. Пилосос мав великий мішок для збирання пилу та зовні нагадував сучасні вертикальні пилососи.

 

Попри сумнівну зручність використання, пилосос Макґаффні зацікавив публіку. За кошти, отримані від перших продажів, винахідник навіть зміг створити власну компанію з виробництва пилососів, які продавалися по 25 доларів за штуку.

 

У 1899 році американець Коррін Дюфур здогадався використовувати в прибиральній машині компактний електродвигун, проте його винахід не всмоктував, а, навпаки, видував пил потужним потоком повітря. Великого поширення цей пристрій не набув.

 

Перший вакуумний пилосос із мотором з’явився у 1901 році. Вигадав його інженер Губерт Сесіл Бут. «Пихкаючий Біллі», як прозвали цей прилад у народі за дуже шумну роботу, був оснащений бензиновим двигуном внутрішнього згоряння та вакуумним насосом у 5 кінських сил. Через величезні розміри та вагу цей пилосос переміщали кінним возом, а керували його роботою 4 людини. Під’їжджаючи до будинку клієнта, вони розгортали 30-метровий шланг, протягували у житло замовника і таким чином прибирали в приміщенні. Варто зазначити, що винахід Бута допоміг покласти край епідемії чуми, тому користувався великою популярністю серед населення. Згодом бензиновий двигун був замінений електромотором, який дав змогу значно знизити шумність роботи, але не зробив пилосос компактнішим.

 

Новину про успіх «Пихкаючого Біллі», що розлетілася по всіх газетах, одного разу помітив прибиральник Джеймс Мюррей Спенґлер. Від постійного контакту із запиленим повітрям у нього розвинулася астма, тому Спенґлер поставив собі за мету розробити портативну версію вакуумного очищувача. Взявши за основу ручний пилосос Макґаффні, Спенґлер оснастив його електромотором, і отриману модель показав своїй кузині. Чоловік кузини Вільям Генрі Гувер допоміг Спенґлеру запатентувати його винахід, і в 1908 році вони спільно заснували компанію з виробництва пилососів. У XX столітті компанія Hoover була настільки популярною, що в багатьох країнах слово «гувер» стало загальною назвою, замінивши собою слово «пилосос». До речі, уже в XXI столітті компанія Hoover випустила модель Whirlwind, присвячену першому пилососу, винайденому Макґаффні.

 

У континентальній Європі перші пилососи почали продаватися в Данії 1910 року. І хоча з часом з’являлися нові виробники цих побутових приладів, протягом багатьох років після появи вони залишалися предметом розкоші. Лише після Другої світової війни, коли військову промисловість почали переводити на цивільний напрямок, пилососи стали звичним явищем для середнього класу.

 

У 1983 році промисловий дизайнер Джеймс Дайсон після багаторічних спроб і помилок винайшов перший пилосос без мішка для збирання пилу. А 1997 року компанія Electrolux продемонструвала перший прототип робота-пилососа. У 2004 році у Великій Британії був представлений пилосос на повітряній подушці, що мав значно більшу маневреність, ніж звичайні колісні моделі. Крім цього, було розроблено нову технологію рециркуляції повітря, яка замість вакууму використовує повітряний потік для збирання пилу з килима. Вона є набагато енергоефективнішою, ніж вакуумний метод очищення.

 

Сьогодні десятки виробників пропонують покупцям різні моделі пилососів — від класичних із мішком-пилозбірником до мийних або парових очищувачів. При цьому залежно від призначення їхні розміри можуть бути від дуже невеликих (автомобільні пилососи) до досить значних — у людський зріст (професійні будівельні пилососи, здатні прибирати шматки цегли та штукатурки). А сучасні роботи-пилососи, оснащені безліччю датчиків та інтелектуальними системами, відрізняються повною автономністю. Вони здатні самостійно заряджатися, робити сухе та вологе прибирання, переміщаючись по кімнатах, а потім здійснювати самоочищення. Так за сто років пилосос перетворився з величезної шумної машини на компактного роботизованого помічника з прибирання, що вимагає від свого власника мінімального обслуговування.

Залізничне автозчеплення

Перший автоматичний зчіпний пристрій — автозчеплення

До середини ХІХ століття майже всю планету оперезали залізниці. Розвиток промисловості вимагав постійного збільшення обсягів та швидкості вантажоперевезень, тому в якийсь момент залізничники зіткнулися з необхідністю створення автоматичного зчіпного пристрою для паровозів і вагонів. Річ у тім, що ручне зчеплення вагонів, як це було з моменту винаходу паровоза, потребувало занадто багато часу. До того ж безпосередня участь людини в цьому процесі часто призводила до нещасних випадків, оскільки перебувати між вагонами при їх з’єднанні дуже небезпечно.

 

Перший автоматичний зчіпний пристрій — автозчеплення — винайшов колишній майор армії Конфедерації американець Елі Джанней. Відповідний патент він отримав 29 квітня 1873 року. Обладнання, що забезпечувало автоматичне зчеплення вагонів між собою без перебування між ними людини, набуло значного поширення спочатку на залізницях Пенсильванії, а потім і у всіх Сполучених Штатах. У 1893 році Конгрес США ухвалив закон «Про гарантії безпеки на залізничному транспорті», який зробив обов’язковою наявність автоматичного зчеплення для всіх залізничних одиниць рухомого складу.

 

Пристрій Джаннея безперервно вдосконалювався: істотні зміни вносилися в 1887, 1904, 1916, 1918 та 1930 роках. При цьому кожне нове зчеплення позначалося літерним кодом за алфавітом — тип В, тип С, тип D і так далі. Цікаво, що нині на залізницях північноамериканського континенту застосовуються автозчеплення типів F і Н, прийняті ще у 1946 та 1954 роках.

 

З середини 1920-х автозчеплення Джаннея почали використовувати в Японії. Повне переобладнання всього рухомого складу залізниць працьовиті японці змогли здійснити лише за добу. З Японії це автозчеплення потрапило до Китаю, а потім до В’єтнаму та Кореї. А ось в Індії на його основі було розроблено власну конструкцію, сумісну з ручними зчепленнями старих типів.

 

У СРСР перехід на автоматичні зчіпні пристрої розпочався 1935 року. Колектив інженерів розробив своє автозчеплення, яке отримало позначення СА-3, а на Заході зване «російським».

 

У Європі впроваджувати автоматичні зчіпні пристрої, як це не дивно, не поспішали. Попри створення багатьох успішних проєктів (наприклад, вигадане ще в 1903 році автозчеплення Шарфенберґа, застосовуване в деяких випадках до сьогодні), європейські залізничники досить скептично ставилися до переваг автозчеплень, вважаючи, що вони не виправдовують витрат на переобладнання всіх наявних в експлуатації вагонів. До того ж статистичні дані про результати діяльності американських та європейських залізниць вказували на те, що автозчеплення не виключали нещасних випадків повністю, тому в Європі потяги тривалий час продовжували з’єднувати вручну.

 

Ситуація почала змінюватися лише після Другої світової війни, коли значну частину залізничного обладнання було просто знищено. Нові вагони хоч і продовжували будуватися зі старими пристроями ручного зчеплення, але вже мали посилені рами, на які у подальшому планувалося встановлювати автозчеплення. На таке рішення вплинув той факт, що ручне зчеплення не могло конкурувати за міцністю з автоматичним — людина просто не змогла б підняти компоненти, здатні витримати аналогічні навантаження. Відповідно, поїзди з автозчепленнями мали значно більшу вантажопідйомність — маса потяга могла бути вчетверо більшою, ніж при ручному зчепленні.

 

Розробка європейського автозчеплення почалася лише 1957 року. Було вирішено створити такий зчіпний пристрій, який був би сумісним із радянським. Утім, остаточного переходу на автозчеплення в Європі так і не сталося. Навіть сьогодні там можна зустріти як ручну гвинтову стяжку, так і автоматичні модифікації зчеплення СА-3. Схожа ситуація в Африці та Австралії, де конструкції залізничних зчіпних пристроїв досі не стандартизовані.

Найперші джинси — Levi’s 1873 року

Генуезькі штани з Німа

1873 рік запам’ятався не тільки появою автозчеплення. 20 травня того ж року емігрант з Німеччини Леві Стросс спільно з вихідцем із Латвії кравцем Джейкобом Девісом отримав у США патент на виробництво «робочих комбінезонів без бретелів із кишенями для ножа, грошей та монет». Окремим патентом було оформлено ідею посилювати кути кишень мідними заклепками.

 

У той час Каліфорнія перебувала на самому піку «золотої лихоманки», і заповзятливий Стросс розраховував шити міцні штани і збувати їх шукачам золота. Як матеріал була обрана бавовняна тканина, оскільки її, на відміну від шкіри, можна було прати. Найбільш міцною на той момент була тканина, вироблена у французькому місті Нім і пофарбована найстійкішим тоді барвником індиго, який постачався з італійської Генуї. Барвник цей називався «джин» (jean, що походить від італійського gene — генуезький). Власне, саме завдяки цим фактам штани Стросса згодом отримали назву «джинси» (jeans), а джинсова тканина — «денім» (denim від de Nimes — «з Німа»).

 

Джинси настільки сподобалися робітникам, що незабаром їх почали носити шахтарі, фермери та скотарі на всьому північноамериканському Заході. Цікаво, що в них ходили і чоловіки, і жінки. Але у чоловічих моделей застібка була попереду, а у жіночих — з лівого боку.

 

Перші джинси мали дві кишені спереду та одну ззаду праворуч. Маленька кишеня для годинника була додана Леві Строссом наприкінці 1870-х. А після того як у 1901 році з’явилася задня ліва кишеня, джинси остаточно набули знайомого нам сьогодні вигляду.

 

Під час Другої світової війни американські солдати, які носили джинси у вільний від служби час, сприяли їхньому поширенню в усьому світі. Важливу роль у тому, щоб ці штани з робочого одягу перетворилися на модне повсякденне вбрання, зіграв кінематограф. Після фільму «Бунтар без причини», що вийшов у 1955 році з Джеймсом Діном у головній ролі, джинси перетворилися на справжній символ молодіжної культури та свободи.

Примітно, що до 1960 року компанія Levi Strauss продовжувала називати свої штани «поясним комбінезоном». Проте вже в наступні десятиліття джинси стали повсякденним одягом не лише у Сполучених Штатах, але й на інших континентах.

 

Згодом джинси стали невід’ємною частиною глобальної моди. Створено велику кількість різних марок, і джинси різних стилів та фасонів широко доступні у всьому світі.

 

Сьогодні вони є універсальним одягом та невід’ємною частиною гардеробу людей у багатьох країнах. Джинси пережили безліч модних тенденцій і залишаються популярними завдяки своїй зручності та універсальності.

«Містере Вотсоне, йдіть сюди! Я хочу вас бачити!»

Ще в VII столітті нашої ери високорозвинена культура чиму, яка існувала на території Південної Америки, використовувала для переговорів на відстані хитромудрий акустичний пристрій із сушених гарбузів і натягнутої між ними смужки шкіри. Такий артефакт було виявлено археологами, і сьогодні він зберігається у Смітсонівському національному музеї американських індіанців у Суїтленді.

 

У Європі подібний переговорний пристрій було винайдено лише 1667 року — англієць Роберт Гук створив перший струнний телефон, що складався з двох ємностей, з’єднаних туго натягнутою струною, яка служила для передавання звуку. Сьогодні подібні пристрої роблять діти, зв’язуючи денця бляшанок або паперових стаканчиків мотузкою і перемовляючись по них на відстані.

 

Окрім того, для передавання звуку використовували навіть трубопроводи. Подібний зв’язок — переговорні трубки — досі можна зустріти, наприклад, на борту кораблів.

 

З появою електричного телеграфу виникла ідея про те, що за допомогою електрики можна передавати й голосові повідомлення — першим таку можливість озвучив італійський винахідник Інноченцо Манцетті у 1844 році. Розробкою подібного пристрою зацікавилися відразу кілька вчених, тому існує безліч суперечок про те, кого саме вважати творцем електричного телефону. Величезна кількість позовів, поданих для розв’язання патентних претензій, не вносить ясність у це питання. Іноді це відкриття приписують італійцеві Антоніо Меуччі, іноді — американцю Елайші Ґрею, але згідно з офіційною версією, підтвердженою рішеннями судів, телефон винайшов американсько-канадський учений шотландського походження Александер Ґрем Белл, відповідний патент був отриманий ним 7 березня 1876 року.

 

Працюючи над удосконаленням телеграфу, Белл вирішував завдання, як одночасно надіслати дротом кілька повідомлень. Майбутній тесть винахідника, бостонський повірений Ґардінер Габбард, фінансово підтримав дослідження. Своїм помічником Белл найняв молодого електрика Томаса Вотсона, який виконував різні роботи.

 

Спираючись на ідею, що різним тонам звуку мають відповідати струми різної сили у дроті, у червні 1875 Беллу вдалося створити двонаправлений телефон, здатний передавати «голосоподібні звуки», але не чітке мовлення. І передавач, і приймач звуку мали вигляд ідентичних електромагнітних приладів з мембраною, яка виконувала ту саму функцію, що денце стаканчика в струнному телефоні, — сприймала і відтворювала звукові вібрації. Томас Вотсон назвав цей телефон «гірким розчаруванням». Проте досліди тривали, і в лютому 1876 року до патентного бюро було подано заявку на робочий телефонний апарат, у якому використовувалися рідинний передавач та електромагнітний приймач.

 

10 березня, через три дні після отримання патенту на свій винахід, Белл передав телефоном перше голосове повідомлення: «Містере Вотсоне, йдіть сюди! Я хочу вас бачити!» А через п’ять місяців, 10 серпня 1876 року, було здійснено перший у світі міжміський дзвінок — використовуючи телеграфну лінію між Брантфордом і Парижем (не французьким, а американським — у штаті Онтаріо), вдалося передати голосове повідомлення на відстань у вісім миль (13 кілометрів).

 

Утім, рідинний передавач Белла був украй неефективним і погано передавав звуки навіть на невеликій відстані. Професор Еймос Емерсон Долбеар, який також досліджував передавання звуку, порадив Беллу додати електромагніт для посилення вібрації мембрани. Таке вдосконалення не тільки покращило якість звуку, а й дозволило відмовитися від використання батарей (спочатку в телефонному апараті їх було аж 15). У січні 1877 року Белл отримав патент на телефон з електромагнітними передавачем та мікрофоном, що складався з постійних магнітів, залізних діафрагм та дзвінка.

 

У 1878 році Томас Едісон, той самий винахідник побутової лампи розжарювання, винайшов вугільний мікрофон, у якому під впливом звуку мембрана вигиналася і здавлювала вугільний порошок, внаслідок чого змінювалася його опірність, і на виході отримувався відповідний електричний сигнал. Варто зазначити, що такі мікрофони практично без змін широко використовувалися в телефонних апаратах до початку 1990-х років, а іноді їх можна зустріти й досі.

 

Перші телефони були безпосередньо пов’язані один з одним, але зі зростанням кількості абонентів виникла необхідність створення комутаційних станцій, у яких телефоністи з’єднували дроти від апарата того, хто телефонує, з дротами апарата потрібного абонента.

 

У 1892 році був винайдений перший телефон із набором номера. Створив його власник похоронного бюро американець Елмон Браун Строуджер. Дружина конкурента Строуджера працювала телефоністкою та перемикала всі дзвінки від клієнтів на свого чоловіка, що поставило Строуджера на межу банкрутства. Він не знав, що робити, поки йому на думку не спала ідея створення телефонного апарата з прямим підключенням без посередників. Перші такі апарати з набором номера не мали диска з отвором для пальця, натомість використовували зубчики, розташовані навколо пристрою. Звичні телефони з дисковим набирачем номера з’явилися на початку ХХ століття.

 

Телефонний зв’язок швидко поширювалася всією планетою. У 1915 році було здійснено перший міжміський дзвінок між узбережжями США, а в січні 1927 відбулася перша телефонна розмова між Нью-Йорком і Лондоном по трансатлантичному телефонному кабелю.

 

Поява телефонного зв’язку дала людям змогу спілкуватися, вести ділові переговори та швидко узгоджувати рішення на великій відстані без необхідності фізичної присутності. Телефон забезпечив миттєвий зв’язок, значно прискоривши процеси обміну інформацією. Цей фактор став ключовим для розвитку економіки, оскільки сприяв більш ефективній роботі підприємств, покращенню торгівлі та розширенню можливостей бізнесу. У надзвичайних ситуаціях, таких як аварії чи хвороби, телефон став засобом виклику допомоги, що врятувало чимало людських життів.

 

Крім того, винайдення телефона стало відправною точкою для подальшого розвитку більш складних технологій зв’язку, включаючи мобільні телефони, Інтернет та інші комунікаційні засоби.

Фотоплівка

Народження Kodak

1880 рік зміг зробити справжню революцію відразу в двох напрямках людської діяльності завдяки тому, що винахідливі люди здогадалися використовувати нові матеріали замість вже звичних. Першим таким напрямком стала фотографія. У 1880 році цей вид діяльності перетворився з рукоділля на промисловий процес, оскільки американський підприємець Джордж Істман розпочав масове виробництво фотоматеріалів. А вдалося йому це в першу чергу завдяки тому, що було придумано наносити світлочутливий шар не на скло, як це було раніше, а на спеціальну плівку: спочатку паперову, а згодом — прозору пластикову. З 1888 року компанія Істмана стала відомою в усьому світі під назвою Kodak.

 

З винайденням фотоплівки з’явилася можливість збереження знімків на зручнішому та міцнішому носії. Крім того, плівка дала змогу отримувати більш чіткі та деталізовані зображення, ніж це було можливим з використанням ранніх методів фотозйомки. Вона забезпечила простоту використання, оскільки могла бути легко вставлена у камеру і замінена після кожного сеансу зйомки. Саме фотоплівка надала фотографам можливість увічнення моментів часу та дослідження навколишнього світу крізь об’єктив камери, а надалі привела до виникнення принципово нового виду мистецтва — кінематографа.

 

Навіть сьогодні, коли цифрові технології зробили використання фотоплівки необов’язковим, вона продовжує широко застосовуватись у різних галузях, включаючи медицину, науку та промисловість, де потрібна фіксація зображень для аналізу, документування та контролю якості.

Пластилін

Пластилін мюнхенських художників

Другим новим матеріалом, що з’явився 1880 року, став пластилін. Німецький фармацевт Франц Колб, серед друзів якого було багато скульпторів, вирішив створити матеріал для ліплення, з яким було б простіше працювати, ніж із глиною, що швидко висихає. Пізніше він продав свій винахід компанії Faber-Castell, і він досі продається під назвою Münchner Künstler Plastilin (пластилін мюнхенських художників).

 

У 1897 році англієць Вільям Харбатт, який викладав образотворче мистецтво, розробив свою формулу пластиліну. Спеціально для своїх учнів Харбатт створив нетоксичну, м’яку та податливу глину, яка не висихала на повітрі. Спочатку пластилін Харбатта був сірого кольору, але з початком продажів до нього почали додавати різні барвники.

 

Пластилін швидко завоював популярність, адже це відмінний матеріал для творчості та навчання у дитячих садках і школах. Він дозволяє дітям розвивати уяву та творче мислення. З цієї причини пластилін часто включають до складу різних ігрових наборів. Однак пластилін застосовується не тільки для навчання та розваг. Його активно використовують художники та скульптори, а в промисловості із пластиліну виготовляють повнорозмірні макети різних моделей — меблів, автомобілів, будівельних конструкцій. А ще пластилінова анімація є особливим різновидом мультиплікації.

 

Нині існують різні види пластилінів, що відрізняються не тільки за кольорами, але і за своїм складом та властивостями. Завдяки застосуванню різноманітних складових деякі сучасні пластиліни можуть магнітитися, світитися, змінювати колір.

Перша безпечна бритва

Лезо безпечної бритви К. К. Жиллетта

Традиція голитися — військова стратегія

Утім, 1880 приніс людству не тільки фотоплівку та пластилін. Цього ж року брати Фредерік і Річард Кемпфи із Саксонії, які переїхали до США, запатентували перший пристрій для гоління, або, як його ще називають, безпечну бритву.

 

Варто зазначити, що чоловіки голили бороди та волосся з доісторичних часів, про що свідчать зображення безбородих чоловіків на стінах печер. Відомо, що стародавні єгиптяни кілька тисяч років тому голили як обличчя, так і голову. Вважається, що вони робили це з військовою метою — у рукопашній сутичці супротивнику зручно схопити бійця за волосся чи бороду. Дзеркал у ті часи ще не було, тому естетичний бік питання тогочасних чоловіків цікавив менше, ніж сьогоднішніх.

 

З тих же суто практичних міркувань голився сам і вимагав того ж від своїх воїнів Александр Македонський. Від переможних греків традиції гоління перейшли до персів та сирійців, а потім і до інших народів.

 

Спочатку для гоління використовувалися гостро заточені крем’яні ножі, але з розвитком металургії їм на зміну прийшли мідні, а потім і бронзові бритви, які мали вигляд широкого ножа у формі півмісяця. У І тисячолітті до н. е. з’явилися перші залізні бритви. Перехід від дугоподібних до прямих лез відбувся у стародавніх римлян. Відтоді протягом наступних майже двох тисяч років вигляд бритви практично не змінювався.

 

Бритви завжди були надзвичайно гострими. Існує навіть вираз «гострий як бритва». Добре заточена бритва здатна розрізати тонку волосину вздовж на дві частини. Тому поводження з такими приладами вимагало особливих навичок та обережності — один незграбний рух міг призвести до глибоких порізів. З цієї причини майстерність у такій справі за всіх часів цінувалася та поважалася.

 

Першу спробу зробити гоління безпечнішим було зроблено у 1762 році у Франції: майстер з виготовлення бритв Жан-Жак Перре встановив на лезо спеціальний обмежувач, завдяки якому назовні виступала лише тонка смужка різальної частини. Однак лише в 1880 році прилад для бритв набув звичної для всіх сьогодні Т-подібної форми, а процес гоління став по-справжньому безпечним.

