Kuopion museon ja taidemuseon näyttelyn innoittamana aloin perehtyä Leonardo da Vincin elämään pintatietoani syvemmin.
Luin hänestä kirjoitetun elämänkerran ja aloin sieltä poimia biologiaan ja maantieteeseen liittyviä asioita, joihin hän oli perusteellisesti paneutunut.
Tämä on kolmas artikkelini Leonardosta.
.
Artikkelin lähteet:
- Walter Isaacson: Leonardo da Vinci; Suomentanut Tero Valkonen; Bazar ; 2019
- Smithsonian National Air and Space Museum: Leonardo da Vinci’s Codex on the Flight of Birds
- Codex Atlanticus
Kiinnostus lentämiseen ja lentäviin laitteisiin
Firenzen herttuan hovissa järjestettiin monia näyttäviä esityksiä. Niissä oli mukana myös laitteita, joissa näyttelijät nousivat, laskeutuivat ja leijuivat. Nämä herättivät nuoressa Leonardossa kiinnostuksen lentämiseen ja hän alkoi tutkia asiaa intensiivisesti. Aluksi hänen tutkimuksiensa tulokset saivat konkreettisen muodon suunnitelmina, jotka hän laati vuonna 1482. Ne liittyivät nimenomaan teatteriesityksiin. Hän mm. suunnitteli insinööritaidoillaan lepakkomaisia siipiä ja vipumekanismeja, joilla niitä voi liikuttaa. Toisessa piirroksessa on sulaton siipi. Näiden piirrokset löytyvät hänen työpäiväkirjastaan.
Perehdyttyään tarkemmin ihmisen anatomiaan ja fysiikan lainalaisuuksiin hän suunnitteli laitetta, jolla ihminen voisi nousta ilmaan. Siihen hän sovelsi havaintojaan sudenkorennon lentämisestä: sillä on neljä siipeä, joita se liikuttaa eri tahtiin – Leonardon muistiinpanojen sanoin: ”…kun etumaiset ovat ylhäällä, taaimmaiset ovat alhaalla”. Hänen suunnitelmassaan laitteessa on neljä airomaista lapaa. Leonardo ymmärsi, että ihmisen rintalihakset ovat aivan liian heikot liikuttamaan näitä ”siipiä”, mutta jalat ihmisellä ovat vahvat. Siksi tässä laitteessa ihminen seisoo keskellä, polkee polkimia, joista liikevoima monimutkaisen vipujärjestelmän avulla saa siivet liikkumaan – Suunnitelmaa ei koskaan käytännössä toteutettu.
Lintujen lennon tutkiminen
Kun ensimmäisen kerran silmäilin Leonardon piirroksia linnuista, olin oikeastaan pettynyt, kun olin ihastuneena katsellut hänen anatomisia piirroksiaan, jotka ovat taidetta jo sinällään. Lintupiirrokset näyttivät hätäisesti tehdyiltä luonnoksilta. Kun sitten aloin perehtyä asiaan tarkemmin, totesin niiden juuri sellaisia ja ihan tarkoituksella olevankin. Hän tarkkaili lintujen lentämistä hyvin tarkkaan eri tuuliolosuhteissa – siis ”livenä”: Miten lintujen siivet toimivat, miten niiden asento muuttuu, miten ne tekevät käännöksiä yms. , kirjoitti havainnot ylös ja teki niistä sitten piirrokset.
Tässä on upotettuna video Vimeosta, jossa demonstroidaan Leonardon toimintaa ikään kuin koeolosuhteissa. Videolla Leonardo tarkkailee kottaraisia. Videolla hän piirtää oikealla (?) kädellä eli kyseessä on ilmeisen fiktiivinen klippi!
da vinci’s demons animation Birds from Treat Studios Motion Graphics on Vimeo.
