Священные эталоны

«Священные эталоны» и другие «законные» меры

Величайшее сооружение древности — пирамида Хуфу (Хеопса) имеет в основании квадрат с длиной сторон 227,5 м и высоту 137,2 м. Сто тысяч рабов возводили ее в течение 20 лет, доставляя тяжелые каменные плиты из каменоломен с противоположной стороны Нила. При этом ошибка в размерах сторон пирамиды составила всего 115 мм. Каким же образом древние египтяне умудрились так точно выдержать «запроектированные» размеры? Ведь известно, что одни и те же части тела у различных людей  неодинаковы, недаром говорится

в пословице «другого на свою меру не меряй». И если бы каждый из рабов применял для измерения свои собственные локти, ладони и пальцы, то стороны пирамиды имели бы разную длину, а сама пирамида вышла бы кривой и асимметричной. Этого не допустила «волшебная палочка», находившаяся во власти правившего в то время фараона. Речь идет, конечно, не о сказочной волшебной палочке, а об эталоне упоминавшейся выше единицы длины — царском локте. Его размер был равен длине предплечья и ладони фараона.

Выполненный из черного гранита, эталон имел надпись «на вечные времена» и вместе с сокровищами и священными реликвиями хранился жрецами в храме. Дубликаты его, сделанные из дерева и точно соответствовавшие ему по размеру, раздавались рабам в качестве измерительных инструментов. Специальный декрет фараона обязывал их владельцев каждое полнолуние сверять розданные дубликаты с оригиналом, в противном случае их ждала смерть. Сейчас такая мера наказания кажется нам дикой, но она лишний раз доказывает, какое огромное значение придавалось точности измерений.

Подобные эталоны применялись и в других древних государствах, которые смогли достичь достаточно высокого уровня цивилизации, и над ними также был установлен строгий надзор. В Риме, например, эталоны мер длины хранились в городских управлениях. По ним изготовлялись мерные линейки для строительства и торговли. Английский дюйм был первоначально равен длине сустава большого пальца, на что указывает и само название этой меры — «duim» по-голландски значит «большой палец». Но в 1324 г. английский король Эдвард II уточняет размер дюйма, устанавливая «законный дюйм», равный длине трех ячменных зерен, вынутых из средней части колоса и приставленных одно к другому.

Эталон самой распространенной в Англии единицы длины — ярда по указу короля Генриха I, изданному в 1100 г., имел размер, равный расстоянию от кончика его носа до конца среднего пальца вытянутой руки (1 ярд =36 дюймам — 0,9144 м). В XVI веке была установлена единица длины «род» как сумма длин ступней левых ног первых шестнадцати человек, выходящих от заутрени в воскресенье. От ‘/|6 части этой суммы произошла мера «фут». В общей сумме размеров ступней этих случайных людей большие размеры компенсировались малыми, в результате чего средний размер получался более устойчивым. Причину, почему именно у 16 человек снимались размеры, история, как говорится, умалчивает.

На Руси долгое время не было таких узаконенных образцовых мер длины, по которым можно было бы поверять рабочие меры. На практике меры одного и того же названия часто имели разную величину. Такая, например, мера, как сажень, делилась то на 2 части, то на 4, то на 8 частей. Разное содержание в разное время имела и верста. Точности же измерений добивались иными путями. Например, при князе Владимире измерения производились в присутствии священника, который за это наблюдение взимал плату в пользу церкви. Впервые всерьез уточнением русских мер занялся император Петр I. При нем прежняя система мер, дополненная новыми, получила такой вид: миля =7 верстам; верста =500 саженям (1,0668 км); сажень=3 аршинам = =7 футам (2,1336 м); аршин =4 четвер-тям=16 вершкам=28 дюймам (71,12 см); четверть=4 вершкам (17,77 см); фут= =12 дюймам (30,48 см); дюйм=10 линиям (2,54 см); линия=10 точкам (2,54 мм). Но только спустя 100 с лишним лет — в 1832 г. были изготовлены эталоны длины — сажень и аршин.