 

Наступним важливим нововведенням у приладах для гоління стала безпечна бритва з одноразовим двогострим лезом, на яку в 1901 році подав заявку винахідник Кінґ Кемп Жиллетт. Саме завдяки цій людині з’явилися відомі леза для гоління, зовнішній вигляд яких знайомий навіть тим, хто ніколи не мав до цього жодного стосунку.

 

Після появи у XX столітті електробритв безпечні бритви не втратили своєї актуальності. З 1970-х років набули поширення змінні багатолезові картриджі (спочатку дволезові, а потім три-, чотири- і навіть п’ятилезові). Такі бритви забезпечують чистіше гоління при меншій кількості рухів, а значить, шкіра отримує менше мікротравм.

 

Удосконалення безпечних бритв відбувається й досі. Використання нових матеріалів веде до створення лез, які довше залишаються гострими і менш схильні до корозії. Нанотехнології та ультратонкі покриття також покращують характеристики лез. Крім цього, активно розробляються принципово нові технології гоління, наприклад, такі, у яких замість традиційного леза використовуються лазери, здатні видаляти волосся точніше і дбайливіше. Оснащення приладів для гоління штучним інтелектом дозволить здійснювати аналіз типу шкіри, кута росту волосся та інших параметрів, завдяки чому вдасться створювати персоналізовані рішення для кожного окремого користувача.

Металошукач Александера Грема Белла

В ім’я порятунку президента

У липні 1881 року двадцятий американський президент Джеймс Ґарфілд був поранений у спину пострілом із пістолета. На той час рентгена ще не існувало, тому проводити медичне обстеження було досить складно. Для того, щоб знайти кулю, яка застрягла в тілі президента, медики звернулися до відомого фізика, винахідника телефона Александера Грема Белла. Зрештою було сконструйовано перший металошукач — прилад, який давав можливість визначати розташування сторонніх металевих предметів в організмі людини. Утім, металевий каркас ліжка, на якому лежав поранений президент, спричинив неточність даних приладу. До того ж лікар дозволив Беллу використовувати його тільки з правого боку, оскільки вважав, що куля застрягла саме там. Зрештою кулю вдалося виявити лише після того, як президент від отриманого поранення помер.

 

Попри це металошукачі знайшли своє застосування в інших сферах діяльності. Особливо ці прилади стали в нагоді після Першої світової війни, коли виникла необхідність пошуку нерозірваних снарядів на сільськогосподарських угіддях — колишніх полях битв у Франції.

 

Майже 50 років вигляд металодетекторів залишався незмінним. Однак у 1920-х роках американець німецького походження Ґерхард Фішер у процесі роботи над системою радіопеленгації для авіаційних навігаторів зауважив, що радіосигнал у місцях із високим вмістом руди спотворюється. Це підштовхнуло Фішера до створення сучасної розробки електронного металошукача, патент на який він отримав у 1925 році. Заснована винахідником компанія існує і досі та продовжує вдосконалювати технології металопошуку.

 

Одночасно з Фішером металодетектор власної конструкції намагався запатентувати інший американець — бізнесмен із Крофордсвілля Ширл Герр. У серпні 1929 року він за допомогою свого приладу допомагав шукати скарби імператора Каліґули на дні озера Немі в Італії, а в 1933 році його прилад використовувався в антарктичній експедиції Річарда Берда для виявлення об’єктів, які залишили попередні дослідники.

 

У роки Другої світової війни детектор Герра був удосконалений польським офіцером Юзефом Косацьким, унаслідок чого вийшов досить легкий і практичний міношукач, який широко використовувався для знешкодження німецьких мінних полів, а також під час вторгнення союзників до Італії та Нормандії. Примітно, що будова створеного Косацьким приладу зберігалася в секреті понад 50 років, оскільки була бойовою розробкою воєнного часу.

 

У сучасних моделях металодетекторів активно використовують цифрові технології, що дає користувачеві змогу встановлювати чутливість, швидкість відстеження, розпізнавання типу металу та інші параметри пошуку металевих об’єктів. Металошукачі безперервно удосконалюються, і кожні наступні моделі стають легшими, забезпечуючи при цьому більшу глибину пошуку та споживаючи менше енергії акумулятора. Навушники підключаються до металошукачів за допомогою бездротового зв’язку, а вбудовані технології супутникової навігації дозволяють відстежувати місцезнаходження знайдених предметів.

Перший електричний трамвай та його винахідник Федір Піроцький

Омнібус, конка або трамвай

Активне зростання міст, що супроводжувало промислову революцію, вимагало розвитку громадського транспорту, здатного ефективно переміщати якнайбільше людей. Водночас стан доріг на міських вулицях XIX століття здебільшого був далеко не кращим. І якщо кінні екіпажі, які перевозять кількох пасажирів, ще могли впоратися з брудом або трясінням на бруківці, то багатомісні візки — диліжанси — були неефективними: їх могли тягти тільки упряжки з великою кількістю коней. У міжміських перевезеннях таке рішення не викликало проблем — місця на дорозі вистачало. А ось на тісних вулицях міста виникали незручності.

 

Рішення було запозичене з гірничодобувної галузі, де для полегшення переміщення важких вагонеток на шахтах і в копальнях використовувалися залізниці. У 1804 році у Великій Британії було прийнято рішення про створення міської залізниці Суонсі та Мамблс в Вельсі, а в 1807 почав працювати перший пасажирський трамвай з кінною тягою — так званий омнібус, або конка. Трамвай (це слово утворене від англ. tram — вагон і way — шлях) з великою кількістю пасажирів (часто у вагоні було два поверхи з лавами) ефективно пересував всього один запряжений кінь, при цьому рух по рейках був плавним і набагато комфортнішим, ніж у звичайних тряских кінних візках.

 

Утім, були у кінних вагонів і свої незаперечні вади. Будь-яка тварина могла працювати лише певну кількість годин на день. Крім того, коня потрібно було утримувати: годувати, щодня дбати про нього. До того ж коні, яких у кожній трамвайній компанії були десятки, виробляли тонни гною, і його потрібно було регулярно прибирати та утилізувати. Тому винахідники постійно думали, як замінити кінну тягу більш сучасними технічними засобами. Для цього трамвайні вагони обладнували компактними паровими або газовими двигунами, споруджували спеціальні канатні дороги, по яких трамвай тягнув сталевий трос, що поступово намотувався на спеціальний барабан, розташований на кінцевій станції. Однак найбільш ефективним та зручним став електричний трамвай, принципова конструкція якого збереглася до наших днів.

 

Збудував та випробував перший електричний трамвай український інженер Федір Піроцький у Санкт-Петербурзі, проте охочих профінансувати цю технічну новацію не знайшлося. Поряд із цим власники конок були налаштовані стосовно механічного трамваю вкрай вороже. Натомість винаходом Піроцького зацікавився німецький підприємець Карл Генріх фон Сіменс, який у 1881 році розпочав серійне виробництво електричних трамваїв і навіть відкрив першу постійну трамвайну лінію в Берліні. На батьківщині талант Піроцького не був затребуваним. ба більше, винахідника спочатку перевели до провінційного міста, а 1888 року достроково звільнили зі служби лише за п’ять місяців до закінчення 25-річного терміну, необхідного для отримання гарної пенсії. Залишок життя Піроцький провів у місті Олешки Херсонської області, де й помер у злиднях 1898 року.

 

Примітно, що спочатку трамваї отримували струм від рейок, а перший повітряний провід було прокладено 1883 року. Досить швидко електричні трамваї поширилися в усьому світі завдяки зручності та економічності електроенергії. На початку XX століття трамвайні лінії вже були практично в кожному великому місті світу.

 

Аж до Першої світової війни електричний трамвай бурхливо розвивався, витісняючи з міст конку і нечисленні омнібуси, що залишилися до того часу. Часто трамваї застосовувалися і на місцевих приміських чи навіть міжміських лініях, а міські трамвайні рейки використовувалися для перевезення не лише пасажирів, а й вантажів, зокрема у вагонах, які подавалися безпосередньо із залізниці.

 

Після паузи, викликаної війною та політичними змінами в Європі, темпи розвитку трамваю дещо знизилися: у нього з’явилися сильні конкуренти у вигляді автомобілів та автобусів. У цей же період значного поширення почали набувати тролейбуси. У вуличному трафіку, що збільшився, класичний трамвай став відчувати перешкоди від автотранспорту, а з іншого боку — і сам створював значні незручності. З цієї причини у багатьох розвинених країнах почалося згортання трамвайних систем. Наприклад, у Парижі остання лінія міського трамвая була закрита 1937 року, а в Лондоні трамвай проіснував до 1952 року. Утім, у деяких країнах від трамвая вирішили не відмовлятися, а навпаки — зробили все можливе, щоб значно підвищити зручність та ефективність цього транспорту. Варто зазначити, що трамвайні лінії відіграли важливу роль під час Другої світової війни.

 

У 1970-ті роки, коли масова автомобілізація почала приносити перші проблеми у вигляді смогу, заторів, шуму та дефіциту простору в містах, транспортну політику знову переглянули на користь громадського транспорту, і трамвай отримав своє друге народження. У 1990-х роках процес трамвайного відродження набрав повної сили — знову відкривалися трамвайні лінії Парижа та Лондона, а також інших найбільш розвинених міст світу. При цьому шляхи прокладалися таким чином, щоб не заважати автомобільному транспортному потоку. Хорошим прикладом подібної системи є знаменитий київський швидкісний трамвай, який називається так не через якісь визначні гоночні характеристики його руху, а тому що його лінії прокладено окремо від автомобільних трас і йому не доводиться розминатися із щільним трафіком на дорогах.

 

У сучасному світі трамваї залишаються важливим компонентом міського транспорту, це екологічно чистий, ефективний та доступний спосіб пересування. А впровадження нових технологій, таких як безпілотні системи, сенсори для оптимізації руху, інформаційні засоби для пасажирів та технології зв’язку, можуть зробити трамвайну мережу розумнішою та ефективнішою. З урахуванням усіх факторів трамвайна структура може зберігати свою актуальність і відігравати важливу роль у громадському транспорті, особливо в містах з високою щільністю населення, де потрібний ефективний і надійний засіб пересування.

Вугільна праска

Спеціальна піч для розігріву садиронів

Перша електрична праска

Сучасна праска

Залізо у формі лопатки для прогрівання ворсу одягу

Ще у IV столітті до н. е. у Стародавній Греції було виявлено, що тканина може набувати певної форми, якщо впливати на неї нагрітими предметами. Так для створення декоративних складок на одязі — плісування — греки обробляли річ за допомогою гарячого металевого прута. А для розгладження використовувалися нагріті округлі камені з бруківки. У Китаї в I столітті до н. е. з цією ж метою застосовували металеві каструлі, наповнені розпеченим вугіллям.

 

У XI столітті філолог Махмуд Кашгарі у написаному ним першому енциклопедичному словнику тюркської мови «Диван лугат ат-турк» згадав такий предмет побуту: «утук — залізо у формі лопатки, яке розжарюють і використовують для прогрівання ворсу одягу та його розгладження». Саме від тюркського «утук» утворилося російське слово «утюг».

 

У Середньовіччі праски мали вигляд залізної коробки з плоским дном, яку можна було заповнити гарячим вугіллям. Пізніше для нагрівання прасок використовувалися інші види палива, що були найбільш доступними в різні періоди історії: природний газ, гас, китовий жир і навіть бензин. До речі, рідкопаливні праски, попри їхню підвищену пожежну небезпеку, продовжували продавати в деяких сільських районах США аж до Другої світової війни.

 

З початком масової газифікації деякі будинки Європи обладнали спеціальною системою труб для розподілу природного газу не тільки для плит, а й для газових прасок, для яких навіть відводилася спеціальна кімната.

 

З XVII століття у пральнях значного поширення набули так звані садирони (від англ. sad iron — у буквальному перекладі «тверді залізяки») — товсті чавунні плити трикутної форми з ручкою, для нагріву яких використовувалися спеціальні печі з плоскими поверхнями. З їх допомогою працівник пральні мав можливість у будь-який момент замінити охолоджений садирон гарячим. Головною перевагою садиронів перед вугільними прасками було те, що з них на тканину не сипалися іскри та сажа.

 

Технологічні зміни, пов’язані з промисловою революцією XIX століття, підштовхнули багатьох винахідників до вдосконалення побутових пристроїв, серед яких виявилася і праска. 6 червня 1882 року американець Генрі Вільям Сілі запатентував праску з електричним нагріванням. Важив його винахід чимало — майже сім кілограмів, а процес нагрівання займав дуже багато часу. Того ж року у Франції була представлена праска, що нагрівалася вугільною дугою, але така конструкція була надто небезпечною, щоб мати успіх.

 

Попри всі недоліки ранніх електричних прасок, з часом ці пристрої ставали все більш популярними та доступними для широкого загалу завдяки винахідникам, які постійно вносили вдосконалення в конструкцію. Уже до початку XX століття вдалося набагато скоротити час розігріву праски, проте значним недоліком залишалася відсутність способу контролювати її температуру, унаслідок чого господині, відволікшись, часто залишали на тканині підпалені сліди. У 1920-х роках з’явилася перша праска з термостатичним керуванням, яка автоматично вимикала подачу електроенергії після досягнення нагрівальною пластиною — підошвою — праски необхідної температури. А в 1934 році американець Макс Скольник отримав патент на електричну парову праску, яка стала першою масовою моделлю на Заході. Пара дає змогу більш ефективно розгладжувати тканини і зменшує кількість часу, витраченого на прасування, тому праски з паровими функціями, безсумнівно, мали низку переваг перед звичайними пристроями.

 

Однак по-справжньому широкого розповсюдження електричні праски набули після Другої світової війни, коли промисловість почала переходити від випуску військової продукції до виробництва товарів для мирного життя — побутової техніки. Масове виробництво подібної продукції дало змогу значно знизити її собівартість, а значить, зробити доступнішою для більшої кількості покупців.

 

Починаючи з 1980-х років у прасках стали з’являтися різні автоматичні функції, такі як виключення після певного часу без використання, регулювання температури та інші інновації, що роблять процес прасування комфортнішим та безпечнішим.

 

В останні десятиліття XX століття у прасках стали широко застосовуватися нові матеріали, такі як кераміка та тефлонові покриття, що покращило ковзання праски по тканині та зменшило ризик прилипання. Подібні зміни у конструкції та функціональності прасок тривають і нині: відбувається інтеграція смарт-технологій та інших нововведень, спрямованих на підвищення зручності використання та ефективності. Багато в чому перспективи розвитку таких побутових приладів визначаються споживчими вимогами. Так, наприклад, для підвищення енергоефективності прасок розробляються спеціальні системи нагрівання, автоматичні вимикачі за відсутності використання та інші технології скорочення споживання електроенергії. Удосконалення дизайну та ергономіки дає змогу зробити праски ще зручнішими у використанні.

Перший тролейбус

Сучасний тролейбус

Що таке електромот

Якщо когось запитати: «Що таке тролейбус?», — найімовірніше, відповіддю буде: «Це автобус із рогами». І справді, тролейбуси мало чим відрізняються від автобусів, за винятком наявності рогів — штанг струмозйомників, за допомогою яких на двигун тролейбуса подається електрика. Чомусь вважається, що тролейбуси з’явилися після того, як на автобус вирішили поставити електродвигун. Насправді перший прообраз тролейбуса — так званий електромот — з’явився задовго не тільки до перших автобусів, а й до винайдення автомобілів узагалі.

 

29 квітня 1882 року в передмісті Берліна Ернст Вернер фон Сіменс продемонстрував створений ним транспортний засіб з електродвигуном, струм на який подавався з прокладених між стовпами дротів. Значною перевагою цієї машини було те, що, на відміну від трамвая, їй не були потрібні рейки і вона могла їхати звичайними дорогами (провести електропроводи уздовж дороги значно дешевше, ніж прокласти рейкові шляхи). Експериментальна машина Сіменса, випробування якої тривали протягом двох тижнів, мала вигляд переобладнаної чотириколісної карети, оснащеної двома електродвигунами, які за допомогою ланцюгової передачі приводили в рух задні колеса. Передавання електроенергії від проводів до транспортного засобу здійснювалося гнучким тросом, який тягнула за собою невелика восьмиколісна контактна машина — так перекладається німецька назва kontaktwagen цього струмознімального механізму. Пізніше англійською мовою слово kontaktwagen було перекладено як trolley (візок), що зрештою дало назву тролейбусу.

 

Утім, практичного застосування винахід Сіменса не набув, залишившись в історії швидше цікавим фактом. У 1900 році спеціально для Паризької виставки була побудована експериментальна лінія з подібним транспортом. А 10 липня 1901 року німецький інженер-електрик Макс Шиман збудував і ввів до експлуатації тролейбусну мережу в долині річки Бієла в Саксонії, названу Бієлатальбаном. Для цього він спеціально розробив системи збору струму, що мали вигляд невеликих візків на двох підпружинених штангах, які утримують їх на проводах — саме така система використовується на тролейбусах дотепер.

 

Значного поширення тролейбуси почали набувати лише 1930-ті роки. На той час технології досить розвинулися для створення перших комерційно успішних тролейбусних ліній. Протягом кількох десятиліть тролейбуси стали популярним видом транспорту в різних країнах. Вони створювали значно менше шуму, ніж автобуси, до того ж у їхньому салоні був відсутній запах пального, від якого так потерпають багато пасажирів.

 

Пік популярності тролейбусів припав на початок 1950-х років. Однак після цього вони з часом стали поступатися більш маневреним та автономним автобусам.

 

У 1990-х роках на дорогах почали з’являтися перші гібридні тролейбуси з установленими на них резервними акумуляторними батареями або невеликими дизельними двигунами. У разі потреби це дає їм змогу від’єднуватися від системи повітряних струмопроводів та долати складні місця маршруту або доїхати своїм ходом до депо у разі виникнення перебоїв з електрикою.

 

У даний час тролейбуси є рідкістю в Північній Америці, але, як і раніше, досить поширені в Європі. В усьому світі близько 300 міст та мегаполісів на п’яти континентах обслуговуються тролейбусами. Примітно, що найбільшу у світі за довжиною ліній тролейбусну систему має Київ, тоді як найбільшою кількістю маршрутів може похвалитися Мінськ. Найдовший же тролейбусний маршрут у світі проходить у Криму — його довжина становить 86 кілометрів.

 

В останні десятиліття спостерігається інтерес до розробки сучасних тролейбусів з більш ефективними електромоторами, батареями та іншими інноваційними технологіями, здатними зробити цей вид транспорту більш конкурентоспроможним і стійким у сучасних міських умовах.

Електродвигун змінного струму

Перемога змінного струму

У 1824 році французький фізик Франсуа Араґо відкрив існування обертальних магнітних полів, які були названі його іменем. На момент відкриття це явище, яке виражалося у взаємодії між намагніченою голкою і рухомим металевим диском, мало вигляд чогось дивовижного і незрозумілого. Лише 1831 року Майкл Фарадей представив теорію електромагнітної індукції, яка змогла пояснити походження подібного ефекту.

 

У 1879 році англієць Волтер Бейлі розташував на загальному диску чотири електромагнітні котушки, після чого, по черзі подаючи на них напругу, змусив обертатися захоплюваний магнітним потоком котушок мідний диск, що з’єднував їх. Цей експеримент хоч і не мав практичного значення, але наочно демонстрував можливість застосування змінного магнітного поля для отримання обертального руху.

 

Першим, хто оцінив можливість створення електродвигуна змінного струму, став Нікола Тесла — винахідник і, мабуть, найталановитіший інженер-електрик в історії людства, завдяки якому системи змінного струму набули найбільшого поширення та стали основою для сучасних електроенергетичних систем.

 

Тесла розумів, що змінний струм простіше передавати на великі відстані без втрат, тому бачив необхідність розвитку електротехнічних пристроїв, які працюють від такого струму. У 1883 році він створив перший асинхронний двигун і сформулював його основні переваги: простота і надійність за рахунок відсутності прямого електричного контакту між статором і ротором, а також пов’язаного з ним зношення щіток, іскріння, перешкод та інших незручностей.

 

Винахід Тесли відразу не набув значного поширення. 1884 року цей талановитий інженер почав працювати у Томаса Едісона, бізнес якого будувався на пристроях, що працювали від постійного струму. «Король патентів» Едісон був переконаний, що майбутнє саме за постійним струмом, тому не хотів навіть чути про змінний. Пропрацювавши трохи більше року, Тесла звільнився, і з цього моменту почалася так звана «війна струмів» — суперництво між системою постійного струму, представленою Едісоном, і системою змінного струму, розробленою Теслою та підтримуваною компанією Джорджа Вестінгауза.

 

Примітно, що незалежно від Тесли свою конструкцію електродвигуна змінного струму в 1885 році представив італійський учений Ґалілео Ферраріс, який також сформулював базові принципи роботи такого пристрою. Однак винахідник вважав, що ніякого промислового значення його відкриття немає, тому не морочився з патентами і розглядав свою роботу виключно як наукове дослідження.

 

Тим часом, з 1886 до 1888 року Нікола Тесла запатентував кілька своїх винаходів, які згодом відіграли найважливішу роль для людства: двигун змінного струму, генератор змінного струму і ще близько 40 патентів, пов’язаних із передачею змінного струму на великі відстані. Саме завдяки цим відкриттям «війна струмів» завершилася на користь змінного, і в результаті ця технологія стала домінувати у сфері електроенергетики.

 

Остаточна перемога змінного струму позначилася будівництвом у 1893 році Ніагарської гідроелектростанції, на якій було встановлено три генератори двофазного струму потужністю по 5 000 кінських сил кожен. У 1896 році ця найбільша у світі ГЕС мала сумарну потужність вже 50 000 кінських сил. А до початку XX століття змінний струм уже остаточно витіснив постійний практично звідусіль — винятком стали лише окремі райони США, де система, що просувалася Едісоном, змогла протриматися аж до 1928 року.

 

Саме двигун змінного струму суттєво сприяв електрифікації промисловості та дав змогу автоматизувати процеси виробництва, збільшити продуктивність і знизити витрати на працю, що мало величезне значення для промислового прогресу.