Työpäiväkirjoissa Leonardo mainitsee tarkkailleensa lintua, joka on englantiin käännetty nimellä ”kite”. Ei ole varmuutta, tarkoittaako tämä nimenomaan haarahaukkaa vai jotain läheistä lajia (Wikipedia)
Leonardo tutki lintujen lentoa yli kahdenkymmenen vuoden ajan. Vuosina 1505-1506 hän kirjoitti ja piirsi havaintonsa ja muutakin tutkielmaksi. Tämän Codexin, ”Kirjoitus lintujen lennosta” historiaa on selostettu alla olevassa videossa. Se on tallessa Torinon kuninkaallisessa kirjastossa ja katsottavissa digitalisoituna ”Smithsonian National Air and Space Museon” sivulla. Siinä on 18 sivua ja 300 kuvaa.
Tämä työpäiväkirja löytyy mikosirulle pakattuna myös Marsista. Sen vei sinne Nasan ”Curiosity”- alus elokuussa 2012. Samalla sirulla on myös kuuluisa, oletettu Leorandon omakuva, joka on alkuperäisenä myös Torinon kirjastossa.
Video Credit: Courtesy of Silvia Rosa Brusin, RAI Radiotelevisione Italiana
Tuossa Isaacsonin elämänkerrassa on käytetty lähteinä suoraan sekä tätä tutkielmaa mutta myös muita Leonardon työpäiväkirjoja, joissa hän on käsitellyt lintujen lentämistä. Kirjassa tehdään niiden perusteella myös johtopäätöksiä siitä, mitä uraauurtavia havaintoja Leonardo teki sekä lintujen lennosta että aerodynamiikasta ylipäätään. Tutkielman alussa Leonardo pohtii kuvien avulla painovoiman lakeja eli (hänen sanoin) ”yhden kappaleen vetovoimaa toiseen kappaleeseen”. Hän selosti myös, miten voidaan määrittää pyramidin ja muiden monimutkaisten kappaleiden massakeskipiste. Näitä tuloksia hän sovelsi myös lentävään lintuun.
Tunnustan reilusti, että jotkut Leonardon kirjoitukset ja piirrokset ovat niin mutkikkaita ja moniselitteisiä, että en aina niitä ymmärtänyt.
Valikoituja kohtia tutkielmasta
Mietin, miten tämän artikkelin sisältöä rakennan. Voisin toki mukaellen ja referoiden laittaa tänne pelkästään elämänkertaan laitettuja sisältöjä. Kun sitten löysin tuon Smithsonian sivulla olevan digitalisoidun version, ajattelin hyödyntää sitä.
En löytänyt sivulta tarkempaa tietoa sen käyttöoikeuksista. Sivustolla kyllä mainitaan Creative Commons- lisenssi, mutta Lenardon alkuperäisissä sivuissa on Copyright- merkki. Siksi tässä pitää tyytyä vain teksteihin, kun en tekijänoikeussyistä voi kuvakaappauksia tänne laittaa. Jos saan parempaa tietoa tästä, niin palaan artikkeliin ehkä kuvien kera.
Niitä voit katsella siis täältä:
Tässä on otteita tuosta ”Codexista”. Olen vapaasti suomentanut englanninkielisestä käännöksestä Leonardon tekstin. Kuten edellä totesin, joitakin tekstikohtia on vaikea ymmärtää ja silloin käännöskin on kimurantti.
Olen merkinnyt nämä kohdat näin (?).
Käännöksissä sana ”wind” (käytän sanaa tuuli) voidaan käsittää myös ilmavirraksi.
Nämä näytteet antavat toivottavasti jonkin verran osviittaa siihen, miten hän lintuja tarkkaili ja minkälaisia aerodynamiikan ja painovoimien ilmiöitä hän pohti.
