Днес не можем без прогнозата за времето, в която най-подробно ни информират какви температури да очакваме през деня. Не много отдавна обаче хората не само че не са имали прогнози, но дори и не са знаели колко точно са градусите навън. Просто не са можели да ги измерят. Затова, за да изразят степента на студа или топлината, са сравнявали с други неща. Доста по-поетично е например да кажеш, че дървото и камъкът се пукат от студ, вместо че навън е минус 20 градуса. Изразите си съществуват и до днес, но са само за стилистични упражнения.

Съвременния термометър дължим на много научни експерименти. Най-значими сред тях са опитите на двама големи изследователи, които са дали и имената си на двете скали, използвани днес – германеца Даниел Габриел Фаренхайт и шведа Андерс Целзий. И двамата работят почти по едно и също време - в първата половина на 18. век.

Даниел Габриел Фаренхайт е роден през 1686 г. в полския град Гданск в семейството на богат германски търговец. Той е най-голямото от пет деца. Когато е на 15 години, и двамата му родители умират в един и същи ден - на 14 август 1701 г., след като са яли отровни гъби. Даниел е изпратен в Амстердам, където започват да го обучават за търговец. Момчето обаче се интересува от съвсем друго – от все по-популярните научни инструменти и тяхното конструиране, и много скоро зарязва търговията.

Около 1707 г. започва да обикаля най-големите пазари за такива инструменти в Европа. Посещава майстори в Берлин, Дрезден, Лайпциг, Копенхаген. Отива дори до Гданск, където все още живее брат му. Установява се в Хага и започва да работи като стъклодухач. В същото време майстори барометри, алтиметри и термометри.

Фаренхайт създава термометри от 1714 г.,

като е първият, който използва в тях живак.

При по-ранните термометри, конструирани от Галилео Галилей и от френския физик Гийом Амонтон, била използвана смес от алкохол и вода. С повишаването на температурата алкохолът се разширява и нивото на сместа в термометъра се покачва. Тези уреди обаче не били особено точни, тъй като показателите им много бързо се променяли със смяната на налягането във въздуха.

Успехът на Фаренхайт се дължи на това, че създава метод, с който да пречиства живака. Така сребристият метал се покачва и смъква вътре в термометъра, без да полепва по стъклените му стени. Оказва се, че живакът е идеалното вещество за отчитане на температурата. Той увеличава обема си много по-плавно от алкохола и с него е възможно да се отчитат много по-високи и съответно по-ниски температури.

Втората стъпка, която прави ученият, е да избере фиксирани ниска и висока точка за създаването на скала на температурата. В началото на 18. век е общоприето за висока точка да се избира температурата на човешкото тяло, а за ниска – температурата на замръзване на смес от лед и сол. Тогава се смятало, че това е най-ниската температура, постижима в лабораторни условия. Такава била и скалата на германския учен Клаус Рьомер, когото Фаренхайт посещава през 1701 г. Рьомер фиксира температурата на кръвта в човешкото тяло на 22,5 градуса, а точката на замръзване на чистата вода – на 7,5 градуса.

Когато Фаренхайт създава своята схема, той подражава на Рьомер при определянето на фиксирани точки. Заради по-точния живачен термометър обаче успява да раздели всяко деление на 4. През 1724 г. Фаренхайт пише научна статия, в която официално представя скалата си. 

Тя има три фиксирани точки.

Най-долната съответства на най-ниската измерена температура през зимата на 1708-1709 г. в Гданск. По-късно Фаренхайт успява да я постигне със смес от лед, вода и амониев хлорид. Това се приема за нула градуса по Фаренхайт. Втората точка е избрана, когато термометърът е поставен в спокойна вода, която започва да замръзва на повърхността. Това е 32 градуса по Фаренхайт. Третата калибрираща точка е фиксирана на 96 градуса и е свързана с температурата на човешкото тяло, след като термометърът се постави в устата или под мишницата.

Фаренхайт отбелязва, че живакът кипи при 600 градуса по неговата скала. По-късно други изследователи показват, че водата кипи на около 180 градуса над точката на замръзване. След време скалата е предефинирана, така че разликата между точките на замръзване и кипене на водата да е точно 180 градуса, тъй като тази цифра била много по-удобна за работа. Заради тази промяна нормалната човешка температура по тази скала днес се смята за 98,6 градуса.

Термометрите на Фаренхайт са много популярни за времето си. Освен че използва живак, ученият въвежда в употреба стъкленици с цилиндрична вместо с кръгла форма. Той ревниво пази тайната на направата на термометрите си и подробности за процеса стават известни чак след 18 години.

