Галилей считается одним из величайших астрономов всех времен. Однако Галилей также известен многочисленными научными изобретениями, которые он сделал при жизни.
К ним относятся его знаменитый телескоп, а также ряд устройств, которые окажут глубокое влияние на геодезию, использование артиллерии, развитие часов и метеорологию. Галилей создал многие из них, чтобы заработать дополнительные деньги на содержание своей семьи. Но в конечном итоге они помогут укрепить его репутацию человека, который бросил вызов многовековым представлениям и революционизировал науки.
Гидростатический баланс:
Вдохновленный историей Архимеда и его моментом «Эврика», Галилей начал изучать, как ювелиры взвешивают драгоценные металлы в воздухе, а затем смещением, чтобы определить их удельный вес. В 1586 году, в возрасте 22 лет, он теоретизировал лучший метод, который он описал в трактате, озаглавленном La Bilancetta (или «Маленький баланс»).
В этом тракте он описал точный баланс для взвешивания вещей в воздухе и воде, в котором часть руки, на которой был подвешен противовес, была обмотана металлической проволокой. Величину, на которую необходимо было перемещать противовес при взвешивании в воде, можно было затем определить очень точно путем подсчета числа витков проволоки. При этом соотношение металлов, таких как золото и серебро в объекте, может быть считано напрямую.
Насос Галилея:
В 1592 году Галилей был назначен профессором математики в университете Падуи и часто совершал поездки в Арсенал - внутреннюю гавань, где были установлены венецианские корабли. Арсенал был местом практического изобретения и инноваций на протяжении веков, и Галилей использовал эту возможность для детального изучения механических устройств.
В 1593 году его проконсультировали о размещении весел на камбузах и представил отчет, в котором он рассматривал весло как рычаг и правильно превращал воду в точку опоры. Год спустя венецианский сенат вручил ему патент на устройство для поднятия воды, для работы которого использовалась одна лошадь. Это стало основой современных насосов.
Для некоторых насос «Галилео» был просто усовершенствованием винта Архимеда, который был впервые разработан в третьем веке до нашей эры и запатентован в Венецианской Республике в 1567 году. Однако, есть очевидные свидетельства, связывающие изобретение Галилея с Архимедом более ранним и менее сложным дизайном.
Маятниковые часы:
В течение 16-го века физика Аристотеля была все еще преобладающим способом объяснить поведение тел около Земли. Например, считалось, что тяжелые тела искали свое естественное место или покой - то есть в центре вещей. В результате не было никаких средств, чтобы объяснить поведение маятников, когда тяжелое тело, подвешенное на веревке, качалось бы взад-вперед и не искало покоя в середине.
Галилей уже проводил эксперименты, которые показали, что более тяжелые тела не падают быстрее, чем более легкие - еще одно убеждение, соответствующее теории Аристотеля. Кроме того, он также продемонстрировал, что объекты, брошенные в воздух, движутся по параболическим дугам. Основываясь на этом и его увлечении движением подвешенного груза вперед-назад, он начал исследовать маятники в 1588 году.
В 1602 году он объяснил свои наблюдения в письме к другу, в котором он описал принцип изохронизма. Согласно Галилею, этот принцип утверждал, что время, необходимое для качания маятника, связано не с дугой маятника, а скорее с длиной маятника. Сравнивая два маятника одинаковой длины, Галилей показал, что они будут качаться с одинаковой скоростью, несмотря на то, что их тянут с разной длины.
По словам Винченцо Вивиана, одного из современников Галилея, в 1641 году, когда он находился под домашним арестом, Галилей создал дизайн маятниковых часов. К сожалению, будучи слепым в то время, он не смог завершить его до своей смерти в 1642 году. В результате, публикация Кристиана Гюйгенса HorologriumOscillatoriumв 1657 г. признан первым зарегистрированным предложением о маятниковых часах.
