Чтение онлайн

Корабль древних египтян

Примерно к 2600 г. до Р.Х. на смену двуногой мачте пришла применяемая и поныне одноногая. Одноногая мачта облегчала хождение под парусами и впервые дала судну возможность маневрировать. Но, вообще говоря, прямоугольный парус был ненадежным средством, которым можно было пользоваться только при попутном ветре. Основным двигателем корабля оставалась мускульная сила гребцов. По-видимому, египтянам принадлежит важное усовершенствование весла – изобретение уключин. Это сразу позволило увеличить силу гребка и скорость судна. Известно, что отборные гребцы на судах фараонов делали 26 гребков в минуту, что позволяло развивать скорость 12 км в час. Управляли такими кораблями с помощью двух рулевых весел, расположенных на корме. Позднее их стали крепить к балке на палубе, вращая которую можно было выбирать нужное направление (этот принцип управления судном с помощью поворота пера руля остается неизменным по сей день). Древние египтяне не были хорошими мореходами. На своих кораблях они не решались выходить в открытое море. Однако вдоль берега их торговые суда совершали далекие путешествия. Так в храме царицы Хатшепсут есть надпись, сообщающая о морском походе, совершенном египтянами около 1490 г. до Р.Х. в таинственную страну благовоний Пунт, находившуюся в районе современного Сомали.

Уже в глубокой древности для подъема тяжестей человек стал применять простые механизмы: рычаг, ворот и наклонную плоскость. Позже к ним прибавились еще блок и винт. Эти несложные приспособления позволяли многократно увеличить мускульные усилия человека и справиться с такими тяжестями, которые при других обстоятельствах были бы совершенно «неподъемными». Принцип действия простых механизмов хорошо известен. Например, если нужно втащить груз на определенную высоту, всегда легче воспользоваться пологим подъемом, чем крутым. Причем, чем положе уклон, тем легче выполнить эту работу. Эта связь имеет четкое математическое выражение. Если наклонная плоскость имеет угол d, то втащить груз по ней будет в 1/sin d легче, чем поднять его вертикально. Если угол составляет 45 градусов наше усилие будет в 1,5 раза меньше, если 30 градусов – в два раза меньше, при угле в 5 градусов мы потратим в 11 раз меньше усилий, а при угле в 1 градус – в 57 раз! Правда, все, что выигрывается в силе, теряется в расстоянии, ибо во сколько раз уменьшается наше усилие, во столько же раз возрастает расстояние, на которое придется тащить груз. Однако в тех случаях, где время и расстояние не играют большой роли, а важна сама цель – поднять груз с наименьшим усилием, там наклонная плоскость оказывается незаменимым помощником. Другим простым механизмом – рычагом наши далекие предки постоянно пользовались для того, чтобы приподымать и сдвигать с места тяжелые камни и бревна. Рычаг позволяет достигнуть многократного выигрыша в силе самыми простыми и доступными средствами. Положив длинный и крепкий шест на обрубок полена (опору) и подсунув второй конец его под камень, человек превращал шест в простейший рычаг. В этой ситуации на камень начинали действовать два вращающих момента: один от веса камня, а другой – от руки человека. Для того что бы камень сдвинулся с места «подталкивающий» момент от мускульной силы человека должен быть больше «прижимающего» от веса камня. Момент, как известно, равен произведению приложенной силы на длину плеча рычага (в данном случае плечо – это расстояние от конца шеста (точки приложения силы) до полена (точки опоры)). Легко подсчитать, что если плечо, на которое давит человек в 15–20 раз длиннее того, которое подсунуто под камень, то сила человека соответственно тоже возрастает в 15–20 раз. То есть человек, не очень напрягаясь, может сдвинуть камень весом в тонну! Неподвижный блок – третий механизм, получивший распространение в древности – представляет собой колесо с желобом, ось которого жестко прикреплена к стене или потолочной балке. Перекинув через колесо веревку и прикрепив ее противоположный конец к грузу, можно поднять его на высоту крепления блока. Неподвижный блок не дает выигрыша в силе, но зато предоставляет возможность изменить ее направление, что зачастую при подъеме тяжестей тоже имеет огромное значение.

Деревянный блок древних египтян (Лейденский музей).

