Зачем метеорологам прошлого нужны были волосы рыжих женщин?
Состояние здоровья и самочувствие человека, срок хранения тех или иных продуктов, урожайность на сельскохозяйственных полях — одни из немногих важных факторов, которые зависят от влажности атмосферного воздуха.
Впервые люди задумались о том, как влажность влияет на окружающий мир, в Древнем Китае. Именно там, на берегу реки Хуанхэ, больше 3000 тысяч лет назад придворные учёные династии Шан начали взвешивать кусочки древесного угля и горсти земли: сразу после «сушки» и потом — после некоторого времени на более влажном открытом воздухе. Результаты экспериментов записывались на черепашьих панцирях. Изменение массы объекта исследования указывало на колебание влажности приземного слоя атмосферы. Новые знания сильно помогали торговцам, строителям и всем, кто был связан с агрокультурой.
Никуда без Леонардо
Со временем на значение влажности стали обращать внимание и в Европе. Первым инженером, который попытался смастерить гигрометр (прибор для измерения количества влаги в воздухе), был, разумеется, Леонардо да Винчи.
В конце XV века он экспериментировал со сжатием и расширением органических материалов при разных условиях влажности, а также с изменением их массы. В конце концов учёный придумал весы с двумя уравновешенными субстанциями: водонепроницаемой пластинкой пчелиного воска и водопроницаемым хлопковым ватным тампоном. Последний при изменении влажности впитывал водяной пар из воздуха, обретал большую массу и клонил весы в свою сторону. Однако показания такого гигрометра были достаточно грубыми.
Cherchez la femme rousse
Принципиально качественный прорыв в измерении влажности воздуха произошёл только через 300 лет после изобретения да Винчи. Швейцарец Орас Бенедикт де Соссюр в 1783 году придумал свой гигрометр, в котором в качестве органического материала решил использовать… человеческий волос.
Чем хороши волосы? Они гигроскопичны. То есть способны накапливать влагу и увеличивать свою длину при повышении влажности воздуха, сжимаясь обратно при более сухих условиях. А всё благодаря кератинам — белкам, преобладающим в химическом составе волос. У кератинов есть суперспособность — они притягивают воду из окружающей среды. Таким образом во влажном воздухе волосы начинают поглощать водяной пар из атмосферы, тяжелеют, меняют свою структуру, начинают крутиться, виться и становятся тягучими.
Что же придумал де Соссюр? Он создал гигрометр натяжения (его ещё называют «волосяным гигрометром»). То есть взял человеческий волос, подвесил к нему небольшой грузик для обеспечения натяжения и всё это соединил со стрелкой и циферблатом с делениями. В зависимости от влажности волос растягивался или сокращался, а стрелка указывала на степень его изменений.
Но далеко не все волосы обладают равной гигроскопичностью. Чемпионом по растяжению считаются рыжие — из-за преобладания в составе феомеланина, который очень плохо защищает их от внешних воздействий, придаёт высокую пористость и способствует большему поглощению влаги. А среди рыжих волос наиболее чувствительными к изменениям влажности считаются женские. Потому что они генетически менее плотные.
200 лет назад ни о чём таком де Соссюр и его последователи, конечно, не знали. Но экспериментальным путём выявили, что для их научных целей нужны именно волосы рыжих женщин.
Таким образом, в метеорологической науке на десятки лет закрепилось правило: хочешь сделать качественный гигрометр, cherchez la femme rousse (перевод с фр. — «ищи рыжую женщину»).
Технологическая тривиальность
Потом метеорология развивалась уже куда более прозаично: для гигрометров натяжения стали использовать конские волосы, китовый ус, кетгут (кишка крупного рогатого скота), синтетические волокна. Кстати, волосяные гигрометры производили в том же Советском Союзе вплоть до его распада и часто использовали в быту. Параллельно развивалась идея конденсационных гигрометров. С их помощью измеряли относительную влажность через определение точки росы — температуры воздуха, при которой содержащийся в атмосфере пар конденсируется в капли воды.
Появились психрометры — ртутные термометры с сухим и смоченным кончиками, разность температур на которых по формулам пересчитывалась в относительную влажность воздуха. Они давали уже куда более точную информацию.
В XIX–XX веках было изобретено ещё много видов гигрометров с разными принципами работы. А закончилось всё, конечно, электронным гигрометром, который чаще других используется в наши дни.
