Великая Китайская стена: история создания, особенности, интересные факты

В Азии, в самом сердце величайшего континента Земли, страну, что зовут Поднебесной, прорезает с Востока на Запад Великая Китайская стена. Ее соорудили на скалистых гребнях высотой свыше 1000 метров.

фото: telemetr.me

По длине, массе и площади это самое большое и выдающееся сооружение, построенное человеком. Жемчужину древнего мира построили почти из 4 миллиардов кирпичей. 16 млн туристам, которые ее ежегодно посещают, хорошо известен лишь 80-километровый участок возле Пекина. Но если смотреть со спутника, то можно увидеть, что эта стена пересекает не менее 15 провинций Китая.

Чтобы пройти из одного конца до другого, потребуется два года. Бесконечная стена. Человеческий глаз не может охватить весь масштаб этого невероятного сооружения.

Новые технологии раскрывают методы строительства, демонстрирующие гений древних рабочих. Технологии, которые, по сути, преобразуют землю в камень.

Это настоящий архитектурный подвиг – построить огромную стену на такой высоте. Какие революционные технологии позволили китайцам возвести тысячи километров стены менее чем за 70 лет на таком крутом ландшафте? И что за секретный компонент, обнаруженный исследователями, объясняет ее невероятную долговечность?

История, наука и строительство Великой стены

Великая Китайская стена обрела всемирную славу во многом из-за уникальной формы. Она вьется через горы Северного Китая. Это невероятное сооружение построили, чтобы защищать Китайское срединное государство от атак монголов.

Это самое длинное сооружение, возведенное людьми. Через пустыни и горы оно проходит к морю.

Свыше ста лет археологи и исследователи путешествовали через Азию и шли по стене пешком, чтобы составить карту этого шедевра. Сегодня исследователи используют технологии вроде космических снимков, чтобы увидеть истинный масштаб строительства.

Стена пересекает дикие равнины Запада, пустыню Гоби, извивается через горы на севере страны и, наконец, упирается в Желтое море на северо-востоке Китая. Стена столь огромна, что на ее восточном конце солнце поднимается на 1 час 20 минут раньше, чем на западном.

В 2012 году объявили, что ее длина 6 700 км. Сегодня благодаря новым технологиям вроде дронов и радарных систем на спутниках у археологов есть инструменты для проверки новой гипотезы – стена гораздо длиннее.

Исследователи считают, что многие отрезки Китайской Великой стены не видны невооруженным глазом, они спрятаны под землей или разрушились в течение веков. Их не учли при расчетах длины. Эта гипотеза подтверждается изучением древних текстов.

Какова длина Китайской стены?

В 2007 году Китай обратился к отечественным экспертам, чтобы с помощью новейших технологий перемерить длину памятника. Это военное укрепление, чья история началась свыше 2000 лет назад, в течение столетий постоянно ремонтировалось и перестраивалось.

Чтобы точно определить длину стены, нужно сосредоточиться на поиске отсутствующих участков, которые были уничтожены или лежат под землей. Цифровые технологии помогли обнаружить видимые руины и с помощью GPS ученые воссоздали разрушенные фрагменты.

Затем они применили удаленное зондирование с воздуха. При облете районов установленные археологами радары прочесывали землю, чтобы определить точное местоположение каждого сантиметра найденной стены. Для этого на землю излучаются электромагнитные волны, они отражаются на приемник.

В отдаленных районах пустыни Гоби открываются руины, невидимые человеческому глазу. Так было обнаружено несколько новых участков стены, о которых раньше не знали. Благодаря этому была установлена новая начальная точка стены. Она находилась гораздо дальше, чем та, что отмечена в архивных документах.

Это не одна стена, а множество, и они расположены по всему Китаю. Согласно исследованию, более 40 тысяч участков. Участки разных эпох, которые сложили вместе в 2012 году, раскрыли подлинные размеры стены. По оценке общая длина составила 21 196 км. Это в четыре раза больше прежней оценки – 6 700 км.

Великая Китайская стена легко становится самым длинным сооружением на планете. Чтобы пройти стену пешком, человеку потребуется шагать по 8 часов в день в течение двух лет.