От 1718 г. Фаренхайт чете лекции по химия в Амстердам. Посещава Англия през 1724 г. и същата година е избран за член на Кралското общество, което обединява научния елит в страната. На 16 септември 1736 г. изследователят умира в Холандия на 50-годишна възраст. Погребан е в Хага. Ученият работи до последния момент от живота си, като

малко преди смъртта си подава иск за патент за машина,

която изпомпва вода от дренираната почва в участъците в Холандия, които са под морското равнище.

Колкото и да е популярна в Европа, скалата на Фаренхайт е лишена от строга формална логика и поради това постепенно е изместена от тази на Целзий. За ненаучни цели градусите по Фаренхайт все още се използват в САЩ и в някои други страни като Белиз. Използват се понякога и в Канада и Великобритания.

Конкурент на Фаренхайт в отчитането на градусите се оказва шведският астроном, математик и физик Андерс Целзий, живял от 1701 до 1744 г. За краткия си жизнен път развива блестяща научна дейност и дава името си на една от най-ефикасните скали за измерване на температурата. Роден е в шведския град Упсала в лютеранско семейство. Баща му Нилс Целзий е професор по астрономия. Единият му дядо, Агнус Целзий, е математик, а другият - Андерс Споле – астроном. Логично е младият Андерс Целзий да избере научната кариера. Още от малък той е много талантлив математик. Следва в Университета на Упсала, където баща му чете лекции. През 1730 г. младият Целзий също става преподавател по астрономия там.

Първият труд на Целзий е метод за определяне на разстоянието от Земята до Слънцето. В ранните години изследва северното сияние и е първият учен, който предполага връзка между него и промените в магнитното поле на Земята.

В началото на 30-те години на 18. век Целзий пътува често из Европа. Посещава повечето големи обсерватории в Германия, Италия и Франция. В Париж той

настоява за измерване на кривата на меридиана, минаващ през Лапландия.

През 1736 г. Целзий участва в научна експедиция, организирана с тази цел от Френската академия на науките. Пътуването доказва теорията на Исак Нютон, че Земята има елипсовидна форма, леко сплесната при полюсите.

Участието на Целзий в експедицията прави голямо впечатление на шведското правителство и му помага много да убеди властите да дадат средства за построяването на съвременна обсерватория в Упсала. Ученият успява с проекта си и открива обсерваторията през 1741 г. Тя е оборудвана с уреди, купени при дългите му пътувания в чужбина.
 

По-късно Целзий става първият учен, който извършва и публикува резултати от добре подготвени експерименти, чиято цел е да се дефинира международна температурна скала на научна основа. В една от статиите си описва експерименти, с които проверява теорията си, че точката на замръзване на водата е независима от атмосферното налягане. При експериментите си той установява и зависимостта на точката на кипене на водата от налягането, като тази зависимост е формулирана изключително точно дори според съвременните научни стандарти.
Ученият предлага температурната скала с неговото име в статия до Кралското общество на науките в Упсала.

Неговият термометър е обърнат –

точката на замръзване на водата е 100 градуса, а точката на кипене - 0 градуса. Първоначално Целзий нарекъл термометъра си „Сентигрейд” – от латинското название „сто стъпки”. Години наред след това хората го наричат просто „шведския термометър”.

През 1745 г., една година след смъртта на учения, скалата му е обърната от шведския ботаник Карл Линей за по-практични измервания в неговите парници. Първият съвременен документ, който показва използването на скалата на Целзий, е именно на Линей от 16 декември 1745 г. В него обяснява каква трябва да е температурата в оранжерията на ботаническата градина на Университета на Упсала.

Заниманията на Целзий са разностранни. Той прави и много географски замервания за общата карта на Швеция и е един от първите, които забелязват, че голяма част от Скандинавския полуостров бавно се надига над морското равнище. През 1725 г. Целзий става секретар на Кралското общество на науките в Упсала. Той е и един от основателите и първи членове на Кралската шведска академия на науките в Стокхолм.

Талантливият учен работи едновременно над много задачи, има открит характер и поддържа връзки с много колеги и приятели. На 25 април 1744 г. обаче умира само на 43 години от туберкулоза. Той е започнал много научни проекти, но успява да довърши малко от тях. Сред документите му има и ръкопис на научнофантастичен роман, част от действието на който се развива на звездата Сириус.

Автор: Калина Маркова