← Все статьи

Михаил Поляков

Как римские акведуки заставляли воду подниматься: перевёрнутый сифон в Аспендосе, архимедов винт и водяные колёса

Уровень: ПростойВремя чтения: 6 мин

Темы: История, Наука

Холмистая долина с каменным водоводом, двумя каменными башнями посреди долины и баком на противоположном склоне

Короткий ответ: римские акведуки в основном вели воду вниз, под действием силы тяжести. Там, где на пути была долина, иногда строили перевёрнутый сифон: закрытую трубу, которая спускалась в долину и поднималась на другой стороне. Вода в ней поднималась потому, что выход стоял немного ниже входа, и напор воды сверху выталкивал её вверх. Так было устроено, например, в акведуке Аспендоса на юге современной Турции. При этом, по словам опрошенного Live Science исследователя, римские инженеры сифонов по возможности избегали и предпочитали строить мост. А чтобы поднять воду из реки на поле или откачать из шахты, у римлян были машины: архимедов винт, водяные колёса с вёдрами и ручной насос, который связывают с именем Ктесибия.

Откуда вопрос

Материал Live Science вышел 11 октября 2026 года в рубрике, где редакция отвечает на вопросы читателей. Автор Оуэн Ярус. Акведуки, пишет он, одни из самых заметных римских построек, сохранившихся до наших дней. Вода шла по ним постепенно вниз, к городам. Но у некоторых акведуков, как в Аспендосе, были участки, где воде приходилось подниматься.

Перевёрнутый сифон в Аспендосе

Акведук в Аспендосе построен во II веке нашей эры. Его устройство учёные восстановили, в том числе с помощью компьютерной модели. Подробно его описал Пауль Кессенер, исследователь из Университета Радбауд в Нидерландах, в статье 2000 года в Journal of Roman Archaeology. Устройство, по пересказу Live Science, такое:

  1. На одной стороне долины стоял напорный бак, куда вода приходила по обычному каналу.
  2. На другой стороне долины стоял приёмный бак, немного ниже напорного.
  3. Между ними, в самой долине, построили две башни.
  4. Вода падала по крутому склону, и возникающее давление поднимало её на первую башню. Дальше она круто спускалась с другой стороны, и этот напор позволял ей подняться на вторую башню. В конце вода приходила в приёмный бак и шла дальше к городу.

Почему это работает, объясню своими словами, это школьная физика, а не пересказ статьи. В закрытой трубе, полностью заполненной водой, вода стремится встать на одном уровне в обоих концах, как в сообщающихся сосудах. Если выход ниже входа, вода будет течь, даже если по дороге труба спускается в долину и снова поднимается. Если выход поднять до уровня входа, поток остановится. Цена такого решения давление: на каждые 10 метров глубины вода давит на стенки трубы примерно на одну атмосферу сильнее. Чем глубже долина, тем прочнее должна быть труба в самой низкой точке.

Главная опасность: воздух в трубе

Важно было не дать в трубах образоваться воздушным пробкам. Джованни Де Фео, профессор промышленной инженерии Университета Салерно в Италии, объяснил Live Science, как с этим справлялись. Напорный и приёмный баки делали относительно большими. Когда поток входил в широкую камеру, он замедлялся, пузырьки воздуха успевали подняться к поверхности и выйти через открытый верх. Так снижался риск воздушных пробок.

Почему пробка опасна, тоже моё пояснение. Пузырь воздуха в верхней точке трубы занимает часть сечения и мешает потоку. Если таких пузырей набирается много, вода идёт хуже или останавливается.

Почему римляне предпочитали мост

Чарльз Ортлофф, научный сотрудник кафедры антропологии Чикагского университета, у которого есть подготовка и в инженерии, и в истории, сказал Live Science, что римляне старались сифонов избегать. Встречая долину, римские инженеры, по его словам, предпочитали вместо сифона строить мост с каналом наверху. Пример такого решения акведук в Сеговии в Испании, мост которого сохранился до сих пор.

Почему так, Ортлофф в пересказе Live Science не объясняет. Возможная причина следует из физики выше, это моё предположение: в глубокой долине трубы сифона испытывают большое давление, а мост держит открытый канал, где вода тоже давит на стенки, но слабее: давление зависит от глубины воды, а она в канале невелика.

Как поднимали воду без сифона

Сифон переносил воду через долину, но не поднимал её выше источника. Чтобы поднять воду из реки на поле или из шахты, нужны были машины. Live Science называет три.

Архимедов винт. Его иногда использовали, чтобы поднимать воду из рек на поля. Изобретение приписывают греку Архимеду, жившему в III веке до нашей эры. Но, как пишет Live Science, историки Стефани Далли и Джон Питер Олесон в статье 2003 года отметили, что винт мог появиться и раньше. По словам Ортлоффа, винт, который вращали животные, мог поднимать воду с уровня реки на более высокие участки земли. Live Science приводит описание с сайта Музея древнегреческой технологии Котсанаса: деревянный вал, на который один поверх другого наматывали тонкие гибкие ивовые или плетёные прутья, получался бесконечный винт. Винт помещали в деревянную трубу и ставили в воду под наклоном 30 градусов. Когда винт вращали, он поднимал воду.

Водяное колесо. Такие колёса применяли и в римских шахтах. По научной статье 2024 года в пересказе Live Science, это большое колесо, похожее на колесо повозки, но крупнее, с закреплёнными на нём вёдрами, которые черпают воду.

Насос Ктесибия. Его приводили в движение рукой, качая деревянный рычаг. По описанию той же статьи, у насоса было два цилиндра с поршнями, соединённые с центральной камерой, и вода выходила через сопло, присоединённое к этой камере.

Опыт, который можно повторить дома

Это мой совет, а не часть материала. Принцип перевёрнутого сифона можно увидеть на кухне.

  • Что нужно: две небьющиеся пластиковые ёмкости, например обрезанные бутылки, прозрачная гибкая трубка длиной около метра, вода.
  • Как делать: всё делается в раковине или ванне. Поставьте ёмкость с водой на устойчивую широкую опору, например перевёрнутую кастрюлю, вторую пустую ёмкость на дно раковины рядом. Заполните трубку водой целиком под краном, зажмите оба конца пальцами, опустите один конец в верхнюю ёмкость, другой во вторую. Середину трубки опустите ниже, на дно раковины, это «долина». Отпустите концы: вода спустится в «долину», поднимется через край нижней ёмкости и потечёт в неё.
  • Чем проверить, что поняли принцип: поднимайте нижнюю ёмкость руками, пока уровень воды в ней не сравняется с уровнем в верхней. Поток остановится, хотя трубка та же: выход больше не ниже входа.
  • Безопасность: только чистая вода, без химии, ёмкости небьющиеся, трубку не заполнять ртом, а набирать под краном; детям делать вместе со взрослым.

Итог

Римские акведуки в основном полагались на силу тяжести. Там, где нужно было пересечь долину, иногда строили перевёрнутый сифон, как в Аспендосе: вода спускалась и поднималась по закрытой трубе, потому что выход был немного ниже входа, а большие баки на концах выпускали воздух. Но, по словам Чарльза Ортлоффа, римляне предпочитали мосты, как в Сеговии. А поднимать воду выше источника, из рек и шахт, помогали машины: архимедов винт, водяные колёса и ручной насос.

Я занимаюсь ИИ-агентами и автоматизацией, а здесь иногда пишу о науке и истории техники. Если хотите посмотреть мои проекты или обсудить свою задачу, загляните в портфолио.

Источники