Если сравнить с окружностью нашей планеты – около 40 тыс. км, то стена простирается на половину длины окружности.

Китайские секреты

Зондирование раскрывает не только невероятную длину стены. Оно выявило участки, построенные не менее чем за 16 веков до возведения тех секций возле Пекина, которые хорошо известные туристам.

Как же выглядели те, совсем неизвестные тысячелетние части Великой стены? Какие материалы и технологии использовали для их постройки первые строители?

Чтобы обнаружить таинственные руины, нужно проехать 2 500 км на северо-запад от Пекина, к воротам Монголии в пустыню Гоби. Тут археологи с помощью спутникового зондирования заново открыли древнейшие руины Великой Китайской стены.

Высота укреплений составляла 9 метров. По результатам исследований было открыто не менее 168 км новых отрезков стены. Интересно то, что треть все еще в хорошем состоянии.

Чтобы лучше понять, в чем тут секрет, нужно перейти в микроскопический масштаб. Они сделаны из прессованной земли и песка. Мы представляем себе стену из камня и кирпича, большая часть здешней стены строилась из прессованной земли с добавками, которые, между прочим, остаются тайной.

В чем же первый секрет строительных технологий, который позволил этим сооружениям выстоять 22 века войн, ветровой эрозии и экстремальных температур в пустыне?

Прежде именно традиционные раскопки позволили археологам проанализировать древние стены. Но сейчас, благодаря трехмерному моделированию, можно как никогда раньше, наглядно представить стену.

Метод строительства древних частей Китайской стены

Стена состояла из разных слоев местных материалов. Слои спрессованной земли, перемежающиеся сухим тростником. Чтобы построить стену, сначала в деревянную опалубку засыпали землю, затем клали слои тростника и, наконец, утрамбовывали ее.

Очень простая технология. Чтобы сформировать стену, на месте перемешивали землю, песок, добавляли воду. Каждый слой утрамбовывался. Прессование придает материалам прочность. В микроскопическом масштабе, таким образом, удаляются пузырьки воздуха. Материал становится более плотным и прочным.

Но ученым все же непонятно, как эта методика, известная как глинобитное строительство, обеспечивала прочность стен. Как земля превратилась в материал, прочный, как камень и выстояла более 2 тысяч лет?

Руины обнаружены на расстоянии 100 км от Лессового плато, название которого происходит от очень мелкого песка на его поверхности. При изучении под микроскопом ученые обнаружили, что он на 20% состоит из глины, но есть кое-что еще. На молекулярном уровне они обнаружили молекулы карбоната кальция.

Карбонат кальция, существующий на Земле в виде известняка, мела, морских раковин, раковин улиток, если его измельчить, он станет цементом для строительных растворов. Видно, что в пустыне Гоби раковины измельчали и добавляли в раствор, чтобы придать ему прочности.

Уникальный состав Лессового плато, его глинистая почва с мелкими ракушками – один из секретов строителей. При измельчении из раковин получали карбонат кальция – связующее вещество, которое смешивают с водой. При застывании стены необычайно прочны и сравнимы с цементными.

Тростник-арматура

Обнаружение под микроскопом молекул карбоната кальция из лессового песка, раскрывает один из секретов прочности стен. Но эксперты при раскопках на местности обнаружили еще одну подсказку, объясняющую долговечность сооружения.

Слои раствора, как бетон, заливались вокруг длинных рядов тростника. Но почему китайцы выбрали именно это растение? Для чего?

Тростник строители использовали для усиления стен, он служит стальной арматурой, которую сегодня применяют бетонщики. Слой камыша является частью фундамента стены, он не только ее усиливал, но и делал более упругой. Основная функция камыша – сделать стены прочными, но его вторая функция не менее важна – это вентиляция стен.

У глинобитных стен есть недостаток – они впитывают влагу. Это полое растение усиливает стены и обеспечивает их вентиляцию. Чередующиеся слои тростника обеспечивали жесткость, стены были крепкими. Если стена намокала – она не впитывала влагу, воздух высушивал тростник, иначе он бы сгнил.