- Leonardo da Vinci’s Codex on the Flight of Birds; Folio 1 recto:
Painovoima syntyy, kun toinen kappale on asetettu toisen kappaleen yläpuolelle. Tämä alapuolella oleva kappale on yläpuolella olevaa keveämpi. Painovoima johtuu siitä, että toinen kappale vetää toista puoleensa…Mitä lyhyempi on heilurin varsi tasapainovaakassa, sitä vähemmän se heiluu… - Leonardo da Vinci’s Codex on the Flight of Birds; Folio 5 verso:
Kun lintu lyö siivillään ja haluaa nousta ylemmäksi, se nostaa hartioitaan ja lyö siipiensä kärjillä itseään kohti saaden näin ilman tiivistymään siipien kärkien ja rinnan alle. Tämä saa linnun nousemaan ylöspäin. - Leonardo da Vinci’s Codex on the Flight of Birds; Folio 6 verso:
Linnun pitäisi aina liikkua pilvien yläpuolella, jotta siivet eivät kostuisi ja lintu voisi tutkia useampia maita lentonsa aikana ja paeta vuoristoisilla alueilla esiintyviä kierteisiä tuulia, jotka ovat aina täynnä puuskia ja pyörteitä. Lisäksi, jos lintu sattuu kääntymään ylösalaisin sillä on runsaasti aikaa oikaista itsensä noudattamalla aikaisemmin mainittuja ohjeita ennen kuin se putoaa maahan. - Leonardo da Vinci’s Codex on the Flight of Birds; Folio 7 verso:
Kun lintu putoaa pää alaspäin, sen ruumiin raskain osa ei koskaan ole korkeammalla eikä edes samalla tasolla kuin kevein osa. Jos lintu putoaa pyrstö edellä ja samalla pyörittää pyrstöään taaksepäin, se saavuttaa tasapainon ja jos se pyörittää pyrstöään eteenpäin näin pudotessaan, se kääntyy ympäri.
Kun lintu ollessaan vakaassa tilassa heittää siiven keskikohdan vastustuksen painopisteen keskikohdan taakse (?), silloin se alkaa laskeutua pää alaspäin.
Kun lintu on tasapainossa ja muuttaa siiven keskikohdan vastustuksen painopisteen eteenpäin kohti painopisteensä keskustaa (?), se alkaa pudota niin, että pyrstö osoittaa maata kohti. - Leonardo da Vinci’s Codex on the Flight of Birds; Folio 8 recto:
…Mutta jos linnulla on selkä tuulta vasten, sen pitää kääntää pyrstö tuulen alapuolelle ja näin vaikuttavat voimat tasapanoittavat toisensa.
Mutta jos linnulla on selkä tuulen alapuolella, sen pitää laittaa pyrstö tuulen yläpuolelle ojentaakseen itsensä. - Leonardo da Vinci’s Codex on the Flight of Birds; Folio 10 recto:
Kun lintu nousee kierteitä tehden ja siipiä räpayttämättä, nousevia virtauksia käyttäen tuulen yläpuolelle, se kulkeutuu kauas alueelta, jonne se haluaa palata jopa siipiä räpäyttämättä. Tällöin se kääntää päänsä tuulen suuntaisesti ja taipuu sen mukaan (?) ja menettää korkeutta kunnes se saapuu paikkaan, mihin se haluaa palata. - Leonardo da Vinci’s Codex on the Flight of Birds; Folio 14 recto:
Alaspäin suuntautuva liike (siivessä) menee loppuun siinä pisteessä, mikä on kohtisuorassa ylöspäin alkavan liikkeen kanssa. Kun molempiin siipiin kohdistuu samanlainen vastus, siipien kärkien väli on myös sama ja ne ovat niin asettuneet, että ne ovat saman matkan päässä linnun painopisteen keskikohdasta. Mutta kun linnun toisen siiven kärjet liikkuvat lähemmäs linnun painopisteen keskikohtaa, lintu alkaa laskeutua sillä puolella.
Learn about Leonardo da Vinci’s Codex on the Flight of Birds, on view September 13 through October 22, 2013 at the National Air and Space Museum in Washington, DC, in this video narrated by the exhibit’s curator, Peter Jakab. This initiative is part of the Year of Italian Culture in the US. Find out more at http://airandspace.si.edu and http://www.italyinus2013.org.
