Вокруг колесá

Вокруг колесá

Давным-давно наши предки совершили неолитическую революцию — перешли от палеолита (старого каменного века) к неолиту (новому каменному веку). Не так, конечно, что на общем собрании решили и перешли. А постепенно, незаметно... Оп! У охотников и собирателей внуки внуков оказались скотоводами и земледельцами. И ремесленниками.
А это совсем другое дело. Другие заботы, другие мечты. Люди стали работать, планировать свое время, делать запасы. Поменялся уклад жизни, понадобились новые инструменты и приспособления. Примерно в это время предки изобрели колесо.
Почему примерно? Ну времена-то были доисторические. (Это такие времена, когда письменности еще не было.) На стенах пещер, конечно, уже рисовали. Но никто не записывал в «ленту» или «на стене»: «Представляете, мой брат изобрел колесо! Оно такое классное! Это так просто и очень полезно! Как я сам не дотумкал?» (И точная дата проставлена.) Нет, не было такого.
Поэтому мы не знаем, где и когда изобрели первое колесо. И не знаем даже, было оно сделано для повозки или для гончарного круга. А вдруг это были жернова? Можно только догадываться.
Известно лишь, что когда европейцы прибыли в Америку и Австралию, местные жители не использовали колес. А самым старым из найденных в Европе колес больше пяти тысяч лет.
Мы называем колесом диск или обод со спицами, закрепленный на оси, чтобы можно было его вращать. Многие идеи человек позаимствовал у природы. Но колесо — это собственное изобретение наших предков.
Поговорим здесь о колесах и о том, что с ним связано.

Вокруг мифов и легенд
Колесо было изобретено так давно, что попало в мифы и предания многих народов Европы, Азии, Северной Африки.
Древние египтяне верили, что человека и животных создал на своем гончарном круге Хнум — бог плодородия и хранитель истоков Нила.
Древние римляне изображали богиню удачи Фортуну, стоящей на колесе, означающем движение, изменчивость, непостоянство. Пока крутится колесо Фортуны, одни люди по воле судьбы возвышаются; другие, потерпев неудачу, падают с высоты своего положения. Колесо жизни никогда не останавливается. А Фортуна такая ветреная особа...
Древние славяне считали, что солнце после захода превращается в колесо и всю ночь катится под землей к месту восхода. Поэтому колесо использовалось во многих старинных обрядах.
А в скандинавской мифологии есть волшебная мельница Гротти. Из-под ее жерновов можно было получить все, что пожелает хозяин — богатство, мир, счастье. Но ни один человек не мог вращать жернова, такие тяжелые они были. На Гротти работали две великанши. Однажды мельницу захватил морской конунг (король). Он погрузил Гротти на свой корабль и распорядился молоть соль. В те времена соль была очень дорогой — настоящее сокровище. Хозяину все было мало. В конце концов под тяжестью соли корабль утонул. Море стало соленым, а в том месте, где вода прошла через отверстие жерновов, в Норвежском море и сейчас есть водоворот Мальстрем (maelstrom от слов «мельница» и «течение»). В романе Жюля Верна «20 000 лье под водой» в этот водоворот попал... Впрочем, мы отвлеклись.