 

На сьогодні електродвигуни змінного струму широко використовуються в системах автоматизації, промислових процесах, на транспорті, у побутових пристроях та інших сферах. Ба більше, значимість таких електродвигунів лише продовжує розширюватися, особливо на тлі поширення автоматизації та електромобільності. Промислові роботи, верстати з цифровим управлінням, конвеєри, електромобілі, побутова техніка (пральні та посудомийні машини, кондиціонери, вентилятори) — ось далеко не повний список пристроїв, у яких знаходять своє застосування електродвигуни Тесли.

 

Сучасні технології дають змогу створювати більш ефективні та енергозбережні електродвигуни. Використання нових матеріалів та інженерних рішень робить їх компактнішими і легшими, що своєю чергою розширює можливі сфери їх застосування. А в рамках розвитку інтернету речей (IoT) електродвигуни, які є частиною розумних систем, забезпечують контрольоване дистанційне керування та відстеження стану різних пристроїв.

Електрична плита

Електричні та індукційні плити

Винахідника та бізнесмена Томаса Ахерна часто називають «канадським Едісоном». Ця людина відіграла важливу роль у розробці та вдосконаленні величезної трамвайної системи, яка колись успішно експлуатувалася в Оттаві, а також володіла кількома патентами, пов’язаними з електричними пристроями, і очолювала перші компанії, які постачали електроенергію в Канаді. Компанія Ахерна брала безпосередню участь у прокладанні телефонних та телеграфних ліній, а також у створенні обладнання для трансконтинентальної лінії зв’язку, за допомогою якого було зроблено перший дзвінок через Атлантику: до Великої Британії зателефонував канадський міністр юстиції Ернест Лапойнт.

 

Створення систем опалення підштовхнуло Ахерна до роботи над електричним пристроєм, здатним розігрівати та готувати їжу. Зрештою в 1883 році винахідник представив громадськості першу в світі електроплиту. З якоїсь причини Ахерн не став одразу патентувати свій винахід і навіть не згадував про нього протягом наступних 9 років — до 1892 року, коли в готелі «Віндзор» в Оттаві була влаштована звана вечеря з нагоди отримання патенту на електричні водонагрівач і плиту. Як тоді писала канадська преса: «вечерю приготували за допомогою приручених блискавок». У 1893 році Ахерн показав свій пристрій на Всесвітній виставці в Чикаго, за що отримав заслужену золоту медаль Центральної канадської виставкової асоціації.

 

Утім, комерційного успіху електричні плити тоді не досягли. Ахерн домовився про продаж патентних прав одній з компаній в обмін на частину акцій, але вона збанкрутувала ще до отримання першого прибутку. На думку фахівців, ці плити з’явилися набагато раніше свого часу. Для їх роботи була потрібна електрика, яка на той момент була далеко не у всіх містах, а там, де вона була доступна, коштувала дорожче, ніж дрова, вугілля чи газ. Крім того, конструкція перших електроплит була недосконалою та ненадійною, регулювати температуру було дуже складно, а самі плити були не надто ефективними та недовговічними. Лише до 1930-х років технології вдосконалилися настільки, що електричні плити зайняли своє місце поряд із газовими.

 

Довгий час нагрівальні елементи електроплит були простими електричними опорами, що нагріваються при пропусканні крізь них електричного струму. Лише 1970 року з’явилася перша альтернатива таким плитам — склокерамічні варильні панелі. Розігрів посуду на такій плиті відбувається не через безпосередній контакт із нагрівальними елементами, а під впливом інфрачервоного випромінювання.

 

Приблизно в цей же час виробники згадали про ще одну технологію, придуману Ніколою Теслою ще в 1892 році, але тоді вона не отримала практичного застосування через технічні труднощі та високі витрати. Йдеться про індукційні плити, у яких нагрівання посуду відбувається за рахунок прямого електричного впливу. Індукційні струми, використовувані в таких плитах, дозволяють приготувати їжу набагато швидше та з меншими витратами енергії. Недоліком цієї плити є те, що готувати на ній їжу можна тільки в посуді з феромагнітних матеріалів — заліза, кобальту, нікелю, будь-який інший просто не нагріватиметься. При цьому індукційна плита, на відміну від інших плит для приготування їж,і не витрачає енергію на розігрів навколишнього середовища, нагріваючи тільки встановлений на ній посуд, і не забруднює повітря на кухні. А завдяки тому, що варильні панелі мають гладку поверхню і не сильно розжарюються, індукційну плиту значно простіше та легше чистити.

 

Сучасні електроплити мають безліч функцій та технологій для зручного та ефективного приготування їжі. Вони обладнані точними системами управління температурою, що дають змогу регулювати й підтримувати тепловий режим протягом приготування їжі. Різні розумні функції, такі як програмування таймера або контроль нагріву дозволяють значно спростити процес готування, а можливість підключення електроплит до розумних домашніх систем або мобільних пристроїв дозволяє керувати ними дистанційно. Сучасні електроплити мають багатофункціональні можливості, такі як вбудовані духовки, грилі, обігрівачі посуду та інші опції, забезпечуючи різноманітні методи приготування їжі.

Перший автомобіль «Моторваген» та його творець Карл Бенц

Перший мотоцикл «Рейтваген»

Автомобільна ера

1885 рік можна сміливо назвати датою народження цілої автомобільної ери — часу, коли основним транспортним засобом вперше за багато тисячоліть історії людства стали механічні машини, що прийшли на зміну візкам із запряженими в них кіньми або мулами.

 

Німецький інженер Карл Фрідріх Міхаель Бенц з юності мріяв створити «самохідний візок». Закінчивши факультет технічної механіки університету Карлсруе у 19 років, Карл працював на різних машинобудівних заводах спочатку механіком, а потім інженером та конструктором. Однак на здійснення своєї мрії у нього, як і раніше, не вистачало грошей. У 1871 році Бенц спільно зі своїм компаньйоном Авґустом Ріттером організував механічну майстерню в Мангеймі, де вироблялися різні залізні вироби, металеві будматеріали та обладнання. Незабаром Бенц викупив частку компаньйона на гроші, отримані від батька своєї нареченої, Берти Рінґер.

 

У 1879 році Бенц доопрацював двигун внутрішнього згоряння Ніколауса Отто, а в 1885-му — зібрав свій перший автомобіль, який отримав назву «Моторваген».

 

Оскільки Бенцу не вдалося вирішити питання одночасного повороту обох передніх коліс, він вирішив залишити лише одне, тому «Моторваген» був триколісним. Чотиритактний бензиновий двигун, що розвивав потужність менше однієї кінської сили, розміщувався між двома задніми колесами і змушував їх обертатися за допомогою ланцюгової передачі. Попри свою простоту, перший автомобіль уже мав іскрове запалювання зі свічкою, диференціал, зчеплення та коробку передач із двома режимами — нейтральним та переднього ходу.

 

У січні 1886 року Бенц отримав патент на свій винахід, а в 1887 році автомобіль був представлений на Паризькій виставці. Утім, охочих придбати хитромудрий винахід було зовсім мало — технічна новинка не викликала довіри у потенційних покупців. І тут на допомогу Карлу знову прийшла його дружина Берта. Вранці 5 серпня 1888 року вона разом із двома синами, 15-річним Ріхардом і 13-річним Ойґеном, сіла за кермо автомобіля свого чоловіка і вирушила відвідати матір у місто Пфорцгайм, яке знаходилося за 66 миль (106 кілометрів) від їхнього будинку в Мангеймі. Поїздка на коні на таку відстань зазвичай тривала півтора дня. Щоб не розбудити Карла в момент пуску двигуна, Берта із синами відкотила машину подалі від будинку, після чого вирушила у подорож.

 

Їхати довелося по вибоїстих, створених для коней і возів дорогах без асфальтового покриття, тому в не обладнаному пружнною підвіскою «Моторвагені» нещадно трясло. Але навіть не це було головною проблемою. Річ у тім, що паливного бака на першому автомобілі не було, а карбюратор двигуна вміщав лише чотири літри палива. Заправних станцій на той час просто не існувало, тому Берті доводилося заправлятися в… аптеках! На щастя, двигун «Моторвагена» працював практично на будь-якому рідкому паливі, а в аптеках можна було придбати лігроїн, більш відомий як бензол. Примітно, що у місті Віслох досі збереглася стара будівля аптеки, яка носить горде звання «першої у світі заправної станції».

 

Крім того, мандрівникам доводилося часто зупинятися біля водойм, щоб поповнювати запаси води для охолодження двигуна. А під час руху вгору сини Берти вилазили і штовхали машину, оскільки потужності двигуна не вистачало. Спускатися з пагорба теж було проблематично — як з’ясувалося, гальма у першого автомобіля були зовсім ненадійними.

 

Хай там як, через 12 годин Берта із синами дісталася пункту призначення, звідки відправила телеграму чоловікові. Повернувшись додому, вона докладно розповіла про всі виявлені за час шляху проблеми. Завдяки цим зауваженням Карл Бенц удосконалив автомобіль: змінив конструкцію паливопроводу, заізолював дроти запалювання, додав додаткову знижену передачу, щоб автомобіль міг долати пагорби, а також установив гальма зі шкіряними колодками. Але найголовнішим досягненням цієї поїздки, безперечно, було те, що Берта показала всьому світові здатність автомобіля долати великі відстані. Ця новина стала справжньою сенсацією, і за кілька тижнів на виставці в Мюнхені від охочих подивитися на машину Бенца просто не було відбою.

 

Надалі інтерес до автомобілів Бенца не згасав, і його компанія майже щороку представляла публіці нові моделі. Примітно, що створений 1894 року чотириколісний Benz Velo є першим у світі серійним автомобілем, оскільки кожна його деталь була стандартизована і всі виготовлені машини абсолютно нічим не відрізнялися одна від одної. Ця модель брала участь у перших автомобільних перегонах Париж—Руан. У 1895 році було створено вантажівку, а також випущено перші в історії автобуси.

 

Утім, Бенц був не єдиним, хто опановував новий напрямок автомобілебудування. Того ж 1885 року, коли Карл Бенц зібрав свій «Моторваген», інженери Ґотліб Даймлер і Вільгельм Майбах, які раніше працювали на заводі винахідника двигуна внутрішнього згоряння Ніколауса Отто, сконструювали свій перший власний двигун. Щоб випробувати свій витвір, вони встановили його на двоколісну дерев’яну раму, яка чимось нагадувала велосипед. Так було збудовано перший у світі мотоцикл, який отримав назву «Рейтваген» (верховий транспорт). У серпні того ж року цей незвичайний апарат був запатентований, а в листопаді Пауль Даймлер, син Ґотліба, проїхав на ньому 3 кілометри вздовж річки Неккар, розвинувши швидкість 12 км/год і ставши першим в історії байкером.

 

Примітно, що 90-кілограмовий «Рейтваген» мав практично всі властиві сучасним мотоциклам компоненти: раму, колеса зі спицями, пряме кермо велосипедного типу. Як сидіння використовувалося сідло для верхової їзди. А для додаткового забезпечення стійкості з боків першого мотоцикла були встановлені невеликі колеса — зовсім як на сучасних дитячих велосипедах.

 

У березні 1886 року Даймлер і Майбах створили свій автомобіль, оснастивши двигуном карету. Утім, основною продукцією заснованої Даймлером компанії Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG) залишалися компактні двигуни внутрішнього згоряння, які мали використовуватися «на землі, в небесах і на морі» (згодом це гасло лягло в основу знаменитої емблеми Mercedes-Benz — зірки з трьома променями, що символізує три стихії).

 

Примітно, що в 1894 році ліцензію на двигуни і на бренд «Даймлер» купив англійський підприємець Фредерік Сіммс, тому сучасні автомобілі марки «Даймлер» — британського виробництва. Варто зазначити, що саме Daimler протягом усієї своєї історії постачала та продовжує постачати автомобілі для королівського двору Великої Британії.

 

Через багато років, коли фінансова криза в Німеччині позначилася на багатьох галузях промисловості, 28 червня 1926 року компанія Карла Бенца Benz & Cie. і DMG Даймлера об’єдналися, утворивши концерн Daimler-Benz (пізніше Daimler AG, а з лютого 2022 — Mercedes-Benz Group AG). А всі автомобілі стали називати Mercedes-Benz — на честь Карла Бенца і найвдалішого автомобіля DMG, випущеного в 1899 році й названого «Мерседес» на честь дочки друга Даймлера — торговця, дипломата та автогонщика Еміля Еллінека.

 

Попри те, що вже в першій половині XX століття автомобілі виробляли сотні компаній у всьому світі, компанії Daimler-Benz, біля витоків якої стояли піонери автомобільної галузі, вдалося зберегти свої передові позиції. А зараз Mercedes-Benz Group AG є транснаціональним автомобілебудівним концерном, однією з найбільших компаній у світі.

 

Винахід Карла Бенца відіграє значну роль у сучасному світі, впливаючи на різні аспекти суспільства, економіки та життя людей. Автомобілі стали невід’ємною частиною соціального життя, полегшуючи подорожі, поїздки на роботу, скорочуючи час, необхідний для досягнення мети. Автомобільна промисловість є значним сектором економіки, створюючи робочі місця, сприяючи економічному зростанню та впливаючи на всі інші галузі: виробництво, торгівлю та сервіс. А завдяки новим технологіям автомобільний транспорт з кожним роком стає все безпечнішим, екологічнішим та ефективнішим.

 

Перші контактні лінзи

Ідею створення оптичних лінз, які вставлялися б безпосередньо в очі, вперше висловив ще 1508 року Леонардо да Вінчі. Проте технології того часу не дозволяли здійснити задум видатного винахідника.

 

Французький філософ і математик Рене Декарт пропонував покращувати зір за допомогою скляної трубки, наповненої рідиною та закритої лінзою. За його задумом, такий пристрій мав розташовуватися в безпосередньому контакті з рогівкою ока, що унеможливлювало моргання, та й зручність використання подібного девайсу викликала багато запитань. Слід зазначити, що у 1801 році британський учений Томас Юнґ навіть створив пару контактних лінз з урахуванням ідеї Декарта. Наповнені водою лінзи він прикріпив до своїх очей за допомогою воску, а надмірне заломлення виправив за допомогою другої пари лінз. Отримана ним конструкція виявилася занадто громіздкою та незручною.

 

У 1845 році інший англійський ерудит Джон Гершель запропонував робити зліпок рогівки, що дало б змогу виготовляти лінзи, відповідні до реальної форми ока. І хоча сам винахідник ніколи не перевіряв свій задум на практиці, пізніше доопрацьована технологія на його основі дала змогу виробляти лінзи, які не викликали дискомфорту під час носіння.

 

Виготовити першу контактну лінзу і навіть впровадити її в лікарську практику вдалося лише в 1887 році німецькому офтальмологу і винахіднику Авґусту Мюллеру. Саме цей чоловік розробив особливу технологію видування скла, щоб отримувати «вбудовані окуляри» для корекції зору при короткозорості. Оболонки з дутого скла мали діаметр від 18 до 21 мм і спиралися на менш чутливу ділянку ока, яка оточує рогівку. Винахідник експериментував зі встановленням лінз спочатку на кроликах, потім на собі і лише після цього — на невеликій групі добровольців. Утім, контактні лінзи Мюллера хоч і давали змогу виправити навіть тяжку короткозорість, були далекі від досконалості — їх можна було носити лише кілька годин на день, щоб не травмувати очі.

 

Контактні лінзи стали значно практичнішими лише в 1930-х роках, після винайдення нового виду пластику — поліметилметакрилату (ПММА). У 1936 році оптометрист Вільям Фейнблум представив першу гібридну лінзу, що складалася зі скла та пластику, і вже наступного року контактними лінзами користувалися близько 3000 американців. А 1939 року угорський офтальмолог Іштван Дьорфі виготовив першу повністю пластикову контактну лінзу.

 

1948 року Кевін Туохі створив «Мікролінзу», яка покривала лише рогівку і мала діаметр від 10 до 12 мм. Носити такі контактні лінзи було ще комфортніше, проте згодом виявилося, що через погану киснепроникність ПММА-пластику при тривалому застосуванні таких лінз очі стають більш уразливими для різноманітних несприятливих впливів. Утім, навіть попри це, контактні лінзи з ПММА виготовляються досі. Щоправда, винятково для діагностичних цілей.

 

Першу контактну лінзу, яка дозволяла оку «дихати», удалося створити лише 1972 року, коли Ірвінґ Фатт запропонував застосовувати з цією метою ацетобутират целюлози (САВ). Згодом матеріали та методи виготовлення лінз продовжували вдосконалюватися, а поява в медицині силікону дала особливий поштовх розвитку технологій так званого «очного протезування». У 1983 році були створені контактні лінзи з надзвичайно киснепроникного та гнучкого силіконового еластомеру, які можна було безперервно носити протягом 30 днів. Цей матеріал застосовується для їх виготовлення і досі.

2002 року на ринку контактних лінз з’явилися силіконові гідрогелі — наступне покоління медичних матеріалів. А в даний час лінзи виготовляють зі ще більш досконалого матеріалу, що відрізняється найкращим вмістом води та найвищою гнучкістю.

 

Сьогодні контактні лінзи в усьому світі носять понад 150 млн осіб. Ці пристрої дозволяють людям чітко бачити без необхідності носіння окулярів, надаючи свободу руху, не обмежуючи поле зору і не створюючи проблем при заняттях спортом або іншими фізичними активностями. Крім корекції різних видів порушення зору, спеціальні контактні лінзи також використовуються в косметичних цілях для зміни кольору очей або створення особливих ефектів.

 

Перший ігровий автомат Liberty Bell Чарлза Фая

«Я виграв, виграв!»

З давніх часів люди любили проводити час за азартними іграми. Серед усіх інших (рухливих, розвивальних, спортивних, настільних тощо) азартні ігри відрізняються наявністю ставок і можливістю виграшу — отримання будь-якої матеріальної цінності (грошей, речі, послуги). Як правило, азартні ігри цікаві їх учасникам не самим процесом, а саме результатом, який здебільшого повністю або значною мірою залежить не від навичок гравців, а від випадковості (слово «азарт» походить від французького hasard — випадок).

 

Річ у тім, що природа вклала в людину особливий «механізм винагороди» за ті чи інші успіхи — гормон дофамін, який виробляється мозком і приносить відчуття радості та задоволення після досягнення тієї чи іншої мети. Такий механізм потрібний, щоб у людей виникало бажання робити різні справи. Наприклад, уявіть собі первісну людину, яка гріється в печері біля вогнища. Що могло змусити її піти полювати на мамонта? Саме те, що з кожною принесеною здобиччю вона відчувала задоволення, і спонукало її ходити на полювання знову і знову, а не ніжитися біля багаття в теплій, затишній печері.

 

В азартних іграх такою здобиччю є виграш. Причому не потрібно виконувати якусь важку роботу або довгий час чекати на отримання результату — успіх можливий вже після нетривалих ігрових дій. А той факт, що в азартній грі можна не тільки виграти, а й програти свою ставку, вносить додатковий елемент ризику і робить процес гри більш хвилюючим та напруженим.

 

У написаному ще в Стародавній Індії трактаті «Бхавішья-пурана» розповідається про якогось принца, який втратив усе, що мав, через азартні ігри. У давньогрецькій міфології згадується, що солдати розважалися грою в кістки під час облоги Трої. І лише у Спарті з її залізною військовою дисципліною подібні ігри були повністю заборонені.

 

У Стародавньому Римі правителі, розуміючи всі негативні аспекти азартних ігор, розпочали боротьбу із ними на законодавчому рівні. Згідно з однією з постанов давньоримського права, програні в недозволені ігри гроші можуть бути повернені назад тому, хто програв.

 

Стародавні германці захоплювалися азартними іграми настільки, що могли програти не тільки своє майно, а й свободу: невдалий гравець цілком міг потрапити в рабство.

 

У Середньовіччі азартні ігри засуджувалися церквою, проте часто зустрічалися в громадських місцях, таких як шинки та ярмарки. Вони були не лише джерелом розваги, а й соціальної активністю, яка сприяла спілкуванню між людьми. Приблизно в XV столітті виникли і набули значного поширення ігри в карти. Цікаво, що спочатку карти використовувалися виключно для гадання. Утім, ворожіння, як і азартна гра, ґрунтується на випадковому результаті, тому немає нічого дивного в тому, що поступово одне перетворилося на інше.

 

Згодом азартні ігри набули поширення серед знаті. Пік їхньої популярності у Франції припадає на епоху Людовіків XIII і XIV — мода на азартні ігри була такою високою, що поширилася на дворянство інших країн, а більшість ігрових термінів зберігає свої французькі назви донині.

 

Не дивно, що промислова революція, яка вплинула на всі сфери життя людей, не могла оминути і гральну галузь. До кінця XIX століття розвиток технологій та механізації став основою для створення більш складних та автоматизованих азартних пристроїв. У 1887 році автомеханік Чарлз Оґаст Фай створив перший ігровий автомат, який працював із п’ятицентовими монетами і називався «Дзвін свободи» (Liberty Bell). Цей пристрій був механізмом з трьома дисками, які оберталися незалежно один від одного з різною швидкістю. На дисках були зображені карткові масті та дзвіночки. Варто зазначити, що винахід Фая визначив дизайн ігрових автоматів на багато десятиліть уперед. Максимальний виграш, який можна було здобути, становив 50 центів. Фай власноруч збирав автомати у своїй автомайстерні, а потім здавав їх у найм. Причому встановлювалися апарати Фая не тільки в ігрових закладах, а й у салунах, кафе і навіть аптеках.

 

Примітно, що механізму, який видавав би виграш, у цьому апараті не було, а гроші щасливчикам вручав власник закладу. Оскільки гравці найчастіше залишалися ні з чим, згодом у автомата з’явилося й інше прізвисько — «однорукий бандит». Утім, більш популярною назвою ігрових автоматів є слово «слот» — так англійською мовою називається отвір для опускання монет.