При всей своей примитивности простые механизмы многократно расширяли возможности древнего человека. Для того чтобы убедиться в этом, достаточно вспомнить о гигантских постройках древних египтян. Например, пирамида Хеопса имела высоту 146 м. Подсчитано, что для ее возведения потребовалось 23300000 каменных глыб, каждая из которых весела в среднем около 2,5 тонн. Но и это был не предел – при строительстве храмов египтяне транспортировали, поднимали и устанавливали колоссальные обелиски и статуи, вес которых составлял десятки и сотни тонн! Какие же механизмы использовали эти древние строители для того чтобы поднимать на огромную высоту исполинские глыбы и статуи? Оказывается все это можно сделать с помощью тех же простых устройств – блока, рычагов и наклонной плоскости. Колоссальные статуи и каменные глыбы перетаскивались на массивных салазках, которые тянуло большое количество людей. Каждый из работавших имел веревку, переброшенную через плечо. Под салазки подкладывались катки, которые после протаскивания груза подбирались и снова подкладывались под полозья. Для преодоления препятствий салазки приподнимались с помощью рычагов. В качестве них употребляли стесанные бревна. Упорами служили специально изготовленные клинья разного размера. Работа сопровождалась музыкой. Главным подъемным приспособлением египтян была наклонная плоскость – рампа. Остов рампы, то есть ее боковые стороны и перегородки на небольшом расстоянии друг от друга пересекавшие рампу, строились из кирпича; пустоты заполнялись тростником и ветвями. По мере роста пирамиды рампа надстраивалась. По этим рампам камни тащили на салазках таким же образом, как и по земле, помогая себе при этом рычагами. Угол наклона рампы был очень незначительным – 5 или 6 градусов. Таким образом, например, наклонная дорога к пирамиде Хафра при высоте подъема в 46 метров имела длину около полукилометра. Соответственно, для сооружения более высоких пирамид приходилось строить рампу еще длиннее.

Подъем статуй с помощью блока.

К иным приемам прибегали при подъеме длинных каменных глыб и статуй. Для этого применяли блоки. Однако поднять с помощью блоков огромные камни, какими являлись обелиски до 300 тонн весом и гигантские статуи царей, достигавшие 1000 тонн веса, невозможно. Для установки таких статуй и обелисков приходилось проводить значительную подготовительную работу. В качестве подъемного приспособления здесь опять выступала наклонная плоскость – рампа. Прежде всего по обе стороны пьедестала возводились каменные стены. К одной из них пристраивалась наклонная плоскость, высотой несколько меньше, чем высота устанавливаемого обелиска. Все четыре стены рампы образовывали как бы кирпичный колодец. В одной из стен его на уровне земли делался сквозной коридор. Все пространство внутри засыпалось песком. Затем по наклонной плоскости втаскивали основанием вперед законченный обелиск. После этого через коридор в стене начинали выносить песок, и обелиск под собственной тяжестью начинал плавно опускаться на пьедестал, постепенно принимая вертикальное положение. После установки стена и рампа разбирались.

В конце 3 тысячелетия до Р.Х. древние мастера начали использовать свойства сплавов, первым из которых стала бронза. На открытие бронзы людей должна была натолкнуть случайность, неизбежная при массовом производстве меди. Некоторые сорта медных руд содержат незначительную (до 2 %) примесь олова. Выплавляя такую руду, мастера заметили, что медь, полученная из нее, намного тверже обычной. Оловянная руда могла попасть в медеплавильные печи и по другой причине. Как бы то ни было, наблюдения за свойствами руд привели к освоению значения олова, которое и стали добавлять к меди, образуя искусственный сплав – бронзу. При нагревании с оловом медь плавилась лучше и легче подвергалась отливке, так как становилась более текучей. Бронзовые инструменты были тверже медных, хорошо и легко затачивались.

Металлургия бронзы позволила в несколько раз повысить производительность труда во всех отраслях человеческой деятельности. Само производство инструментов намного упростилось: вместо того, чтобы долгим и упорным трудом оббивать и шлифовать камень, люди наполняли готовые формы жидким металлом и получали результаты, которые и во сне не снились их предшественникам. Техника литья постепенно совершенствовалась. Сначала отливку производили в открытых глиняных или песчаных формах, представлявших собой просто углубление. Их сменили открытые формы, вырезанные из камня, которые можно было использовать многократно. Однако большим недостатком открытых форм было то, что в них получались только плоские изделия. Для отливки изделий сложной формы они не годились. Выход был найден, когда изобрели закрытые разъемные формы. Перед литьем две половинки формы крепко соединялись между собой. Затем через отверстие заливалась расплавленная бронза. Когда металл остывал и затвердевал форму разбирали и получали готовое изделие. Такой способ позволял отливать изделия сложной формы, но он не годился для фигурного литья. Но и это затруднение было преодолено, когда изобрели закрытую форму. При этом способе литья сначала лепилась из воска точная модель будущего изделия. Затем ее обмазывали глиной и обжигали в печи. Воск плавился и испарялся, а глина принимала точный слепок модели. В образовавшуюся таким образом пустоту заливали бронзу. Когда она остывали, форму разбивали. Благодаря всем этим операциям мастера получили возможность отливать даже пустотелые предметы очень сложной формы. Постепенно были открыты новые технические приемы работы с металлами, такие как волочение, клепка, пайка и сварка, дополнявшие уже известные ковку и литье.

