Глава тринадцатая. Измерение больших промежутков времени. Какой период времени называют сутками. Сколько в сутках часов, минут и секунд, и почему так получилось

Когда люди говорят, что им «довольно момента», они наверняка не догадываются, что обещают освободиться ровно через 90 секунд. Ведь в Средние века термин «момент» определял промежуток времени продолжительностью в 1/40 часа или, как тогда было принято говорить, 1/10 пункта, составлявшего 15 минут. Иными словами, он насчитывал 90 секунд. С годами момент утратил свое первоначальное значение, но до сих пор используется в обиходе для обозначения неопределенного, но очень краткого интервала.

Так почему же мы помним момент, но забываем о гхари, нуктемероне или о чем-то ещё более экзотическом?

1. Атом

Слово «атом» происходит от греческого термина, обозначающего «неделимое», и потому используется в физике для определения мельчайшей частицы вещества. Но в старину это понятие применялось по отношению к кратчайшему промежутку времени. Считалось, что минута насчитывает 376 атомов, продолжительность каждого из которых составляет менее, чем 1/6 секунды (или 0,15957 секунды, если быть точным).

2. Гхари

Какие только приборы и приспособления не изобретались в Средние века для измерения времени! Пока европейцы вовсю эксплуатировали песочные и солнечные часы, индийцы применяли клепсидры — гхари. В полусферической чаше, изготовленной из дерева или металла, проделывали несколько отверстий, после чего помещали ее в бассейн с водой. Жидкость, просачиваясь через прорези, медленно наполняла сосуд, пока от тяжести он полностью не погружался на дно. Весь процесс занимал около 24 минут, поэтому такой диапазон и был назван в честь прибора — гхари. В то время считалось, что день состоит из 60 гхари.

3. Люстр

Люстр — это период, длящийся 5 лет. Использование этого термина уходит корнями в античность: тогда люструм обозначал пятилетний отрезок времени, завершавший установление имущественного ценза римских граждан. Когда сумма налога была определена, отсчет подходил к концу, и торжественная процессия высыпала на улицы Вечного города. Церемония заканчивалась люстрацией (очищением) — пафосным жертвоприношением богам на Марсовом поле, совершавшимся ради благополучия граждан.

4. Майлвэй

Не все то золото, что блестит. Тогда как световой год, казалось бы, созданный для определения периода, измеряет дистанцию, mileway, путь длиной в милю, служит для отсчета времени. Хотя термин и звучит как единица измерения расстояния, в раннем Средневековье он обозначал отрезок продолжительностью 20 минут. Именно столько в среднем занимает у человека преодоление маршрута длиной в милю.

5. Нундин

Жители Древнего Рима трудились семь дней в неделю, не покладая рук. На восьмой день, впрочем, считавшийся у них девятым (римляне относили к диапазону и последний день предыдущего периода), они организовывали в городах огромные рынки — нундины. Базарный день получил название «novem» (в честь ноября — девятого месяца 10-месячного земледельческого «Года Ромула»), а временной промежуток между двумя ярмарками — нундин.

6. Нуктемерон

Нуктемерон, комбинация из двух греческих слов «nyks» (ночь) и «hemera» (день), является не более, чем альтернативным обозначением привычных нам суток. Все, что считается нуктемеронным, соответственно, длится менее 24 часов.

7. Пункт

В Средневековой Европе пункт, называемый также точкой, использовался для обозначения четверти часа.

8. Квадрант

А сосед пункта по эпохе, квадрант, определял четверть дня — период продолжительностью 6 часов.

9. Пятнадцать

После нормандского завоевания слово «Quinzieme», переводимое с французского как «пятнадцать», было заимствовано британцами для определения пошлины, пополнявшей казну государства на 15 пенсов с каждого заработанного в стране фунта. В начале 1400-х термин приобрел и религиозный контекст: его стали использовать для указания дня важного церковного праздника и двух полных недель, следующих за ним. Так «Quinzieme» превратился в 15-дневный период.

10. Скрупул

Слово «Scrupulus», в переводе с латыни обозначающее «маленький острый камушек», прежде служило аптечной единицей измерения веса, равной 1/24 унции (около 1,3 гр). В 17 веке скрупул, ставший условным обозначением небольшого объема, расширил свое значение. Он стал применяться для указания 1/60 части круга (минуты), 1/60 минуты (секунды) и 1/60 дня (24 минут). Сейчас, утратив свой былой смысл, скрупул трансформировался в скрупулезность — внимательность к мелочам.

И еще некоторые временные величины:

1 аттосекунда (одна миллиардная миллиардной доли секунды)

Самые быстротекущие процессы, которые способны захронометрировать ученые, измеряют в аттосекундах. С помощью наиболее совершенных лазерных установок исследователи сумели получить световые импульсы длящиеся всего 250 аттосекунд. Но какими бы бесконечно малыми ни казались эти временные промежутки, они представляются целой вечностью по сравнению с так называемым временем Планка (около 10-43 секунды), по мнению современной науки, наикратчайшим из всех возможных временных отрезков.

1 фемтосекунда (одна миллионная миллиардной доли секунды)

Атом в молекуле совершает одно колебание за время от 10 до 100 фемтосекунд. Даже самая быстротекущая химическая реакция протекает за период, исчисляемый несколькими сотнями фемтосекунд. Взаимодействие света с пигментами сетчатой оболочки глаза, а именно этот процесс и позволяет нам видеть окружающее, длится около 200 фемтосекунд.

1 пикосекунда (одна тысячная миллиардной доли секунды)

Самые быстродействующие транзисторы функционируют во временных рамках измеряемых в пикосекундах. Время существования кварков, редких субатомных частиц, получаемых в мощных ускорителях, составляет всего одну пикосекунду. Средняя продолжительность гидрогенной связи между молекулами воды при комнатной температуре равняется трем пикосекундам.

1 наносекунда (миллиардная доля секунды)

Луч света, проходящий через безвоздушное пространство, за это время способен преодолеть расстояние всего в тридцать сантиметров. Микропроцессору в персональном компьютере потребуется от двух до четырех наносекунд, чтобы выполнить одну команду, к примеру, сложить два числа. Время существования К-мезона, еще одной редкой субатомной частицы, составляет 12 наносекунд.

1 микросекунда (миллионная доля секунды)

За это время луч света в вакууме покроет расстояние в 300 метров, длину примерно трех футбольных полей. Звуковая же волна на уровне моря способна за этот же промежуток времени преодолеть расстояние равное всего одной трети миллиметра. 23 микросекунды потребуется для того, чтобы взорвалась динамитная шашка, фитиль которой догорел до конца.

1 миллисекунда (тысячная доля секунды)

Кратчайшее время экспозиции в обычной фотокамере. Всем нам знакомая муха взмахивает своими крылышками один раз в три миллисекунды. Пчела - один раз за пять миллисекунд. С каждым годом луна вращается вокруг Земли на две миллисекунды медленнее, так как ее орбита постепенно расширяется.

1/10 секунды

Глазом моргнуть. Именно это мы успеем сделать за указанный промежуток. Человеческому уху требуется как раз такое время, чтобы отличить эхо от первоначального звука. Космический корабль Voyager 1, направляющийся за пределы солнечной системы, за это время удаляется от солнца на два километра. За десятую долю секунды колибри успевает семь раз взмахнуть своими крылышками.

1 секунда

Сокращение сердечной мышцы здорового человека длится как раз это время. За одну секунду Земля, вращаясь вокруг солнца, покрывает расстояние в 30 километров. За это время само наше светило успевает проделать путь в 274 километра, с огромной скоростью несясь через галактику. Лунный свет за этот временной интервал не успеет достичь Земли.

1 минута

За это время мозг новорожденного ребенка прибавляет в весе до двух миллиграммов. Сердце землеройки успевает сократиться 1000 раз. Обычный человек за это время может произнести 150 слов или прочитать 250 слов. Свет от солнца достигает Земли за восемь минут. Когда же Марс находится на наиболее близком расстоянии от Земли, солнечный свет, отражаясь от поверхности Красной планеты, доходит до нас меньше чем за четыре минуты.

1 час

Столько времени требуется репродуцирующим клеткам, чтобы разделиться пополам. За один час с конвейера Волжского автомобильного завода сходят 150 «Жигулей». Свет от Плутона - самый отдаленной планеты Солнечной системы - достигает Земли за пять часов двадцать минут.

1 сутки

Для людей это, пожалуй, самая естественная единица измерения времени, основанная на вращении Земли. Согласно данным современной науки долгота суток составляет 23 часа 56 минут и 4,1 секунды. Вращение нашей планеты постоянно замедляется из-за лунной гравитации и других причин. Сердце человека за сутки совершает около 100000 сокращений, легкие вдыхают около 11000 литров воздуха. За это же время детеныш голубого кита прибавляет в весе 90 кг.

1 год

Земля совершает один оборот вокруг солнца и поворачивается вокруг своей оси 365,26 раза, средний уровень мирового океана повышается на величину от 1 до 2,5 миллиметров, а в России проводятся 45 выборов федерального значения. Потребуется 4,3 года, чтобы свет от ближайшей звезды Proxima Centauri достиг Земли. Примерно столько же времени понадобится на то, чтобы поверхностные океанские течения обогнули земной шар.

1 столетие

За это время Луна удалится от Земли еще на 3,8 метра. Современные компакт-диски и CD к тому времени безнадежно устареют. Лишь один из каждых детенышей кенгуру может дожить до ста лет, но гигантская морская черепаха способна прожить целых 177 лет. Продолжительность эксплуатации самого современного CD может составить более 200 лет.

1 миллион лет

Космический корабль, летящий со скоростью света, не покроет и половины пути до галактики Андромеда (она находится на расстоянии 2,3 млн световых лет от Земли). Самые массивные звезды, голубые супергиганты (они в миллионы раз ярче Солнца) сгорают примерно за это время. Вследствие сдвигов тектонических пластов Земли, Северная Америка отдалится от Европы примерно на 30 километров.

1 миллиард лет

Примерно столько времени потребовалось, чтобы наша Земля остыла после своего образования. Чтобы на ней появились океаны, зародилась одноклеточная жизнь и вместо атмосферы богатой углекислым газом установилась бы атмосфера, богатая кислородом. За это время Солнце четыре раза прошло по своей орбите вокруг центра Галактики.

Поскольку вселенная всего существует 12-14 миллиардов лет, единицы измерения времени, превышающие миллиард лет, используются достаточно редко. Однако ученые, специалисты по космологии, считают, что вселенная, возможно, будет продолжаться и после того, как погаснет последняя звезда (через сто триллионов лет) и испарится последняя черная дыра (через 10100 лет). Так что Вселенной предстоит еще пройти путь гораздо более длительный, чем она уже прошла.

А помните мы недавно с вами выяснили, что возможно

Популярно об Эйнштейне и СТО

А вот еще один взгляд на теорию относительности: в одном интернет-магазине продаются часы, у которых нет секундной стрелки. Зато с той же скоростью относительно часовой и минутной вращается циферблат. А в названии этих часов присутствует имя знаменитого физика « Эйнштейн».

Относительность промежутков времени состоит в том, что ход часов зависит от движения наблюдателя. Движущиеся часы отстают от неподвижных: если какое-либо явление имеет определенную длительность для движущегося наблюдателя, то оно кажется более продолжительным для неподвижного. Если бы система двигалась со скоростью света, то неподвижному наблюдателю движения в ней казались бы бесконечно замедленными. В этом заключается знаменитый «парадокс часов».

Пример

Если я одновременно (для себя) щелкаю пальцами на раздвинутых руках, то для меня промежуток времени между щелчками равен нулю (предполагается, что я это проверил способом Эйнштейна - встречные световые сигналы вместе пришли в середину расстояния между парами щелкающих пальцев). Но тогда для любого наблюдателя, движущегося «боком» относительно меня, щелчки будут не одновременны. А значит, по его отсчету мое мгновение станет некоей длительностью.

Наоборот, если он щелкает пальцами на раздвинутых руках и с его точки зрения щелчки одновременны, то для меня они окажутся неодновременными. Поэтому его мгновение я воспринимаю как длительность.