 

Невдовзі після появи «Дзвону свободи» Фая, у 1891 році, підприємці з Брукліна Сітман та Пітт розробили ігровий автомат, який мав п’ять барабанів із зображеннями гральних карт. Відображувані випадковим чином комбінації відповідали правилам гри в покер, і машина за короткий час стала надзвичайно популярною. Кількість виграшних комбінацій була настільки великою, що творці грального автомата розробили механічний пристрій для видавання призу. Однак перші зразки були досить недосконалими: виграш можна було забрати, лише добряче стукнувши по автомату.

 

У 1897 році гральний бізнес у США заборонили, оскільки з виграшних сум не сплачувалися податки. Усі гральні машини терміново переобладнали в автомати для продажу солодощів та жувальної гумки. Присутні на сучасних барабанах ігрових машин символи у вигляді вишні, груші або сливи є нагадуванням саме про ті часи. А у Великій Британії гральні автомати навіть досі називають фруктовими машинами.

 

Згодом слоти з грошовими виграшами стали частиною грального бізнесу, перемістившись до спеціалізованих ігрових закладів. У громадських місцях почали встановлювати ігрові автомати «неазартного» спрямування з простими розважальними іграми, у які із задоволенням грали і дорослі, і діти, а виграшем у кращому разі була можливість витягнути автоматичним захоплювачем дрібну іграшку або отримати додатковий безкоштовний час для гри.

 

1963 року американська компанія Bally розробила перший електромеханічний ігровий автомат, керований електронікою. Бічний важіль — та сама рука «однорукого бандита» став суто декоративним. А 1976 року компанія Fortune Coin Co з Лас-Вегаса створила перший відеослот-автомат, у якому повністю були відсутні механічні компоненти. Виграшні комбінації в ньому визначалися електронними платами та відображалися не на справжніх барабанах, а на 19-дюймовому екрані. Саме такі пристрої, отримавши подальший розвиток, стали попередниками сучасних відеоігор.

 

Нині ігрові автомати є найбільш популярним способом азартних ігор у казино і приносять близько 70 відсотків середнього доходу грального бізнесу в США. Потрібно розуміти, що сучасні азартні ігри — це виключно розвага. Не варто розглядати їх як легкий та швидкий спосіб розбагатіти. Єдині, хто заробляє на гральних автоматах, — це їхні власники.

 

На жаль, серйозним побічним ефектом як азартних ігор, так і їхньої сучасної інтерпретації — відеоігор є виникнення ігрової залежності, яка з червня 2018 року навіть офіційно внесена до переліку захворювань. Важливо встановлювати тимчасові обмеження, знаходячи баланс між іграми та іншими аспектами життя.

Грамофон

Коли техніка «заговорила»

Якось редактор Паризького наукового видавництва Едуард-Леон Скотт де Мартенвіль, працюючи над статтею про будову та фізіологію людського вуха, замислився про можливість запису звуку технічними засобами. Результатом цих роздумів став створений у березні 1857 року фоноавтограф — перший у світі звукозаписний пристрій. Винахід Скотта складався зі скляного циліндра, покритого сажею або папером, а також акустичного конуса з мембраною, з’єднаною з голкою. Звукові коливання, проходячи крізь конус, змушували мембрану вібрувати, передаючи коливання голці, яка, у свою чергу, прокреслювала на сажі або папері відповідні позначки. За великим рахунком, пристрій не мав практичного значення — він дозволяв записувати звукові коливання, але способу відтворення записаного звуку на той момент не існувало. Примітно, що лише 2008 року вдалося відтворити 10-секундний запис, зроблений Скоттом у квітні 1860 року, де він наспівує фрагмент із народної французької пісні.

 

У квітні 1877 року французький поет і винахідник Шарль Кро описав метод відтворення запису звуку в листі, адресованому Французькій академії наук. Кро не мав достатньо коштів для створення діючої моделі свого пристрою, тому палеофон («голос минулого», як називав його сам винахідник) залишився лише ідеєю, яка волею автора стала загальним надбанням. Згодом запропонована Кро технологія прямого травлення кислотою використовувалася для створення металевих майстер-дисків, на основі яких потім виготовлялися грамплатівки.

 

Перший звуковідтворювальний пристрій вдалося розробити Томасу Едісону, «королю патентів» і піонеру електроприладів. У період із травня до липня 1877 року він придумав спосіб відтворення звуку як побічний продукт у роботі над телефонним зв’язком. Пристрій, названий грамофоном (у перекладі з грецької — «записаний звук»), був представлений публіці у грудні 1877 року. До редакції журналу Scientific American увійшов молодик і поставив на стіл невелику машинку з рупором. Відвідувач без зайвих церемоній повернув рукоятку, після чого, на подив усіх присутніх, машинка сказала: «Доброго ранку. Як ся маєш? Як тобі грамофон?» Таким чином пристрій представив сам себе.

 

У перших грамофонах Едісона для запису звуку використовувався тонкий аркуш фольги, обгорнутої навколо циліндра зі спіральними канавками. Проте до 1890 року американець Еміль Берлінер розробив досконалішу технологію створення грамплатівок, що дозволяла одночасно виробляти до 150 копій кожного звукозапису.

 

Винайдення грамофона мало велике значення для музики. Уперше в історії з’явилася можливість відтворювати записані звуки, таким чином зберігаючи та розповсюджуючи музичні твори. Стала активно розвиватися музична індустрія, завдяки якій люди могли купувати звукозаписи та слухати їх у себе вдома у будь-який зручний час. Музика стала доступнішою, що вплинуло на уподобання і музичну культуру в цілому.

 

Подальший розвиток звукозапису спричинив появу нових технологій. У 1930-ті роки була розроблена перша магнітна стрічка, що дозволяла записувати звук із вищою точністю. Магнітофони (так називаються пристрої для відтворення записів із магнітних стрічок) могли створювати стереофонічний ефект звучання завдяки багатоканальним записам. У 1940-ві роки з’явилися вінілові платівки, що надавали можливість запису більш тривалих композицій та забезпечували високу якість звуку. У 1960-ті роки виникли компактні аудіокасети (до цього магнітну плівку намотували на досить об’ємні котушки — бобіни).

 

Завдяки невеликим розмірам касети були зручнішими носіями музики, відкриваючи перспективи для створення портативних (тобто комфортних для носіння) і автомобільних магнітофонів. Компакт-диски (CD), які з’явилися в 1980-ті роки, представили цифровий формат запису, що значно підвищував якість звуку і стійкість до фізичних пошкоджень. CD були основним форматом звукозапису протягом наступних десятиліть, поки їх не витіснили технології цифрової ери та Інтернету. Починаючи з 1990-х років, музику стало можливим записувати і обробляти цифровими засобами, а онлайн-магазини і стримінгові сервіси, які з’явилися потім, дали змогу передавати музику в мережі Інтернет практично миттєво.

 

Утім, навіть сьогодні, коли музична індустрія практично повністю пішла в «цифру» і стала онлайн-орієнтованою, аналогові засоби звукозапису та відтворення все ще залишаються затребуваними у деяких аудіоінженерів, продюсерів, музикантів і просто колекціонерів, які цінують особливості та характер аналогового звучання.

Перша кулькова ручка та її винахідник Джон Лауд

Що лагодили складаним ножем і чому ручка кулькова

Здешевлення та розповсюдження спочатку пергаменту, а згодом і паперу привело до того, що їх почали використовувати не тільки для значного документування інформації, а й для повсякденних записів. Як наслідок, виникла потреба в дешевому і загальнодоступному інструменті для писання, яким зрештою стало гусяче перо.

 

Річ у тім, що гусяче перо, на відміну від пера інших свійських птахів, має досить товстий порожнистий стрижень, який зручно тримати між пальцями під час писання. А якщо зрізати кінчик пера ножем, оголюється порожниста внутрішня частина, яка добре вбирає чорнило, даючи змогу не так часто опускати кінчик пера в чорнильницю. Примітно, що для заточування кінчика — очинки — використовували спеціальний невеликий ножик, який для зручності робили складаним.

 

Відомо, що використання гусячого пера для писання було вперше зафіксоване близько 600 року н. е. у Севільї. Утім, згодом стали використовувати жорсткі махові пера інших птахів: ворона, павича, індика, глухаря, лебедя.

 

Використання пера для написання літер мало значний вплив на стиль писання. Саме завдяки перам з’явилися нахилені літери, які до того ж стали поділятися на малі та великі. До цього тексти писалися лише рівними друкованими літерами одного розміру.

 

Завдяки своїй простоті та доступності пера залишалися основним інструментом для писання протягом 1200 років — з VI до XIX століття. Крім письмового тексту, вони часто використовувалися для малювання фігур, прикрас та зображень на рукописах, хоча професійні художники, звичайно ж, воліли використовувати для цього тонкі пензлі.

 

Після того як у 1803 році було запатентовано металеве перо для ручки, гусяче почало поступово здавати свої позиції, і вже до кінця XIX століття недовговічні пташині пера, що потребували частого оновлення, були повністю замінені металевими канцелярськими. При цьому в більшості європейських мов ручки для писання донині називають похідними від «пера» словами. Наприклад, англійською та голландською — pen, шведською — penna, норвезькою — penn, ісландською — penni, усі вони походять від латинського слова penna (у перекладі — перо птаха), а в західнослов’янських мовах — чеській, словацькій, словенській та сербській — вони називаються pero.

 

У другій половині XIX століття американський винахідник Джон Джейкоб Лауд замислився над створенням такого інструменту, який міг би писати на шорстких поверхнях, таких як дерево, шкіра, мішковина або грубий обгортковий папір, оскільки звичайні ручки з цим завданням не справлялися. 30 жовтня 1888 року він отримав патент на першу кулькову ручку — прилад для писання, що мав вигляд трубки з фарбою і підпружиненою кулькою, яка могла обертатися у своєму гнізді та наносити фарбу на поверхню. Винахід Лауда хоч і виконував поставлене спочатку завдання — маркування грубих поверхонь, був занадто незручним для писання, тому значного поширення не набув.

 

У наступні роки були винайдені різні конструкції кулькових ручок: 1904 року патент оформив Джордж Паркер, а 1916-го — Ван Вехтен Райзберґ. Однак численні недоліки, пов’язані з технологічними обмеженнями того часу, робили кулькові ручки ненадійними та заважали їх просуванню. Чорнило наносилося нерівномірно через те, що кулька була закріплена в гнізді занадто щільно і не пропускала рідину в достатній кількості, або навпаки — оберталася надто вільно, і чорнило протікало і розмазувалося.

 

Сучасну конструкцію кулькової ручки у 1931 році винайшов угорський журналіст Ласло Джозеф Біро.

 

Розчарований кількістю часу, який він витрачав на заправку ручок з перами та очищення забруднених сторінок, Біро зауважив, що фарба, яка використовується для друку газет, швидко висихає, не залишаючи плям на папері. За допомогою свого брата Дьордя, дантиста з корисними знаннями в галузі хімії, Ласло розробив формулу в’язких чорнил для нової конструкції кулькової ручки. Її механізм запобігав висиханню чорнила всередині стрижня, але при цьому забезпечував контрольований потік.

 

1938 року Біро отримав британський патент на свій винахід. З початком Другої світової війни брати Біро втекли з Німеччини та переїхали до Аргентини, де з їхнім другом Хуаном Хорхе Мейном заснували власну компанію. До речі, в Аргентині такі ручки й досі називаються біромами — від прізвищ Біро та Мейн.

 

Згодом кульковими ручками зацікавилися військові. Річ у тім, що звичайні ручки з перами протікали в літаках через перепади атмосферного тиску при наборі висоти, а кулькові зберігали свою працездатність навіть на великих висотах.

 

Після війни кулькові ручки поступово розійшлися по всьому світі. Багато компаній почали змагатися між собою за комерційне виробництво ручок власної розробки. У 1953 році француз Марсель Бік удосконалив і спростив конструкцію, отримавши найдешевшу модель одноразової кулькової ручки. Згодом бренд Bic став найпоширенішим у всьому світі.

 

У даний час кулькові ручки завдяки своїй практичності, доступності та простоті використання є найпопулярнішим у світі повсякденним інструментом для письма. Вони зручні у користуванні, легкі та не потребують частої заміни чорнила. А різноманітність стилів, кольорів та дизайнів дає людям змогу вибрати ручку, що відповідає їх індивідуальному смаку та стилю.

Перший кінофільм «Сцена в саду Раундхей»

Кінофільм тривалістю менше двох секунд

У тому ж 1888 році, коли Лауд винайшов першу кулькову ручку, було знято перший кінофільм — «Сцена в саду Раундхей» тривалістю менше двох секунд. Через місяць після цього було отримано патент на кінокамеру, за допомогою якої проводилася зйомка.

 

Винайдення кінокамери мало величезне значення у світі культури та масової комунікації. Саме завдяки їй виникла нова форма мистецтва — кінематограф. Крім того, кінокамера дала змогу фіксувати події, починаючи від репортажів про новини та документального кіно до зйомок важливих моментів в історії. Подальший розвиток кінотехніки та кінематографії сприяв технологічним інноваціям у сфері зображень, звуку та спецефектів.

Перший ескалатор Джессі Рено

Ескалатор Зеєберґера

«Сходи, що рухаються по колу»

Уперше ідея створення ескалатора була запатентована американським винахідником Натаном Еймсом ще в березні 1859 року, проте даний патент на «сходи, що рухаються по колу» ніким ніколи не використовувався, оскільки технічна частина цього пристрою була занадто складною для того часу.

 

Повторне народження «похилого підйомника» відбулося за кілька десятиліть — 15 березня 1892 року американець Джессі Рено запатентував його, а в 1894 році побудував перший робочий зразок у нью-йоркському парку Коні-Айленд як атракціон для туристів. Його пристрій був гумовою стрічкою з дерев’яними панелями, тобто, по суті, похилою конвеєрною стрічкою з фіксованими плоскими ланками. Сходинок у цього ескалатора не було, як ще не було, до речі, і самої назви «ескалатор». З’явилася вона пізніше: у 1898 році підприємець Чарлз Сіберґер купив патент Джорджа Віллера на підйомник, у конструкції якого вже були передбачені сходинки, і шукав відповідну назву для торгової марки, під якою він збирався представити пристрій на Всесвітній виставці в Парижі в 1900 році. У латинському слові elevator, яке означає «такий, що піднімає», Сіберґер замінив корінь на більш зухвале «ескалатор» — від слова «ескалада», тобто штурмові сходи, за допомогою яких у Середні віки долали оборонні стіни замків. Вийшов не просто той, хто піднімає, а й начебто штурмує.

 

Після того, як ескалатор Сіберґера, оснащений горизонтальними сходами, що виїжджали з-під спеціальної огорожі на вхідному майданчику, був продемонстрований громадськості та навіть отримав головний приз і золоту медаль Всесвітньої виставки за свій унікальний та функціональний дизайн, виробництвом цих підйомних пристроїв зацікавилася компанія Otis. Перший ескалатор цієї фірми був установлений в універсальному магазині «Гімбел» у Філадельфії, де надійно служив до 1938 року. До речі, керівництво з шопінгу Гарвардської школи дизайну назвало ескалатор однією з найважливіших інновацій у роздрібному маркетингу, зазначаючи, що жодний винахід не вплинув на шопінг так, як він. Причину зрозуміти не важко: ліфт може перевозити лише невелику кількість людей між поверхами, а для пересування сходами потрібно докладати зусиль. Ескалатор же зрівнює шанси торгових точок на всіх поверхах, оскільки споживачі можуть відвідати верхні поверхи, не докладаючи додаткових зусиль.

 

1911 року ескалатор уперше встановили на станції метрополітену — сталося це в Лондоні на станції Earl’s Court. А в 1921 році з’явився перший ескалатор у звичному для нас сьогодні вигляді — з поздовжніми рельєфами на горизонтальних сходах і перилами, що рухаються паралельно з ними.

 

У 1950 році Бюро патентів та товарних знаків США ухвалило рішення, що слово «ескалатор» більше не є торговою маркою компанії Otis, а сприймається таким самим загальним та описовим терміном, як і ліфт.

 

У сучасному світі ринок ескалаторів значно розширився. Ці пристрої більше не є чимось дивовижним і широко використовуються як архітектурний елемент на станціях метрополітену, вокзалах, у торговельно-розважальних центрах, адміністративних будівлях, підземних переходах, а іноді й просто на вуличних схилах у містах зі складним рельєфом. З’явилися навіть горизонтальні безсходові різновиди ескалаторів у вигляді рухомих доріжок — так звані траволатори. Кожне десятиліття кількість ескалаторів у світі подвоюється. При цьому дивно, що конструкція цих підйомних пристроїв практично не змінилася порівняно з кресленнями, представленими в першому патенті Віллера. До речі, у нью-йоркському універмазі Macy’s на Геральд-сквер працюють найстаріші у світі ескалатори, збудовані ще 1927 року.

 

Утім, певні вдосконалення в цій галузі все ж таки є. І це не лише зовнішній вигляд ескалаторів, які є ще й елементом дизайну будівель. Головна особливість сучасних підйомників — енергозбережні технології, завдяки яким вдається заощаджувати до 30% електроенергії. Крім того, контроль над роботою ескалатора сьогодні здійснюється дистанційно за допомогою цифрових систем, які в режимі реального часу відстежують усі процеси і вчасно сигналізують про збої та несправності, що виникають.

Примітно, що в більшості країн склалося так, що користувачі ескалатора тримаються однієї сторони, щоб дозволити тим, хто дуже поспішає, пройти повз них з іншого боку. Персонал, що обслуговує ескалатори, не підтримує такі норми суспільного етикету: стояння з одного боку і ходіння з іншого викликає нерівномірне зношення механізмів цього підйомного пристрою.

Перший дизельний двигун та його винахідник Рудольф Дізель

Ідеальний пристрій, що працює на згорянні палива

Німецький вчений та бізнесмен Карл фон Лінде, який створив першу комерційно успішну холодильну установку, викладав у Мюнхенському політехнічному університеті. Один із його студентів Рудольф Дізель зацікавився викладеною Лінде ідеєю про те, що теплові двигуни можуть працювати значно ефективніше, ніж парові, що існували на той момент і були здатні перетворювати на корисну роботу лише 6–10% теплової енергії.

 

У 1880 році Дізель закінчив навчання з найвищими академічними нагородами і пішов працювати на один із заводів Лінде з виробництва холодильного обладнання та льоду. Уже за рік Дізель став директором цього заводу. При цьому він продовжував розмірковувати над ідеєю створення нового високоефективного теплового двигуна. У 1893 році він опублікував результати своїх багаторічних досліджень в есеї «Теорія і конструкція раціонального теплового двигуна». Головною ідеєю Дізеля було стискати повітря всередині циліндра настільки, щоб воно могло підпалювати пальне без додаткових пристроїв — свічок запалювання, як це було в двигунах внутрішнього згоряння Отто.

 

У 1895 році Рудольф Дізель отримав патент на двигун власної конструкції, який згодом стали називати дизелем на честь винахідника. Для реалізації свого патенту інженер вибрав підприємство, яке запропонувало йому найбільш сприятливі умови для роботи: воно не тільки зобов’язалося нести всі витрати на здійснення плану, але ще й виплачувало Дізелю досить високу заробітну плату. Таким підприємством виявилося Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG,або скорочено MAN.

 

Спочатку Дізель планував використовувати як паливо для свого двигуна дешеві відходи промислового виробництва — вугільний пил. Однак така ідея виявилася практично нездійсненною: мінеральні частинки, які містить вугільний пил, осідали на поршневих кільцях і призводили до катастрофічного зношення циліндрів, а відсутність зовнішнього охолодження була причиною постійного заклинювання поршня в циліндрі. Тоді талановитий інженер доопрацював конструкцію так, щоб двигун міг працювати на будь-якому рідкому паливі: сирій нафті, гасі, бензині, мазуті або навіть на олії. У жовтні 1896 року був побудований дослідний зразок двигуна, випробування якого проводилися до початку 1897 року. Після того як професор Ґерлах та його асистенти з Мюнхенського «політеху» виміряли ефективний коефіцієнт корисної дії створеного Дізелем двигуна, вони отримали вражаючий результат: ККД новинки становив майже 27%, тоді як найдосконаліші двигуни того часу ледве дотягували до показника 10%. Виробники двигунів кинулися купувати патент Дізеля, і вже до 1898 року винахідник став мільйонером.

 

Як показують теоретичні розрахунки, цикл Дізеля є найбільш економічним у теплових двигунах, тому можна з упевненістю сказати, що ідеальнішого пристрою, який працює на згорянні палива, просто не існує. Проте кінець життя талановитого винахідника виявився трагічним. Дизельні двигуни дуже не подобалися найвпливовішим промисловцям того часу — вугільним компаніям. Поширення дизелів привело до різкого зростання цін на нафтопродукти, тоді як власники вугільних запасів зазнавали збитків. Зрештою промисловці розпочали підривну війну проти Дізеля: привели його підприємства до банкрутства та практично повністю розорили винахідника. Поряд із цим величезні кошти вкладалися в те, щоб очорнити ім’я Дізеля у пресі. Після кількох років виснажливої боротьби у вересні 1913 року Рудольф Дізель сів на корабель, щоб вирушити до Великої Британії, і безвісти зник під час плавання. Його зникнення і досі є однією із найбільших загадок минулого століття.

 

Тим часом дітище Дізеля продовжувало завойовувати світ. Інженери вигадували нові способи удосконалення і так ефективного двигуна. Проспер Л’Оранж запропонував упорскування в камеру попереднього згоряння, Джеймс Маккечні створив надійні насос-форсунки для впорскування палива (чого сам Дізель зробити так і не зміг), Роберт Бош зробив насос, що впорскував паливо без використання стисненого повітря, як це відбувалося спочатку, чим неймовірно спростив процес та підвищив надійність дизелів.

 

Дизельні мотори почали встановлювати на вантажівки, локомотиви, океанські лайнери та підводні човни. У 1933 році в Німеччині стартувало виробництво найуспішнішого серійного авіаційного дизельного двигуна всіх часів — Jumo 205. До початку Другої світової війни було зроблено понад 900 екземплярів. У березні 1936 року в повітря піднявся найбільший із коли-небудь створених літальних апаратів — дирижабль «Гінденбурґ», оснащений чотирма дизельними двигунами Daimler-Benz LOF.6 потужністю 1200 к. с. кожен.