Наблюдения выявили гений древних строителей. Без современных технологий они обнаружили в пустыне глинистый песок, чтобы успешно построить плотное армированное сооружение, которое само себя высушивает. Невероятно прочная стена, выдерживающая войны и непогоду.

Одна из восхитительных черт стены в том, что при ее строительстве использовали климатоустойчивые материалы. Тростник гибкий и вентилируемый, он поглощает движение почвы и влияние времен года. Гораздо более устойчивый материал, чем современные жесткие сооружения.

Новейшие технологии пролили свет на скрытый облик Великой стены. Свыше 10 тысяч км стены состоят из земляных сооружений невероятной прочности, которая понадобилась, когда Срединное царство столкнулось с постоянными атаками с севера.

Династия Мин

Несмотря на ландшафт, будь это пустыни, равнины или горы, китайцам нужно было строить с беспрецедентной скоростью. Самый поразительный пример можно увидеть возле Пекина.

Здесь с XV века династия Мин построила не менее 8 500 км стены всего за 70 лет. В то время царство столкнулось с самыми опасными врагами в своей истории – с монголами.

В результате строителям нужно было срочно придумать прорывные технологии, чтобы с молниеносной скоростью возводить тысячи километров стены.

При династии Мин все были в нетерпении, было крайне важно быстро построить стену. Стройка такой стены с такой скоростью – это настоящий архитектурный подвиг.

Как же строители династии Мин сумели возвести стену всего за несколько десятилетий?

Важность новейших технологий для исследований сложно переоценить. Идея в том, чтобы адаптировать строительство к местным условиям – горным гребням. Из-за головокружительных высот на нее трудно взобраться, она покрыта растительностью, многие обрушившиеся секции стены почти невозможно исследовать.

Из каких материалов сделана Китайская стена эпохи Мин?

Невооруженному глазу кажется, что строения из-за его серо-синего цвета словно вырастают из горы, но при сканировании стены обнаруживается ее подлинная природа и материалы, из которых ее строили. Если на стены эпохи Мин посмотреть издалека, кажется, что они из камня. Если присмотреться, можно увидеть, что она разбита на составные части.

Строители эпохи Мин выбрали гранит, но только для фундамента. Поверх него для ускорения строительства и постройки огромного фасада они решили использовать кирпичи. Это их главная технология, чтобы быстро строить огромные участки стены.

Природный камень в избытке. Стена в основном проходит по горам. Они могли бы вырезать каменные блоки. Однако пришлось бы попотеть, чтобы придать им квадратную или прямоугольную форму. Поэтому строители предпочли кирпичи, потому что из них легче строить. У кирпича есть и другое достоинство – строители могли делать крупные кирпичи, чтобы ускорить темпы стройки.

Если сравнить китайский кирпич из Великой стены с обычным современным кирпичом, то первый в четыре раза больше. То есть производство строительного материала ускорялось в 4 раза. Такой кирпич весил до 10 кг, а значит секции стены строились быстрее.

Этот простой, но хитроумный ход позволил построить внушительные 8 500 км стены всего за 70 лет. По скромным подсчетам, для постройки Великой Китайской стены понадобилось 4 миллиарда таких кирпичей. Если их сложить торцами друг к другу, они два-три раза обогнут всю планету.

Под микроскопом видно, что кирпичи на 75% состоят из глины, пластичный материал, с которым легко работать. Где строители добыли миллионы тонн глины для строительства стены?

Стена Мин, проходящая по скалистым гребням, находится всего в считанных километрах от узких долин с крутыми склонами. У подножия гор, изучая профиль земли, можно обнаружить большие запасы глины, расположенные между землей и скалистой породой на глубине одного метра. Но на этом ландшафте есть растительность, китайцы выдирали ее и брались за слой глины.

Подземные печи для обжига кирпича

Как они обожгли миллиарды кирпичей за столь рекордный срок? Во время предварительных раскопок было сделано замечательное открытие – множество печей под землей.

Печи под землей они особенной – круглой формы, так называемые «печи-подковы». Согласно летописям, на одну печь приходилось 20 рабочих, а было таких – 271 печь.