Вокруг мельницы
Итак, мельница. На мельнице есть жернова — круглые камни, в которых сделаны специальные бороздки. Нижний жернов неподвижный, а верхний надет на вал и крутится. Зерно попадает в бороздки, камни трутся друг о друга и растирают зерно в муку.
Крутить жернова — тяжелая работа и для человека, и для животных, которых запрягали, чтобы они ходили по кругу, вращая жернов. И люди изобрели двигатели. На мельнице часто работает водяное или ветряное колесо.
Первые ветряки были сделаны прямо на валу, который вращает жернов. Паруса, растянутые вдоль вала, ловили ветер. В дополнение строили две стены, чтобы получался коридор для потоков воздуха.
Вертикальное водяное или ветряное колесо позволяют взять у природы больше мощности. Но жернова лежат горизонтально. Иначе как в них зерно подсыпать? Пришлось изобретать «поворот». Вот такой:
Река крутит водяное колесо, и это движение передается на жернова через зубчатые колеса — одно колесо вертикальное и соединено с водяным, другое горизонтальное и соединено с жерновами. Колеса зацепляются зубьями. Если одно крутится, другому тоже приходится. Так получается поворот вертикаль-горизонталь.
Эти же зубчатые колеса ускоряют вращение, потому что колесо двигателя большое, а колесо жерновов маленькое. На маленьком колесе помещается меньше зубьев. И ему приходится крутиться быстрее, чтобы поспевать за большим. Так и получается, что жернова крутятся быстрее, чем колесо-двигатель.
Вот сколько на мельнице разных колес: верхний жернов, колесо-двигатель, зубчатые колеса.
А еще у ветряной мельницы поворачивается «голова». Ветер же может дуть с разных сторон. И мельничную голову-башню поворачивают за ним. Это, конечно, не совсем колесо, но очень похоже на него.

Вокруг часов
При слове «башня» мне вспоминаются часы. Башенные. А ведь и в часах есть колеса. Неспроста же механические часы круглые. Раньше их даже называли колесными. А на башнях их устанавливали для того, чтобы вниз могла спускаться гиря — двигатель часов.
Гиря под тяжестью своего веса стремится вниз и приводит в движение систему больших и маленьких зубчатых колес. Для равномерности и точности отсчета времени в часах применяют спусковой механизм и маятник.
А мы же помним, что в системе зубчатых колес большие и маленькие вращаются с разной скоростью. Значит, можно подобрать такие колеса, что одно будет делать оборот за час (к нему крепим часовую стрелку), другое будет делать оборот за минуту (для минутной стрелки). Третье колесо будет отвечать за удар колокола каждые четверть часа.
У многих башенных часов есть сложные механизмы, двигающие фигурки, играющие мелодии, отбивающие время ударами колокола. Все эти механизмы имеют зубчатые колеса и валики — цилиндры, вращающиеся на оси. По сути, они тоже колеса.
На валиках сделаны шипы. На первый взгляд, они расположены как придется. На самом деле шипы кодируют мелодию или игру фигурок. Валик поворачивается, и каждый шип в свое время нажимает клавишу, поддевает молоток или рычажок. А зрители слышат музыку или наблюдают представление.
Башенные часы с боем называются куранты. Одни из самых старых действующих — куранты на Спасской башне Московского Кремля. Они исполняют перезвоны, гимн России и песню «Славься» М. И. Глинки.
Дальние родственники башенных часов — музыкальная шкатулка и шарманка. В их механизмах тоже используются колеса-валики с шипами. Впрочем, что я тут рассказываю. Все же читали сказку В. Ф. Одоевского «Городок в табакерке»?