Подобно этому, мое «почти мгновение» - очень короткая длительность - для движущегося наблюдателя растягивается. А его «почти мгновение» растягивается для меня. Словом, мое время для него замедляется, его же время замедляется для меня.

Правда, в этих примерах не сразу видно, что во всех системах отсчета сохраняется направление времени - обязательно от прошлого к будущему. Но это легко доказать, вспомнив о запрете сверхсветовых скоростей, что делает невозможным движение во времени вспять.

Еще один пример

Элла и Алла - космонавтки. Они летят на разных ракетах в противоположные стороны и проносятся мимо друг друга. Девушки любят смотреться в зеркальце. Кроме того, обе девушки наделены сверхчеловеческой способностью видеть и обдумывать неуловимо быстрые явления.

Элла сидит в ракете, разглядывает собственное отражение и размышляет о неумолимом беге времени. Там, в зеркале, она видит себя в прошлом. Ведь свет от ее лица сначала дошел до зеркала, потом отразился от него и вернулся обратно. На это путешествие света ушло время. Значит, Элла видит себя не той, какая она есть теперь, а чуть-чуть более молодой. Примерно на трехсотмиллионную долю секунды – т.к. скорость света равна 300 000 км/с, а путь от лица Эллы до зеркала и обратно - примерно 1 метру. «Да, - думает Элла, - даже увидеть себя можно только в прошлом!»

Алла, летящая на встречной ракете, поравнявшись с Эллой, приветствует ее и любопытствует, чем занята подруга. О, она смотрится в зеркало! Однако, Алла, заглянув в зеркало Эллы, приходит к иным заключениям. По оценке Аллы, Элла стареет медленнее, чем по оценке самой Эллы!

В самом деле, пока свет от лица Эллы добрался до зеркала, зеркало относительно Аллы сместилось - ведь ракета движется. На обратном пути света Алла отметила дальнейшее смещение ракеты.

Значит, для Аллы свет шел туда и обратно не по одной прямой линии, а по двум разным, несовпадающим. На пути «Элла - зеркало - Элла» свет шел углом, описал нечто похожее на букву «Д». Поэтому с точки зрения Аллы он прошел больший путь, чем с точки зрения Эллы. И тем больший, чем больше относительная скорость ракет.

Алла - не только космонавт, но и физик. Она знает: по Эйнштейну, скорость света всегда постоянна, в любых системах отсчета одинакова, т.к. не зависит от скорости движения светового источника. Следовательно, и для Аллы и для Эллы скорость света составляет 300 000 км/с. Но если с одной и той же скоростью свет умеет проходить в разных системах отсчета разные пути, вывод отсюда единственный: время в разных системах отсчета течет по-разному. С точки зрения Аллы, свет у Эллы прошел больший путь. Значит, на это и времени ушло больше, иначе скорость света не сохранилась бы неизменной. По измерениям Аллы, время у Эллы течет медленнее, чем по измерениям самой Эллы.

Последний пример

Если астронавт вылетает с Земли со скоростью, отличающейся от скорости света на одну двадцатитысячную, летит по прямой в течение года туда (отсчитанного по его часам и по событиям его жизни), а затем возвращается обратно. По часам астронавта на это путешествие уходит 2 года.

Вернувшись на Землю, он обнаружит (согласно релятивистской формуле замедления времени), что жители Земли состарились на 100 лет (по земным часам), т. е. встретит уже другое поколение.

Надо помнить, что при таком полете есть участки равномерного движения (система отсчета будет инерциальной, и СТО применима), а также участки движения с ускорением (разгон на старте, торможение при приземлении, разворот - система отсчета неинерциальная и СТО неприменима.

Формула релятивистского замедления времени:

Пакет: Книга ЧГК. 2000. Первая сотня вопросов Тур: Тур 1. Вопрос 1.1: В первые века существования христианства получили распространение так называемые монархианские ереси, приверженцы которых отрицали троичность Бога. Философ Тертуллиан в своих трудах опровергал утверждения монархиан, и в результате его деятельности к III веку в западной части Римской империи влияние монархиан было сведено на нет. А почему Тертуллиан не смог так же эффективно воздействовать на восточные области империи? Ответ: Он писал на латыни, а в этих областях говорили и писали преимущественно на греческом. Вопрос 1.2: Предмет, послуживший в 1443 году причиной этого неприятного события, находился в московской церкви Св. Николы в Песках. Позже это событие не раз повторялось. О каком событии идет речь? Ответ: Пожар (от копеечной свечки Москва сгорела). Вопрос 1.3: Московский патриарх официально именуется Святейший Патриарх Московский и всея Руси, а патриарха Александрийского называют: Патриарх Александрийский и всей... Закончите титул. Ответ: Африки. Вопрос 1.4: По-древнегречески толпа - "охлос". А как, согласно одной из версий, древние греки называли отдельно взятого представителя этой толпы? Ответ: Охломон. Вопрос 1.5: Раньше в произведениях одного популярного жанра, часто публикуемых в прессе, их игнорировали. В современных сочинениях по этой тематике иногда учитываются Церера, Паллада, Юнона и Веста. Но вряд ли когда-либо будут учитывать все, ведь их более 2000. А о чем эти сочинения? Ответ: Это гороскопы. Некоторые современные астрологические школы учитывают "влияние" крупных астерои дов. 1.6 Недавно появился новый вид аэробики, которым могут заниматься даже люди, перенесшие травму позвоночника. Иногда, чтобы увеличить нагрузку, занимающимся дают в руки гантели. Эти гантели сделаны из сверхлегких материалов. Почему же выполнять упражнения с ними труднее? Ответ. Это аквааэробика. Занимающиеся стоят по шею в воде, и им трудно удерживать под водой постоянно всплывающие гантели. 1.7 Труд этих людей воспели знаменитый русский поэт и не менее знаменитый художник. Среди них имела распространение пословица, начинающаяся словами: "Вверх неволя везет,..." Закончите пословицу. Ответ. "... Вниз вода несет". Это бурлаки. 1.8 Одно значение этого слова происходит от немецкого слова, означающего "недостаток", а другое -от древнерусского глагола "брати". Что это за слово? Ответ. Брак. 1.9 Как, по мнению Ричарда Баха, мы называем то, что гусеница называет концом света? Ответ. Бабочкой. 1.10 Как в Древнем Риме называлось то, что в Древней Греции называлось "тетриппа"? Ответ. Квадрига. 1.11 К авиационным видам спорта относят: самолетный, вертолетный, планерный... Назовите четвертый вид. Ответ. Парашютный спорт. 1.12 Эскимосы считают, что он бывает жидким, легким, тяжелым, хрупким, блестящим, и еще насчитывают более двухсот видов его. О чем идет речь? Ответ. Снег. 1.13 Павел Флоренский считал, что между мужскими и женскими именами существует определенное соответствие. Так, мужскому имени Василий соответствует женское имя Софья, Алексею - Анна, Владимиру - Ольга, Константину - Елена. А какое женское имя соответствует мужскому имени Александр? Ответ. Александра, естественно. 1.14 Средневековая алхимия со временем превратилась в современную химию. А как сейчас называется наука, которая в средние века называлась ятрохимией? Ответ. Медицина. (Ятрохимия - от греч. ятрос, т.е. "врач"). 1.15 В одну из экспедиций известного путешественника Арсеньева вместе с ним пошел геолог Гусев. Он оказался неприспособленным к жизни в тайге: часто терял ориентировку, отставал от отряда и не имел навыков походной жизни. Однажды он, неся алюминиевый котелок, привязал его к котомке так, что крышка болталась и звенела. Арсеньев попросил одного из стрелков помочь Гусеву перевязать котелок. Но стрелок сказал, что этого делать не следует. Как он аргументировал свое мнение? Ответ. Если Гусев снова потеряется, то по звону его будет легко найти. 1.16 Один из магазинов города Чехова Московской области не успел распродать до Нового года все имеющиеся в наличии перекидные календари на 1995 год. Под каким названием они стали продаваться в 1995 году, если раскупаемость их от этого резко возросла? Ответ. Туалетная бумага. 1.17 Рукопись "Рубайат" Омара Хайяма трагически погибла в 1912 г. Что же с ней произошло? Ответ. Утонула вместе с "Титаником". 1.18 Какой театр современники называли "большим деревянным О"? Ответ. "Глобус". 1.19 Для того, чтобы она лучше всего выполняла свое предназначение, вы должны ее найти, а не купить, она должна принадлежать особи серого цвета, точнее ее задней половине. Лучше использовать ее собственные гвозди. А для чего она нужна? Ответ. Говорят, счастье приносит (подкова с задней ноги серой лошади). 1.20 Что можно измерять как в шведских физиках, так и в итальянских? Ответ. Длину. (Единицы измерения - ангстремы и ферми.) 1.21 Газета "Рабочая трибуна" сообщила об интересном опросе среди старшеклассников. Им назвали имя известного человека, жившего несколько веков назад, и спросили - кто он такой? Самый популярный ответ был - "не знаю"; второй по популярности ответ - "отец Ирины Аллегровой". Кто же был этот человек на самом деле и как его звали? Ответ. Имелся в виду поэт Данте Алигьери. 1.22 Те, кому довелось с ними близко познакомиться, говорят, что каждый из них - это "две тонны плохого характера". Кто же они? Ответ. Носороги. 1.23 В немецком языке слово Feder означает "перо", слово "баль", естественно, "мяч". А какую игру немцы называют словом "федербаль"? Ответ. Бадминтон, естественно. 1.24 Как мы называем "освобождение большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени"? Ответ. Взрыв. 1.25 На некоторых лубочных картинках была нарисована драка между двумя людьми. Картинка сопровождалась подписью: "Два дурака дерутся, а третий..." Что же делает третий? Ответ. Смотрит. 1.26 Первый конкурс красоты состоялся не в Америке, как многие думают, а в России, еще в самом начале XVI века, и приняли в нем участие полторы тысячи девушек. Кто и для чего организовал этот конкурс? Ответ. Великий князь (Василий Иванович). Жениться хотел. 1.27 Из чего, согласно Гиппократу, образуются первые зубы человека? Ответ. Из материнского молока (молочные зубы). 1.28 Дорогие чернила, изготавливаемые из лучших сортов сандалового дерева, обработанного кислотой, и разбавленная руда ртути имеют один цвет. Какое общеизвестное выражение обязано этому цвету? Ответ. "Красная строка" (красные чернила и киноварь). 1.29 Англичане говорят: "Все равно за что быть повешенным - за овцу или ягненка". А что говорим мы? Ответ. "Семь бед, один ответ". 1.30 Чем с математической точки зрения отличается русский абак - счеты - от древних абаков? Ответ. Системой счисления (в русских - десятеричная, в древних- пятеричная). 1.31 Англичане говорят: "Лучшее часто враг хорошего". А что говорим мы? Ответ. "От добра добра не ищут". 1.32 Хотя первый патент на изобретение был выдан еще в 1809 году, Пушкин так и не смог воспользоваться этим устройством. Массовое производство наладил человек, фамилия которого теперь отождествляется с самим устройством и является синонимом жизненного успеха владельца этого устройства. Назовите эту фамилию. Ответ. Паркер. 1.33 Какое официальное название носит парижская Национальная Академия музыки и танца? Ответ. Парижская опера. 1.34 Англичане говорят: "Птица в руке стоит двух в кустах". А что говорим мы? Ответ. "Лучше синица в руках, чем журавль в небе". 1.35 Назовите знаменитого соавтора некоего Ганьяна, совместно с которым он в 1943 году изобрел автономное устройство для исследования одной из четырех стихий. Ответ. Жак Ив Кусто (речь идет об акваланге). 1.36 Англичане говорят: "Птицы с одним оперением собираются вместе". А что говорим мы? Ответ. "Рыбак рыбака видит издалека". 1.37 Согласно местной легенде, жители этой маленькой горной страны с преимущественно мусульманским населением являются потомками большого черного орла. Что это за страна, если в переводе ее название означает "Страна орлов"? Ответ. Албания. (Можно упростить, упомянув, что она находится в Европе). 1.38 Француженка Агнес Сорель в 1430 году вошла в историю как женщина, которая первой надела украшения из... Из чего же? Ответ. Из бриллиантов. 1.39 Англичане говорят: "И жулик иной раз бывает обжуленным". А что говорим мы? Ответ. "Вор у вора дубинку украл". 1.40 Какое правило неукоснительно соблюдается в отношении алмазов, масса которых больше 50 каратов? Ответ. Им дают имена. 1.41 Англичане говорят: "Проклятия похожи на цыплят - тут же возвращаются назад". А что говорим мы? Ответ. "Не рой другому яму - сам в нее попадешь". 1.42 Самая высокая горная система Западной Европы - Альпы - расположена на территории 7 государств. Я назову 6, а вы - седьмую. Итак: Австрия, Италия, Лихтенштейн, Швейцария, ФРГ, Югославия. Ответ. Франция. 1.43 Однажды Дионис решил сделать подарок своему любимому другу Ампелу и подвесил его (не Ампела, конечно, а подарок) на высокий вяз. Ампел полез на дерево, не удержался, упал и разбился. Дионис огорчился и назвал несостоявшийся подарок в честь Ампела. Теперь скажите, видами и сортами чего занимается наука ампелография? Ответ. Винограда (виноградная лоза называется "ампелос"). 1.44 Англичане говорят: "Алмаз режет алмаз". А что говорим мы? Ответ. "Нашла коса на камень". 1.45 В театральной музыке инструментальное вступление к первому действию называется увертюрой. А как называется инструментальное вступление к остальным действиям? Ответ. Антракт. 1.46 Англичане говорят: "Осторожность - лучшая часть доблести". А что говорим мы? Ответ. "Береженного Бог бережет". 1.47 Изобретение Блеза Паскаля 1642 года существенно облегчило работу его отца - королевского интенданта Нормандии. В 1673 году изобретение Лейбница сделало возможным выполнять уже все операции. Оба ученых легко могли обойтись без помощи своих изобретений, чего не скажешь о 80% школьников, которые, согласно тестам, проведенным Министерством образования России, не смогут без современных вариантов изобретения XVII века выполнить ни одну операцию. Какое название получило изобретение Паскаля и Лейбница? Ответ. Арифмометр. 1.48 Как в России с XVI века называли меру длины, равную длине фаланги указательного пальца, которая, в свою очередь, была равна 1,75 дюйма? Ответ. Вершок. 1.49 Англичане говорят: "Не делай горы из кротовины". А что говорим мы? Ответ. "Не делай из мухи слона". 1.50 Она царит над всем миром: никто не может избежать ее власти. Лишь на Афину, Гестию и Артемиду не действуют чары дочери Зевса и Дионы. А какова вторая версия ее рождения? Ответ. Афродита родилась из морской пены. 1.51 Англичане говорят: "Не учи свою бабушку, как высасывать яйцо". А что говорим мы? Ответ. "Яйца курицу не учат". 1.52 Длинные, похожие на огурцы, его плоды едят и люди, и животные. Для обезьян - это излюбленное лакомство. Его древесина не горит, листья спадают не зимой, а летом... Что это за растение? Ответ. Баобаб. 1.53 Назовите хотя бы одного из большой группы наших соотечественников, которых называют так же, как и их коллег из кельтских племен. Ответ. Городницкий, Визбор, Ланцберг и т. п. (любой бард). 1.54 Людовик XIV царствовал 72 года, Людовик XV - 59 лет, Людовик XVI - 18 лет. А сколько лет правил Людовик XVII? Ответ. Нисколько, он ребенком умер в тюрьме. 1.55 Англичане говорят: "Ранняя пташка червячка приносит". А что говорим мы? Ответ. "Кто рано встает, тому Бог подает". 1.56 Как называли общежитие для бедных студентов при средневековых университетах, содержавшееся отчасти на средства университета, отчасти на подаяние, собираемое студентами, если позднее это название перешло на общежития при духовных учебных заведениях? Ответ. Бурса. 1.57 Бутылка - мера объема жидкости до введения метрической системы в России: одна содержала 1/16 ведра или 0,7687 литра, другая - 1/20 ведра или 0,615 литра. Какое название носили эти бутылки? Ответ. Первая- винная, вторая- водочная или пивная. 1.58 Англичане говорят: "У каждой тучки - серебряная подкладка". А что говорим мы? Ответ. "Нет худа без добра". 1.59 День памяти какой католической святой приходится на 1 мая? Ответ. Святая Вальпургия. 1.60 Этот жанр интенсивно развивался в творчестве Ланнера. Отдали ему должное и композиторы-классики Григ, Сибелиус, Глинка, Чайковский, Глазунов, Прокофьев и другие. Один из наиболее знаменитых маэстро, творивший в этом жанре, в конце XIX века даже неофициально получил весьма высокий титул, состоящий из двух слов. Назовите его. Ответ. "Король вальса"- Иоганн Штраус. 1.61 Дмитрий Кедрин в своей балладе описал великое деяние и трагическую судьбу двух безымянных мастеров XVI века. Их детище вы видели, и не раз. Впрочем, в реальной истории их имена остались, хотя, по некоторым предположениям, оба эти имени носил один человек. Назовите их. Ответ. Барма и Постник - создатели Покровского собора, "что на рву", или храма Василия Блаженного, увековеченные в балладе Д. Кедрина "Зодчие". 1.62 Англичане говорят: "Красивыми словами пастернак не помаслишь". А что говорим мы? Ответ. "Соловья баснями не кормят". 1.63 Переведите на итальянский слово "мщение". Ответ. Вендетта. 1.64 В область, расположенную на северо-востоке Италии, входят 7 провинций, названных по их главным городам: Верона, Виченца, Беллуно, Падуя, Тревизо, Ровичо и... Какое общее название носят и город, и провинция, и область? Ответ. Венеция. 1.65 В последнее воскресенье перед Пасхой Православная церковь отмечает один из двунадесятых праздников - "Вход Господень в Иерусалим", когда толпа устилала Его дорогу одеждами и пальмовыми ветвями. В православном названии этого праздника произошла вполне понятная климатическая подмена понятий. Как же его называют в России? Ответ. Вербное воскресенье. 1.66 Постоянным местом общегородского сбора в Новгороде было Ярославово дворище, а в Киеве - двор храма Софии. Кроме того, в больших городах существовали места районного сбора. Какое название они носили? Ответ. Вече. 1.67 Англичане говорят: "С острыми инструментами шутки плохи". А что говорим мы? Ответ. "Не играй с огнем". 1.68 Впервые это воинское звание (как титул) получил брат французского короля Карла IX, сам впоследствии король Генрих III. В российской истории их можно сосчитать по пальцам. Назовите первого и последнего в СССР. Ответ. Сталин- генералиссимус. 1.69 Геронтологи предложили следующую классификацию: "пожилой возраст" - это люди от 60 до 74 лет, "старческий" - от 75 до 89 лет. А как они называют людей старше 90 лет? Ответ. Долгожители. 1.70 Англичане говорят: "Краба не заставишь ходить прямо". А что говорим мы? Ответ. "Горбатого могила исправит". 1.71 Как называли у древних германцев военного вождя племени, в средние века - крупного феодального владетеля, а в конце средних веков - обладателя одного из высших дворянских титулов в Западной Европе? Ответ. Герцог. 1.72 Назовите худший из пороков по словам Иешуа Га-Ноцри. Ответ. Трусость. 1.73 Родоначальник династии - Никита Антуфьев - заложил фундамент богатства и процветания своей семьи при Петре I. Его потомки получили дворянство в 1726 году, а в первой половине XIX века один из них купил в Италии титул князя Сан-Донато, утвержденный в России в 1872 году. Какое имя носил отец Никиты Антуфьева, если с 1702 года весь род получил образованную от него фамилию? Ответ. Демид- Демидовы. 1.74 Какому воинскому званию в начале XX века в артиллерии соответствовал бомбардир, а в казачьих войсках - приказный? Ответ. Ефрейтор. 1.75 Какие животные живут от 13 до 20 лет, имеют 18 когтей, видят все в сером цвете различной яркости, слышат ультразвуки и могут издать 7 согласных звуков: в, г. м, к, о, ф, к? Ответ. Кошки. 1.76 Англичане говорят: "Жизнь - это не только пиво и кегли". А что говорим мы? Ответ. "Жизнь прожить - не поле перейти". 1.77 Как называют древесину махагони и сангового дерева? Ответ. Красное дерево. 1.78 Какая золотая монета впервые была отчеканена в 1640 году при Людовике XIII и прекратила свое существование в 1795 году? Ответ. Луидор. 1.79 Англичане говорят: "Каков отец, таков и сын". А что говорим мы? Ответ. "Яблоко от яблони недалеко падает". 1.80 Англичане говорят: "Осмотрись, прежде чем прыгать". А что говорим мы? Ответ. "Не зная броду, не суйся в воду". 1.81 Промежуток между концами средних пальцев раскинутых рук мужчины - 2,094 м в Египте и 1,851 в Древней Греции - назывался так же, как и обряд, связанный с разгульными культовыми празднествами в честь богов, например Вакха. Как же? Ответ. Оргия. 1.82 Англичане говорят: "Болельщик лучше видит поле". А что говорим мы? Ответ. "Со стороны виднее". 1.83 Как звали знаменитую красавицу, кавалера Ордена Святой великомученицы Екатерины, которой Пушкин посвятил прекрасные любовные стихи? Ответ. Елизавета Ксаверьевна Воронцова. 1.84 Из ящика, открытого Пандорой, по всей земле разлетелись бедствия. А что осталось на дне сосуда? Ответ. Надежда. 1.85 Англичане говорят: "О людях судят по их компании". А что говорим мы? Ответ. "С кем поведешься, от того и наберешься". 1.86 В русском народном календаре день святого Касьяна считается самым страшным днем. Хорошо, хоть бывает он нечасто. Кстати, когда отмечают праздник святого Касьяна? Ответ. 29 февраля - лишь в високосный год. 1.87 Англичане говорят: "Утекшая вода не может крутить мельничные колеса". А что говорим мы? Ответ. "Что было, то сплыло". 1.88 Я сейчас назову 6 римских холмов, а вы - седьмой. Итак: Авентин, Виминал, Квиринал, Палатин, Целий, Эсквилин... Ответ. Капитолий. 1.89 В стрессовом состоянии в организме вырабатываются опасные токсины. Каким образом, чаще всего не зависящим от человеческой воли, они выводятся из организма? Ответ. Со слезами. 1.90 Англичане говорят: "Только храбрец достоин красавицы". А что говорим мы? Ответ. "Смелость города берет". 1.91 Международный клуб собаководов выделяет 6 классов собак: охотничьи, рабочие, маленькие комнатные, терьеры, спортивные и... Ответ. Неспортивные. 1.92 Китайцы делили собак на сторожевых, охотничьих и съедобных. Римляне также выделяли 3 группы: боевые, быстроногие... Каким необходимым качеством должны были обладать собаки 3-й группы? Ответ. Ум (третья группа - умные собаки). 1.93 Православная и католическая церкви признают семь таинств: крещение, миропомазание, причащение, исповедь, венчание, елеосвящение и посвящение в священнослужители. Лютеране признают лишь крещение и причащение, а англиканская церковь добавляет к этим двум таинством еще одно. Какое? Ответ. Венчание. 1.94 В ряде мусульманских стран в средние века существовал титул государя, являвшегося одновременно духовным главой мусульман. Назовите самого известного совместителя, которого знают и взрослые и дети. Ответ. Халиф Гарун-аль-Рашид из сказок "1000 и 1 ночь". 1.95 Англичане говорят: "Одно доброе дело заслуживает другого". А что говорим мы? Ответ. "Долг платежом красен". 1.96 Какое слово в переводе с японского означает "большая волна в гавани"? Ответ. Цунами. 1.97 Англичане говорят: "Острота упрека в его правдивости". А что говорим мы? Ответ. "Правда глаза колет". 1.98 В Средней Азии их называют "люди" и "мазанг", в Армении - "боша", в Иране - "карами". Александр Сергеевич Пушкин очень любил их искусство и даже посвятил им целую поэму. Какую? Ответ. "Цыгане". 1.99 Недавно на неком здании я увидел латинское написание года постройки - MCMXCVII. В каком же году оно было построено? Ответ. М- 1000, СМ- 900, ХС- 90, VII - 7: 1997год. 1.100 Вспомнив прежние названия 3-х населенных пунктов: Набережные Челны, Рыбинск и Шарыпово, можно легко назвать последнего в этом списке. Ответ. Горбачев- Брежнев, Андропов и Черненко (Генеральные секретари ЦК КПСС).