Сотни печей по всей долине прямо возле глины. Близость к сырью сокращала время изготовления и ускоряла транспортировку к месту строительства. Древние кирпичные заводы всегда располагались близко к стене, это экономило силы. Ведь на вершину кирпичи несли люди.

В печи одновременно обжигали от 5 до 10 тысяч кирпичей. Это как промышленная революция.

Поместив производство материалов у подножия горы, китайцы поступили очень мудро. Но они также разработали революционный метод обжига, чтобы ускорить поставку кирпича. Кирпичи две недели сохли на солнце, а затем обжигались в печи не менее 48 часов.

Чтобы ускорить производство, строители нашли хитроумный способ сэкономить время на последней стадии изготовления, когда кирпичи охлаждались. Когда работает печь, кирпичи обжигаются, потом надо два-три дня, чтоб они достаточно остыли для использования.

Вот что придумали инженеры: если раскопать отверстие на потолке печи и залить внутрь воду, кирпичи остывают быстрее и не трескаются. Эффективная технология охлаждения, придуманная в эпоху Мин, неожиданно повлияла на цвет кирпичей – кирпичи из Великой стены однообразного серого цвета. Это необычно для местности, где при обжиге керамика становится красной. Необычный цвет появляется из-за охлаждения горячей печи холодной водой.

В результате физической реакции при ускоренном остывании печей строители эпохи Мин навсегда изменили облик Великой стены.

Непреодолимые стены

Но когда стену построили, инженеры столкнулись с новым вызовом. Как отразить нападение монголов, чье вооружение становилось все лучше?

Монголы пытались порохом разбивать камни и сносить стены, но все было напрасно, стены были крайне прочными. Они стали почти непробиваемы, даже для огнестрельного оружия, пушек, которые использовали, начиная с XVI века.

Как же строители эпохи Мин придали укреплению необычную прочность? Что за секретные компоненты, обеспечившие невероятную долговечность, хранит в своих недрах стена?

Если верить специалистам, секрет прочности Великой стены скрывается внутри ее кирпичей. Они крайне твердые – эти кирпичи особенные. Анализ древних текстов вкупе с открытием сотен печей для обжига пролили свет на здешнюю техническую революцию XVI века.

Управление огнем, температурой – самая сложная вещь при работе с печью. Если обжигать кирпич на открытом огне, он может лопнуть. Строители должны были обеспечивать непрерывный и постоянный жар в печи.

После высушивания на солнце кирпичи клали друг на друга, оставляя достаточно места для прохождения жара. Но как же кирпичи обжигали, не подвергая огню?

Раскопки археологов вкупе с трехмерным изображением позволяют лучше понять управление температурой в печи в форме подковы. А также определить роль этой странной круглой земляной крыши.

Огонь был не под кирпичами, а рядом с ними в тоннеле, который подавал горячий воздух кирпичам. Форма печи нагнетала жар между кирпичами, который выходил через дымоход. Поэтому обжиг при температуре свыше 1000 градусов был особенно равномерным.

Таким образом, получались особенные кирпичи, их можно было использовать снова и снова. Другими словами, люди эпохи Мин довели обжиг кирпича до совершенства. Технология даже стала военной тайной, а кирпичные заводы круглосуточно охранялись армией.

Чтобы поставлять тысячи особо прочных кирпичей весом до десяти килограммов каждый, кипела непрерывная работа. Для строительства стены люди подняли в горы почти 4 миллиона кирпичей.

Какие новаторства скрывают стены?

Внутри кирпича рабочие скрыли компонент, невидимый невооруженным глазом. Ключевой элемент, который придает кирпичу невероятную прочность.

Под микроскопом можно обнаружить камень, в частности, гранит. Очень плотный и твердый материал. Почему же строители не строили из кирпича по всей длине стены?

Они не использовали лучшие материалы там, где не было необходимости. Кирпичи и камни создают облик – фасад, а внутри был мусор: обрезки камня после создания фундамента, земля, которую отбрасывали, докапываясь до глины. Использовались абсолютно все материалы.