Leonardon oivalluksia
Tässä pitäydyn elämänkerrassa mainittuihin asioihin. Siinä viitataan tuon Codexin ohella muihinkin Leonardon työpäiväkirjojen merkintöihin.
On selvää, ettei yksikään tiedemies ennen häntä ollut näin perusteellisesti selvittänyt, miten linnut pysyvät ilmassa ja lentävät. Leonardo käytti apunaan veden virtauksia koskevia tutkimuksiaan ja vertasi niitä ilman käyttäytymiseen. Hän huomasi, että (omin sanoin) ”vettä ei voi painaa kuten ilmaa” ja ”mikäli ilma ei painuisi kasaan, linnut eivät kykenisi kannattamaan itseään ilmassa, jota siivillään sivaltelevat”.
Leonardon havainnot ja päätelmät ennakoivat Newtonin mekaniikan kolmatta peruslakia, kun hän kirjoitti muistiinpanoihinsa: ”Kappale (linnun siipeä tarkoittaen) suuntaa ilmaan yhtä paljon voimaa kuin ilma kappaleeseen”.
Leonardo piirsi linnun siivestä poikkileikkauksen. Siinä yläpuoli kaartuu enemmän kuin alapuoli. Hän kirjoitti: ”Ilma lintujen yläpuolella on ohuempaa kuin kuin ilma yleensä”. Tämä saattoi viitata siihen, että hän aavisteli, miksi siipi aiheuttaa nosteen. Ilma virtaa nopeammin siiven yläpuolella kuin alapuolella, jolloin sillä puolen on pienempi ilman paine kuin siiven alapuolella. Tästä paine-erosta johtuen lentokonekin pysyy ilmassa.
Tutkielmassa on myös Leonardon suunnitelma ”laskuvarjoksi”:
Siinä on nahkapusseja (bags), joiden varassa ihminen voi turvallisesti pudota kuuden kyynärän (arm) korkeudesta sekä veteen että maan pinnalle. Pussit on kiedottu hänen ympärilleen ja sidottu kiinni.
Lintujen anatomiaa
Linnun siipeä esittävän piirroksen perusteella voidaan päätellä, että Leonardo tutki myös ”ruumiinavauksin” lintujen anatomiaa. Muita anatomisia piirroksia en löytänyt, mikä on aika yllättävää.
Leonardo mainitsee jossain muistiinpanoissaan, että vahvasiipisillä linnuilla on korkeampi rintalasta, johon voi kiinnittyä voimakkaammat lihakset.
Codexissa on kuva linnun siivestä, josta Leonardo selostaa sen rakennetta ja toimintaa: Leonardo da Vinci’s Codex on the Flight of Birds; Folio 7 recto
Edellä kävi jo ilmi, että Leonardo epäili ihmsen kykyä liikuttaa käsiin kiinnitettyjä keinosiipiä. Ihmisen rintalihakset ovat suhteessa lintuun paljon heikommat.
Leonardo laati itselleen tehtävälistoja ja yhdessä semmoisessa lukee: ”Kuvaile tikan kieli” – Ei ole tiedossa, tutkiko hän tätä mielenkiintoista asiaa tarkemmin.
Linnut Leonardon maalauksissa
Ottaen huomioon, miten paljon aikaa ja energiaa Leonardo käytti lintujen tarkkailuun on oikeastaan kummallista, ettei hänen omissa maalauksissaan ole lintuja.
Tarkkaan tutkien lintuja löytyy vain ”Kristuksen kaste” – maalauksesta, jonka tekemisessä hän oli mukana. Siinä on ylhäällä Pyhän Hengen symbolina kyyhkynen ja oikealla ylhäällä alaspäin lentää lintu, joka näyttää joltain rastaalta. Kumpikaan näistä ei ole Leonardon tekemä, koska tietojen mukaan hän maalasi tähän maalaukseen vain Jeesuksen jaloissa virtaavaa vettä ja vasemmanpuoleisen enkelin.