Вокруг велосипеда
Что это мы все о жерновах да валиках? Поговорим о колесах, на которых ездят.
Всякий, кто хоть раз ездил на колесах, знает, как важно не просто ехать, а ехать в нужную сторону и с нужной скоростью. Другими словами это называется «управлять транспортным средством».
И первым транспортным средством, которое изобрели предки, был... Нет, не велосипед. Это была повозка.
Археологи находят колеса, жестко закрепленные на оси, и такие, что могут на ней поворачиваться. Казалось бы, нет большой разницы, крутится колесо вместе с осью или поворачивается на ней. Но на поворотах дороги внутреннее и внешнее колесо повозки проходят разный путь. Колеса должны быть свободны друг от друга. Иначе в повороте одно будет катиться, а другое тащиться, прокручиваться, мешать, изнашиваться.
Постепенно месту соединения колеса и оси стали уделять все больше внимания. На колесе появилась ступица. Ее стали смазывать. Когда на повозке ехали сколько-нибудь далеко, с собой обязательно брали баночку с дегтем — смазывать колеса. Слыхали поговорку: «Скрипит, как не смазанное колесо»? Главное, оно не только скрипит, но и хуже едет.
Трение — вот причина проблем не смазанного колеса и главный враг того, кто едет на колесах. Ступица при вращении трется об ось и тормозится. А что, если между ступицей и осью поместить шарики? Тогда ступица будет не тереться, а катиться на этих шариках вокруг оси. Получится шарикоподшипник.
Прообраз современного шарикоподшипника придумали еще в Древнем Риме. Инженеры, строители и архитекторы использовали его в своей работе. Например, Гром-камень для пьедестала Медного всадника перемещали на платформе с помощью бронзовых шаров, катящихся по двум желобам (читайте об этом в книге Дины Арсеньевой «Медный всадник. Главный всадник Петербурга»).
Но только в 19 веке изобрели технологию и станки, чтобы делать круглые одинаковые шарики для подшипников. До этого шарики изготавливали вручную, и они были почти круглые и почти одинаковые. А это очень плохо для подшипников.
На самых первых четырехколесных повозках колеса передней оси не поворачивались вправо-влево. Это значит, что на повороте они волоклись по дороге и мешали движению. На современных повозках, автомобилях, велосипедах передние колеса поворачиваются. Причем на авто и велосипедах без этого не получилось бы управлять поворотом.
Наверное, вы обращали внимание, что вилка на переднем колесе вашего велосипеда установлена под углом — переднее колесо немного вынесено вперед. Этот угол называется кастер (или кастор). И он нужен, чтобы велосипед после поворота проще было выровнять.
Колеса велосипеда приводит в движение человек. На первом велосипеде ездок отталкивался ногами от земли. Потом стали делать педали на ступице переднего колеса. И только потом появилась знакомая нам цепная передача со «звездочками» (привет зубчатым колесам часов и мельниц).
Велосипед, который был изобретен в начале 19 века, много раз менялся. И даже не самые удачные модели находили своих энтузиастов.
Например, первое «двухколесное» кругосветное путешествие было предпринято на велосипеде без шарикоподшипников, кастера и цепной передачи. Велосипед имел большое переднее и маленькое заднее колеса. Остряки прозвали ту модель «пенни-фартинг». Разные колеса были совсем как две британские монеты — большое пенни и маленький фартинг.
Только в конце 19 века появился велосипед в том виде, в котором мы его знаем: с двумя одинаковыми колесами, цепным приводом на заднее колесо и рулем с углом кастера. Самая успешная модель тех лет называлась «Rover» («Бродяга»). Именно с него началось всеобщее увлечение велосипедами. Такую конструкцию назвали «безопасный велосипед». На нем, и правда, было проще и безопаснее ездить, чем на «пенни-фартинге», которому «Бродяга» пришел на замену.
Кстати, вы замечали, что цепь на велосипедах всегда справа? Это оттого, что мы в большинстве своем правши. И наша толчковая нога — левая. Поэтому и на велосипед удобнее садиться слева. А цепь сделана справа, чтобы не мешала.
Современные велосипедисты используют смартфоны и умные часы, чтобы знать, сколько километров и с какой скоростью они проехали. Но люди мерили расстояния и тогда, когда смартфонов еще не было. Самый простой прибор для измерения пройденного пути называется одометр. Это устройство «умеет» считать обороты колеса. За один оборот колесо проходит расстояние, которое можно измерить. Если посчитать, сколько оборотов сделало колесо в дороге, можно узнать какой путь пройден. Вот так просто — чтобы узнать длину дороги, достаточно прокатить по ней колесо.
А еще велосипед — это указатель у входа в магазинчик детских книг «Я люблю читать».