 

Одночасно зі зростанням популярності дизельних двигунів з’явилася потреба у більш якісному паливі з належними характеристиками займання, але перші стандарти для автомобільного дизельного палива з’явилися лише після Другої світової війни. Утім, на морських суднах з дизельними двигунами досі як паливо використовують дешеві мазути.

 

У 1950-х роках дизельні двигуни спричинили справжню революцію у сільськогосподарській техніці. Економічніші дизелі практично повністю витіснили бензинові агрегати, які продовжували використовувати лише в малопотужних сільгоспмашинах.

 

Поява в 1970–1980 роках перших турбонагнітачів привела до значного збільшення потужності та ефективності дизелів, що сприяло ще більшому їхньому поширенню. У сучасному світі дизельні двигуни відіграють значну роль у різних сферах:

  • Дизелі часто використовуються для генерації електроенергії на електростанціях. Вони також застосовуються в промисловості як приводи різних машин та обладнання, таких як насоси, компресори та генератори.
  • ДДизельні двигуни широко застосовуються в автомобілях, вантажівках, автобусах, поїздах, кораблях та літаках. Вони відрізняються високим крутним моментом і ефективністю на великих відстанях, що робить їх особливо придатними для довгих перевезень і тривалого використання.
  • ДДизельні двигуни застосовують у сільському господарстві для тракторів, комбайнів та інших землеобробних машин. Вони також використовуються в будівельній техніці, такій як екскаватори, бульдозери та будівельні генератори.

Дизелі, як правило, довговічніші та надійніші порівняно з бензиновими двигунами. За рахунок своєї конструкції вони більш стійкі до тяжких навантажень та екстремальних умов експлуатації. Водночас дизельні мотори мають високу паливну економічність. І навіть після того, як весь світ серйозно перейнявся питаннями екологічності та викидами, дизельні двигуни продовжують зберігати свою популярність.

 

Конструкція дизелів дозволяє використовувати так зване біопаливо — продукти життєдіяльності організмів або органічні промислові відходи, а також рослинну чи тваринну сировину. Такий підхід не тільки дає змогу зменшити кількість шкідливих викидів у порівнянні з традиційним нафтовим паливом, але й сприятливо позначається на екології, оскільки відновлювані рослинні та біологічні джерела (кукурудза, ріпак, соняшник, водорості та навіть бактерії) ефективно вловлюють надлишковий вуглець із земної атмосфери, очищуючи її від парникових газів. При цьому біопаливо цілком сумісне з уже наявною інфраструктурою паливозаправних станцій і не потребує створення нових споруд, які необхідні для інших видів «зеленої» енергетики (наприклад, сонячні електростанції, вітрогенератори, фабрики для виробництва водневого палива).

 

У будь-якому разі у найближчому майбутньому дизельні двигуни залишатимуться незамінними силовими агрегатами для людства, при цьому їх конструкція безперервно вдосконалюватиметься з появою нових технологій та матеріалів.

Перший рентгенівський знімок

«Я бачу тебе наскрізь»

У 1895 році молодий професор фізики Вюрцбурзького університету Вільгельм Конрад Рентґен, експериментально досліджуючи проходження струму між двома електродами у вакуумі, виявив, що лист картону, покритий сіллю барію, який був екраном, почав світитися в темряві. Намагаючись розібратися у природі цього явища, Рентґен виявив особливий вид випромінювання, названий згодом його ім’ям. Сам учений, який пізніше отримав за свій винахід першу Нобелівську премію з фізики, не надав особливого значення своєму відкриттю. Виявлене явище він називав ікс-променями, указуючи таким чином на їхнє незрозуміле походження (англійською мовою рентгенівське випромінювання так називають і досі). Цікаво, що дослідженню нового випромінювання Рентґен присвятив досить мало часу. Опублікувавши три статті, у яких, на його переконання, було дано вичерпний опис усіх властивостей його відкриття, він з упевненістю заявив, що подальший розгляд цього явища — марнування часу. І справді, усі вчені, які надалі вивчали рентгенівське випромінювання, так і не змогли додати нічого нового до написаного раніше Рентґеном.

 

Проте Рентґен одразу зрозумів значення відкриття для діагностики в медицині. Свою наукову статтю він супроводив фотознімком руки своєї дружини, зробленим за допомогою рентгенівських променів. Уже в січні 1896 року британський лікар Джон Холл-Едвардс вперше використав випромінювання в медичній практиці, визначивши за його допомогою місце розташування голки, яка застрягла в руці пацієнта.

 

Водночас, як це часто буває, нове наукове відкриття викликало безліч дивних пересудів. Наприклад, один із депутатів американського штату Нью-Джерсі, якийсь Рід, запропонував заборонити застосування ікс-променів у театральних біноклях, щоб вони «не могли проникнути не лише крізь одяг, а й крізь тіло в душу». А за всіх часів ласа на сенсації преса попереджала читачів про небезпеку «мозкової фотографії», що дає змогу читати найпотаємніші чужі думки.

 

Прекрасно розуміючи можливості відкриття, Рентґен категорично відмовлявся його патентувати. «Винаходи та відкриття належать людству, і їх використання не повинно регулюватися за допомогою патентів та ліцензій», — стверджував скромний нобеліат, який перерахував усю суму премії Вюрцбурзькому університету, у стінах якого він працював.

 

Натомість більш заповзятливий Томас Едісон одразу взявся за розробку флюороскопа — апарата для рентгенографії. Тестування рентгенівських трубок він доручив своєму асистентові Кларенсу Деллі, який для швидкості та наочності процесу перевіряв пристрій на власних кистях рук. На жаль, більшість учених на той час недооцінювали шкідливість невидимих рентгенівських променів. Чотири роки безперервних досліджень призвели до незворотного ураження шкірних покривів. І навіть хірургічна ампутація обох рук не врятувала помічника Едісона: невдовзі він помер від раку.

 

Однак рентгенівські промені відіграли важливу роль у розвитку медицини. Рентгенологія (так назвали науку, яка вивчає методи діагностики різних захворювань за допомогою рентгенівських променів) врятувала чимало людських життів. Крім цього, за допомогою рентгена мистецтвознавці змогли встановлювати справжність артефактів, ювеліри — відрізняти коштовне каміння від підробок, а митники — затримувати контрабандистів.

 

1979 року вчені Ґодфрі Гаунсфілд та Аллан Кормак отримали Нобелівську премію за розвиток технології рентгенодіагностики — комп’ютерну томографію. Завдяки складній комп’ютерній обробці цей метод дає змогу лікарю побачити різні зрізи органів.

 

За сторіччя, яке минуло з моменту відкриття рентгенівського випромінювання, рентген-апарати стали значно досконалішими: підвищилася їх роздільна здатність, зменшилося променеве навантаження на пацієнта, з’явилася можливість цифрової обробки та зберігання інформації. Завдяки рентгенівським променям вдалося зробити важливі наукові відкриття: наприклад, роздивитися закручену спіраль ДНК або зазирнути всередину Сонця.

 

У 2009 році за результатами голосування, організованого лондонським Музеєм науки, відкриття рентгенівських променів було визнано найбільшим винаходом, який справив найзначніший вплив на минуле, сьогодення та майбутнє людства, оскільки він дав змогу зазирнути всередину об’єктів, не порушивши їхньої структури.

Перший радіоприймач

Подолавши земний вигин, радіохвилі здійснили революцію

Навесні 1895 року сталася подія, яку часто називають не зовсім коректним словосполученням «винайдення радіо». Насправді цього року винайшли радіотелеграф, або радіозв’язок, тобто спосіб передавання інформації без проводів. Саме поняття «радіо» (від латинського radio — випромінювати) виникло значно раніше — ще 1873 року англійський фізик Вільям Крукс використовував цей термін для позначення теплового та світлового випромінювання, а сконструйований прилад для його вимірювання він назвав радіометром.

 

Тим часом уже понад сто років відбуваються гарячі суперечки про те, кого визнавати винахідником радіо. У Німеччині ним вважають Генріха Герца, у Франції — Едуарда Бранлі, у балканських країнах — Ніколу Теслу, у Бразилії — Ланделя де Муру, у Великій Британії — Олівера Джозефа Лоджа, а в Індії — Джагадіша Чандру Боше. Свій «батько радіо» є навіть у Білорусі — Яків Оттонович Наркевич-Іодко. Однак найбільш гострі дискусії розгортаються навколо імен Ґульєльмо Марконі та Олександра Попова, які практично одночасно, незалежно один від одного, створили та продемонстрували перші радіопередавальні пристрої.

 

При цьому причини суперечок між країнами про першість створення радіозв’язку були викликані зовсім не гордістю за своїх співвітчизників, як здається на перший погляд, а виключно фінансовими міркуваннями — від цього залежали патентні права, а отже, і багатомільйонні прибутки від революційної на ті часи технології.

 

Хай там як, сьогодні радіозв’язок є загальним надбанням людства і має величезне значення для різних аспектів життя суспільства і економіки. І якщо найперші радіопередавачі забезпечували радіозв’язок на відстані не більше кількох сотень метрів, то згодом він ставав усе більш ефективним. Уже в 1900 році радіотелеграфний зв’язок був налагоджений між графством Корнуолл і островом Вайт на півдні Великої Британії на відстані 300 кілометрів, подолавши за допомогою радіохвиль земний вигин, що до цього вважалося неможливим. А зараз за допомогою радіозв’язку підтримується комунікація з космічними зондами «Вояджер-1» та «Вояджер-2», які знаходяться за мільярди кілометрів від нашої планети.

 

Радіозв’язок став основним засобом миттєвої комунікації як на глобальному, так і на локальному (місцевому) рівні. Він дає змогу людям обмінюватися інформацією у реальному часі, незалежно від відстані між ними. Це має вирішальне значення для комерції, науки, медицини та військової справи.

Не можна недооцінювати важливість радіозв’язку для систем екстреного реагування та забезпечення контакту в кризових ситуаціях і під час стихійних лих — без нього не можна здійснити роботу рятувальників, пожежників, поліції та медичних служб.

 

Ключову роль у наданні безпеки, координації руху та обміну інформацією між різними транспортними засобами радіозв’язок відіграє в авіації, мореплаванні, залізничному сполученні та автомобільній індустрії.

 

Звичайно ж, неможливо уявити сучасний світ без радіо та телебачення. За допомогою радіохвиль відбувається трансляція розважальних програм, новин, фільмів та різних шоу. Усе це впливає на культуру та спосіб життя людей, формує їхні думки.

 

Окрім іншого, радіозв’язок широко застосовується в наукових дослідженнях, включаючи астрономію, фізику та геологію. Усі безпілотні космічні місії, телескопи та пристрої радіолокації розроблені на його принципах.

 

Поява радіозв’язку істотно змінила суспільство, скорочуючи відстані та сприяючи розвитку різних галузей людської діяльності. Однак навіть сьогодні не можна сказати, що потенціал радіохвиль реалізовано повністю. Постійно з’являються нові й нові технології, засновані на радіозв’язку. Наприклад, мережі 5G та наступні (6G і далі) забезпечують все більш високу швидкість передавання даних, меншу затримку та більшу ємність для підключення пристроїв. Це своєю чергою спричиняє розвиток таких технологій, як розширена реальність (AR), віртуальна реальність (VR), автономні транспортні засоби та інтернет речей (IoT). Зі зростанням кількості пристроїв, підключених до Інтернету, радіозв’язок відіграватиме ключову роль в обміні даними між різними об’єктами в рамках концепції IoT, створюючи не тільки розумні будинки, а й цілі розумні міста.

 

Розвиток супутникових технологій, включаючи широкосмуговий супутниковий Інтернет, надасть доступ до зв’язку у віддалених та важкодоступних регіонах, а також посилить глобальний зв’язок.

Загалом радіозв’язок продовжуватиме відігравати ключову роль у житті людей, підтримуючи нові технології та формуючи майбутні інновації.

Друга промислова революція

У другій половині XIX і на початку XX століття у світовій промисловості відбулися зміни, які отримали назву другої промислової революції. І якщо перша ґрунтувалася на широкому впровадженні парових двигунів та механізації сільського господарства, то друга, яку іноді також називають технологічною, відбувалася на базі виробництва високоякісної сталі, поширення залізниць, електрики та хімікатів. Економіка розвивалася тепер не просто за рахунок вдалих винаходів, а за рахунок наукових відкриттів та якісно нових способів організації виробництва. Один із авторів, описуючи період другої промислової революції, назвав цей час епохою синергії, тобто такої взаємодії чи співробітництва, коли породжується ціле, яке більше, ніж проста сума його частин. Прикладом такої синергії другої промислової революції можна назвати залізницю та вугілля. Залізниці дали можливість економно перевозити матеріали та продукцію, що привело до появи недорогих рейок та дешевого вугілля для паровозів; а це своєю чергою дозволило прокласти сотні тисяч кілометрів колій по всьому світу і ще більше підштовхнути розвиток промисловості.

 

Справжньою кульмінацією (вершиною) другої промислової революції багато хто називає використання конвеєрного виробництва на початку XX століття. За поширеною думкою, винахідником цього методу вважається Генрі Форд, який за допомогою конвеєра налагодив потокове виробництво автомобілів, домігшись того, що Ford-T на його підприємстві стали складати всього за дві години, а вартість машини при цьому знизилася від 1000 до 400 доларів, а потім узагалі до 290 доларів.

 

Насправді попередником підприємства з конвеєрним складанням вважається Венеційський Арсенал — промисловий комплекс для будівництва бойових кораблів, який ще в XII столітті об’єднав кілька суднобудівних верфей на островах у Венеції. Нові кораблі в міру будівництва рухалися спеціально спроєктованим водним каналом між складальними цехами. Завдяки такому процесу вдавалося повністю завершити будівництво корабля лише за день.

 

Одначе, можливість конвеєрного виробництва на суші з’явилася лише після винаходу парових машин, а патент на такий спосіб виробництва був уперше отриманий Ренсомом Елі Олдсом у 1901 році, тому першим автомобілем, що зійшов з конвеєра, був зовсім не «Форд-Т», а «Олдсмобіл» моделі «Кевд Даш». Інженери, які працювали на Форда, лише додали до вже запатентованих Олдсом принципів і методів рухому стрічку. Один із таких інженерів, Вільям Кланн, якось зізнався, що ідею використання конвеєрної стрічки для виробництва дала конвеєрна «розбірка» туш худоби на скотобійнях, що вже широко використовувалася на той момент.

 

Утім, Генрі Форд першим додумався спочатку проєктувати розташування цехів з урахуванням послідовності виробництва автомобіля та закладати спеціальні приміщення в цехах для встановлення трансформаторів та конвеєрних електроприводів, електрика для яких надходила зі спеціально побудованої на території заводу парової електростанції. Завдяки такому підходу його підприємству вдалося вперше в історії випускати великий і складний виріб, що складався з 5000 деталей сотнями тисяч на рік.

 

До речі, конвеєрний спосіб виробництва був далеко не єдиною системою ефективної організації праці. На межі XIX–XX століть американський інженер Фредерік Вінслоу Тейлор розробив методи організації та нормування праці, а також управління виробничими процесами, які суттєво підвищили темпи випуску продукції. Система Тейлора (або тейлоризм) установлювала жорсткий регламент виконання тих чи інших робіт, на підставі якого встановлювалися норми виробітку — обсяг роботи (наприклад, кількість одиниць продукції), який повинен був виконати робітник за зміну. Примітно, що при визначенні норми виробітку Тейлор вибирав найбільш фізично сильного, спритного та вправного робітника, попередньо навченого найдосконаліших методів праці. Виробничі показники цього робітника, зафіксовані поелементно за допомогою хронометражних спостережень, установлювалися як норма, обов’язкова для виконання всіма робітниками. При цьому тих, хто не справлявся, штрафували, сплачуючи значно меншу оплату за їхню роботу. Ба більше, робітників, які не витримували високих темпів праці, часто просто звільняли. Зрештою, усе це призвело до появи робітничих рухів та профспілок, які боролися за покращення умов праці.

Попри те, що сьогодні тейлоризм критикують і називають неефективним, цей метод можна з упевненістю назвати прабатьком сучасного менеджменту, тобто сукупності технологій, принципів, методів і форм управління підприємствами та організаціями.

 

У цілому друга промислова революція справила величезний вплив на економіку і суспільство, сформувавши основи сучасного індустріального світу. Нові технології та методи виробництва значно збільшили продуктивність праці, що сприяло зростанню економіки та процвітанню націй. Саме завдяки другій промисловій революції було створено передумови виникнення середнього класу — групи людей із рівнем доходу та освіти, який дозволяє їм вести досить комфортний спосіб життя і підтримує певну фінансову безпеку. Розвиток систем освіти та поширення грамотності стали одними з пріоритетів суспільства, що своєю чергою вплинуло на культурні зміни та розвиток науки і мистецтва.

Пітер Купер Г’юїтт зі своїм винаходом — ртутною лампою

Сучасні ртутні лампи (лампи денного світла)

Чаклунство флуоресценції

З давніх-давен люди спостерігали таємниче світіння деяких гірських порід, гнилих дерев і світлячків і вважали це явище, звичайно ж, чаклунством. Знайти наукове пояснення вдалося лише в середині XIX століття — ірландський учений Джордж Стоукс із Кембриджського університету, опираючись на природу електрики та світла, виклав теоретичні обґрунтування для подібного світіння і назвав його флуоресценцією на честь флюориту — мінералу, зразки якого сильно світяться через домішки.

 

До речі, згодом виявилося, що флуоресценція є лише одним із видів холодного світіння (тобто світіння без виділення тепла). Залежно від причин, що змушують світитися різні предмети, вчені визначили хемілюмінесценцію, катодолюмінесценцію, біолюмінесценцію та ще багато усіляких есценцій. А саме явище світіння без виділення тепла позначили загальним терміном «люмінесценція» (від лат. Lumen — світло, та -escens — суфікс, який означає процес чи стан).

 

У 1856 році німецький склодув Генріх Ґейсслер винайшов ртутний вакуумний насос, здатний відкачувати повітря зі скляної трубки, створюючи вакуум, що раніше було неможливим. Помістивши з двох сторін такої трубки металеві електроди і пропустивши крізь них високу напругу, Ґейсслеру вдалося отримати неяскраве світіння. Такий пристрій, названий трубкою Ґейсслера, не набув значного поширення, але зробив великий внесок у наукові дослідження. Німецький фізик Юліус Плюккер у 1858 році зміг описати люмінесцентні ефекти, що виникають у трубці Ґейсслера, а також зробив важливе спостереження, що світіння у трубці може змінювати положення під дією електромагнітного поля. А 1859 року французький фізик Олександр Едмон Беккерель зауважив, що коли покрити внутрішні стінки трубки Ґейсслера речовиною з люмінесцентними властивостями, вона починає яскраво світитися.

 

Винахідник лампи розжарювання Томас Едісон якийсь час цікавився ідеєю люмінесцентного освітлення. У 1896 році він навіть запропонував покривати внутрішні поверхні трубки Ґейсслера вольфраматом кальцію, але подібний пристрій так і не був запущений у виробництво, оскільки проведені дослідження показали, що таке джерело освітлення було ненадійним і мало нетривалий термін служби. Ураховуючи успіх лампи розжарювання, Едісон не проводив додаткових досліджень.

 

Приблизно в цей час інший американець Пітер Купер Г’юїтт працював над своєю конструкцією люмінесцентної лампи. У 1901 році його старання увінчалися успіхом — він отримав патент на ртутну лампу, яка стала попередницею сучасних ламп денного світла.

 

Лампа Г’юїтта містила пристойну кількість ртуті — у ній було до кілограма цього рідкого металу, це значно більше, ніж міститься в сучасних лампах денного світла. Для ввімкнення лампи потрібно було розташувати її вертикально, щоб ртуть перелилася на інший край лампи і досягла електрода. Після цього пари ртуті починали світитися, і лампу можна було повернути у вихідне положення.

 

Ртутна лампа Г’юїтта давала дуже багато світла і при цьому була в 8 разів економічнішою за тодішню лампу розжарювання. Єдиний її недолік полягав у тому, що вона випромінювала синьо-зелене світло, що надавало обличчям людей хворобливого відтінку. Тому лампи Г’юїтта використовувалися в основному для промислових процесів, а не в побуті.

 

У 1926 році німецький винахідник Едмунд Ґермер запропонував покривати внутрішні поверхні ртутної лампи флуоресцентним порошком, завдяки якому випромінюване світло перетворювалося на більш однорідне біле. Пізніше патент Ґермера купила компанія General Electric, яка довела лампи денного світла до широкого комерційного використання в 1938 році.

 

Люмінесцентні лампи широко застосовувалися для освітлення виробничих приміщень та громадських будівель протягом другої половини XX століття, а на початку XXI століття — також для освітлення житлових приміщень. Однак після підписання у 2013 році Мінаматської конвенції, спрямованої на захист здоров’я людей та довкілля від ртуті та її сполук, лампи денного світла було вирішено вивести з обігу, тому з 2020 року їхнє виробництво, експорт та імпорт були повністю заборонені. Як альтернативу ртутним лампам розглядають екологічно безпечніші світлодіодні та безртутні люмінесцентні лампи, які мають високий коефіцієнт світлової ефективності та тривалий термін служби.

Неонові вивіски на Таймс-Сквер у 1930-ті роки

Цифрова індикація на основі неонової лампи

«Видовище, на якому варто зупинитися і ніколи не забути»

У 1898 році британські вчені Вільям Рамзі та Морріс Треверс відкрили новий інертний газ, що є другорядним компонентом земної атмосфери але водночас п’ятим за поширеністю елементом Всесвіту після водню, гелію, кисню та вуглецю. Новий газ так і назвали — новий, але тільки грецькою мовою — неон.

