Почему наклонена Пизанская башня: мягкая глина, 199 лет стройки, наклон в 5,5 градуса и как инженеры не дали ей упасть
Пизанская башня наклонена потому, что построена на фундаменте глубиной около трёх метров в грунте из мягкой глины, песка и ила – бывшем русле Арно, – и земля под её южной стороной сжалась сильнее, чем под северной: колокольня Пизанского собора, начатая в 1173 году, начала крениться, как только в 1178-м закончили третий ярус, и каждый следующий строитель пытался выправить её, делая одну сторону новых ярусов выше другой, – потому башня слегка изогнута. На неё ушло 199 лет с двумя перерывами в десятилетия из-за войн, которые дали глине осесть и, вероятно, потому она не упала. К 1990 году наклон достиг 5,5 градуса – 4,5 метра от вертикали наверху, – и башню закрыли как близкую к обрушению; между 1990 и 2001 годами инженеры вынули 38 кубометров грунта из-под северной стороны и вернули её примерно к 4 градусам, где она устойчива с тех пор. Ниже – грунт, здание, наклон, исправления, цифры и истории, с собором, к которому она относится, из коллекции «Здания по стилям».
Грунт
Пиза стоит на пойме между Арно и Серкьо, на земле, нанесённой реками: под Площадью чудес первые 10 метров – илистый песок и глина, ниже 30 метров мягкой морской глины, «Панконе», и лишь глубже 40 метров плотный песок. Вся площадь мягкая, и собор с баптистерием тоже наклонены – баптистерий на 0,6 градуса. Строители башни вырыли кольцевой фундамент глубиной около 3 метров и диаметром 19,6 под башню весом 14 500 тонн, что дало давление около 500 килопаскалей на глину, способную нести меньше, а глина под южной стороной оказалась слабее и мокрее, чем под северной. Наклон, стало быть, не изъян башни, а изъян грунта, и начался он, как только приложили вес; будь башня построена за несколько лет на полную высоту, по расчётам комиссии 1990-х она упала бы во время стройки. Пизанская башня.
Стройка, 1173–1372
- 1173. 9 августа начинают отдельно стоящую колокольню романского собора, четвёртое здание соборной площади, – цилиндр из белого каррарского мрамора с аркадными галереями на каждом ярусе; архитектор неизвестен, а традиционное приписывание Бонанно Пизано опирается на имя, найденное на куске камня у основания в 1820 году.
- 1178. На третьем ярусе башня начинает крениться – сначала на север, потом на юг, – и стройка встаёт; Пиза следующий век воюет с Генуей, Луккой и Флоренцией, и башня стоит недостроенной 94 года, пока глина под ней уплотняется.
- 1272. Джованни ди Симоне возобновляет стройку и добавляет четыре яруса, делая колонны и арки южной стороны выше северных, чтобы вернуть башню к вертикали; теперь она изогнута как банан, и наклон продолжается.
- 1284. Стройка снова встаёт после того, как Генуя уничтожает флот Пизы в битве при Мелории; башня стоит в семь ярусов почти век.
- 1319–1372. Томмазо Пизано добавляет звонницу, восьмой ярус, опять со смещением к северу; башня закончена на высоте 56 метров с семью колоколами, самый большой из которых, 3,6 тонны, отлит в 1655 году; наклон около 1,6 градуса.
Стиль и соборный ансамбль с собором, баптистерием и обнесённым стеной кладбищем описаны в статье «Романский стиль»; собор, начатый в 1063 году на добычу от победы над сарацинами, – в коллекции.
Наклон, 1372–1990
Башня продолжала крениться примерно на 1,2 миллиметра в год – на миллиметр-другой больше каждый век, – пока глина ползла под нагрузкой. Измерения начинаются в 1817 году, когда два английских архитектора записали 5 градусов; в 1838-м Алессандро делла Герардеска откопал основание башни, ушедшее в землю, чтобы открыть фундамент и устроить дорожку, наткнулся на воду и вызвал внезапный добавочный крен в несколько сантиметров. В 1934 году Муссолини велел выпрямить башню, и инженеры просверлили в фундаменте 361 отверстие и закачали 90 тонн цемента, отчего она накренилась сильнее; в 1966 и 1985 годах новое бурение вызвало новые рывки. К 1990 году вершина ушла от вертикали на 4,5 метра, наклон был 5,5 градуса и ускорялся, а кладка южной стороны испытывала напряжение, близкое к пределу прочности мрамора; обрушение Гражданской башни в Павии в 1989 году – похожей средневековой башни, упавшей без предупреждения и убившей четверых, – решило дело: правительство закрыло башню 7 января 1990 года и назначило комиссию инженеров под началом Микеле Ямиолковского с Джоном Берландом из Имперского колледжа как специалистом по грунтам.