На гранитные глыбы строители эпохи Мин сбрасывали отходы из гранита и земли, а затем, чтобы утрамбовать конструкцию, ставились каменные блоки.

Чтобы построить стену невероятных размеров – высотой до 7 метров, даже до 12, на сторожевых башнях, люди применяли искусную технологию. Крутые стены невероятной крепости – их необычайная твердость зависит от последнего компонента, который обнаружили недавно.

Гиперспектральный датчик позволяет определить химические компоненты стены, например, если в стене цемент. Благодаря таким данным ученые смогли сравнить каждый состав секции стены.

Они заметили, что раствор, используемый для связки кирпичей в эпоху Мин свыше 600 лет назад, имеет необычный химический состав. Этот уникальный раствор сочетает неорганические компоненты, такие как камни и песок с загадочной органической составляющей.

Секретный элемент

Династия Мин не только строила из красивых кирпичей стены, у нее был секретный компонент для скрепления кирпичей. Кирпичи скреплялись раствором, который делает их неприступными не только для людей, но и для природных явлений.

В горах температура падает до минус 30 - 40 по Цельсию. Нужен гораздо более прочный раствор. Что за секретный компонент использовали строители для придания стене невероятной прочности?

В стене археологи обнаружили странный белый материал. Цвет, который по поверью делает раствор непробиваемым, породил мрачную легенду. Археологи предполагали, что в стену замуровывали умерших строителей.

Некоторые свидетельства того времени говорят о том, что в стенах хоронили людей. Кости перемалывали на строительный раствор, но пока в самой стене не нашли ни одного фрагмента человеческих останков, лишь останки животных, употребленных в пищу.

Анализ образцов под микроскопом показал, что строительная смесь состояла из песка, камней и извести, состоящей из карбоната кальция. Но с первого взгляда не видно органический элемент, который обнаружил инфракрасный датчик.

Образцы раствора были изучены в лаборатории. При помощи йодно-химического теста ученые выяснили происхождение органической молекулы в составе раствора.

Научный тест показывает, что в образце есть крахмал – органическое вещество, которое обычно вырабатывают растения. Дальнейшее исследование показало, что образец содержит клейкий рис. Чтобы создать один из самых необычных строительных растворов, они использовали компоненты ежедневного рациона – клейкий рис.

Рис выделяет воду, в которой обнаруживается крахмал. При реакции с известью крахмал усиливает прочность материала. Крахмал содержит молекулы амилопектина. У нее длинные участки, которые захватывают молекулы карбоната кальция из извести и не дают им кристаллизоваться. Они схватываются гораздо прочнее и придают материалу необычайную крепость.

По результатам тестов было выяснено, что раствор с содержанием от 2 до 5% клейкого риса более устойчив к сжатию – воздействию силы, а его поверхность лучше сопротивляется воздействию воды и воздуха.

Эти необычные свойства помогли стене в течение столетий выдерживать экстремальные температуры, а также землетрясения и даже пушечный огонь.

Добавляя раствору прочность, крахмал также защищает молекулы извести, ограничивая их контакт с воздухом внутри раствора. Когда твердая известь выветривается, мягкий известняк внутри затвердевает, и стены становятся невероятно долговечными.

Эпилог

Если верить ученым, раствор с клейким рисом – одно из величайших изобретений китайской цивилизации – это первая известная композитная строительная смесь. В ней неорганические компоненты типа камней и песка, а также органический компонент – рисовая мука. Цемент со временем разлагается, а раствор с клейким рисом только твердеет.

Многие десятилетия новейшие технологии раскрывали тайны Великой стены. Например, ее подлинную длину – 21 196 км. Ее большая часть простояла тысячелетиями благодаря глинобитной кладке и слоям тростника.

Научный анализ показал, как глиняные кирпичи и композитный раствор обеспечивают прочность самого известного участка стены. Но исследователи считают, что они знают еще не все.

Это памятник, живущий в гармонии с природой, извивающийся через пересеченную местность и заставляющий специалистов строить догадки о технических и человеческих возможностях для его постройки. Даже сегодня в некоторых местах невозможно взобраться на стену. Исследователи понятия не имеют, как строителям удалось построить некоторые башни…