Бронзовый котел с приклепанными ручками и приваренными отлитыми ножками.

С развитием металлургии бронзовые изделия повсюду стала вытеснять каменные. Но не нужно думать, что это произошло очень быстро. Руды цветных металлов имелись далеко не везде. Причем олово встречалось гораздо реже, чем медь. Металлы приходилось транспортировать на далекие расстояния. Стоимость металлических инструментов оставалась высокой. Все это мешало их широкому распространению. Бронза не могла до конца заменить каменные инструменты. Это оказалось под силу только железу.

Древнеегипетская колесница.

Крупным шагом вперед в развитии те хники передвижения стало изобретение колеса со ступицей, насаживавшегося на неподвижную ось. В этом случае колеса вращались независимо друг от друга. А чтобы колесо меньше терлось об ось, ее стали смазывать жиром или дегтем. Стараясь сделать колесо более легким, в нем выпиливали вырезы, а для жесткости укрепляли поперечными скрепами. Ничего лучшего в эпоху каменного века придумать было нельзя. Но после открытия металлов стали изготавливать колеса с металлическим ободом и спицами. Такое колесо могло вращаться в десятки раз быстрее и не боялось ударов о камни. Запрягая в повозку быстроногих лошадей, человек значительно увеличил скорость своего передвижения.

В истории человечества водяным двигателям принадлежит особая роль. На протяжении многих веков они были главным источником энергии в производстве, поскольку очень просты по своей конструкции, не требуют топлива и имеют сравнительно высокий КПД. Первые нижнебойные (или подливные) водяные колеса стали использоваться еще в глубокой древности. Для их функционирования не надо строить каналы или плотины. Принцип действия простейшего водяного двигателя заключается в том, что подтекающая под колеса вода ударяет в лопатки, заставляя их вращаться. Колесо насаживалось на вал, который вращался вместе с ним. Энергию вращающегося вала можно было передать дальше и использовать по назначению.

Основателем XI династии (2133–1991 гг. до Р.Х.) был могущественный фиванский князь Ментухотеп I (2133–2117 гг. до Р.Х.), при котором фиванский ном распространил свою власть на весь Южный Египет. Его сын Иниотеф I (2133–2118 гг. до Р.Х.)первым присвоил себе царские почести и титул. Он и его сын Иниотеф II (2118–2069 гг. до Р.Х.) сильно потеснили своих соперников гераклеопольских фараонов, продвинули границу к северу, завладели Абидосом и всем Тинским номом. Таким образом, Фиванское царство стало простираться от Абидоса до Элефантина. О приемниках двух первых Иниотефов мы знаем мало. При Ментухотепе II (2061–2010 гг. до Р.Х.)власть Фив распространилась на всю страну. Династия гераклеопольских фараонов пала. Вековая эпоха распада закончилась. С этого времени Египет вновь начинает усиливаться. Ментухотеп II вел успешные войны в Нубии и возобновил обширную строительную деятельность, что свидетельствовало о значительном усилении царской власти.

При каких обстоятельствах XII династия (1991–1785 гг. до Р.Х.) сменила предшествующую XI не известно. Новые цари так же имели фиванское происхождение и числили Иниотефа I среди своих предков. Они, однако, перенесли столицу из Фив поближе к древнему Мемфису, в город, носивший многозначительное название «Забравший обе земли» (Иттауи). После долгого перерыва эти фараоны возобновили строительство пирамид, которые, правда, возводились теперь не из камня, а из кирпича-сырца. Родоначальник династии мудрый Аменемхет I (1991–1962 гг. до Р.Х.) сделал общегосударственным культ своего бога-покровителя Амона. (В дальнейшем это божество было отождествлено со старинным богом Ра и заняло центральное место в египетском пантеоне). При его сыне Сенусерте I (1971–1926 гг. до Р.Х.) египтяне вели успешные войны с внешними врагами, воздвигали грандиозные храмы и сооружали каналы (так при Сенусерте был прорыт большой канал между Нилом и Красным морем). Тогда же был составлен исчерпывающий свод законов.