Сектор:
Пушка, впервые введенная в Европу в 1325 году, стала опорой войны во времена Галилея. Становясь более изощренными и мобильными, артиллеристы нуждались в инструментах, чтобы помочь им скоординировать и рассчитать свой огонь. Таким образом, между 1595 и 1598 годами Галилей разработал и улучшил геометрический и военный компас для использования артиллеристами и геодезистами.
Существующие компасы стрелка полагались на две руки под прямым углом и круглую шкалу с отвесной линией для определения возвышений. Между тем, математические компасы, или делители, разработанные в это время, были разработаны с различными полезными весами на ногах. Галилей комбинировал использование обоих инструментов, создавая компас или сектор, на котором было выгравировано много полезных весов, которые можно было бы использовать для различных целей.
Помимо того, что артиллеристам был предложен новый и более безопасный способ точного поднятия своих пушек, он также предложил более быстрый способ расчета необходимого количества пороха в зависимости от размера и материала пушечного ядра. Как геометрический инструмент, он позволял строить любой правильный многоугольник, вычислять площадь любого многоугольника или кругового сектора и выполнять множество других вычислений.
Термометр Галилея:
В конце XVI века для ученых не было практических средств измерения температуры и температуры. Попытки исправить это в венецианской интеллигенции привели к созданию термоскопа, инструмента, основанного на идее расширения воздуха из-за присутствия тепла.
В ок. В 1593 году Галилей создал свою собственную версию термоскопа, которая основывалась на расширении и сжатии воздуха в колбе для перемещения воды в присоединенной трубе. Со временем он и его коллеги работали над созданием числовой шкалы, которая бы измеряла тепло на основе расширения воды внутри трубки.
И хотя пройдет еще одно столетие, прежде чем ученые - такие, как Даниэль Г. Фаренгейт и Андерс Цельсий - начали разрабатывать универсальные температурные шкалы, которые можно было бы использовать в таком приборе, термоскоп Галилея стал крупным прорывом. Помимо возможности измерять тепло в воздухе, он также впервые предоставил количественную метеорологическую информацию.
Телескоп Галилея:
Хотя Галилей не изобрел телескоп, он значительно улучшил их. В течение многих месяцев, в течение 1609 года, он представил несколько проектов телескопов, которые в совокупности стали называться Галилеевыми телескопами. Первым, который он построил в период между июнем и июлем 1609 года, была трехскоростная подзорная труба, которую он заменил в августе на восьмимоторный инструмент, который он подарил венецианскому сенату.
К следующему октябрю или ноябрю ему удалось улучшить это с созданием телескопа с двадцатью двигателями - тот самый телескоп, который он использовал, чтобы наблюдать Луну, обнаружить четыре спутника Юпитера (впоследствии известный как Галилеевские Луны), различить фазы Венеры, и разрешить небулярные пятна в звезды.
Эти открытия помогли Галилею продвинуть модель Коперника, в которой, по сути, говорилось, что Солнце (а не Земля) было центром вселенной (иначе говоря, гелиоцентризм). Он продолжил бы дорабатывать свои проекты дальше, в конечном итоге создавая телескоп, который мог бы увеличивать объекты в 30 раз.
Хотя эти телескопы были скромными по современным стандартам, они значительно улучшили модели, существовавшие во времена Галилея. Тот факт, что ему удалось построить их все самому, является еще одной причиной, почему они считаются его наиболее впечатляющими изобретениями.
Из-за созданных им инструментов и открытий, которые они помогли сделать, Галилей по праву считается одной из самых важных фигур научной революции. Его многочисленные теоретические вклады в области математики, инженерии и физики также бросили вызов аристотелевским теориям, которые принимались веками.
Короче говоря, он был одним из немногих людей, которые благодаря своей неустанной погоне за научной истиной навсегда изменили наше понимание вселенной и основных законов, которые ею управляют.
В журнале Space есть статьи о телескопе Галилея, и ученые хотят эксгумировать тело Галилея.
Для получения дополнительной информации, ознакомьтесь с проектом Galileo и телескопом Galileo и законами динамики.
В Astronomy Cast есть эпизод по выбору и использованию телескопа, а также по созданию собственного.
Источник: НАСА