Вокруг слова
Прокатились на колесах, а теперь обратимся к чтению. Какие родственники найдутся у слова «колесо»? Мы же знаем, что слова не живут в одиночку.
У слов «колесо» и «кольцо» общий родитель — старинное слово «коло», означающее и «колесо», и «круг». От него же произошли «около» и «околица», которые означают «поблизости», «вокруг».
Если колесо и кольцо — родственники, значит, и кольчуга им не чужая.
От колеса произошла колея. Это след, оставленный колесом на дороге. И, может быть, даже колдобина — яма, выдолбленная колесом.
Коляска и колымага такие разные, но обе обязаны названием колесу. А еще бывает двуколка (двухколесная повозка) и четырехколка (четырехколесная). И, конечно же, колесница.
Есть у колеса «съедобные» родственники. Некоторые исследователи считают, что колесу родственник колбаса. Что ж. Вполне возможно. Ведь колбасу раньше часто делали в виде кольца. «Катись колбаской», как говорится.
Колобок — круглый хлебец, похожий на солнце, и вовсе катился по дороге, как заправское колесо, пока его не съела Лиса Патрикеевна.
И калач тоже от слова «коло». Не смотрите, что буквы отличаются. Так бывает. Если слово старинное, буквы в нем со временем могут поменяться. А калачи начали печь давным-давно. Они даже попали на гербы некоторых городов. Самые знаменитые калачи красуются на гербе Мурома (подробнее читайте в книге Надежды Щербаковой «Муром. Родина Ильи Муромца»).

Колёса вокруг
Вокруг нас так много колес, они такие разные. На одних мы ездим, другие работают в механизмах, третьи служат игрушками. Посмотрим-ка. Что вокруг нас круглое и вращается на оси?
Например, юла. Чем не колесо? Тут еще одно его свойство — юла не только крутится, но и держится в одном положении, пока крутится. Это свойство называется гироскопический эффект. Его используют не только в игрушках. Гироскопы — важная часть систем навигации для кораблей, самолетов, космических ракет. Лишь недавно в этих системах стали появляться гироскопы нового типа без вращающихся деталей.
Колесо пригодилось создателям мультфильмов. Люди давно заметили, что быстро меняющиеся картинки человеческий глаз воспринимает так, будто видит движение. Изобретатели догадались разделить диск на секторы и нарисовать в каждом один кадр короткого мультфильма. Потом этот диск вращали, и зрители видели изящных танцовщиц, ловких спортсменов, бегущих животных. Такие аттракционы пользовались успехом довольно долго. И только потом уже придумали кинопленку. (Подробнее читайте в книге Юлии Ивановой «Мультфильмы. Секреты анимации».)
Среди музыкальных инструментов есть колесная лира. Она напоминает скрипку. Но вместо смычка в ней используют колесо, над которым натянуты струны. Колесо крутят — лира звучит.
А если прикрепить к колесу лопасти, будет вентилятор. Или гребной винт корабля. Или турбина электростанции.
Поищем колеса под землей? Они там есть! Для прокладки тоннелей строители используют проходческие щиты. Их передняя часть — вращающийся диск с «зубами». Щит вгрызается в землю и продвигается вперед, оставляя за собой круглый тоннель. Наверное, обращали внимание, что в тоннелях часто стены и потолок образуют дугу. На строительстве Московского метрополитена работают несколько щитов диаметром 6 и 10 метров. А еще у них есть имена: Татьяна, Арина, Анастасия... (Про метро читайте в книге Наталии и Василия Волковых «Метро. Подземный город».)
Если колесо сделать широким и, вращая его, наматывать на этот барабан веревку, будет лебедка. Тоже замечательное изобретение. Например, удобно ведро из колодца доставать. И перемещать тяжелые грузы. И поднимать якоря кораблей. И двигать декорации на сцене театра.
Множество удивительных изобретений было сделано в эпоху Возрождения. Возьмем для примера только одно. Читательское. В 16 веке Агостино Рамелли придумал книжное колесо – вращающийся книжный шкаф, похожий на мельничное водяное колесо. Но вместо лопаток на нем были устроены места для книг, как будто они пассажиры на колесе обозрения. Читатель в библиотеке мог, не вставая с места, поворачивать книжное колесо, подтягивая нужную книгу.
В разные времена люди изобретали овальные и даже квадратные колеса. Но мало кто о таких конструкциях вспоминает.
А вот круглое колесо катится по дороге уже не первую тысячу лет. Крутится зубчатым колесом, верится юлой, поворачивается по воле Фортуны. Все перемелется в жерновах истории. А колесо покатится дальше. Потому что как же нам без колеса?