Прототип сажени было поручено сделать английскому метрологу Катеру. После тщательного сравнения сделанной им сажени с английским эталоном образец меры в одну сажень был доставлен в С.-Петербург. По этой мере лучшим по тому времени мастером-механиком Академии наук Гингерсоном под руководством академика А. Я. Купфера были изготовлены прототипы сажени. Такой прототип, узаконенный в 1835 году, представлял собой латунный полый цилиндр, на боковой поверхности которого по образующим были прикреплены 6 латунных и 6 платиновых полос. На конце платиновых полос были нарезаны поперечные черточки — штрихи, расстояние между которыми и равнялось одной сажени. Этот прототип назывался «главной государственной образцовой саженью».

Прототипы нужно было тщательно хранить от порчи и хищения. Поэтому в 1842 году было создано специальное учреждение для хранения образцовых мер — Депо образцовых мер и весов, одним из хранителей которого был великий русский ученый, создатель Периодической системы элементов Д. И. Менделеев.

Надежные помощники

Измерения при помощи частей человеческого тела наряду с простотой и ‘доступностью имели большой недостаток — они были неточны. Поэтому, как мы уже знаем, человек давно стал искать себе помощников в виде измерительных инструментов. Сначала они были просты и примитивны, но затем с развитием производства и ростом требований к точности измерений все больше и больше совершенствовались.

Те же дубликаты священного локтя, которыми пользовались египетские рабы, были, по сути дела, не что иное, как измерительные инструменты. Достичь высокой точности при строительстве пирамид помогали также уровни — горизонтальные и вертикальные. Древние египтяне славились и как отличные землемеры. В этом искусстве они были во многом обязаны Нилу, который каждый раз после наводнения заставлял их заново обмерять земельные участки. Для этой цели использовалась обыкновенная веревка, на которой через определенные расстояния были завязаны узлы.

Такими землемерными веревками пользовались также и во многих средневековых странах, пока англичанин Эд-монд Гюнтер (1620) не изобрел для этой цели специальную цепь, состоящую из 100 звеньев — стальных прутков, скрепленных вместе маленькими обручами. Она имела общую длину 66 футов (19,8 м) и известна как «цепь Гюнтера». Одно звено в цепи равнялось 0,66 фута, каждый промежуток в 10 звеньев отделялся металлическими петлями.

Другая цепь, известная как рамденов-ская или инженерная, также состояла из 10 звеньев, но каждое звено равнялось 1 футу, а вся цепь имела длину 100 футов.

Подобные цепи по сравнению с землемерными  веревками были, конечно,  во много раз долговечнее и удобнее в пользовании. Однако и здесь точность измерений постепенно падала, так как при многократном использовании все соединения и обручи цепей изнашивались. Поэтому как только научились катать сравнительно тонкую листовую сталь, там, где было возможно, стали заменять гюнтеровскую цепь на стальную ленту. Она уже не имела изнашивающихся соединений, но изменялась под действием температуры, что опять-таки влияло на точность измерений. Необходимо было отыскать металл с минимальным коэффициентом расширения. Им оказался железо-никелевый сплав, ленты из которого используются и сейчас. В США они калиброваны Национальным бюро стандартов на миллионные доли и применяются, например, при геодезических съемках ракетодромов.

Значительно быстрее, нежели гюнтеровской или рамденовской цепью, земельный участок можно было измерить специальным мерным колесом. Оно было похоже на железный обруч, который катают по улице ребятишки при помощи загнутого на конце куска толстой проволоки. Если снабдить обод спицами и приложить силу не к его поверхности, а к центру, то получится нечто подобное мерному колесу. Зная длину окружности колеса и считая его обороты, можно было довольно точно и во всяком случае быстро измерить значительные расстояния.

Военное дело и промышленность всегда были главными «стимуляторами» технического прогресса. Так, мореплавание требовало создания корабельных приборов для определения местоположения судна, расстояния от берега и т. п. Можно с уверенностью сказать, что честь великих географических открытий принадлежит не только Колумбу, Магеллану, Дежневу, Берингу и их отважным спутникам, но в какой-то степени и компасу, зрительной трубе, секстанту. А разве нет здесь и заслуги измерительных инструментов, которые участвовали в постройке каравелл для этих прославленных экспедиций?