 

Отримавши достатньо чистого неону з атмосфери, вчені досліджували його властивості, використовуючи газорозрядну трубку Ґейсслера. На той час подібним способом було вивчено вже достатню кількість газів, кожен із яких випромінював світло свого кольору. По суті, колір був «відбитками пальців», за якими можна було ідентифікувати той чи інший газ. Як з’ясувалося, неон випромінював червоний колір. Треверс описував це так: «Сяйво малинового світла з трубки розповідало свою власну історію і було видовищем, на якому варто зупинитися і ніколи не забути».

 

Тим часом ще в 1895 році американський інженер-електрик Деніел Макфарлан Мур продемонстрував лампи у вигляді скляних трубок від двох до трьох метрів завдовжки, заповнених вуглекислим газом або азотом, які давали біле або рожеве світло. Підприємці здогадалися використовувати лампи Мура у рекламних цілях, надаючи довгим трубкам певної форми.

 

Після того, як французька компанія Жоржа Клода Air Liquide почала виробляти неон у промислових масштабах, настала ера неонового освітлення. У грудні 1910 року Клод продемонстрував дві 12-метрові яскраво-червоні неонові трубки на Паризькому автосалоні, а 1915 року отримав патент США на конструкцію електродів для газорозрядного освітлення, який згодом став основою монополії його компанії Claude Neon Lights на неонові вивіски у всій Америці.

 

Неонові трубки Клода мало відрізнялися від сучасних. Їхній зовнішній діаметр становив від 9 до 25 міліметрів, а довжина могла досягати 30 метрів. Патенти Клода передбачали використання таких газів, як аргон і пари ртуті, для створення різноманітних кольорів. Наприклад, змішування ртуті з неоном давало синій колір, а для отримання зеленого кольору в трубках використовувалося уранове (жовте) скло. Білий і золотий кольори утворювалися за допомогою додавання аргону та гелію. У 1920-х роках з’явилися спеціальні флуоресцентні покриття для подальшого розширення діапазону кольорів та ефектів для газорозрядних трубок. З 1950-х років розробка люмінофорів для кольорових телевізорів спричинила створення майже 100 нових кольорів для неонового освітлення.

 

Починаючи з 1930-х років, неонові вивіски стали справжнім символом прогресу та красивого життя США. Американський дизайнер Дуглас Лі з їх допомогою створив неповторну атмосферу Таймс-сквер у Нью-Йорку, перетворивши це місце на справжню світову столицю вуличної реклами. Він експериментував з дисплеями, які включали запахи, туман та звуки як додаткові ефекти для неонових вивісок.

 

Тим часом ще в 1917 році той же Деніел Макфарлан Мур, який придумав концепцію газорозрядних ламп у вигляді довгих трубок, розробив мініатюрну неонову лампу, конструкція якої настільки відрізнялася від трубок, що в 1919 році на неї був виданий окремий патент. Принцип роботи неонової лампи полягає у фізичному принципі, який називається корональним розрядом. Два електроди в лампі встановлені близько один до одного, а колба заповнена неоном або аргоном, завдяки чому при подаванні струму електроди починають світитися червоним або синім. Оскільки електродам можна надавати практично будь-якої форми, неонові лампи спочатку отримали переважно декоративне застосування. Але згодом вони використовувалися як електронні компоненти та індикатори на панелях керування багатьох побутових приладів аж до 1970-х років, коли їм на зміну прийшли світлодіоди. Сьогодні неонові лампи практично не трапляються в електроніці. Вони служать хіба що для надання ретро-ефекту в мистецькому чи розважальному контексті. А технологія неонового освітлення з довгих трубок перетворилася на тонкі плоскі панелі, які використовуються для плазмових дисплеїв та телевізорів.

 

У даний час неонове освітлення та неонові лампи продовжують розвиватися, роблячи свій внесок у сучасні тренди в дизайні та технологіях завдяки їх унікальним характеристикам та естетичним особливостям. Художники та дизайнери користуються неоном для створення унікальних творів та підкреслення форм і ліній. Усе більш популярним стає застосування неону у дизайні інтер’єрів для створення атмосферного освітлення у кафе, ресторанах, барах і навіть у будинках. Крім того, неонове освітлення, що використовується для оформлення мостів, фасадів будівель, парків та скверів, чудово підходить для надання міському ландшафту сучасного та стильного вигляду. Важливою перевагою неонового освітлення є енергоефективність та довговічність неонових трубок, причому нові технології та технічні інновації можуть покращити ці параметри.

Вілліс Керріер та його винахід — перша установка для кондиціювання повітря

Розвиток кліматичної техніки

У липні 1902 року американський інженер Вілліс Хевіленд Керріер, який працював на той час у відділі експериментальної інженерії компанії Buffalo Forge, зіштовхнувся з проблемою, з якою до нього звернулося одне з нью-йоркських видавництв. У друкарні гаряче літнє повітря було настільки вологим, що папір то відчутно збільшувався в розмірах, то знову стискався, що призводило до погіршення якості зображень, оскільки процес кольорового друку включав копіювання одного і того самого аркуша паперу до чотирьох разів, щоразу з барвником різного кольору. Керріер вирішив створити пристрій, який виконував би чотири основні функції:

  • контроль температури;
  • контроль вологості;
  • контроль циркуляції повітря та вентиляції;
  • очищення повітря.

Якось стоячи на вкритій ранковим туманом залізничній платформі та розмірковуючи над вирішенням проблеми, Керрієр зрозумів, що може висушити повітря, пропустивши його крізь воду. Завдяки такому процесу могла виникнути можливість отримання середовища з конкретним рівнем вмісту вологи. Цей винахід згодом став основним елементом системи кондиціювання повітря та запустив цілу галузь, яка фундаментально підвищила якість життя людей, їх роботи та дозвілля.

 

Цікаво, що ще в доісторичні часи створювалися перші інженерні споруди для боротьби з літньою спекою. У стародавньому місті Хамукар, розташованому на території сучасної Сирії, було знайдено житлові приміщення з подвійними стінками та зазором між ними для забезпечення циркуляції повітря. Подібні хитрощі також використовувалися в будинках Стародавнього Єгипту, а з нього поширилися від Піренейського півострова через Північну Африку на Близький Схід та Північну Індію. Стародавні методи пасивного охолодження будівель продовжували застосовуватися в країнах зі спекотним кліматом аж до XX століття, коли їм на зміну прийшли кондиціонери з електроприводом. Утім, попри це, нині давні технології знову відроджуються та модифікуються для сучасних архітектурних проєктів, оскільки забезпечують енергоефективність.

 

Значною мірою винаходу Керріера передувала низка досягнень у галузі технологій стиснення. Так, у 1820 році британський вчений Майкл Фарадей виявив, що стискання та зрідження аміаку може охолодити повітря після випаровування цієї речовини. Саме ця технологія стала основою перших холодильних установок.

 

Примітно, що термін «кондиціювання повітря» запропонував інженер Стюарт Крамер, який працював інженером на текстильній фабриці. У цій галузі вже існувало поняття «кондиціювання води» — добре відомий процес полегшення обробки текстилю. Крамер лише вирішив використати його щодо зміни властивостей повітря. Згодом Керріер прийняв цей термін і застосував у своїй компанії, яка існує до цього дня, будучи найбільшим у світі виробником кліматичної техніки.

 

Перші компактні віконні кондиціонери для житлових приміщень з’явилися 1945 року. Ці пристрої, які охолоджували, нагрівали, зволожували, осушували та фільтрували повітря, були розроблені американцем Робертом Шерманом. Значне поширення кондиціонерів у домогосподарствах США відбулося у 1950–1960-х роках, у період післявоєнного економічного буму та зростання добробуту. А в Європі та інших частинах світу вони стали масово впроваджуватися лише у 1970–1980-ті. На сьогодні по всій планеті встановлено близько двох мільярдів кондиціонерів, і очікується, що до 2050 року ця кількість зросте до 5,6 мільярда одиниць. Прикладом активного поширення цих пристроїв може бути Китай, у якому за період від 1995 до 2004 року частка міських домогосподарств, обладнаних кондиціонерами, збільшилася з 8% до 70%.

 

Системи кондиціювання знайшли своє застосування в різних сферах людської діяльності, починаючи з випікання хлібобулочних виробів і закінчуючи продукцією оборонного комплексу. Сьогодні контроль температури та рівня вологості в приміщеннях є неодмінною складовою кінотеатрів, торговельних центрів, трансатлантичних авіаперельотів, серверних, які забезпечують роботу Інтернету.

 

У майбутньому ці системи розвиватимуться за рахунок активного впровадження інноваційних технологій, спрямованих на енергоефективність та екологічність. Для цього широко використовуватимуться відновлювані джерела енергії, нові матеріали, а також штучний інтелект, який зробить роботу кліматичних систем ефективнішим. І, звичайно, багато уваги буде приділено розвитку компактних і вдосконалених дизайнів систем кондиціювання, які дозволять цим пристроям більш естетично вписуватися в фасади будівель, не порушуючи задуму архітекторів.

Винахідник термоса Рейнольд Бюрґер

Посудина Дьюара

1881 року німецький фізик Адольф Вейнхольд спроєктував особливий контейнер, який передбачалося використовувати для зберігання зріджених газів. Це був скляний ящик із подвійними стінками. Через одинадцять років, у 1892 році, шотландський вчений Джеймс Дьюар удосконалив пристрій Вейнхольда. Тепер це була скляна колба з вузькою шийкою, яка також мала подвійні стінки, але з простору між ними повітря було відкачане, а поверхні стінок були вкриті сріблом. Уся ця крихка конструкція була підвішена на пружинах у металевому кожусі. Завдяки своїй розробці Дьюар першим зміг отримати та зберегти рідкий і навіть твердий водень. Дьюар відмовився патентувати свій винахід, що дозволило іншим розробити колбу з використанням нових матеріалів, таких як алюміній. До речі, ця ємність, яка отримала назву «посудина Дьюара», досі є важливим інструментом для хімічних експериментів і використовується для зберігання зріджених газів.

 

У 1904 році німецькі склодуви Рейнгольд Бюрґер та Альберт Ашенбреннер доопрацювали посудину Дьюара таким чином, щоб вона стала придатною для збереження температури гарячої води. Компанію Thermos GmbH, започатковану для виробництва таких пристроїв, Бюрґер назвав словом, утвореним від грецького therme — гарячий.

 

Посудини Бюрґера швидко набули популярності серед покупців. Люди високо оцінили їхню здатність зберігати каву або чай гарячими в дорозі або в походах. Особливо ж колби Бюрґера стали в нагоді пілотам. Кабіни перших літаків були відкритими, і пілоти, перебуваючи у повітрі, дуже потерпали від холоду. Тому гарячі напої в термосах буквально рятували їм життя. Пізніше термоси дуже знадобилися в ході Першої, а потім і Другої світових воєн.

 

Уже через три роки винахідник продав свою торгову марку трьом різним компаніям із різних країн: Thermos Limited of Tottenham у Великій Британії, American Thermos Bottle Company у США та Canadian Thermos Bottle Co Ltd у Канаді.

 

Аж до 1963 року слово Thermos залишалося торговою маркою, після чого за рішенням суду в США воно було оголошено узагальненим товарним знаком і стало загальною назвою для всіх девайсів, що зберігають температуру свого вмісту.

 

У даний час виробники пропонують покупцям різні види термосів, що відрізняються матеріалом, з якого зроблена внутрішня колба, та призначенням. Наприклад, скляна колба добре тримає температуру, але може легко розбитися при необережному поводженні, тому такі термоси найкраще підходять для домашнього користування. Міцна металева колба є незамінною для відряджень, подорожей або відпочинку на природі. Легкі термоси з пластиковою колбою найбільш доступні за ціною, але їх вміст зберігає свою температуру не так довго, як в інших видах колб.

 

Термоси для напоїв мають вузьку шийку, а харчові, призначені для зберігання перших і других страв, морозива та інших продуктів, відрізняються широкою горловиною і часто наявністю двох-трьох ємностей (судків), які дають змогу одночасно зберігати різні види страв. Кришки термосів, як правило, можна використовувати як посуд — чашки або миски. Настільні варіанти великих контейнерів часто оснащуються вбудованим пневмонасосом, який дає змогу відкачати рідину повторюваним натисканням кнопки. Невеликі термоси у вигляді посудин для пиття — термокухлі або термочашки — добре підходять тим, хто любить розтягти чаювання надовго, але не хоче, щоб напій при цьому встиг охолонути.

 

І, звісно, термоси, а точніше — конструктивно схожі з ними пристрої, знайшли своє широке застосування в багатьох сферах промисловості та науки. Вакуумні колби широко використовуються у точному обладнанні, де важливо підтримувати температуру на одному рівні. У 1960–1970-х роках паливні баки ракет-носіїв «Сатурн» були величезними термосами з ракетним паливом. Промислові колби Дьюара застосовуються в медицині для зберігання вакцин та біологічних зразків, а також транспортування донорських органів.

 

У цілому різноманітні види посудин Дьюара продовжують мати важливе значення в різних галузях, а нові технологічні розробки і матеріали сприяють розширенню сфер застосування цих контейнерів.

Перший теплохід — нафтоналивна баржа «Вандал»

Конструювання теплоходів

Промисловці брати Нобель (однофамільці відомого винахідника динаміту та основоположника наукової премії), які видобували та переробляли нафту наприкінці XX століття в Баку, Грозному та Челекені, неабияк зацікавилися винаходом інженера Рудольфа Дізеля. Уже 1898 року вони придбали креслення дизельного двигуна потужністю 20 к. с., а через кілька років інженерам «Товариства нафтового виробництва братів Нобель» вдалося створити робочий судновий дизель.

 

У 1903 році три таких двигуни були встановлені на нафтоналивну річкову баржу «Вандал», яка таким чином стала першим теплоходом у світі, тобто судном з тепловим двигуном, а не паровою машиною. Дизелі «Вандала», кожен потужністю 120 к. с., приводили в рух гвинти за допомогою електричної передачі, що складалася з трьох генераторів та електромоторів. Така складна схема була обрана через проблеми управління обертами двигунів та неможливістю запуску дизелів у зворотному напрямку для заднього ходу судна.

 

1904 року фірма Нобелів побудувала наступний теплохід — «Сармат». Це також був річковий танкер, але на ньому стояли вже два дизелі по 180 к. с. і два електрогенератори, а електропередача використовувалася тільки для заднього ходу, в інший час дизелі безпосередньо приводили гребні вали в рух. Як і «Вандал», «Сармат» мав вантажопідйомність 750 тонн.

 

До 1908 інженерам вдалося вирішити проблему реверсивного ходу дизельних двигунів, тобто тепер вони могли працювати в обох напрямках. Перший такий двигун був установлений на підводному човні «Мінога». А трохи згодом цього ж року механічний пристрій включення реверсу було випробувано на теплоході «Мисль».

 

Одночасно із заводом Нобелів над конструюванням теплоходів почав працювати інженер Карл Гаґелін, якому вдалося побудувати перший у світі дизельний колісний теплохідний буксир «Потік Богатир» з використанням так званої муфти Корейво — пристрою, винайденого головним інженером Коломенського заводу Раймондом Корейво, що дозволяв передавати потужність від дизельного двигуна на гребні колеса. Утім, від колісних теплоходів невдовзі відмовилися, віддавши перевагу будівництву більш маневрених гвинтових суден.

 

У 1911 році був побудований і перший морський теплохід — танкер «Дєло», призначений для роботи в Каспійському морі. Це було велике судно завдовжки 106 метрів, а його вантажопідйомність сягала 4000 тонн.

 

Того ж 1911 року будівництво теплоходів розпочалося в Німеччині, Великій Британії та Данії. Данська «Зеландія» стала першим океанським теплоходом. Примітно, що за дванадцять років служби цього судна ремонт двигунів довелося проводити лише один раз, а в цілому «Зеландія» пропрацювала до 1942 року.

 

Масовими теплоходи стали лише до 1930-х років, після чого кількість пароплавів почала стрімко зменшуватися. І це не дивно: порівняно з пароплавами теплоходи відрізнялися вищою надійністю та меншими витратами палива, а отже, більшою вантажопідйомністю та запасом ходу. Якщо в 1930 частка теплоходів у світовому цивільному флоті становила всього 10%, то до 1974 вона досягла вже 88,5%.

 

Нині теплоходи є найпоширенішим типом суден. Пароплави з традиційними паровими машинами давно не використовуються, а швидкохідні судна з паровими турбінами — турбоходи — також прийнято зараховувати до теплоходів. Окрім іншого, дизель-електричні енергетичні установки застосовують на неатомних підводних човнах для надводного ходу.

 

Теплоходи відіграють важливу роль у світовій транспортній системі. Судна, які використовуються для перевезення вантажів морськими шляхами, річками та каналами, здійснюють ефективне транспортування товарів на великі відстані і часто є найбільш екологічно чистим рішенням порівняно з іншими видами транспорту, такими як вантажні автомобілі або літаки. Пасажирські теплоходи (круїзні лайнери, пороми та інші судна) забезпечують зручні та комфортні переїзди, а також надають великі туристичні можливості.

 

Завдяки технологічним інноваціям сучасні теплоходи стають все більш ефективними та екологічними. При цьому все частіше в конструкцію суден впроваджуються гібридні або тільки електричні варіанти силових установок, які в перспективі можуть повністю витіснити теплові двигуни. Утім, для цього людству потрібно спочатку знайти відповідну альтернативу вуглеводневому паливу.

Літак братів Райт

Народження світової авіації

14 грудня 1903 року виробники велосипедів з Огайо брати Вілбер і Орвілл Райти кидали монетку, щоб вирішити, хто першим буде випробовувати побудований ними літак «Райт Флаєр» (згодом відомий також як «Флаєр І» або «Кітті Гок» — за назвою містечка, поряд із яким виконувались випробувальні польоти). Цьому дню передували довгі роки роботи над літальним апаратом, важчим за повітря, оснащеним двигуном і керованим людиною, що перебуває на ньому. На відміну від інших інженерів, які прагнули стати піонерами авіабудування, брати Райт зосередили зусилля не на спробах установити на свій літак якомога потужніший двигун, а на вивченні питань управління. Їх найзначнішим досягненням вважається відкриття трьох осей обертання літака та розроблена з урахуванням цього принципу система управління повітряним судном, що дає змогу підтримувати його рівновагу та використовується в авіації досі.

 

Жеребкування виграв старший брат Вілбер. Літак, більше схожий на величезного повітряного змія з розташованими в два яруси крилами і мотором з двома пропелерами, почав розганятися, але одразу після зльоту заглохнув і ткнувся носом у землю. Невдача не засмутила братів. У посланні своїй сім’ї Вілбер назвав випробування «таким, що мало лише частковий успіх», заявивши, що «потужності достатньо, і якби не дрібна помилка і не брак досвіду з цією машиною і цим методом старту, машина, безсумнівно, полетіла б красиво».

 

Через три дні, 17 грудня 1903 року, відремонтований «Райт Флаєр» знову стояв на піщаних дюнах атлантичного узбережжя. Цього разу була черга Орвілла, і він у модному пальті та краватці лежав на животі на нижньому крилі літака. О 10:35 двигуни були запущені, і крилата машина розпочала розгін. Вілбер біг поряд, коригуючи положення літака. Відірвавшись від землі на три метри, апарат пролетів 36,5 метра і приземлився за 12 секунд, ознаменувавши народження світової авіації.

 

Змінюючи один одного, брати здійснили ще три польоти, кожен триваліший за попередній: 52 метри, 60 метрів і, нарешті, цілих 260 метрів. Під час останньої спроби літак провів у повітрі 59 секунд, після чого втратив керованість та зіткнувся із землею.

 

Річ у тім, що конструкція літака братів Райт не вирізнялася високою жорсткістю, тому керувати ним було дуже складно. Утім, Вілбер вибрав таку конструкцію навмисно — саме за рахунок перекошування з одного боку крила виникала підйомна сила, що піднімала апарат у повітря. Перед будівництвом літака ідея була старанно випробувана братами на невеликих повітряних зміях.

 

Унаслідок падіння «Флаєр» отримав незначні пошкодження, але за кілька хвилин потужні пориви вітру кілька разів перекинули літак, зруйнувавши його. Через роки Орвілл відновив цей літальний апарат, але в повітря він більше ніколи не піднімався. З 1948 року «Флаєр» знаходиться як експонат у Смітсонівському інституті у Вашингтоні.

 

Свідками перших польотів братів Райт були п’ятеро людей: троє берегових рятувальників (один із яких, Джон Деніелс, і зробив відому на весь світ фотографію за допомогою заздалегідь встановленої камери Орвілла), місцевий бізнесмен та сільський хлопчик. А після того, як брати відправили батькові телеграму про успішний політ, оператор телеграфу повідомив цю новину місцевим журналістам, тому вже наступного дня в газетах з’явилися статті про подію. Утім, звістка про польоти не стала сенсацією і не викликала громадського ажіотажу. Єдиними людьми, які поставилися до успіху братів Райт з оптимізмом, були члени паризького аероклубу, які також давно працювали у цьому напрямку.

 

У 1904 році Райти побудували «Райт Флаєр II». Цього разу, щоб уникнути витрат на дорогу, вони створили аеродром неподалік свого будинку, на коров’ячому пасовищі. За літо брати виконали безліч тренувальних польотів, щоб довести конструкцію до досконалості. 20 вересня Вілбер протягом півтори хвилини зробив кілька кіл над прерією, подолавши висоту 1244 метри. Наступні польоти, що відбулися 9 листопада і 1 грудня, тривали вже понад п’ять хвилин і покривали відстань майже п’ять кілометрів. До кінця 1904 року брати сумарно налітали близько 50 хвилин у 105 польотах.

 

У 1905 році Райти створили «Флаєр III» з урахуванням накопиченого досвіду. Продовжуючи випробувальні польоти, до осені того ж року вони досягли того, що їх літак у ході найбільш тривалого польоту провів у повітрі 38 хвилин, здолавши за цей час майже 40 кілометрів. Тривалі польоти переконали Райтів у тому, що вони досягли своєї мети та створили літальний апарат практичного призначення, який могли б запропонувати на продаж.