Как её спасли, 1990–2001
- 1992. Второй ярус обмотали стальными тросами, чтобы удержать кладку, а в 1993 году на северной стороне основания сложили 600 тонн свинцовых слитков как противовес; башня отошла на 1 сантиметр. Попытка 1995 года заменить свинец анкерами в глубоком песке, замораживая грунт жидким азотом, за одну ночь качнула башню к югу на 1,5 миллиметра и была брошена; свинца добавили.
- 1998. От третьего яруса к анкерам в 100 метрах протянули два стальных троса, чтобы поймать башню, если она сдвинется на следующем шаге.
- 1999–2001. Выемка грунта: под северную сторону под углом завели 41 бур и вынимали глину малыми порциями, по несколько литров, чтобы северная сторона осела и башня под собственным весом повернулась назад к вертикали. За два года вынули 38 кубометров, и вершина вернулась на 45 сантиметров – с 5,5 примерно до 4 градусов, наклона 1838 года; свинец и тросы сняли, и башню открыли 15 декабря 2001 года.
- 2001–2008. Установили дренаж, чтобы держать уровень грунтовых вод под северной стороной постоянным, и наблюдения показали, что в 2008 году башня перестала двигаться впервые в своей истории. С тех пор она сама выпрямилась ещё на 4 сантиметра.
Комиссия никогда не ставила целью выпрямить башню – это отняло бы причину ехать в Пизу, – а лишь вернуть её к наклону, который она переживала веками. Берланд оценил, что теперь она безопасна не меньше чем на 200 лет.
Цифры
- Высота. 55,86 метра с низкой стороны, 56,67 с высокой; восемь ярусов, 294 ступени с северной стороны и 296 с южной; стены толщиной 2,4 метра у основания.
- Вес. 14 500 тонн на фундаменте диаметром 19,6 метра и глубиной 3.
- Наклон. Около 3,97 градуса сегодня, 3,9 метра от вертикали наверху; 5,5 градуса в 1990 году.
- Срок. 199 лет, 1173–1372, из них около 25 – стройка.
- Спасение. 11 лет и около 30 миллионов евро, 38 кубометров грунта, 45 сантиметров назад.
- Посетители. Около 5 миллионов в год на площади, вход в башню ограничен 45 людьми каждые 15 минут по билету на время; детей до восьми лет не пускают, подъём занимает около получаса.
Версии и теории
- Галилей бросал с неё шары. История о том, что Галилей, преподаватель в Пизе в 1589–1592 годах, сбросил с башни два шара разного веса, показав, что они падают вместе, идёт из биографии, написанной его учеником Вивиани после его смерти; сам Галилей об этом не упоминает, и историки считают это мысленным экспериментом или легендой. Голландский опыт 1586 года с церковной башни в Делфте сделал то же первым.
- Её построили наклонной нарочно. Нет: её построили на мягком грунте, она накренилась, и поздние строители её выправляли; изгиб в ней – доказательство.
- Войны её спасли. Да, в том смысле, который принимают инженеры: два долгих перерыва дали глине уплотниться под недостроенной башней, а башня, построенная без остановки, рухнула бы.
- Она упадёт при нашей жизни. По данным – нет: она устойчива с 2008 года, а наклон меньше, чем в 1838-м.
- Муссолини сделал хуже. Верно: закачка цемента 1934 года задокументирована как увеличившая наклон, как и раскопки 1838-го и бурение 1966 и 1985 годов. Каждое вмешательство до 1990 года вредило башне.
- Другие падающие башни. Пизанская – не самая наклонная: церковная башня в Зурхузене в Германии наклонена на 5,19 градуса, колокольня в Бад-Франкенхаузене – на 4,9; Гаризенда в Болонье, 4 градуса, закрыта в 2023 году как опасная. Пизанская самая знаменитая, потому что самая красивая.
Открыть разделы: здания по стилям, древние храмы мира, все статьи.
Короткие ответы
Почему Пизанская башня наклонена?
Потому что она построена на трёхметровом фундаменте в мягкой глине, песке и иле старого русла реки, и грунт под южной стороной сжался сильнее, чем под северной; наклон начался в 1178 году, когда закончили третий ярус, и продолжался 800 лет.
Упадёт ли Пизанская башня?
По нынешним данным – нет. Между 1990 и 2001 годами инженеры вынули грунт из-под северной стороны и уменьшили наклон с 5,5 примерно до 4 градусов; башня перестала двигаться в 2008 году и признана безопасной не меньше чем на 200 лет.
Насколько наклонена Пизанская башня?
Примерно на 3,97 градуса, или 3,9 метра от вертикали наверху, против 5,5 градуса и 4,5 метра до стабилизации 1990–2001 годов.
Можно ли подняться на Пизанскую башню?
Да, по билету на время, 45 человек каждые 15 минут, 294 ступени до звонницы; детей до восьми лет не пускают, сумки оставляют в камере хранения. Подъём занимает около 30 минут.