В основу измерения времени астрономической хронологией положено движение небесных тел, которое отражает три фактора: вращение Земли вокруг своей оси, обращение Луны вокруг Земли и движение Земли вокруг Солнца. Эти факторы являются определяющими в выделении основных единиц времени.

Первой естественной единицей време­ни, выделенной пер­вобытными людьми, были сутки, связанные со сменой дня и ночи - времени работы и отдыха.

Сутки – это отрезок времени, в течение которого Земля делает один полный оборот вокруг своей оси относительно какой-либо точки на небе. Различаются звездные и солнечные сутки. Звездные сутки равны интервалу между двумя последовательными положениями в одной и той же точке неба определенной звезды. Солнечные сутки определяются аналогичным положением солнца. Поскольку Солнце движется относительно звезд в одном направлении с Землей, звездные и солнечные сутки не совпадают (солнечные длиннее примерно на 4 минуты). За год разница между звездными и солнечными сутками достигает примерно около суток. Кроме того, Земля движется вокруг Солнца с разной скоростью, и поэтому солнечные сутки не являются постоянной величиной. Для облегчения счета времени введено фиктивное понятие "среднее солнце ", т. е. движение Солнца принято считать равномерным. Поэтому сутки стали постоянной единицей, они делятся на 24 часа, в каждом из которых 60 минут, в минуте – 60 секунд, в секунде – 60 терций. Возникновение мелких единиц измерения времени (часов, минут, секунд) связывают с древневавилонсклой двенадцатиричной системой счета. В 1792 г. французский астроном и математик Пьер Симон Лаплас предложил десятичное деление суток, т.е. – на 10 часов по 100 минут в каждом и по 100 секунд в минуте. Но это деление не было воспринято.

Точка отсчета суток – полночь – в России была установлена декретом Советской власти, подписанным В.И. Лениным в феврале 1919 г.: "Время в течение суток считать от 0 до 24 часов, принимая за начало суток полночь".

Земля, вращаясь вокруг своей оси, последовательно поворачивается к Солнцу разными частями поверхности, и день наступает не во всех местах Земного шара одновременно. В XIX в. С. Флешинг предложил поясное время - систему счета часового времени, основанную на разделении поверхности Земли на 24 часовых пояса. В 1884 г. в Вашингтоне состоялась Международная конференция по введению единого поясного времени и единого начального меридиана. Начальным (нулевым) меридианом стал тот, который проходит через Гринвичскую лабораторию в пригороде Лондона. Местное время часовых поясов, расположенных на восток от Гринвича, из пояса в пояс увеличивается на час, а на запад – на час уменьшается. Границы поясного времени в незаселенных местах (океанах, пустынях, горах) было решено поводить по меридианам, а на остальных территориях – с учетом физико-географических особенностей (по крупным рекам, водоразделам) или по межгосударственным и административным границам. На той же конференции установили т.н. "линию перемены даты" – меридиан 180º в.д., находящийся в противоположной части Земного шара от нулевого Гринвичского меридиана.

Обратив внимание на прохождение Луной различных фаз от одного новолуния до другого, лю­ди выделили более крупную единицу измерения времени - лунный (синодический) месяц (от греческого "синодос " – сближение, схождение, так как в момент новолуния Солнце и Луна "сближаются"). Месяц – это период наблюдаемого чередования лунных фаз, зависящих от движения Луны вокруг Земли. Синодический (лунный) месяц составляет 29 суток 13 часов 44 минуты 2,9 секунды. Первоначально его продолжительность определяли в 30 дней.

С фазами Луны в значительной мере связано и уста­новление следующей единицы времени - семидневной недели. Счет дней семидневками возник на Переднем Востоке и в Египте несколько тысячелетий назад. Названия дней недели во многих языках повторяются, и чаще всего обозначают порядковый номер в неделе. Исключение составляет слово шаббат, возникшее для обозначения дня недели еще в Древнем Вавилоне, где обозначало покой, поскольку день считался несчастливым, и не следовало работать, а нужно было предаваться покою. Есть и другой вариант: в аккадском языке слово "шаббатум" означало "полнолуние" или "фаза Луны", это указывает на то, что счет семидневками был связан с примерной продолжительностью каждой фазы Луны.

Необходимость следить за сменой времен года связанной с видимым движением Солнца (фактически – с движением Земли вокруг Солнца) вызвала к жизни появление солнечного года. Год астрономически соответствует реальному полному обороту Земли вокруг Солнца. Астрономический солнечный год именуют тропическим. Два раза в году Солнце и Земля находятся в таком взаимном положении, когда солнечные лучи равномерно освещают земные полушария, и день равен ночи на всей планете. Эти дни получили названия весеннего (21 марта) и осеннего (23 сентября) равноденствия. Интервал времени между последовательными положениями Солнца в точке весеннего равноденствия и назван тропическим годом, е го продолжительность 365 суток 5 часов 48 минут 46 секунд.

Сутки, тропический год и синодический месяц – величины несоизмеримые, их невозможно выразить одну через другую. Поэтому, при выделении солнечного года месяцы являются единицами условными, никак не связанными с реальными лунными месяцами.

Век - в древней Руси эта хронологическая величина сначала понималась как продолжительный отрезок времени – эпоха. В летописях указывалось: "От Адама до сего времени минуло есть веков 6", "Были веки Трояни, минули лета Ярославля", Позднее "веком" стали именовать ряд лет, "сколько долголетний человек прожить может"; "та семьдесят лет преобразуют век человеческого живота". Наконец, с XVII в. "век" стал употребляться в значении "столетие".

Новый век начинает считаться с первого года. В 2000 г. было дано специальное разъяснение Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии о том, когда начинается 21-е столетие и 3-е тысячелетие: "В соответствие с документом Международной организации по стандартизации ISO 8601 и российских ГОСТ 7.64-90 система счета больших промежутков времени (летоисчисление) осуществляется по григорианскому календарю, введенному с 1582 г. и принятому в России с февраля 1918 г. Счет годов в Григорианском календаре производится с 1-го года новой эры. Поэтому 1-е столетие (век) новой эры содержит годы 1-100 и завершается в конце 100-го года. Второй век начинается в 101 году и продолжается до окончания 200-го года и т.д. Продолжая принятый календарный счет годов, получим, что 31 декабря 2000 г. наступит конец ХХ века и второго тысячелетия. Следовательно, 21-е столетие и третье тысячелетие действительно начнутся 1 января 2001 г.".

Эрой называется начальная точка отсчета летосчисления (от латинского aera - исходный момент, исходное число), а также сама система летоисчисления. В исходной точке нуждается любая календарная система. Особенностью эры является ее условность, т.к. отправной точкой могло быть любое знаменательное историческое или мифологическое событие в жизни того или иного народа или государства. В зависимости от характера такого события различают эры политические, религиозные, астрономические. Так, например, счисление календаря от рождества Христова или от сотворения мира - религиозные эры . Широко были распространены и политические эры, определяемые, к примеру, временем царствования тех или иных династий: в Египте – династии фараонов, в Китае и Японии – династии императоров, в Западной Европе, особенно в Италии – династии римских императоров. Существует мнение, что само слово "эра" (aera) не что иное, как соединение начальных букв латинской фразы "Ab exordio regni Augusti" ("От начала воцарения Августа" (63 г. до н.э.)). Башкиры в XVI в. в своих хрониках-шереже в качестве исходной даты новой эры взяли дату взятия Казани Иваном Грозным, что тоже является политической эрой.Различают также фиктивные и реальные эры. В реальных эрах за основу отсчета принимают реальное историческое событие (например, падение Казани, эра Диоклетиана от момента вступления на престол этого императора и пр.). Фиктивные эры - от рождества Христова, т.к. невозможно доказать или опровергнуть реальность рождения этого персонажа, или мусульманская эра – хиджра - отсчитываемая от недоказуемой даты бегства Мухамеда из Мекки в Медину.

Выделяют и т.н. мировые эры, считающие время от сотворения мира. На Руси принята византийская мировая эра, считающая годом сотворения мира 5508 г. до н. э. А вообще церковь датирует сотворение мира в диапазоне от 6984 по 3483 года до н.э.

Сейчас наиболее распространенной в мире является эра от Рождества Христова, высчитанная монахом Дионисием Малым как начавшаяся в 754 г. от основания Рима или в 281 г. до начала эры Диоклетиана. В России эта эра введена Петром Великим 1 января 1700 года.

В 1627 г. французский ученый Петавий предложил способ обратного счета, т.е. "до рождества Христова" или до н.э., этот счет стал широко применяться с к. XVIII в. При этом принято, что 1-й год до н.э. непосредственно примыкает к 1-му году н.э. Также принято, что число лет до н.э. возрастает по мере удаления в прошлое, но месяцы, числа в них и дни недели считаются точно также, как и в годах н.э.

Циклы (круги) временные. В эпоху средневековья также известен счет времени более крупными временными единицами, чем год. В "Пискаревском летописце" сказано: "Обновление кругом: небо обновляется за 100 лет, звезды за 50 лет, солнце за 28 лет, луна за 19 лет, море за 60 лет, воды за 7 лет, земля за 10 лет, ветра за 4 лета, а високост за 4 и индикт за 15 лет…, епакта за 12 лет, основание за 19 лет". Рассмотрим некоторые из перечисленных единиц:

Индикт – порядковый номер года внутри 15-летнего цикла (индиктикона) (от лат. "индико " - объявляю, назначаю). Появление индиктового счета связано с именем римского императора Октавиана Августа, установившим взимание налогов в таком порядке: в первое пятилетие – мед и железо, во второе – серебро, в третье – золото. По прошествии 3-х 5-летних циклов (люстров) повторялся тот же порядок в сборе налогов. В Византии индиктовый счет ввел император Константин Великий в 312 г., а с правления императора Юстениана (537 г.) датировка по индиктам стала в Византии обязательной. Исходной точкой индиктового счета является "сотворение мира".

Начало индикционного года не совпадало с началом церковного или гражданского года. Различается несколько вариантов начала индикта:

В Древней Руси счет времени индиктами заимствован из Византии (с началом индикта 1 сентября), и употреблялся вплоть до XVIII века.

Круг Луны . В V в. до н.э. афинский астроном Метон установил, что 19 солнечных лет содержат 235 полных лунных месяцев, через каждые 19 лет наблюдается повторение лунных фаз в одни и те же числа солнечного календаря. 19-летний цикл называется лунным или метоновым циклом , а порядковый номер года внутри этого цикла – кругом луны . Тогда же в Афинах вошло в обычай выставлять на всеобщее обозрение доски с обозначенным золотыми буквами числом лет, прошедших от начала текущего 19-летнего лунного цикла. Поэтому это число стали называть золотым.

Круг Солнца . Последовательность дней в году повторяется периодически через 28 лет. Этот временной промежуток в византийской и русской средневековой хронологии назывался солнечным кругом , а порядковое место года в его пределах – кругом солнца .

Круг солнца важен для определения дней недели. В древнерусских календарях (месяцесловах) каждому дню недели с начала до конца года, начиная с 1 марта, соответствовала одна из 7 букв славянской азбуки. Одна и та же буква в продолжение года соответствует одному и тому же дню. Вруцелето (воскресная буква), которая соответствует воскресенью данного года. После того, как определены вруцелето и круг луны года, по специальной таблице легко устанавливается пасха.

Великий индиктикон – так называется период в 532 г., так как фазы луны возвращаются к тем же числам месяцев через 19 лет, а дни недели, учитывая високосные годы, через 28 лет, т.о. 19 х 28 = 532 лет. Все элементы приходят в прежний порядок, и дни пасхи по юлианскому календарю повторяются совершенно точно.

