Сейчас мы можем смотреть документалки на «Нетфликсе» про Арктику и окрестности, но ещё 150 лет назад никто не знал, как выглядит Северный полюс. Учёные и исследователи того времени очень сильно хотели до него добраться и использовали для этого самые необычные способы! Об одном из них рассказывает физик и научная журналистка Элен Черски в книге «Физика и жизнь».
О книге
В книге «Физика и жизнь. Законы природы: от кухни до космоса» Элен Черски объясняет физические явления на примерах из обычной жизни. Это помогает понять, что бытовые вещи и глобальные явления часто работают по одним и тем же законам.
Мы публикуем отрывок из главы «Почему у уток не мёрзнут лапы».
В конце XIX века исследователей манил Северный полюс. Западная цивилизация обитала от него не так уж далеко. К тому времени северные территории Канады, Гренландии, Норвегии и России уже были более-менее изучены и нанесены (правда, весьма приблизительно) на географические карты. Однако Северный полюс по-прежнему оставался большой загадкой. Что это такое? Земля? Море? Нога человека туда ещё не ступала, поэтому никто не мог дать достоверных ответов на эти и подобные им вопросы.
Попытки достичь Северного полюса каждый раз заканчивались неудачно по причине переменчивой и очень сложной ледовой обстановки. При неблагоприятном изменении погодных условий льдины начинали громоздиться друг на друга, создавая непреодолимые препятствия на пути полярных исследователей. Натиск льдов мог превратить корабли в груду щепок. В 1881 году военный корабль США «Жанетта» попал в ледяную ловушку и в конце концов был раздавлен льдами примерно в 800 километрах севернее устья реки Лена.
С наступлением сильных морозов молекулы воды, образовав на поверхности моря кристаллическую решётку льда, застыли в неподвижности, и увеличивающийся в объёме лёд все сильнее и сильнее сжимал корпус корабля. В конце концов он разрушился, и «Жанетта» пошла ко дну. Экипаж корабля и исследователи успели сойти на твёрдый лёд. Но их подстерегала другая опасность: лёд мог растаять, в результате чего образовались бы большие полыньи, преодолеть которые можно было бы лишь на лодке. Расстояние до Северного полюса от любой из стран, территория которых примыкала к Северному полярному кругу, составляло многие сотни километров. Преодолеть его пешком по ледяным торосам казалось немыслимым.
Через три года после гибели «Жанетты» обломки её корпуса (несомненно принадлежавшие «Жанетте») были обнаружены вблизи берегов Гренландии. Это была поистине удивительная находка, поскольку обломки «Жанетты» пересекли все северные моря — всю Арктику, из конца в конец. Океанографы задались вопросом, нет ли в этих местах течения, которое начинается у побережья Сибири, тянется через Северный полюс и движется в сторону Гренландии.
У молодого норвежского учёного по имени Фритьоф Нансен возникла смелая идея построить корабль, способный выдержать напор льдов, добраться на нём до побережья Сибири (до того места, где затонула «Жанетта»), подождать, пока корабль вмёрзнет в льдину, и двигаться вместе с ней в надежде, что она доставит его к берегам Гренландии.
Самым важным в плане Нансена было то, что на своём пути льдина вместе с вмёрзшим в неё кораблём должна была пересечь Северный полюс.
От команды требовался минимум усилий и почти никаких забот: знай плыви себе вместе со льдиной — всё остальное сделают за вас море и ветер. Единственная проблема заключалась в ожидании. Нансена за его идею восхваляли как гения и высмеивали как безумца. Но отступать было не в его правилах. Он собрал необходимую сумму денег и решил воспользоваться услугами одного из лучших кораблестроителей, потому что корабль Нансена должен был стать лучшим для своего времени. Так на свет появился «Фрам».
<...>
Любой корабль, вмёрзший в лед, испытывал бы проблемы, связанные с тем, что его вмерзание сопровождалось бы расширением льда и, соответственно, сжатием корпуса корабля. Никакое судно того времени не могло выдержать такого давления. К тому же никто не знал, какой может оказаться толщина льда посреди Северного Ледовитого океана.