 

Тим часом за братами Райт свої перші успішні польоти почали здійснювати й інші піонери авіації: Альберто Сантос-Дюмон, Анрі Фарман і Джон Вільям Данн. 1910 року француз Едуард Ньюпор уперше представив літак, фюзеляж якого був повністю закритий обшивкою. Це був перший крок у розвитку ідеї обтічності літальних апаратів. У вересні 1913 року літак бельгійця Армана Депердюссена встановив абсолютний рекорд швидкості 203,85 км/год. А у грудні 1915 року з’явився перший у світі суцільнометалевий літак Junkers J.1.

 

З початком Першої світової війни авіація стала широко використовуватися у військових цілях. Літаки активно застосовувалися для розвідки, бомбардувань та повітряних боїв. Як це часто буває, війна стала потужним поштовхом для розвитку технологій. З’явилися перші морські літаки, а разом із ними і перші авіаносці.

 

У наступні десятиліття авіація продовжувала розвиватись. Цей період між Першою та Другою світовими війнами іноді називають золотою добою літакобудування. З’явилися перші комерційні авіалінії, були здійснені перші наддалекі перельоти. У вересні 1929 року Фріц фон Опель установив на літак ракетний двигун і пролетів понад 1800 метрів, ставши основоположником реактивної авіації. Утім, цілеспрямовано розробки авіаційних реактивних двигунів розпочали лише у 1930-ті, а перший у світі літак із турбореактивним двигуном Heinkel He 178 з’явився лише у 1939 році.

 

Досвідчені пілоти після Першої світової війни, прагнучи продемонструвати свої навички, почали виступати в так званих летючих цирках. Вони гастролювали різними містами, показуючи майстерність управління літаками. Зрештою ці пілоти стали об’єднуватися між собою та проводити організовані авіашоу, з повітряними перегонами та фігурами вищого пілотажу. Це пришвидшило розвиток авіаційних двигунів та аеродинаміки літаків, значно прискоривши прогрес авіації.

 

Під час Другої світової війни авіація вже відігравала ключову роль на всіх театрах воєнних дій, підганяючи подальше вдосконалення крилатих машин. З’явилися перші стратегічні бомбардувальники, здатні літати на далеку відстань з великим вантажем, а також були відпрацьовані технології, які пізніше стали основою сучасної ери реактивної авіації.

 

У жовтні 1947 року американський льотчик-випробувач Чарлз Йегер на літаку-ракеті Bell X-1 вперше в керованому польоті перевищив швидкість звуку (подолав так званий звуковий бар’єр). З цього моменту розпочалися перегони надзвукових рекордів швидкості. Дальність польоту також збільшувалася — були здійснені перші безпосадкові перельоти на реактивних літаках зі США до Європи (1948 року) та Австралії (1952 року).

 

У січні 1952 року з’явився перший реактивний пасажирський літак De Havilland Comet, а в подальші роки реактивна цивільна авіація стала звичною справою у всьому світі. Міжконтинентальні авіаперевезення турбогвинтовими та турбореактивними лайнерами створили настільки сильну конкуренцію океанським, що до початку 1960-х кораблі стали використовувати хіба що для туристичних круїзів. Натомість залізниці, які також отримали серйозного конкурента в особі авіаперевізників, у розвинених країнах почали вдосконалюватися у бік високошвидкісних магістралей — так розвиток однієї галузі спричинив значний прогрес у зовсім іншій.

 

У середині 1970-х швидкості польотів досягли цілком фантастичних значень. Військовий розвідувальний Lockheed SR-71 зміг перетнути Атлантичний океан менше ніж за дві години, і навіть у цивільній авіації здійснювалися регулярні рейси на надзвукових Ту-144 і «Конкорді». Досягнувши свого піку, прогрес в авіації сповільнився, і в останню чверть XX століття конструкція літаків вдосконалювалася переважно за рахунок авіоніки — електронних систем управління повітряним судном.

 

На початку XXI століття у розвитку дозвукової авіації намітилася тенденція до створення дистанційно керованих чи повністю автономних транспортних засобів. Було створено цілу низку безпілотних літальних апаратів. У квітні 2001 року безпілотний літак RQ-4 Global Hawk пролетів від авіабази Едвардс у США до Австралії без зупинок та дозаправок. Це найдовший переліт між двома пунктами, який коли-небудь здійснювався безпілотним літаком, час польоту становив 23 години і 23 хвилини. У жовтні 2003 року відбувся перший повністю автономний трансатлантичний переліт керованого комп’ютером літака. Водночас приділяється дедалі більше уваги питанням екологічності авіаперельотів — з цією метою розглядаються ефективніші та чистіші види палива, а також використовуються електричні та гібридні літаки. Водночас авіаперельоти з кожним роком стають доступними все більшим верствам населення. У цілому ж авіація має величезне значення в сучасному світі, впливаючи на різні аспекти життя суспільства, економіки та безпеки. Вона гарантує швидкий та ефективний повітряний транспорт для пасажирів та вантажів.

Перша електрична пральна машина

Перший пральний порошок

Чому одяг перуть, а гроші відмивають

Ще в давнину люди зрозуміли, що від чистоти одягу залежить не тільки зовнішній вигляд, але і їх здоров’я. Тому вони регулярно чистили свої речі, витираючи їх об каміння, промиваючи у воді та піддаючи впливу сонячних променів. З розвитком цивілізацій з’являлися різні нові методи обробки тканин для підтримання їх чистоти. У Стародавній Греції та Стародавньому Римі одяг прали, використовуючи різні суміші олій, золи та води. Найчастіше прання проводилося в проточній воді — у річках або струмках. При цьому вода зносила забруднення, усуваючи плями і запахи з одягу. У сільських районах бідних країн досі перуть таким способом.

 

Для кращого видалення бруду білизну терли, перекручували, відбивали на плоских каменях або вибивали спеціальними ціпками. Згодом дерев’яні або кам’яні поверхні, встановлені поруч із водоймами, поступово були замінені переносними ребристими дошками спочатку з дерева, а потім з металу або навіть гофрованого скла.

 

У містах, де випрати речі у річці було не завжди можливо, до появи водопроводу всю воду носили з криниці чи джерела. Її нагрівали на вогні, а потім виливали в корито. Оскільки кількість теплої мильної води була обмежена, у більшості випадків її використовували повторно: спочатку для прання найменш забрудненого одягу, а потім усе більш брудного.

 

Видалення мила та води з одягу після прання було окремим процесом. Спочатку мило змивали чистою водою, після чого мокрий одяг скручували в рулон і вичавлювали для видалення залишків води.

 

Нерідко в селах та містах для прання будувалися особливі приміщення — пральні. Сюди підводили воду з найближчого джерела, тож прати одяг тут було значно зручніше, ніж удома. Увесь процес прання найчастіше займав цілий робочий день, а з урахуванням сушіння та прасування — ще більше. Тому його часто виконували спеціальні люди — пралі, які брали за прання чужої білизни поштучну оплату. Примітно, що пранням займалися виключно жінки, тому пральні були місцем, де вони могли обговорювати свої проблеми або просто спілкуватися. У зв’язку з цим у багатьох європейських мовах вираз «прати одяг» означає те саме, що пліткувати.

 

Промислова революція не могла оминути і цю сферу людської діяльності. Британська письменниця Крістіна Хардимент у 1851 році навіть висловилася з цього приводу, заявивши, що розвиток домашньої техніки спричинив звільнення жінок.

 

Утім, перші пральні машини, що з’явилися ще наприкінці XVIII століття, хоча й дещо механізували процес очищення білизни, все ще вимагали значної ручної праці. Це були «мийні млини» — бочки з внутрішніми виступами та жолобами, у яких можна було крутити білизну, щоб не терти її руками.

У ХІХ столітті в пральнях стояли пральні машини, які приводилися в дію енергією пари. Різні власні конструкції винахідники патентували у всьому світі.

 

Проте справжній переворот у справі прання зробило створення електричної пральної машини 1904 року. Завдяки цій події невдовзі професія пралі майже повністю зникла.

 

Винайдення електричної пральної машини помилково приписують американцю Альві Джону Фішеру, проте Патентне відомство США вказує принаймні один патент, виданий до патенту Фішера за номером 966677, наприклад, патент Вудроу за номером 921195. Тому справжній автор залишається невідомим.

Зате достеменно відомо, що у червні 1907 року з’явився перший у світі порошок для прання одягу, який продавався під назвою Persil. Господині могли отримати чисту білизну вже після одноразового кип’ятіння, без втомливого тертя та відбілювання. Створив порошок німецький хімік Фріц Хенкель, який ще в 1876 році виготовив «відбілювальну соду» — прообраз прального порошку на основі силікату натрію.

 

Новий порошок швидко сподобався споживачам не лише в Німеччині, але й в інших країнах.

 

Під час Першої світової війни потреба в мийних та очисних засобах, зокрема і в пральному порошку, різко зросла. І тоді німецькі хіміки знову зробили диво, винайшовши в 1916 так звані поверхнево-активні речовини (ПАР) — синтетичні інгредієнти сучасних мийних засобів. Утім, перший пральний порошок для використання в побуті, а не для промислових цілей, з’явився лише 1933 року — це був Dreft компанії Procter & Gamble. А по-справжньому масовим пральний порошок став наприкінці 1940-х років, коли післявоєнні заводи з виробництва авіаційного палива переобладнали під цивільне призначення — випуск мийних засобів.

 

Але повернімося до пральних машин... У перші моделі електричних пралок треба було вручну заливати воду, а потім зливати її з них, а для віджиму білизни використовувалися валики, які тісно прилягали один до одного, обертаючись навколо своєї осі. Патент на першу повністю автоматичну пральну машину було видано у США 1937 року. Через війну їх випуск вдалося налагодити лише 1946 року.

 

Примітно, що у 1930-ті роки по всій Америці відкривалися пральні самообслуговування, у яких відвідувачі використовували автомати з монетоприймачами для оренди пральних машин. Згідно з легендою, до відкриття пралень була причетна чиказька мафія, якій необхідно було якось легалізувати свої незаконні доходи. Оскільки послуги пралень оплачувались готівкою, було неможливо відстежити, скільки людей реально ними користувалося, тому гангстери «підмішували» кримінальні гроші до легального виторгу пралень. Саме звідти походить вислів «відмивати гроші» — тобто переводити їх із неформальної, тіньової економіки в офіційну економіку.

 

У другій половині XX століття виробники пральних машин, конкуруючи між собою, постійно вигадували різні технічні новації, щоб удосконалювати свою продукцію. У 1950-1960-ті роки з’явилися сушильні барабани — центрифуги, вбудовані в конструкцію пральних машин або у вигляді окремих пристроїв, за допомогою яких можна було ефективно видаляти воду з білизни за рахунок дії відцентрової сили. Завдяки цьому час на сушіння речей значно скорочувався.

 

Поступово пралки стали компактнішими і легшими в управлінні. Упровадження нових матеріалів та технологій також сприяло створенню більш ефективних та довговічних моделей.

 

В останні десятиріччя XX століття пральні машини почали оснащувати різними електронними датчиками, програмованими циклами та системами віджиму, завдяки чому процес прання став ще більш автоматизованим і швидким.

 

Сьогодні зусилля фахівців спрямовані на розробку екологічних засобів для прання, інтеграцію штучного інтелекту в програмовані цикли прання, а також на створення більш досконалих систем, які споживають менше енергії та води. Розвиток нових методів очищення та догляду за білизною, включаючи використання ефективних мийних засобів, технологій прання на основі пари, вакууму чи ультразвуку може не лише підвищити якість прання, а й подовжити термін служби одягу. З кожним роком пральні машини стають розумнішими, екологічнішими та зручнішими у використанні, відповідаючи сучасним вимогам та очікуванням споживачів.

Китайська повітряна дзиґа

Повітряний гвинт Леонардо да Вінчі

Перший квадрокоптер братів Бреґе

Перший вертоліт та його винахідник Поль Корню

Сучасний цивільний вертоліт

Апарати вертикального зльоту

Ще близько 400 року до н. е. діти у Стародавньому Китаї гралися з бамбуковими летючими іграшками — так званими повітряними дзиґами. Під час цієї забави бамбукову паличку з пропелером із пір’я або дощечки швидко розкручували між долонями, запускаючи в політ. У Європі такі іграшки з’явилися лише в пізньому Середньовіччі — їх можна зустріти на деяких картинах епохи Відродження. У той же період видатний італійський ерудит Леонардо да Вінчі намалював проєкт повітряного гвинта, який сьогодні багато хто називає прообразом сучасних гелікоптерів.

 

До ідеї вертикального польоту винахідники поверталися у міру зростання наукових знань. У 1784 році свою версію літального апарата побудували французький натураліст Лонуа і його помічник Бьєнвеню. У їхній моделі лопаті повітряних гвинтів були зроблені з пір’я індички і оберталися в протилежних напрямках. Схожу іграшку вигадав автор першого планера англієць Джордж Кейлі. У його пристрою гвинти приводилися у рух скрученими гумовими стрічками — так званим гумомотором. Пізніше, 1870 року, свій гумомоторний літальний апарат створив француз Альфонс Піно. До речі, одна з таких іграшок надихнула братів Райт здійснити мрію про політ.

 

Тим часом іще 1863 року французький винахідник Ґюстав Понтон д’Амекур продемонстрував публіці невелику модель апарата вертикального зльоту з паровим двигуном. Попри те, що в конструкції використовувався новий для того часу метал — алюміній, пристрій так і не зміг відірватися від землі. Проте д’Амекур зробив свій внесок в історію, вигадавши слово «гелікоптер» (від грецьких слів «елікс» — спіраль, і «птеро» — крило), яке досі використовується у більшості мов світу.

 

У 1877 році італієць Енріко Форланіні сконструював свій літальний апарат, також оснащений паровим двигуном. Його витвору вдалося піднятися на висоту 12 метрів і зависнути там на 20 секунд. А 1887 року паризький винахідник Ґюстав Труве побудував і запустив електричну модель гелікоптера. Одним словом, ідея гвинтокрилого літального апарата була добре відома та бурхливо розвивалася з використанням останніх технологій того часу. Однак усі моделі, що піднімалися в повітря, були безпілотними, а тому не мали практичного значення.

 

У 1906 році два брати-французи, Жак і Луї Бреґе, почали експериментувати з власними конструкціями гелікоптерів, внаслідок чого в 1907 році був створений перший відомий зразок квадрокоптера. Мабуть, сьогодні кожному знайомий цей літальний апарат із чотирма гвинтами (звідки і походить його назва: «квадро» — чотири, об’єднане зі скороченням від «гелікоптер»).

 

Завдяки розвитку електроніки і мікромоторів, а також появі легких літієвих акумуляторів безпілотні квадрокоптери досить швидко знайшли своє застосування в різних галузях: як цікаві іграшки з дистанційним керуванням, доставники вантажів, незамінні помічники в сільському господарстві або навіть військові розвідники та легкі бомбардувальники. які змінили тактику сучасної війни. Сьогодні управління польотом квадрокоптера здійснюється шляхом зміни швидкості обертання того чи іншого гвинта, що легко зробити за допомогою електронного процесора, який контролює надходження струму на електромотори. А ось сто років тому синхронізувати швидкість обертання чотирьох пропелерів було непростим завданням. Тому хоча у вересні 1907 року квадрокоптер Бреґе і зміг підняти пілота в повітря трохи більше ніж на пів метра, назвати цей політ вільним і керованим було б неправильно — під кожним гвинтом по кутах літального апарата знаходилася людина, щоб підтримувати рух і не дати машині перекинутися.

 

Натомість у листопаді того ж таки 1907 року французький винахідник і велосипедний майстер Поль Корню зміг піднятися на збудованому ним гелікоптері з двома гвинтами, які оберталися у протилежних напрямках, на висоту 30 сантиметрів над землею та протриматися у повітрі 20 секунд. Саме цей політ вважається народженням пілотованої гелікоптерної авіації. Надалі гелікоптер Корню здійснив ще кілька польотів і навіть зміг досягти майже двометрової висоти, але, на жаль, зрештою зазнав аварії. Проте початок було покладено, і подальші конструкції ставали все більш успішними та ефективними.

 

У 1922 році професор Георгій Ботезат, який жив у США, побудував на замовлення армії США перший стійко керований тримісний гелікоптер, який зміг піднятися в повітря з вантажем на висоту 5 метрів і перебував у польоті кілька хвилин. Надалі цей літальний апарат здійснив понад 100 успішних польотів, проте американські військові не змогли придумати сферу застосування для нової машини, тому подальше фінансування робіт у цьому напрямку було припинено, а Ботезат переключився на розробку літаків.

 

У квітні 1924 року аргентинський інженер Рауль Патерас Пескара встановив перший світовий рекорд дальності польоту на гелікоптері власної конструкції Pescara 2F, подолавши в повітрі 736 метрів. Незабаром після цього француз Етьєн Емішен зміг пролетіти на своєму гелікоптері 1100 метрів замкнутим трикутним маршрутом, провівши в польоті 7 хвилин 40 секунд.

 

Примітно, що першим практичним (тобто застосованим із користю) гвинтокрилим апаратом став автожир (або, як його ще називають, гіроплан) — свого роду суміш гелікоптера з літаком. Автожир, як і вертоліт, має горизонтальний гвинт, але в ньому цей гвинт обертається не двигуном, а за рахунок потоків повітря, які утворюються, коли літальний апарат розганяється подібно до літака. І якщо літак злітає і набирає висоту за допомогою крил, які створюють підйомну силу, то зліт автожира відбувається завдяки обертанню того самого горизонтального гвинта. Автожири почали використовуватися раніше за гелікоптери тому, що на той момент не існувало потужних двигунів, здатних зробити гелікоптери досить функціональними.

 

Отже, перший переліт, що мав практичне значення, здійснив на своєму автожирі іспанець Хуан де ла Сьєрва, який у 1928 році подолав шлях із Лондона до Парижа через протоку Ла-Манш. А в 1934 році автожир став першим гвинтокрилим апаратом, що успішно злетів і приземлився на палубу корабля. До появи повноцінних гелікоптерів автожири використовувалися у військових цілях, а також для доставки пошти та газет. І хоча автожирам був потрібний значно менший простір для зльоту, ніж літакам, справжній вертикальний зліт, як у гелікоптерів, їм був недоступний.

 

Протягом 1930-х років гелікоптери безперервно вдосконалювалися: збільшувалися вантажопідйомність, висота та дальність їхнього польоту, покращувалася керованість.

 

Перший у світі серійний гелікоптер піднявся у повітря в січні 1942 року. Це був R-4 фірми Sikorsky, заснованої у США емігрантом з України Ігорем Сікорським. Свої перші шість безпілотних гелікоптерів цей талановитий інженер спроєктував і побудував, ще навчаючись у Київському політехнічному інституті з 1908 до 1912 року. Перший же робочий прототип VS-300 розробки Сікорського відірвався від землі у вересні 1939 року.

 

Масове виробництво та поширення гелікоптерів у всьому світі почалося після Другої світової війни. Ці літальні апарати почали використовувати для гасіння пожеж, роботи поліції, обприскування сільськогосподарських культур, боротьби з комарами, медичної евакуації, перевезення пошти та пасажирів. А починаючи з 1970-х гелікоптери взагалі стали повсюдними. Завдяки вертикальному зльоту вони ефективні в умовах, де звичайні літаки наштовхуються на низку обмежень, наприклад, в умовах міста або на майданчиках з лімітованим простором.

 

Технологічні прориви дали змогу значно вдосконалити ці універсальні машини. І сьогодні без подібних літальних апаратів уже неможливо уявити собі доставку вантажів та пасажирів у віддалені та важкодоступні райони, допомогу при стихійних лихах, аваріях і катастрофах, порятунок людей на воді чи в горах. Гелікоптери є важливим засобом у військових операціях. Вони виконують розвідку, транспортування військ, атаку цілей з повітря та інші тактичні завдання. З їхньою допомогою здійснюється екстрена медична евакуація в особливо критичних для порятунку життя пацієнтів випадках. Крім того, гелікоптери широко застосовуються в цивільній авіації для туризму, патрулювання, гарантії безпеки та інших завдань.

 

Нині розвиток технологій безпілотних систем відкриває нові можливості використання такої техніки. Електричні та гібридні системи приводів, а також покращення в автоматизації та управлінні підвищують ефективність та екологічність гелікоптерів і ще більше розширюють сфери їх застосування.

Перші навушники

Сучасні навушники з об’ємним звучанням

Першими користувачами навушників були…

Незабаром після винайдення телефону в 1880-х роках люди зіткнулися з тим, що було б непогано звільнити руки під час телефонної розмови. Особливо актуальною ця проблема була для операторів телефонних комутаторів, які здійснювали з’єднання між абонентами. Саме телефоністи першими почали використовувати пристрої для фіксації телефонної трубки на голові. Приймач закріплювався за допомогою затискача, який утримував його поряд із вухом, при цьому руки оператора були вільними, і він міг легко з’єднати необхідні дроти. Тоді ж виникла назва «навушник».

 

До 1890-х років британська компанія Electrophone розробила пристрій із двох навушників, який давав абоненту змогу підключатися через телефонні лінії до прямої трансляції вистав у театрах та опері по всьому Лондону. Ці навушники не фіксувалися на голові, а вдягалися під підборіддям і утримувалися за допомогою довгого стрижня.

 

У 1891 році французький інженер Ернест Меркадьє запатентував навушники-вкладки, які були досить легкими для постійного носіння тими самими операторами телефонних станцій. Утім, більшість із них продовжували користуватися лише одним навушником.

 

По-справжньому успішні навушники були розроблені в 1910 Натаніелем Болдуїном, який зібрав їх вручну на власній кухні, оскільки хотів краще чути проповіді під час недільної служби. Пізніше Болдуїн запропонував свій витвір для випробувань військово-морському флоту, який одразу замовив 100 екземплярів для своїх потреб. Для виконання замовлення було відкрито спеціальне підприємство, яке, однак, проіснувало лише до 1924 року і збанкрутувало через нерозумне розпорядження власника своїм капіталом.