Все эти тонкости учитываются при переводе дат, указанных в летописях, на современную систему летоисчисления, так как нередко события указываются не с точной датой, а по отношению к тому или иному церковному празднику, чаще всего пасхе. Поэтому необходимо ориентироваться в расчете церковных праздников.

Археологи изучают далекое прошлое, исследуют возникновение, развитие и гибель древних культур. По различным находкам - орудиям труда, одежде, предметам домашнего обихода, вооружению - археологи узнают, как жили люди многие тысячи лет назад. Археологические находки позволяют также судить о связях между различными древними народами. Определение возраста археологических находок имеет при этом первостепенное значение для выяснения влияния одного народа на другой и решения ряда других важных археологических задач.

Как определяется возраст археологических находок?

Высокие курганы разбросаны по великой русской равнине. В них погребены воины в полном вооружении, каждый со своим боевым конем. Много.различных предметов положено в могильники этих людей, чтобы, согласно их верованиям, они и в загробной жизни ни в чем не нуждались. Эти курганы рассказывают нам об отдаленном прошлом нашей страны, о жизни и культуре сарматских племен, населявших несколько тысяч лет назад обширные пространства от Карпат на западе до Памира и Алтая на востоке.

Раскопки в Неаполе Скифском около Симферополя знакомят нас с более поздним историческим периодом. Здесь археологические находки свидетельствуют о существовании культуры скифов городского характера. Возраст скифских курганов обычно определяют по типу погребения и погребальным предметам местной работы, но иногда в курганах находят и привозные вещи: глиняные сосуды греческой работы, китайские ткани, зеркальце китайской работы... Эти вещи позволяют более точно установить время жизни скифа, погребенного в кургане.

По археологическим находкам в районах Приднепровья удалось узнать о так называемой трипольской культуре - о людях, живших около 5000 лет назад. Найденные археологами фигурки домашних животных, мотыги из рога оленя, ножи и серпы из кремня, кремневые наконечники стрел, остатки обмазки глинобитных жилищ, каменные зернотерки, множество статуэток позволили узнать, на каких диких животных охотился древний человек, какими домашними животными он владел, каким было его хозяйство и как складывались его верования.

Не так давно в Узбекистане археологи нашли погребенный в песках город. Раскопки его дали возможность многое узнать о высокой культуре древнего Хорезма. Обгорелые остатки крепости и жилищ позволили много веков спустя прочесть историю его гибели и узнать как и когда нашествие кочевников положило конец благосостоянию и мощи древнего Хорезма.

Еще более далеки от нас события, происходившие в древнем Египте. Они отделены от нас многими десятками веков, но неутомимые археологи находят пути для того, чтобы и в этом случае ответить на вопросы: что, как и когда?

В древнем Египте особое внимание уделялось погребению. Бальзамирование тела умершего и богатое убранство гробницы (различными предметами или их изображениями), согласно египетским верованиям, было необходимо для удобного и приятного существования его тени. Ведь древние египтяне верили, что человек состоит из трех частей: тела, искры божьей и тени, которая соединяет тело с искрой божьей. Египетские жрецы учили, что после смерти человека его тень еще тысячи лет бродит по земле. В точности похожая на человека, но только будто сотканная из тумана, тень может ходить, говорить и первые несколько сот лет должна питаться, потом ей достаточно лишь изображений пищи. Главное для тени - тело, в котором она жила раньше. Если оно не сохранилось, то тень тоскует и бродит неприкаянной по земле.

Эти взгляды заставляли древних египтян создавать грандиозные города мертвых, занявшие целый край западной пустыни, и строить огромные пирамиды, внутри которых располагались усыпальницы фараонов. Ныне эти города мертвых позволили многое узнать о давно минувшей жизни. Сопоставление отрывочных записей различных событий, терпеливое их изучение позволяют ученым восстановить историю древней жизни. Однако лишь тогда, когда удается уверенно датировать хотя бы отдельные важнейшие события, вся картина далекого прошлого приобретает достаточную последовательность и достоверность.

Установить даты археологам помогают исторические памятники и древние хроники, содержащие записи различных событий: войн и стихийных бедствий, смены царей и царских династий и т. д. Особенно удачно, когда одно и то же событие отмечается несколькими независимыми источниками или само событие таково, что мы можем точно определить время, когда оно произошло. Так, например, из древней китайской летописи известно о двух незадачливых астрономах по имени Хи и Хо, которые в 2200 г. до нашей эры не предсказали своевременно затмения Солнца и за эту провинность лишились голов. Сопоставление летописи с современным вычислением этого затмения дает точную метку времени и позволяет проверить, насколько правильно древние китайские летописцы отсчитывали время.

Однако археологам далеко не всегда так легко удается определить время исследуемых событий. Наоборот, чаще всего это оказывается совсем не просто. Между тем определение возраста археологических находок является совершенно необходимым условием для получения уверенных заключений об истории древних народов. Можно ли найти метод для непосредственного определения возраста археологических находок? Существуют ли часы для отсчета тысячелетий? Да, такие часы существуют, причем нескольких различных типов. Однако о том, каковы они, какой у них принцип действия и в каких пределах они работают, мы расскажем несколько далее.

А теперь заглянем еще дальше. Если б мы могли перенестись всего лишь на 10 000 лет назад, то обнаружили бы, что на земле нет ни городов, ни деревень; небольшие группы людей ютятся в пещерах, со всех сторон их подстерегают опасности. Страшные, непонятные им силы природы властвуют над ними. Плохо вооруженные, они охотятся на одних зверей и сами с трудом защищаются от других. Эти люди не имели письменности и не оставили почти никаких памятников.

Еще дальше в глубь веков! Как трудно узнать человека в этом существе с низким покатым лбом, обросшем волосами, облаченном в звериную шкуру. Полусогнувшись так, что руки иногда касаются коленей, сжимая дубину или каменный топор, пугливо крадется доисторический человек - предшественник гордо распрямившегося современного человека, владыки природы.

Для того чтобы разобраться в последовательности и смене этих давно минувших форм жизни, нужно определить их возраст. Как же это сделать?

Заставить заговорить вещи и даже камни.

Недавно в Испании была открыта пещера, которая в течение многих тысяч лет служила обиталищем то для людей, то для зверей. Они жили в ней, умирали, а земля, слой за слоем, прикрывала их останки. Множество всяких остатков образовало в этой пещере холм высотой 13,5 метра, поднимающийся с ее дна почти до самого свода. Сначала на небольшой глубине были обнаружены треугольные кинжалы из бронзы. Люди, которые их оставили, жили 2000 лет назад. Несколько глубже были найдены различные вещи и скелеты. Еще глубже - кости северного оленя и сделанные из кости резцы. Затем снова скелеты. Еще на два метра ниже было найдено много каменных ножей и сверл, оставленных людьми, жившими 10 тысяч лет назад. На один метр глубже лежали кости носорога и пещерного медведя. А на самом дне пещеры были найдены грубо выделанные каменные топоры и скребки, сделанные около 50 тысяч лет назад.

Процесс наращивания слоя земли идет медленно. Исследования показали, что в этой пещере для увеличения слоя земли на четверть дециметра требовался целый век.

Археологические находки, обнаруженные в различных частях света, позволили постепенно выяснить основные вехи развития человека и его культуры. Удалось установить, что 30-40 тысяч лет назад жили так называемые кроманьонские люди, имевшие продолговатый объемистый череп, широкое лицо и необычайной силы жевательные мышцы. Археологами найдены скелеты этих людей, а также изготовленные ими разнообразные орудия труда и рисунки животных на стенах пещер.

Неандертальские люди, жившие 50-70 тысяч лет назад, занимали среднее место между обезьяной и человеком. Их колени были всегда несколько согнуты. Лоб у них был скошен назад, подбородка почти не былo. Скелеты этих людей рассказали нам о том, как они выглядели; принадлежавшие им каменные орудия - топоры, ножи, шарообразно обтесанные камни, сверла и т. п.- позволили нам узнать, на какой ступени развития они находились. Существовавшие несколько сот тысяч лет назад питекантропы ходили так же прямо, как и мы, но голова их была значительно больше похожа на обезьянью, чем на человеческую. Они имели резко выступающие надбровные дуги и лоб, так круто уходящий назад, что в скошенном черепе умещалось мозга вдвое меньше, чем у современного человека.

В 1960 г. в Олдувейском ущелье в Танганьике (Африка) археологи супруги Мэри и Луис Лики нашли остатки еще более примитивного человека, который получил название Homo habilis ("человек умелый"). Этот человек в качестве орудий применял гальки с оббитым краем. Датирование пород, взятых из того слоя, где он был найден, позволило установить, что он жил около 2 миллионов лет назад.

Историю Земли принято разделять на отдельные большие этапы. Последний из них назван кайнозойской эрой, или эрой "новой жизни". Он длится уже около 55 миллионов лет. В конце кайнозойской эры появился человек и живем мы.

Кайнозойской предшествовала мезозойская эра, или эра "средней жизни", длившаяся приблизительно 135 миллионов лет. Это было время, когда на Земле стояло вечное лето. Климат тогда был настолько теплым и ровным, что в находимых ныне окаменевших деревьях той эпохи нельзя различить колец, так как деревья росли равномерно круглый год.

В мезозойскую эру властителями Земли на суше, в воде и в воздухе были пресмыкающиеся. Гигантские ящеры достигали огромных размеров, например, бронтозавр весил около 30 тонн, раз в пять больше, чем современный африканский слон. Длина бронтозавра равнялась 20 метрам, так что взрослому человеку нужно было бы сделать 30 шагов, чтобы пройти от его морды До хвоста. К концу мезозойской эры стало холоднее. В период оледенения все эти гиганты погибли.

Палеозойская эра, или эра "древней жизни", началась около 600 миллионов лет назад и окончилась 340 миллионов лет назад. Это было в общем спокойное, теплое время, лишь изредка прерывавшееся похолоданиями.

В начале палеозойской эры жизнь была только в океанах, в которых жили ракообразные существа - трилобиты и археоциаты - организмы, промежуточные между губками и кораллами. Археоциаты имели известковый скелет и длинные, похожие на корни волокна, с помощью которых они прикреплялись к подводным камням. Затем в морях появились рыбы, а растения и вслед за ними некоторые животные переселились на сушу. К концу палеозойской эры живые существа окончательно завоевали материки, размножились и упрочились на суше. Сырые дремучие леса из гигантских папоротников и хвощей покрыли Землю. В морях к этому времени трилобиты и археоциаты вымерли, но рыбы чрезвычайно размножились и дали большое разнообразие видов.

Еще более ранние периоды жизни на Земле называют эозойской эрой, или эрой "зари жизни". Первые материки и океаны появились на Земле около 1,5 миллиарда лет назад. В пластах, которые образовались около 700 миллионов лет назад, уже имеются остатки довольно сложных форм живых существ. Таким образом, вероятно, что около 1 миллиарда лет назад или даже несколько раньше на Земле возникла жизнь и первые скопления живых существ - крохотные комочки живого, похожего на студень вещества протоплазмы - появились в тепловатых водах океанов.

Тщательные розыски, кропотливые исследования позволили палеонтологам по остаткам древней жизни, а иногда только по неясным ее следам - отпечаткам на камнях - постепенно, шаг за шагом, разобраться в пути ее развития. Многочисленные сопоставления позволили выяснить последовательность развития различных форм жизни и, хотя и довольно приблизительно, установить их хронологию.

Успехи, достигнутые палеонтологами, нашли практическое применение в горнорудной промышленности. Знание возраста горных пород является одним из средств для уяснения характера горных образований и расположения в них руд, что важно как при поисках, так и при эксплуатации полезных ископаемых.

Возрастной метод в геологии уже получил широкое распространение и часто является решающим при поисковых работах и составлении геологических карт.

