Шкала Цельсия знакома каждому с детства, однако мало кто знает, что её первоначальный вариант выглядел с точностью до наоборот. Создатель шкалы Андерс Цельсий поместил ноль в точку кипения воды, а сто градусов — в точку её замерзания. Популярный научно-популярный канал Veritasium разбирается, как «перевёрнутый» термометр стал мировым стандартом и почему имя шведского астронома увековечено справедливо, несмотря на исторические мифы.
🌡️ Перевёрнутая шкала Андерса Цельсия 0:01
Большинство людей считает, что шведский астроном Андерс Цельсий создал именно ту температурную шкалу, которой мы пользуемся сегодня: ноль для замерзания воды и сто для её кипения. Однако это историческое заблуждение. В 1741 году Цельсий, будучи профессором астрономии в Уппсальском университете, действительно предложил разделить интервал между замерзанием и кипением воды на 100 градусов. Свои первые наблюдения с использованием нового прибора он провёл на Рождество 1741 года.
При внимательном изучении его оригинального термометра обнаруживается странная деталь: числовые значения увеличивались по направлению к колбе с ртутью. Андерс Цельсий создал «перевёрнутую» шкалу, где:
- 0° соответствовал точке кипения воды.
- 100° соответствовал точке замерзания воды.
Такое решение не было случайным. Цельсий следовал традиции шкалы Делиля (Лиля), которая также была нанесена на его термометр и имела ноль в точке кипения. Основная практическая причина использования перевёрнутых шкал заключалась в стремлении избежать отрицательных чисел. В условиях суровой шведской зимы температура регулярно опускалась ниже точки замерзания воды, но никогда не поднималась выше точки её кипения. Отсутствие знаков «минус» помогало ученым избегать досадных ошибок при ведении метеорологических журналов. С точки зрения физики не существует объективных причин предпочитать возрастающую шкалу убывающей. Когда в 1744 году Цельсий скончался от туберкулёза, он всё ещё пользовался своей инвертированной системой.
🔄 Кто перевернул градусник? 2:23
Современный вид привычная нам шкала обрела вскоре после смерти её создателя. В 1745 году в метеорологических записях Уппсальского университета появляется колонка с привычным нам распределением градусов, подписанная фамилией Экстрём. Экстрём был местным мастером по изготовлению научных инструментов. В 1747 году аналогичную шкалу начинает использовать преемник Цельсия, профессор астрономии Стремер.
Существует и альтернативная версия. Известный шведский биолог Карл Линней утверждал, что именно он перевернул шкалу, когда заказывал термометр у Экстрёма для своей оранжереи. Так или иначе, к 1745 году рабочий инструмент с современным распределением градусов уже существовал в Уппсале.
Параллельно и совершенно независимо в 1743 году французский учёный Жан-Пьер Кристин из Лиона разработал термометр, где ноль градусов обозначал замерзание воды, а сто — кипение.
🏷️ Почему мы говорим «Цельсий», а не «Кристин»? 3:30
Долгое время созданную систему измерения не связывали с именами конкретных учёных. Её называли просто «центиградной» шкалой, что буквально означает «сто шагов». Однако возникли лингвистические трудности: во французском, испанском и итальянском языках слово «град» (grade) уже использовалось для обозначения одной сотой части прямого угла.
Чтобы устранить путаницу, в 1948 году Международное бюро мер и весов решило официально переименовать шкалу в честь учёного, по аналогии со шкалами Кельвина и Фаренгейта. Выбор пал на Цельсия. Ведущий Veritasium отмечает, что на это решение мог повлиять популярный немецкий учебник по химии XIX века, написанный Берцелиусом. В этой книге Берцелиус назвал Цельсия первооткрывателем шкалы с нулём в точке замерзания и сотней в точке кипения, фактически растиражировав исторический миф.
🔬 Настоящая заслуга шведского астронома 4:22
Означает ли это, что Андерс Цельсий несправедливо увековечен на метеокартах по всему миру? По мнению автора видео, вовсе нет. Нанести две отметки и поделить расстояние между ними на сто частей — самая простая задача, которую до и после Цельсия успешно выполняли многие исследователи. Главная заслуга Цельсия заключается в поиске надёжных физических процессов для калибровки.
В эпоху Цельсия использовалось около 30 различных температурных шкал. На некоторых термометрах одновременно уживались по 18 шкал разной степени надёжности. В качестве опорных точек учёные того времени выбирали крайне сомнительные ориентиры:
- Глубину подвала Парижской обсерватории.
- Температуру таяния сливочного масла.
- Внутреннюю температуру тела определённых животных.
- Самый жаркий летний день в Сирии, Италии или Сенегале.
Такой хаос в сочетании с кустарным производством приборов делал точные измерения и обмен данными между учёными невозможными. Цельсий решил эту проблему. Он экспериментально доказал, что тающий снег сохраняет строго фиксированную температуру независимо от географической широты и атмосферного давления. Он также вывел точную математическую зависимость между температурой кипения воды и давлением воздуха, что позволило калибровать термометры в любых условиях. Цельсий заложил основу для создания универсальной и надёжной международной системы измерений.
⚛️ Современное переосмысление единиц измерения 5:52
В современной метрологии шкала Цельсия больше не привязана к фазовым переходам воды. Сегодня она жестко привязана к шкале Кельвина. Фундаментом служит тройная точка воды — состояние, при котором лёд, жидкость и пар сосуществуют в равновесии. Ей присвоено значение строго 273.16 К. Это фиксирует точный размер одного градуса, который абсолютно идентичен в обеих шкалах. При этом нулевая точка шкалы Цельсия установлена на уровне 273.15 К.
Из-за столь ювелирной точности современных стандартов физические свойства воды слегка «сдвинулись» относительно исторических ориентиров. В наши дни чистая вода замерзает при температуре -0.0001°C, а закипает при 99.974°C. Таким образом, буква «C» на термометре сегодня символизирует не только Цельсия, Кристина или Линнея, но и всё мировое научное сообщество, веками создававшее безупречный стандарт.
🎥 Развитие проекта Veritasium 6:46
В завершение выпуска автор канала Veritasium обратился к зрителям с личным объявлением, касающимся краудфандинговой платформы Patreon. Страница проекта существовала там давно, однако создатель контента долгое время не продвигал её и не принимал пожертвования. По его признанию, из-за частых путешествий и отсутствия чёткой организации он чувствовал, что не сможет предложить патронам должную ценность в ответ.
Тем не менее, 750 пользователей платформы самостоятельно оформили подписки, доверяя автору почти 2000 долларов за каждое видео. В знак благодарности со следующего выпуска Veritasium официально запускает кампанию на Patreon. Для спонсоров предусмотрены уникальные награды, а собранные средства пойдут на масштабирование и улучшение качества научно-популярного контента.