 

Попри технічну недосконалість і погану якість звучання, поступово навушники набирали все більшої популярності. Ними користувалися телефонні оператори, радисти, радіоаматори та звичайні радіослухачі.

 

Примітно, що в ранніх радіоприймачах навушники були частиною ланцюга електронної лампи і перебували під небезпечною напругою. Досить часто використання оголених електричних з’єднань призводило до удару струмом, якщо користувач торкався роз’ємів навушників під час налаштування незручної гарнітури.

 

Перші навушники малих розмірів, які вставляють безпосередньо у вушний канал, були спроєктовані для слухових апаратів. Вони кріпилися до вуха зовні за допомогою спеціального утримувача — арматури, тому такі навушники називають арматурними. Пізніше ці внутрішньоканальні девайси стали широко використовуватися з транзисторними радіоприймачами, які з’явилися у вільному продажу 1954 року. Транзисторне радіо, яке згодом стало найпопулярнішим аудіопристроєм в історії людства, взагалі кардинально змінило звички споживача, дозволивши людям слухати музику де завгодно.

 

Перші стереонавушники з’явилися 1958 року. Їх створив Джон Косс, аудіофіл та джазовий музикант із Мілуокі. До речі, сьогодні Koss Corporation є одним із провідних світових виробників навушників. Навушники Koss домінували на ринку всі 1960-ті, а в 1984 році компанія представила ще одну культову модель — Porta Pro, яка без будь-яких змін випускається досі.

 

Випущений у 1964 році транзисторний радіоприймач Sony EFM-117J заклав стандарт роз’єму 3.5 мм для аудіопристроїв, який можна зустріти навіть на сучасних смартфонах. Популярність цього роз’єму остаточно закріпилася після випуску портативного плеєра Walkman у 1979 році, разом із яким постачалися навушники MDL-3L2.

 

У тому ж 1979 році компанія Bose винайшла навушники з шумопоглинанням. У наступні десятиліття технологія розвивалася і застосовувалася в основному в навушниках пілотів, військових, будівельників та інших фахівців, які стикаються з постійним набридливим шумом. Лише у 2000 році у світ вийшли перші навушники з шумопоглинанням для звичайних користувачів.

 

У 1995 році звукорежисер групи Van Halen Джеррі Гарві на прохання музикантів, які втомилися від гулу і реву традиційних сценічних моніторів, розробив прототип сучасних внутрішньоканальних навушників, які просто називають затичками, або крапельками. Першим такі навушники випробував барабанщик Алекс Ван Гален, слідом підтяглися колеги з групи, а за ними — й інші музиканти. Згодом в асортименті навушників Гарві з’явилися не тільки професійні моделі, а й універсальні, розраховані на звичайних користувачів.

 

Наступною значною подією в історії навушників стала поява в 2005 перших бездротових навушників Bluetake i-Phono BT420EX. Утім, ще на початку 1990-х компанія Koss випускала навушники JCK-300, які підключалися до джерела через ІЧ-порт, але швидкості передавання даних ледь вистачало для телефонних розмов, а для відтворення потокового аудіо її було недостатньо.

 

У 2011 році компанія Razer, яка спеціалізується на випуску геймерської периферії, представила перші у світі навушники з об’ємним звучанням Tiamat 7.1.

 

За минулі сто років з моменту появи навушники перетворилися з незграбної недосконалої конструкції на високотехнологічний аксесуар зі стильним дизайном. Водночас вони продовжують модернізуватися з урахуванням передових технологій і споживчих переваг, які швидко змінюються. З розвитком бездротових технологій у навушниках збільшується дальність зв’язку, підвищується якість звуку та покращується управління. Усе більш популярною стає інтеграція в навушники штучного інтелекту (ШІ) та функцій розумних пристроїв. Це можуть бути різні голосові підказки, аналіз стану здоров’я (вимірювання пульсу, температури тіла та інших біометричних показників), адаптивні режими відтворення музики та інші інновації. Підвищена увага приділяється зручності та стилю навушників. Виробники прагнуть створювати більш легкі, зручні та естетично приємні моделі.

Панельні будинки в Німеччині

Житлова одиниця Ле Корбюзьє

Концепція панельного будівництва

У XIX столітті, коли в ході промислової революції почали відбуватися масові міграції населення із сільської місцевості до міст, виникла потреба у будівництві досить простих, недорогих багатоквартирних будинків, здатних вирішити гостру проблему житла. Уже тоді почали замислюватися над тим, як максимально прискорити і водночас здешевити зведення будівель. Утім, змогли додуматися лише до того, щоб зводити типові будинки з цегли під двосхилим дахом. Після руйнувань, які принесла Перша світова війна, житлове питання стало ще гострішим, і виникла потреба у розробці нової моделі масового житлового будівництва.

 

Європейці звернули увагу на концепцію, запропоновану американським архітектором Ґросвенором Аттербері. У 1910 році йому було доручено побудувати в нью-йоркському Квінсі поселення Форест-Гіллз-Гарденс — так зване місто-сад, що поєднує в собі найкращі властивості міста і села. До речі, ідея такого поселення вперше була висловлена англійським письменником-утопістом (тобто людиною, яка уявляє ідеальне майбутнє людства) Ебенізером Говардом у 1898 році. Згідно з його теорією, населення міста-саду мало бути не більшим за 32 тисячі жителів, а кілька таких поселень передбачало створення більших груп з єдиним центром. Загальне населення такого «сузір’я» містечок мало становити близько 250 тисяч жителів.

 

У самому центрі ідеального міста Говарда мав розташовуватись парк, оточений житловою зоною з малоповерховою забудовою і присадибними ділянками. Промисловість та сільгоспугіддя виносились подалі від центру, на периферію.

 

Спеціально для цього проєкту, субсидованого великим фондом фінансиста Рассела Сейджа, Аттербері розробив процес виготовлення із залізобетону великоформатних будівельних елементів заввишки від підлоги до стелі. Кожен будинок був побудований приблизно із 170 стандартизованих бетонних елементів, створених у заводських умовах, які після доставки складалися за допомогою кранів, немов величезний дитячий конструктор.

 

Бетонні плити виготовлялися у спеціальних опалубних формах багаторазового використання, а для підвищення теплоізоляційних якостей у них передбачалися повітряні порожнини. Готові бетонні елементи із заводської форми переміщалися у вантажівку, а після доставки на будівельний майданчик — краном із вантажівки переносилися для складання будівлі.

 

Система Аттербері (таку назву отримала концепція панельного будівництва в Європі) була випробувана в Нідерландах з 1923 до 1925 року. Новий спосіб складання зі стандартних залізобетонних панелей значно скорочував час будівництва та, відповідно, вартість усієї споруди.

 

1926 року перше німецьке поселення зі складених будинків з’явилося в берлінському районі Ліхтенберґ. Саме в Німеччині виник термін plattenbauten — панельний будинок, що буквально означає «будівля з плит». Варто зазначити, що саме таке житло вважається типовим для Східної Німеччини.

 

Примітно, що згодом великопанельне будівництво дедалі більше вдосконалювалося і зрештою привело до виникнення цілої нової архітектурної епохи, яка з 1950-х років стала називатися інтернаціональним стилем. Основними ідеями цього стилю були відмова від історичності та її напрацьованих архітектурних форм і використання нових матеріалів: сталі, скла та бетону.

 

Після Другої світової війни, коли знову виник гострий дефіцит житла, свій проєкт масового житлового будинку запропонував французький архітектор швейцарського походження Ле Корбюзьє. Основу своєї ідеї він представив ще в 1925 році на Всесвітній виставці в Парижі, а перші зразки так званої житлової одиниці — сімнадцятиповерхового комплексу з 337 квартир — були зведені у чотирьох французьких містах та в Берліні в період з 1947 до 1965 року. Цікавою особливістю будівель Ле Корбюзьє були п’ять коридорів — «внутрішніх вулиць», середня з яких — торгова — пов’язувала квартири із закладами торгівлі та обслуговування. Самі квартири розташовувалися в коридорі на двох рівнях.

 

Будівництво звичних для нас панельних «хрущовок» розпочалося в середині 1950-х років. Архітектура цих будинків гранично проста і функціональна, але свого часу це дало змогу вирішити проблему найгострішої нестачі житла. У 1970-ті роки на зміну «хрущовкам» прийшли «брежнєвки» — багатоквартирні панельні будинки, які відрізнялися комфортнішими житловими умовами: широкими сходами, зручними під’їздами, спільними тамбурами для двох квартир, наявністю ліфта і сміттєпроводу, збільшеною площею кухонь та роздільними санвузлами. Досі «хрущовки» з «брежнівками» залишаються одними з наймасовіших типів житла на всьому пострадянському просторі.

 

Відтоді були збудовані й досі будуються у всьому світі житлові селища, висотні офісні будівлі та промислові споруди, виконані з відлитих на місці або заводським способом панелей та готових бетонних елементів. Великопанельне будівництво продовжує бути важливим сегментом у будівельній індустрії, ба більше, нові технології дають змогу постійно вдосконалювати методи створення та складання панелей. Використання сучасних та стійких матеріалів у виробництві великих панелей може сприяти зменшенню негативного впливу на довкілля, а також забезпечувати кращу теплоізоляцію і, отже, покращену енергоефективність будівель. Великопанельні конструкції можуть надавати більшу модульність та гнучкість у дизайні, що важливо для задоволення різноманітних потреб замовників. Нові будівельні концепції включають виробництво не просто окремих панелей, а цілих житлових модулів — практично готових кімнат, які виробляються в контрольованих умовах на заводі, а після цього перевозяться на будівельний майданчик, де складаються в цілі квартири та будівлі.

На шляху до левітації

Наприкінці ХІХ століття вченим вдалося досягти значного розвитку технології охолодження матеріалів до наднизьких температур. 1877 року французький інженер Луї Кайєте і швейцарський фізик Рауль Пікте незалежно один від одного охолодили кисень до рідкого стану (температура –183 °С). У 1883 році поляки Зиґмунт Врублевський і Кароль Ольшевський виконали зрідження азоту (температура –196 °С), а в 1898 році Джеймс Дьюар зміг отримати рідкий водень (температура від –253 до –259 °С).

 

Найкраща у світі кріогенна лабораторія була створена 1894 року голландським фізиком Гейке Камерлінґ-Оннесом. 10 липня 1908 року він отримав рідкий гелій (температура –269 °С). Пізніше йому вдалося довести його температуру до 1 кельвіна, усього на один градус більше абсолютного нуля — температури, за якої тепловий рух молекул і атомів просто зупиняється. Камерлінґ-Оннес використовував рідкий гелій для вивчення властивостей металів, зокрема для вимірювання залежності їх електричного опору від температури. Учених цікавило це питання, оскільки, згідно з однією теорією, опір мав плавно спадати зі зменшенням температури, а згідно з іншою — за дуже низьких температур електрони мали повністю зупинитися, і метал перестане пропускати струм зовсім.

 

Після серії дослідів, які провів Камерлінґ-Оннес зі своїми асистентами Корнелісом Дорсманом і Ґіллесом Гольстом, 8 квітня 1911 року було несподівано виявлено, що приблизно при –270 °С електричний опір ртуті дорівнював нулю, тобто повністю зникав. Відкритий ефект був зовсім несподіваним і не міг бути пояснений наявними тоді теоріями.

 

У 1912 році феномен підтвердився виявленням ще двох металів, які переходять у надпровідний стан за низьких температур: свинцю та олова. У 1919 році до списку надпровідників додалися талій та уран.

 

До речі, Камерлінґ-Оннес за своє відкриття в 1913 році був удостоєний Нобелівської премії з фізики «за дослідження властивостей речовини при низьких температурах, які привели до виробництва рідкого гелію». Учений заслужив серед колег почесне прізвисько Пан Абсолютного Нуля.

 

Загадкою надпровідності зацікавилися вчені з усього світу. Однак ясності довгий час не було, навпаки — щодо природи надпровідності виникали нові й нові запитання. Наприклад, у 1933 році німецькі фізики Вальтер Мейсснер і Роберт Оксенфельд виявили, що надпровідник виштовхує із себе магнітне поле. Згодом це явище отримало назву «ефект Мейсснера». Саме завдяки цьому ефекту можлива вражаюча демонстрація властивостей надпровідників — левітація, тобто здатність надпровідника зависати в повітрі над магнітним полем.

 

Перше теоретичне пояснення надпровідності дали в 1935 році брати Фріц і Гайнц Лондони. Більш загальна теорія була побудована тільки у 1950 році Віталієм Лазаревичем Гінзбургом і Левом Давидовичем Ландау. Пояснити надпровідність на мікроскопічному рівні у своїй роботі в 1957 році вдалося американським фізикам Джону Бардіну, Леону Куперу та Джону Шріфферу, за яку вони отримали Нобелівську премію з фізики 1972 року.

 

У 1962 році англійський фізик Брайан Джозефсон відкрив ефект (який пізніше отримав його ім’я) протікання надпровідного струму крізь тонкий шар діелектрика, що розділяє два надпровідники.

 

У 1986 році Ґеорґ Беднорц та Карл Мюллер виявили новий тип надпровідників з перехідною температурою понад 35 К, названих високотемпературними. Це відкриття почало нову епоху в дослідженнях надпровідності, оскільки раніше вважалося, що вона може існувати лише за температур, близьких до абсолютного нуля. Учені за їхню роботу були нагороджені Нобелівською премією з фізики у 1987 році.

 

Наступний температурний рекорд у галузі надпровідників було встановлено у 2015 році. Надпровідний перехід для сірководню було здійснено за температури –70 °C. Щоправда, для цього знадобилося створити розрідження у 100 разів менше за атмосферний тиск.

 

У 2019 році надпровідність у гідриду лантану була отримана при –23 °C, а в 2023 році було оголошено про виявлення надпровідності при кімнатній температурі +21 °C та тиску в одну десятитисячну атмосфери. Однак багато фахівців з наукової спільноти поставилися до цієї новини з недовірою та вимагають додаткових доказів.

Чим же надпровідність так приваблює фізиків, і в чому її користь для простих людей?

 

Насправді, якщо вдасться отримати надпровідний матеріал для звичного людям діапазону температур, це може зробити справжню революцію в технологіях та привести до створення пристроїв, які сьогодні ми навіть не можемо собі уявити! Утім, є цілком реальні сфери застосування надпровідників. Наприклад, маглев-поїзди (скорочення від magnetic levitation — магнітна левітація) — транспортні засоби, що плавають у магнітному полі, практично не відчувають тертя і здатні досягати дуже високих швидкостей. А ще за допомогою кабелів із надпровідників можна передавати електрику на великі відстані без втрат (сьогодні до 10% електроенергії втрачається в лініях електропередач). Надпровідні магнітні енергетичні сховища (SMES) можуть швидко надавати великі обсяги енергії, що може бути корисним для стабілізації електричних мереж.

 

Надпровідні матеріали відіграють ключову роль у розробці квантових комп’ютерів, які обіцяють значно вищу продуктивність, ніж традиційні.

Солдати у перших протигазах

Захист від хімічної зброї

Війни, при всьому своєму жахітті, часто є потужним поштовхом для появи нових технологій і винаходів. Це пов’язано з тим, що прагнення до перемоги на фронті веде до значних інвестицій у наукові дослідження та розробки, тому багато технологій розвиваються швидше, ніж це відбувалося б у мирний час.

Не стала винятком і Перша світова війна, яка спалахнула у липні 1914 року. Уже 1915 року з’явилися нові винаходи, причиною появи яких стали бойові дії.

 

Після того як у квітні 1915 року німецька армія вперше успішно застосувала отруйний газ проти військ союзників у битві при Іпрі (Бельгія), виникла необхідність створення способів захисту від хімічної зброї. Спочатку солдатам видали звичайні ватяні маски, але вже у травні британський лікар Джон Скотт Голдейн, відомий тим, що всі свої винаходи він безстрашно перевіряв на собі, запропонував більш удосконалений захист — респіратор Black Veil (чорна вуаль). По суті, це теж була маска, яка захищала дихальні шляхи, але, на відміну від першого варіанту, ватний фільтр тут був просочений спеціальним абсорбувальним розчином. Цей розчин зберігав достатню вологість, тому не потрібно було спеціально занурювати в нього маску перед використанням, якщо вона зберігалася в спеціально виготовленій водонепроникній сумці. Маску можна було натягти так, щоб закрити очі, забезпечуючи певний захист від сльозогінних речовин, проте від газоподібного хлору вона практично не допомагала.

 

Військовий медик Клуні Макферсон, прагнучи підвищити ефективність засобів захисту, створив маску-мішок із обробленого хімікатами брезенту, яка закривала всю голову. Для того щоб людина в такій масці могла бачити те, що відбувається навколо, був передбачений окуляр зі слюди. Уже в червні «димовий капюшон» був прийнятий на озброєння британською армією, а Макферсона було призначено членом комітету військового міністерства із захисту від отруйних газів. Продовжуючи вдосконалювати конструкцію, Едвард Гаррісон, Бертрам Ламберт і Джон Садд додали до захисного «капюшона» Макферсона бляшанку з абсорбувальними матеріалами.

 

У цей час український хімік Микола Зелінський запропонував перший у світі фільтрувальний протигаз, у якому отруйні гази поглиналися активованим вугіллям. Учений довів, що деревне вугілля, отримане зі шкаралупи та насіння різних горіхів та фруктів, діє значно краще за будь-які інші абсорбувальні речовини. Для захисту обличчя від дії отруйних речовин використовувалася спеціальна гумова маска зі скляними окулярами. Іншими словами, винахід Зелінського практично не відрізнявся від сучасних моделей протигазів.

 

Незабаром протигазами оснастили всі союзні війська. Були розроблені спеціальні протигази для собак та коней, яких солдати часто використовували на передовій.

 

Згодом протигази стали невід’ємною частиною захисту від можливих хімічних, біологічних чи радіаційних загроз. Крім військового застосування, протигази активно використовуються людьми небезпечних професій (пожежниками, робітниками хімічних заводів, фахівцями з утилізації відходів), оскільки рятують від вдихання токсичних газів або інших небезпечних речовин. Протигази незамінні під час робіт у місцях з обмеженим доступом до свіжого повітря (шахти або закриті ємності) для захисту від шкідливих газів або нестачі кисню. У наукових дослідженнях протигази також допомагають вченим уникати шкідливих впливів під час роботи з небезпечними хімікатами чи біологічними зразками. Загалом протигази є важливим інструментом для захисту дихальних шляхів людини від різних небезпек. Це досить простий, але ефективний засіб надовго залишиться актуальним, хоча його форма, функціонал та застосування можуть змінитися.

 

З появою нових матеріалів протигази ставатимуть легшими, довговічнішими та ефективнішими. У майбутньому вони будуть інтегровані з технологіями віртуальної та доповненої реальності, дисплеями, комунікаційними системами та біометричними датчиками. При цьому вони автоматично адаптуватимуться під певні види загроз, змінюючи свої фільтраційні або вентиляційні якості. Можлива поява технологій біопротигазів — особливих захисних систем, які вбудовуватимуться в організм людини і рятуватимуть її від шкідливих впливів на клітинному рівні.

Перший катер на повітряній подушці Даґоберта Мюллера фон Томамюля

Ідея катера на повітряній подушці

Другим проривним винаходом 1915 року став катер на повітряній подушці. Уявіть собі надувний матрац, на якому так приємно гойдатися на хвилях у спекотний літній день. Якщо в нижній частині такого матраца зробити отвір, він, звичайно ж, здується. Але якщо до матраца приєднати досить потужний насос або компресор, який буде постійно підкачувати повітря, матрац просто не встигатиме здуватися. А якщо подавати повітря дуже сильним потоком, то матрац не буде здуватися, навіть якщо отвір за розмірами такий, як уся його нижня частина! Такий матрац, наче килим-літак, зможе вільно ширяти як над водою, так і над сушею, тільки досить низько. Уперше ідея створення такого транспортного засобу виникла ще в 1870-х роках — суднобудівник Джон Ісаак Торнікрофт навіть запатентував ранню конструкцію подібного корабля, але створенню робочого зразка на той час завадила відсутність двигунів відповідної потужності, які могли б забезпечити необхідний потік повітря в спідницю (так називають ту саму деталь конструкції надувного матраца без нижньої частини)

 

Повернутися до ідеї катера на подушці змусила війна. Австрійський морський офіцер і винахідник Даґоберт Мюллер фон Томамюль побудував корабель, який за формою нагадував крило літака. Авіаційний двигун безперервно нагнітав повітря під днище, а ще чотири двигуни рухали два підводні гребні гвинти. Судно Мюллера фон Томамюля хоч і не могло пересуватися по суші, але за рахунок відсутності тертя корпусу об поверхню води розвивало максимальну швидкість понад 32 вузли (59 км/год) — такою швидкохідністю здатні похвалитися не всі сучасні плавзасоби!

 

Попри те, що перший катер на повітряній подушці був ретельно випробуваний і навіть озброєний торпедами та кулеметами, у реальних боях він так і не брав участі. Проте ідея нового транспортного засобу не була забута. Після того, як у 1926 році «батько космонавтики» Костянтин Едуардович Ціолковський виклав теоретичні основи руху над шаром повітря, винахідники з різних країн почали розробки власних конструкцій суден на повітряній подушці (СПП).

 

Сучасну конструкцію, на якій засновані всі комерційні та військові СПП, запропонував у 1955 році британський винахідник Крістофер Кокерелл. Перший прототип збудованого ним корабля навесні 1959 року за 20 хвилин перетнув Ла-Манш.

 

Дотепер безліч суден на повітряній подушці експлуатуються в різних куточках нашої планети, здійснюючи пасажирські та вантажні рейси. СПП здатні рухатися по різних поверхнях — воді, землі, болоту, льоду та інших складних для пересування місцях. Завдяки своїй будові вони можуть швидко змінювати напрямок руху, а також безпечно переміщатися по льоду, навіть якщо він тріскається або ламається під вагою корабля. Здатність працювати у складних умовах робить судно на повітряній подушці незамінним у певних ситуаціях, наприклад, для операцій пошуку і порятунку, військових завдань чи в умовах Арктики.