Примеров, подтверждающих это, можно привести много, рассмотрим лишь один. В 1929 г. в Приуралье у селения Верхне-Чусовские Городки была получена нефть. д. В. Блохин, производивший геологическое изучение местности, расположенной примерно на 500 км южнее, обнаружил в этом районе горные породы такого же типа и возраста, как и нефтеносные земли Йерхне-Чусовских Городков. Тогда он предложил вести бурение на нефть. В 1932 г. на глубине 800 м нефть была обнаружена. Так благодаря определению возраста горных пород был открыт Ишимбаевский нефтяной район.

Крупнейшие геологи уже давно отмечали важность определения возраста горных пород как для теоретической, так и для практической геологии. Академик В. А. Вернадский в своих работах подчеркивал важность определения длительности геологических процессов и возраста геологических формаций. Академик В. А. Обручев писал, что "...руководящую роль при поисках новых месторождений полезных ископаемых играет знакомство с геологическими процессами, которые в минувшие периоды жизни Земли создавали эти месторождения и создают их, конечно, и в настоящее время...". "Наличие каких же полезных ископаемых мы можем предполагать в горной стране?.. Ответ будет зависеть от возраста этой страны" (В. А. Обручев, Основы геологии, 1947, стр. 287, 293-294).

Когда ученые, исследуя минувшие эпохи, пользуются пластами земной коры как ступеньками, ведущими в прошлое, то остатки живых организмов служат для них метками для определения возраста, являются как бы окаменелой хронологией. Но, увы, этот основной для геологов палеонтологический метод определения возраста горных пород вследствие имевших место в древние времена массовых переселений живых организмов не всегда надежен и сам нуждается в опоре на другие, более точные методы.

Радиоуглеродные часы

Ни одни из описанных нами ранее часов не годятся для измерения столь больших промежутков времени и датирования давно минувших событий. Ведь часы, изготовленные человеком, в геологических масштабах времени появились сравнительно недавно, некоторые несколько тысячелетий, а другие лишь несколько десятков лет назад. Использование изготовленных человеком часов для непрерывного отсчета времени не насчитывает и нескольких сот лет.

Часы - вращающаяся вокруг своей оси Земля и часы - Земля, вращающаяся вокруг Солнца, работают уже миллиарды лет, однако отсчет по ним начался лишь несколько тысяч лет назад и, как мы теперь доподлинно знаем, велся нерегулярно, с провалами и сбоями.

Ученые разработали метод отсчета времени по годичным кольцам деревьев, но эта шкала времени простирается не очень далеко (до нескольких тысяч лет) и имеет ограниченное применение. Отложения ленточных глин, песка, солей также дают возможность отсчета времени. Все эти методы учеными изучались и использовались. Однако часы, основанные на этих процессах, оказались очень неточными.

Имеется еще ряд методов измерения больших промежутков времени. Целая группа таких методов основана на изучении смены различных форм жизни. На протяжении веков и тысячелетий одни виды растений и животных сменяли другие. Каждый из этих видов существовал более или менее продолжительное время. Многие виды существовали одновременно. Однако большинство из них, пережив период расцвета и широкого распространения, затем по разным причинам погибали и уступали место другим.

Изучив последовательность, в которой происходила смена одних видов другими, и хотя бы приблизительно определив продолжительность существования каждого из них, можно таким образом составить шкалу времени. Такие часы основаны на сопоставлении различных событий между собой и, следовательно, показывают относительное время . Они дают возможность уверенно определять последовательность разных явлений. Однако эти часы оказываются очень неточными при датировании отдельных событий, или, как часто говорят, определении возраста этих событий. Тем не менее и в настоящее время эти методы во многих случаях оказываются полезными и широко применяются.

В начале нашего века для отсчета больших промежутков времени были разработаны "радиоактивные часы". Именно они позволили определять возраст различных объектов исследования с приемлемой точностью, получать даты давно минувших событий и, в конечном счете, лучше разобраться в истории жизни на Земле, формировании самой Земли и даже развитии Солнца и звезд. Очень существенной особенностью радиоактивных часов является то, что с их помощью для археологических находок, горных пород и других объектов исследования определяется абсолютный возраст ; абсолютный в том смысле, что он находится по некоторым свойствам (радиоактивности) данного образца и непосредственно для данного образца, между тем как в методах относительной хронологии возраст данного образца определяется из сопоставления его с другими объектами, например остатками спор и пыльцы растений, раковинами различных типов и т. д.

"Радиоактивными часами" называют метод или, вернее, целую группу очень мощных методов, в которых явление радиоактивного распада ядер различных изотопов используется для определения больших промежутков времени. Проведенные исследования радиоактивных веществ показали, что скорость их распада не зависит от изменений окружающей температуры и давления по крайней мере в тех пределах, которые достижимы в земных лабораториях. Таким образом, процесс радиоактивного распада с успехом может быть использован для отсчета промежутков времени.

Интервал времени, в течение которого количество радиоактивного вещества уменьшается вдвое, называют периодом полураспада . Распад различных радиоактивных изотопов происходит с существенно различной скоростью, например: период полураспада висмута-212 равен 60,5 минутам, урана-238-4,5 миллиардам лет, а углерода-14-5568 годам. Таким образом, для измерения различных объектов и разных интервалов времени имейся достаточно широкий выбор подходящих изотопов. Тем не менее при использовании радиоактивных часов Для отсчета больших промежутков времени обнаружились специфические и серьезные трудности. Потребовалось много труда и научной выдумки для того, чтобы достигнуть той степени понимания используемых процессов, которая позволила эти трудности преодолеть.

Между тем принцип измерения больших промежутков времени с помощью радиоактивных часов очень прост. В некоторой мере он подобен принципу работы огненных часов, в которых соответствующим образом приготовленная палочка горит с постоянной и заранее известной скоростью. Зная начальную длину палочки, скорость ее сгорания и измерив длину несгоревшей ее части, можно без особого труда определить, сколько прошло времени от того момента, когда палочка была зажжена. Именно так и поступали в древности.

Рассмотрим работу радиоактивных часов, основанных на использовании радиоуглерода С 14 . При определении Промежутков времени радиоуглеродными часами начальное содержание в образце С 14 и скорость его распада считаются заранее известными, а измеряется количество углерода-14, оставшееся в образце к моменту измерений.

Скорость распада радиоуглерода ученые определили с помощью соответствующих лабораторных исследований специально приготовленных препаратов С 14 . Так как эта скорость не зависит от условий хранения препарата (температуры, давления и т. д.), то нет сомнений в том, что найденной ее величиной можно пользоваться при изучении любых образцов.

Однако между радиоуглеродными и огненными часами аналогия оказывается не полной в том отношении, что через равные интервалы времени длина горящей палочки огненных часов уменьшается на определенные отрезки, т. е. по закону арифметической прогрессии, а количество радиоактивного вещества через равные интервалы времени уменьшается в определенное число раз, т. е. по закону прогрессии геометрической. Если в начальный момент длина палочки огненных часов равнялась А, а скорость ее сгорания В, то через 1,2,3 часа ее длина будет равняться А - 1В, А - 2В, А - 3В и т. д. Если количество радиоактивного вещества в начальный момент равнялось А, то через равные и характерные для каждого радиоактивного изотопа интервалы времени оно будет равняться l / 2 A, 1 / 4 A, 1 / 8 A и т.д. Кривую, описывающую такое изменение величины, называют экспонентой . То, что количество имевшегося вначале радиоактивного вещества убывает с течением времени по экспоненте, никаких добавочных затруднений в отсчете времени не вызывает.

Труднее обстоит дело с определением начального содержания радиоуглерода в образцах. Как узнать начальное содержание радиоуглерода в материале, который никто специально не приготовлял и который тысячи или десятки тысяч лет пролежал в грунте, прежде чем ученый извлек его оттуда и назвал образцом?

Для ответа на этот вопрос потребовались разнообразные знания и многозвенная цепь остроумных и глубоких умозаключений. Перейдем к их рассмотрению.

Радиоуглеродный метод определения абсолютного возраста материалов органического происхождения был; предложен в 1946 г. В. Ф. Либби. Им же были разработаны физические основы этого метода. Известно, что в земной атмосфере и океанах, в наземных растениях и животных, в морских организмах, в общем, во всей биосфере Земли, имеется радиоактивный углерод С 14 . Правда, его относительно немного. Если из какого-нибудь органического материала, например, куска дерева, путем сжигания получить углерод, то в нем обнаруживается характерное для С 14 β-излучение. В качестве удобной количественной характеристики этого излучения вводят понятие об удельной активности, понимая под этим число распадов, происходящих за 1 мин в 1 г естественной смеси изотопов углерода. Для углерода, полученного из 1 только что срубленного дерева, удельная активность равна всего лишь 14 распадов на грамм в минуту. Между тем в 1 г углерода содержится около 5*10 22 атомов.

Естественный углерод представляет собой смесь не скольких изотопов, в том числе двух стабильных: С 12 (98,9%) и С 13 (1,1%), а также очень малого, равного лишь 1,07*10 -10 %, количества радиоуглерода С 14 . Однако предположение о том, что этот радиоуглерод является остатком того, который был на Земле в период ее образования, т. е. 4,5 миллиарда лет назад, совершенно невероятно. Ведь период полураспада С 14 равен всего лишь 5568 годам. Если бы 4,5 миллиарда лет назад вся Земля целиком состояла из радиоуглерода, то и в этом случае к нашему времени его осталось бы в миллиарды миллиардов раз меньше, чем обнаруживается сейчас.

Почему же на Земле радиоуглерод не исчез, не вымер и обнаруживается ныне? Очевидно, лишь потому, что есть какой-то механизм, который его все время порождает.

Этот механизм ныне известен и заключается в следующем. На Землю непрерывным потоком приходят космические лучи. В их составе есть тяжелые незаряженные частицы: нейтроны. При прохождении через земную атмосферу нейтроны космических лучей взаимодействуют с ядрами атмосферного азота. При этом происходит следующая ядерная реакция (рис. 49): нейтрон, сталкиваясь с ядром азота, образует с ним промежуточную неустойчивую систему, которая спустя очень короткое время выбрасывает протон и превращается в ядро радиоактивного углерода-14.

Вслед за перестройкой ядра довольно быстро происходит перестройка электронной оболочки и получается атом углерода, в химическом отношении идентичный любым другим углеродным атомам. Вступая в соединение с атомами кислорода, он окисляется до углекислого газа. Наряду с обычным углекислым газом воздуха он поглощается растениями, входит в состав углекислых солей, растворенных в океанах, и т. д. Таким образом, порожденный нейтронами космических лучей углерод-14 включается в биохимический круговорот жизни Земли.

Будучи радиоактивным, ядро атома углерода-14 через некоторое время распадается. При этом испускаются бета-частица (электрон) и антинейтрино, а ядро углерода-14 превращается в ядро стабильного азота-14.

Между тем всякий живой организм находится в состоянии непрерывного обмена с окружающей средой, поглощая одни вещества и выделяя другие. Поэтому представляется естественным предположение о том, что в живом организме удельная активность углерода должна быть такой же, как и в окружающей среде. Это заключение логично, но не бесспорно. К тому же оно представляет лишь одно звено довольно длинной цепи умозаключений, необходимых для отыскания начального содержания радиоуглерода в образцах.

Переберем же все эти звенья одно за другим: космические лучи вблизи от поверхности Земли содержат нейтроны. Эти нейтроны, взаимодействуя с азотом земной атмосферы, порождают радиоуглерод. Образовавшийся радиоуглерод окисляется до углекислоты, смешивается с обычной углекислотой атмосферы и таким образом включается в биохимический круговорот Земли. Все организмы в процессе обмена поглощают углекислоту и таким образом получают радиоуглерод.

Если в течение десятков тысяч лет интенсивность космического излучения, падающего на Землю, и соответственно плотность потока нейтронов вблизи от Земли, не изменялись;

если радиоуглерод, порожденный в земной атмосфере нейтронами космических лучей, разбавлялся в ней стабильным углеродом всегда в одинаковой мере;

если в земной атмосфере не было и нет иных нерегулярных источников радиоактивного и стабильного углерода;

если удельная активность углерода атмосферы не зависит от широты и долготы местности и высоты ее над уровнем моря;

если действительно относительное содержание радиоуглерода в живых организмах такое же, как и в атмосфере;

если все это так, то для определения начального содержания радиоуглерода в данном образце органического происхождения достаточно измерить его содержание в любой пробе нулевого возраста и органического происхождения, например, в только что срубленном дереве.