Судостроители, взявшиеся за строительство «Фрама», блестяще справились с задачей, решив придать ему оригинальную форму: он должен быть «толстым», почти круглым. Длина корабля составила 39 метров, а ширина — 11 метров. «Фрам» напоминал скорлупу половинки грецкого ореха. У него почти не было киля, а двигательную установку и руль можно было поднять из воды.
Когда появился лед, «Фрам» стал походить на плавающую чашу. Если сжать снизу какой-либо предмет круглой формы, например чашу или цилиндр, он слегка приподнимется. Если бы сжатие льдом оказалось слишком сильным, «Фрам» просто приподнялся бы — по крайней мере с теоретической точки зрения всё должно было происходить именно так. Корабль строили из дерева, толщина которого местами превышала один метр. Была предусмотрена надёжная теплоизоляция, чтобы экипаж не испытывал дискомфорта при наступлении сильных холодов.
Экспедиция Нансена пользовалась горячей общественной поддержкой. В июне 1893 года «Фрам» с экипажем из тринадцати человек покинул берега Норвегии, отправившись в путь вдоль северного побережья России, и в конце концов достиг того места, где затонула «Жанетта». В сентябре примерно на 78° северной широты команда «Фрама» заметила лед, а вскоре после этого корабль окружило сплошное ледяное поле. Впервые оказавшись в ледяном плену, «Фрам» скрипел и стонал, но, будучи зажат льдами со всех сторон, как и ожидалось, приподнялся.
Итак, «Фрам» надёжно вмёрз в лёд и отправился в путь, повинуясь лишь ветру и морским течениям.
На протяжении следующих трёх лет «Фрам» дрейфовал вместе со льдами на север со скоростью примерно 2 километра в сутки. Временами он двигался в обратную сторону или ходил кругами. Переменчивый лёд, в объятиях которого путешествовал «Фрам», то отпускал, то сжимал корабль ещё сильнее. В ответ он то приподнимался, то опускался.
Нансен старался занять свою команду научными измерениями. Впрочем, сам он испытывал всё большее разочарование — слишком уж неспешным было движение к цели. Когда «Фрам» достиг 84° северной широты, стало очевидно, что корабль отклоняется от Северного полюса примерно на 760 километров.
Вместе с одним из членов команды Нансен покинул корабль, чтобы отправиться на лыжах по льду на Северный полюс, куда «Фрам» никак не мог попасть. Нансен установил новый мировой рекорд: дальше него на тот момент никто к Северному полюсу не продвигался. Впрочем, Нансен не дотянул до Северного полюса всего 4°. Он пересёк Арктику в направлении Норвегии, встретившись с одним из своих товарищей-исследователей на Земле Франца-Иосифа в 1896 году.
«Фрам», на котором оставалось одиннадцать членов экипажа, продолжал дрейфовать во льдах и достиг 85,5° северной широты лишь несколькими километрами южнее того места, где Нансен установил новый мировой рекорд продвижения человека к Северному полюсу. А 13 июня 1986 года «Фрам» добрался до северной оконечности Шпицбергена, то есть именно туда, где изначально планировалось завершить экспедицию.
Хотя «Фрам» так и не достиг Северного полюса, научные измерения, сделанные во время экспедиции, оказались поистине бесценны.
Теперь мы знали наверняка, что Арктика — это океан, а не земля, что Северный полюс скрыт под толщей подвижного морского льда и что Арктику пересекает морское течение, тянущееся от северного побережья России до Гренландии.
На «Фраме» были проведены ещё две знаменитые научные экспедиции. Первой стала четырёхлетняя картографическая экспедиция в канадскую арктическую зону. А затем, в 1910 году, Амундсен вместе со своими людьми отправился на «Фраме» в Антарктику в попытке добраться до Южного полюса. В наши дни «Фрам» занял место в музее собственного имени в Осло и почитается как величайший символ полярных исследований, проводившихся норвежцами. Вместо того чтобы бороться с непреодолимым натиском льда, создатели «Фрама» попытались воспользоваться этим льдом для плавания через «макушку мира». И попытка им блестяще удалась.
👩🎓Объясняем за науку
Что такое плацебо и как таблетки-пустышки помогают науке
«Я бы могла строить дороги, но биология интереснее». Интервью с генетиком Татьяной Шнайдер
Обложка: Willian Justen de Vasconcellos//Unsplash