Эта величина измерена и хорошо известна. Она такова, что дает 14 радиоактивных распадов в минуту на 1 г естественной смеси всех изотопов углерода.

После отмирания организма его углеродный обмен с внешней средой прекращается. Таким образом, моментом начала отсчета радиоуглеродных часов является смерть организма . Десятки тысяч лет назад какое-то дерево было повалено лавиной или ледником, какое-то животное погибло в бою или от землетрясения, и с этого момента в них содержание стабильного углерода не изменялось, а количество радиоуглерода непрерывно убывало с вполне определенной скоростью, так что через 5568 лет его осталось лишь 1 / 2 от первоначального, через 11 136 лет - лишь 1 / 4 и т.д.

Насколько все эти допущения правомочны? Ведь если хотя бы одно из них неверно, то разваливается вся Цепь заключений, а определяемый радиоуглеродный возраст оказывается иллюзорным.

Для суждения о правильности всех этих предположений Либби и другими авторами была проведена широкая экспериментальная проверка метода на различных образцах известного возраста. При этом оказалось, что в пределах погрешности измерений результат определений абсолютного возраста образцов не зависит от геомагнитной широты пунктов взятия проб и от высоты этих пунктов над уровнем моря. Это свидетельствует о достаточно быстром усреднении, происходящем вследствие перемешивания атмосферы.

Кроме того, оказалось, что если принять во внимание некоторые различия начальной удельной активности углерода в наземных и морских организмах, то результаты радиоуглеродного датирования не зависят также и от типа образцов.

Однако решающей проверкой правильности радиоуглеродных часов должно было быть сравнение их показаний с возрастом достаточно древних образцов, надежно определенным другим способом. Понятно, что осуществить такую проверку было совсем непросто, так как для этого нужно было располагать предметами органического происхождения, возраст которых был бы заранее достаточно точно известен и составлял бы многие тысячелетия.

Для контрольных измерений удалось отыскать семь различных образцов дерева:

1) Кусок ели, возраст которой был установлен по годичным кольцам ее ствола и таким образом датирован 580 г. нашей эры.

2) Кусок дерева от окаменелого гроба (Египет), который по историческим данным был датирован 200±150 г. до н.э. Таким образом, в 1949 г., т.е. тогда, когда производились указанные исследования, возраст этого образца составлял 2149±150 лет (знаки ± и цифра 150 указывают на точность определения возраста и показывают, что в данном случае он был известен приблизительно в пределах от 2000 до 2300 лет).

3) Кусок дерева от пола дворца в северо-западной Сирии, который по историческим данным был датирован 675±50 г. до н.э.

4) Внутренняя часть дерева секвой, годичные кольца которой соответствовали интервалу времени от 1031 до 928 г. до н.э. В 1949 г. это соответствовало среднему, возрасту, равному 2928±52 года.

5) Кусок доски от похоронного судна египетского царя Сезостриса. Этот образец по историческим данным был датирован 1800 г. до н.э.

6) Кусок доски из акации с гробницы Джосера в Саккаре, который по историческим данным был датирован 2700±75 г. до н. э. Таким образом, возраст этого образца составлял около 4650 лет,

7) Кусок кипарисовой доски из гробницы Снофру в Мейдуме, который по историческим данным был датирован 2625±75 г. до н. э. Таким образом, возраст этого образца равнялся около 4600 лет.

Проделанные радиоуглеродные измерения возраста этих образцов, как это видно из рис. 50, дали довольно хорошее совпадение расчетов с экспериментами и таким образом подтвердили догадку и расчет пытливого ума ученых.

На основании указанных результатов В. Ф. Либби сделал вывод о справедливости следующих предпосылок, положенных им в основу радиоуглеродного метода:

1. Интенсивность космического излучения вблизи Земли, интенсивность потока нейтронов и соответственно удельная активность углерода в земной атмосфере по крайней мере в течение последних нескольких десятков тысяч лет постоянны.

Напомним, что удельной активностью углерода называют число радиоактивных распадов радиоуглерода, происходящих в 1 г углерода образца в 1 минуту.

2. Удельная активность углерода в живом организме данного типа одинакова и постоянна и, таким образом, является "мировой" постоянной биологического вещества.

3. После отмирания организма изменение в нем удельной активности углерода происходит по экспоненциальному закону, т. е. в соответствии с законом геометрической прогрессии.

Таким образом, казалось очевидным, что метод открывает возможность однозначного определения абсолютного возраста образцов органического происхождения. После этого многие исследователи стали широко и успешно применять радиоуглеродные часы для определения абсолютного возраста самых различных образцов.

Уточнение радиоуглеродного метода

Идея радиоуглеродного метода простая, но не бесспорная. Между тем в последующие годы, наряду с дальнейшими успехами метода, время от времени стали обнаруживаться и отдельные резкие отличия радиоуглеродных дат от тех, которые ожидались археологами и геологами в соответствии с их представлениями по тому или другому вопросу. При этом в части случаев радиоуглеродные даты в конце концов подтверждались, и археологам и геологам приходилось менять свои представления. Однако в другой части случаев неточными оказывались радиоуглеродные даты.

В то же время техника радиоуглеродных измерений и соответственно их точность были уже значительно улучшены, и ученые воспользовались этим для того, чтобы разобраться в тонкостях радиоуглеродного метода. При этом выяснилось, что ни одно из основных положений, сформулированных Либби, не выполняется точно и все они нуждаются в дополнительном анализе. В то же время оказалось, что удается сделать так, чтобы показания радиоуглеродных часов были достаточно точными и достоверными.

Для того чтобы в этом разобраться (а это интересно и даже поучительно), лучше всего, следуя истории развития этого метода, подвергнуть в нем сомнению каждый пункт. Действительно ли тысячи и десятки тысяч лет назад концентрация радиоуглерода в земной атмосфере была такой же, как и сейчас? Ведь если это не так, то отсчет времени становится неопределенным. Неопределенным в такой же мере, как если бы неизвестной была начальная длина палочки огненных часов.

Эти сомнения не напрасны. В 1958 г. де-Фриз, а затем Стайвер, Зюсс и др. показали, что удельная активность углерода в земной атмосфере уменьшается с увеличением активности Солнца. Этот эффект объясняется тем, что солнечные магнитные поля модулируют поток космических лучей, падающих на Землю. Такие исследования были доведены до нескольких тысяч лет назад, я при этом оказалось, что вариации удельной активности углерода не превышают 1-2% (рис. 51, кривая 1), что соответствует искажению абсолютного возраста, отсчитываемого с помощью радиоуглеродных часов, на 80-160 лет.

Однако не исключена возможность того, что в более отдаленном прошлом изменения удельной активности углерода в атмосфере Земли были более значительными, например, вследствие больших изменений климата Земли. Изучение этого вопроса представляет большой интерес.

Добавочным источником радиоуглерода в биосфере Земли является испытание ядерного и в особенности термоядерного оружия. Загрязнение атмосферы радиоактивным углеродом, произошедшее в результате ядерных испытаний над поверхностью Земли, имеет глобальный характер. Величина этого эффекта достигла значительной величины в сравнении со средней удельной активностью углерода за предшествующий период времени. Однако в настоящее время, в связи с запрещением ядерных испытаний в воздухе, величина ядерного эффекта имеет тенденцию к уменьшению. Так как эффект ядерных испытаний начал действовать лишь около 30 лет назад, то для датирования образцов старше этого возраста он не имеет значения (рис. 51, кривая 2).

Еще одной причиной нарушения постоянства концентрации радиоуглерода в биосфере Земли является разбавление природной смеси углерода стабильными изотопами. Такое разбавление обязано промышленным выбросам углекислоты в атмосферу. Вследствие перемешивания атмосферы эффект, в общем, имеет глобальный характер. Путем исследования древесных колец известного возраста Зюсс показал, что этот эффект начал действовать около 140 лет назад (рис. 51, кривая 3).

Таким образом, изменения удельной активности углерода в прошлом действительно имели место. Величина этих изменений в некотором интервале времени уже известна. Поэтому тогда, когда это возможно и нужно, в результаты измерений вводят соответствующую поправку и получают уточненное значение абсолютного возраста отобранных проб.

Теперь обсудим второе основное положение Либби. Действительно ли удельная активность углерода в живых организмах данного типа одинакова? Строго говоря, это не так. Килинг показал, что условия жизни данного организма в некоторой, хотя и небольшой мере влияют на концентрацию в нем радиоуглерода. Проистекающие из этого эффекта искажения в определении абсолютного возраста могут достигать нескольких сот лет.

Однако вскоре был найден выход и из этой трудности. Исследования показали, что когда у двух одновозрастных деревьев различается концентрация радиоуглерода (которую оценивают по отношению С 14 /С 12), то отношение стабильных изотопов С 13 /С 12 тоже оказывается измененным. Причем сдвиг отношения С 14 /С 12 всегда в два раза больше, чем сдвиг отношения С 13 /С 12 . Таким образом, независимое измерение отношения стабильных изотопов данного образца позволяет выяснить, есть ли изотопный сдвиг и какой он величины. Обычно он невелик и им можно пренебречь. Однако тогда, когда это нужно, вводят соответствующую поправку и получают уточненное значение абсолютного возраста.

Таким образом, удалось справиться с рядом трудностей, существенных в основном при датировании молодых образцов. Между тем при датировании очень древних образцов обнаружились трудности совсем особые. Анализ этих трудностей, позволивший очертить границы радиоуглеродного метода, или, если угодно, узнать, каким тысячелетием заканчивается "циферблат" радиоуглеродных часов, описан далее.

Границы радиоуглеродного метода

Вопрос о границах, в которых возможно и правомочно применение того или иного метода, всегда интересен и важен, Ведь очень часто самое существенное и новое лежит вблизи от них или даже за ними. Естественно, что у o ученых возникает желание раздвинуть эти границы. Так, например, геологам, пользующимся радиоуглеродным методом, очень нужно уметь датировать всё более древние образцы, так как это дает столь важную для них возможность проникнуть еще глубже в прошлое Земли.

Для физиков, ведущих дальнейшие разработки радиоуглеродного метода, вопрос о его границах не менее важен. Им нужно знать: достигнуты ли уже эти границы или еще нет? Является ли увеличение верхней возрастной границы радиоуглеродного метода вопросом только техническим, аппаратурным, или верхний возрастной предел радиоуглеродных часов ограничен особенностями самого метода?

Вопрос о нижней возрастной границе радиоуглеродного метода, по крайней мере в принципиальном отношении, решается просто и однозначно. Нижней границей является нулевой возраст. При современном техническом уровне радиоуглеродных измерений датировать образцы, имеющие небольшой возраст, можно с точностью до 50-30 лет. Таким образом, "циферблат" радиоуглеродных часов начинается от немного размазанного нуля.

То, что нуль радиоуглеродных часов несколько размазан, объясняется наличием погрешности измерений. Любой результат, полученный экспериментально, имеет некоторую погрешность, и радиоуглеродные даты в этом отношении не составляют исключения. Поэтому типичная запись отсчета радиоуглеродных часов содержит ту или иную дату и погрешность ее определения, например: Т =10 000 ± 70 лет. Такая запись означает, что истинное значение возраста образца с достаточно большой вероятностью лежит в пределах от 9030 до 1070 лет.

Можно ли снизить погрешность радиоуглеродных измерений? Да, но при этом нужно иметь в виду следующее: при радиоуглеродном датировании приходится исследовать образцы, обладающие очень малой радиоактивностью. Между тем измерительное устройство чувствительно и к другим излучениям, например к космическим лучам и радиоактивному излучению окружающих предметов. Величина этого постороннего, фонового излучения примерно такая же, как и измеряемого. Между тем уровень фона зависит от ряда причин и может несколько меняться. Поэтому для снижения погрешности измерений необходимо по возможности увеличить чувствительность прибора к измеряемому излучению и, наоборот, насколько это возможно, снизить его чувствительность к постороннему, фоновому излучению.

Для того чтобы уменьшить величину фона, приемник излучения (т. е. счетчик) окружают массивной защитой" устроенной из нескольких тонн свинца и 80-100 кг ртути. Это снижает фон в 6-8 раз. Кроме того, с помощью специальной электронной схемы сигналы, воспринимаемые прибором, сортируют, отбирая и сосчитывая лишь те, которые имеют определенную характерную для радиоуглерода энергию. Наконец, производят временной отбор сигналов. Для этого вблизи от измеряемого образца ставят уже не один, а два счетчика, воспринимающих излучение. Затем сшомощью специальной электронной схемы сосчитывают лишь те сигналы, которые появляются в обоих счетчиках одновременно. Помехи и шумы возникают нерегулярно и притом то в одном приемнике, то в другом, а сигналы от измеряемого образца возбуждают оба приемника одновременно. Поэтому такая схема позволяет почти без потерь сосчитать нужные сигналы и отсеять значительную часть ненужных. Все эти мероприятия позволяют снизить фон приблизительно в 20 раз.

Увеличение количества исследуемого вещества и увеличение длительности измерений также приводит к снижению погрешности результата измерений. При этом соответственно возрастают затраты труда и времени как на подготовку образцов, так и на их измерение. Однако, если это диктуется характером решаемой задачи, то на это приходится идти, так как таким образом можно снизить погрешность датирования молодых образцов вплоть до 20-10 лет.

Чем определяется верхняя возрастная граница радиоуглеродного метода? Каким тысячелетием кончается циферблат радиоуглеродных часов? Оказывается, что ответы на эти вопросы совсем не тривиальные; более того, по существу имеются две верхние возрастные границы.

Рассмотрим, почему это происходит. Если после отмирания дерево пролежит в земле около 50 000 лет, то содержание в нем радиоуглерода снижается в сотни раз. В таком образце остаточная активность радиоуглерода оказывается намного меньше фона. При этом даже тогда, когда длительность измерений доведена до нескольких суток, погрешность результата все же составляет не сколько тысяч, лет. Для более древних образцов погрешность оказывается еще больше и из-за малой точности измерения теряют смысл. Этим и определяется техническая верхняя возрастная граница радиоуглеродного метода.

Технической границей она нами названа потому, что в конечном счете ее величина определяется уровнем техники измерений. В настоящее время в большинстве радиоуглеродных лабораторий она составляет 40-50 тысяч лет. Техническую верхнюю возрастную границу можно отодвинуть увеличением количества измеряемого образца, 1 затягиванием длительности измерений или изотопным обогащением (например, путем термодиффузии). Все эти пути учеными уже испробованы и оказались пригодными, но очень трудоемкими. Используя их, удалось датировать отдельные древние образцы вплоть до 70000 лет.

При решении некоторых важных научных проблем трудности и длительность работы отступают на второй план и существенной считается лишь принципиальная возможность решения задачи. Поэтому так важно ответить на вопрос о том, до какого предела можно поднять верхнюю возрастную границу радиоуглеродного метода.

Обычно при определении абсолютного возраста радиоуглеродным методом учитывают лишь тот С 14 , который попал в организм из внешней среды, и, следуя Либби, считают, что после отмирания организма в нем имеет место лишь распад этого радиоуглерода. Ф. С. Завельский принял во внимание, что организмы (растения, животные) и сами содержат азот, а в сфере их обитания, т. е. у поверхности Земли, есть нейтроны. Отсюда следует, что внутри организмов при их жизни и после отмирания тоже образуется радиоуглерод.

Назовем С 14 , поглощенный организмом при его жизни из атмосферы, внешним радиоуглеродом, а тот С 14 , который образуется в самом организме как при его жизни, так и после отмирания, - собственным радиоуглеродом.

Полагая, что уменьшение количества внешнего радиоуглерода в образце происходит по экспоненциальному закону (рис. 52, пунктирная кривая J вн) и наряду с этим имеет место накопление в нем собственного радиоуглерода (рис. 62, J соб) мы неизбежно приходим к тому, что их сумма с течением времени изменяется по закону, отличному от экспоненциального (рис, 52, J эксп). Отсюда ясно, что третье положение, сформулированное Либби, о том, чтов образцах уменьшение удельной активности углерода происходит по экспоненциальному закону, т.е. в геометрической прогрессии, не может считаться точным.

собственная" активность, J эксп - экспериментальная, т.е. измеряемая на опыте активность углерода">
Рис. 62. Изменение активности углерода в образце с течением времени. J вн -активность углерода, полученного из внешней среды, J соб - "собственная" активность, J эксп - экспериментальная, т.е. измеряемая на опыте активность углерода

Между тем при определении абсолютного возраста измеряется именно это - суммарное или экспериментальное- значение удельной активности углерода образца. Легко понять, что если при этом не учитывается накопление собственного радиоуглерода, то найденное значение абсолютного возраста оказывается фиктивным.

Сколь велика совершаемая при этом ошибка? Она столь большая, что этот эффект нужно всегда учитывать, или столь малая, что им в любом случае можно пренебречь? Произведя соответствующие расчеты, Ф. С. Завельский показал, что абсолютный возраст образцов, определенный радиоуглеродным методом без учета образования в нем собственного радиоуглерода, действительно отличается от истинного. Однако для образцов, возраст которых меньше 50 000 и даже 70 000 лет, это различие столь малое, что им можно пренебречь. Это заключение наглядно демонстрирует рис. 52, на котором видно, что тогда, когда возраст образца составляет 70 000 лет, остаточная активность внешнего радиоуглерода (J вн) в 20 с лишним раз больше активности собственного радиоуглерода (J соб). Даже тогда, когда возраст образца равен 80 000 лет, J вн в 5-6 раз больше, чем J соб. Соответственно для образцов, возраст которых составляет около 80 000 лет, поправка на собственный радиоуглерод имеет величину около 1500 лет, или 2%. Для образцов, возраст, которых больше 90 000 лет, величина поправки на собственный радиоуглерод резко возрастает и достигает сначала десятков, а потом и сотен процентов * .

* (Завельский Ф. С., Еще одно уточнение радиоуглеродного метода, Доклады АН СССР, серия геол., т. 180, № 5, 1968. )

Теперь можно ответить на поставленные ранее вопросы. Разрабатывая в сороковые годы нашего века физические основы радиоуглеродного метода, Либби располагал измерительными приборами, которые позволяли определять абсолютный возраст образцов примерно до 20-30 тысяч лет. Имея дело с образцами не старше этого возраста, он был вполне прав, утверждая, что в них уменьшение удельной активности углерода с течением времени происходит по экспоненциальному закону.

И. Арнольд в 1954 г. уже упоминает о возможности образования радиоуглерода в самом образце, а Е. Олсон в 1963 г. оценивает влияние этого эффекта на отсчет радиоуглеродных часов и приходит к заключению о том, что в количественном отношении он несуществен. Учитывая уровень измерительной техники тех лет, такое заключение можно посчитать более или менее правильным.

Между тем в настоящее время техническая верхняя возрастная граница радиоуглеродного метода уже поднята до 50-70 тысяч лет и ставится вопрос о ее дальнейшем повышении. Из изложенного видно, что при датировании образцов, возраст которых больше 80-90 тысяч лет, кроме усовершенствования измерительной техники требуется также введение поправки на собственный радиоуглерод.

Для того чтобы узнать величину этой поправки, нужно определить содержание азота в образце и интенсивность нейтронного излучения грунта, в котором в течение десятков тысяч лет лежал образец. Однако в течение столь длительного хранения образца уровень нейтронного излучения грунта мог меняться. Понятно, что вследствие этого величина поправки определяется очень не точно. Поэтому когда в образце остаточная активность внешнего радиоуглерода становится меньше активности собственного радиоуглерода, то абсолютный возраст, определенный радиоуглеродным методом, становится неопределенным. Это обстоятельство кладет уже не технический, а принципиальный верхний возрастной предел увеличению отсчета тысячелетий радиоуглеродными часами.

Величина этого принципиального верхнего возрастного предела радиоуглеродного метода зависит от содержания азота в образце и от уровня нейтронного излучения грунта. Таким образом, для разных образцов она несколько различна. В среднем эта граница лежит около 100-120 тысяч лет.

Некоторые применения радиоуглеродных часов

Большое количество определений абсолютного возраста радиоуглеродным методом было проделано для образцов, взятых с торфяников. Их возраст ставился в соответствие с хронологией, основанной на исследовании пыльцы и спор древних растений. В общем, было получено достаточно полное соответствие между определением возраста по радиоактивному углероду и пыльцевому методу.

Остатки угля дали возможность с помощью радиоуглеродного метода датировать культурный слой пещеры Ласко (Франция), стены которой были покрыты доисторической живописью. Возраст этого слоя был определен в 15 500 ± 900 лет. Таким образом археологам были даны важные опорные даты.

Исследованию радиоуглеродным методом подверглись остатки древесного угля, найденные в доисторической стоянке человека, раковины, употреблявшиеся в качестве украшений доисторическими людьми, содержание желудка древнего животного и т. п.

Радиоуглеродным методом были исследованы образцы, взятые при раскопке отбросов, накопившихся против Храма Солнца в Перу. Возраст этих отбросов (раковин, веревок, цыновок, остатков животных) на разной глубине оказался различным - от нескольких сотен до десятков тысяч лет. Соответствующая датировка оказалась весьма важной при археологических исследованиях.

В Палестине около Мертвого моря были найдены свитки библии (книга Исайи). Радиоуглеродный анализ верхней обвертки свитка показал возраст 1917±200 лет.

Советские исследователи нашли на Таймыре довольно хорошо сохранившийся во льду труп мамонта. Для исследования его возраста радиоуглеродным методом были взяты сухожилия животного. В результате измерений относительного содержания радиоуглерода выяснилось, что мамонт пролежал во льдах Таймыра около 12 тысяч лет.

Десять с лишним лет назад антропологи были изрядно смущены находкой остатков пильтдаунского человека. Найденные череп и челюсть имели ряд признаков, взры-I вающих установившиеся представления об эволюции человека. Когда же с помощью радиоуглеродного метода определили абсолютный возраст этих находок и он оказался равным всего лишь около 500 лет, то стало ясно, что имела место мистификация или, если угодно, шутка.

В Северном Ираке была открыта Шанидарская пещера, в которой люди обитали в течение примерно 100 000 лет. Раскопки этой пещеры описаны Ральфом Солецким.

Вскрывая в этой пещере слой за слоем, ученые анализировали найденные предметы и определяли абсолютный возраст находок. В верхнем слое были обнаружены остатки общественных очагов, каменные ступки, остатки домашних животных. Этот слой охватывает время от современного до некоторой эпохи каменного века, а по радиоуглеродным часам оказалось, что его нижняя часть отстоит от нас на 7000 лет.

Во втором слое были найдены хорошо отточенные наконечники копий, костяные шила для шитья, куски графита с выгравированными на них рисунками, кучи раковин улиток. Возраст низа этого слоя был по радиоуглероду определен в 12 000 лет. Это средний каменный век. Находки позволили установить, как человек того времени жил, охотился, что ел и каким было его искусство.

Третий слой, тоже датированный радиоуглеродными часами, во времени занимал промежуток от 29 до 34 тысяч лет. Это древний каменный век. В этом слое были найдены различные кремневые орудия.

В самом нижнем, четвертом слое пещеры, простирающемся на глубину от 5 до 14 м, вплоть до коренных пород, ученые нашли останки давно вымершего неандертальского человека и его примитивные орудия. Радиоуглеродным методом возраст низа этого слоя не определялся. По ряду соображений ученые посчитали, что он составляет около 100 000 лет.

Эти примеры (а число их можно было бы значительно увеличить) показывают, где и как работают радиоуглеродные часы и сколь интересно и важно поднять их верхнюю возрастную границу.

В настоящее время радиоуглеродный метод определения абсолютного возраста уже широко применяется в различных археологических и геологических исследованиях и при построении соответствующих шкал времени является опорным.