История поджога
Существует легенда, будто бы Архимед во время обороны Сиракуз поджег римский флот с помощью системы зеркал.
Легенда эта не принимается всерьез по двум основным причинам: во-первых, при технологии изготовления зеркал, существовавшей в то время, поджечь флот не предствалялось возможным; во-вторых, рассказ о поджоге появляется лишь в относительно позднее время, и Полибий, самый авторитетный, пожалуй, историк этой войны, не упоминает о нем вообще.
И все же грандиозная история о сожжении кораблей с помощью солнечного света волнует людей уже долгое время.
Стенная роспись в комнате математики в галерее Уффици (Флоренция, Италия). Художник Джулио Париджи (1571-1635), 1599-1600.
Откуда она пошла?
Греческий писатель Лукиан (2 в. н.э.) сообщает, что Архимед построил шестиугольное зеркало, набранное из небольших четырехугольных зеркал. Каждое из этих зеркал было закреплено на шарнирах и приводилось в движение цепным приводом. Благодаря этому углы поворота зеркал можно было подобрать таким образом, чтобы отраженные солнечные лучи сфокусировались в точке, находящейся на расстоянии полета стрелы от зеркала. Корабли были подожжены на расстоянии триста локтей, что равно примерно ста пятидесяти метрам.
Идея была подхвачена.
Леонардо предложил построить параболическое зеркало около 1515 г., но так и не закончил его.
Зеркало Леонардо.
Бюффон, французский математик 18-го века, сконструировал эти зеркала около 1740 г. Сейчас они находятся в Технологическом музее в Париже.
В 1973 году греческий ученый Иоаннис Сакас провел эксперимент. Он выстроил вдоль одной линии семьдесят моряков с покрытыми бронзой зеркалами размером метр на полтора и направил лучи зеркал на деревянное судно. На расстоянии пятидесяти метров судно вспыхнуло через три минуты.
Пирей, 6 ноября 1973 г. Моряки с покрытыми бронзой зеркалами.
Физик Альберт Клаус в том же 73 году опубликовал заметку, в которой, не сомневаясь в возможности сожжения вражеских кораблей с помощью зеркал, предлагал иное толкование этой легенды. На его взгляд, большим зеркалом было очень сложно прицеливаться во вражеские корабли и поэтому, возможно, в центре его было сделано отверстие.
Профессор Роберт Тепл из университета в Луисвилле получил данные, которые свидетельствуют, что Архимед уже обладал достаточными знаниями в оптике. Он реконструировал древние тексты и нашел описание похожей битвы в 6-ом веке, когда жители Константинополя сожгли с помощью зеркал вражеский флот.
Профессор Пол Эдвард из Оксфорда сомневается в том, что Архимед мог изготовить достаточно плоские зеркала.
Специалисты из Британского музея утверждают, что кусок стекла, найденный в ассирийском городе Калху и датируемый ~800 г. до н.э., может быть линзой. Однако стеклянные линзы при обороне Сиракуз не упоминаются. Судя по текстам, там были (если были) применены только бронзовые зеркала. Такие зеркала были обнаружены при раскопках, однако их шлифовка оказалась несовершенной.
Опыты, проведенные итальянскими учеными по установлению истинности истории с подожженным флотом, дали неоднозначные результаты. Исследователи установили 450 зеркал, каждое из которых имело в диаметре 445 квадратных сантиметров (то есть общей площадью около 20 квадратных метров), и направили на холщовый парус, установленный в пустыне. Поскольку каждое из зеркал при помощи отраженного излучения поднимало температуру паруса на полтора градуса, он действительно загорелся.
Догадка античного ученого была абсолютно верной. Но в том, что это открытие могло быть воплощено на практике, уверенности не было. Ведь массы холодного воздуха между системой зеркал и кораблями на 150-метровом расстоянии над холодным по сравнению с почвой пустыни морем существенно снижали бы нагревательную способность лучей. Ученым пришлось ждать несколько минут, пока парус загорелся. Однако все изученные письменные свидетельства говорят, что паруса и даже деревянные части кораблей вспыхнули почти одновременно с потоками света, хлынувшими с берега.
Были попытки утверждать, что римские корабли вспыхивали в результате попадания в их паруса и деревянные борта стрел, наконечники которых несли так называемый греческий огонь - зажигательную смесь из смолы, серы и селитры. На резонный вопрос, какую же роль тогда играли зеркала, ученые дали такой ответ: гигантские бронзовые диски, ослеплявшие врагов отраженным солнечным светом, служили оптическим прицелом.
Для того чтобы разработать подобную прицельную систему, Архимеду нужно было знать лишь дальность полета стрелы и оптимальное расстояние, при котором человеческий глаз был способен различать световое пятно, отбрасываемое зеркалом на парус.
Первое было отлично известно любому воину, второе несложно было определить экспериментально прямо на улицах города. После чего Архимед и сконструировал метательный аппарат, в котором стрелок спускал тетиву в тот момент, когда происходило совмещение арбалета с солнечным зайчиком.
Опыт по воспроизведению "лучей смерти" Архимеда, проведенный 4 октября 2005 г. в Массачусетском технологическом институте (MIT), нельзя назвать уникальным, но он заслуживает описания.
Большинство ученых пришло к версии, что, если сей эпизод и имел место в реальности, то Архимед применил множество небольших зеркал, солнечные зайчики от которых защитники обреченного города синхронно направляли в одну точку.
Для начала в MIT на лужайке поставили плоское зеркало, площадью 0,1 квадратного метра, а на расстоянии 30 метров - мишень. Решили принять условно, что это было "в пределах полета стрелы". Оценив примерно световой поток, экспериментаторы закупили 129 квадратных зеркальных плиток со стороной примерно 30 сантиметров, которые должны были уничтожить "римское судно" - деревянную модель чуть больше 3 метров длиной.
Макет был выполнен из досок красного дуба, толщиной 2,54 сантиметра. В MIT отмечают, что красный дуб был использован в одном из неудачных опытов их предшественников, но, по некоторым данным, римские корабли вполне могли быть сделаны (борта, во всяком случае) из кедра или кипариса, которые загораются легче, чем дуб.
"Судно" покрыли восковым составом, который, предположительно, был подобен покрытию римских боевых кораблей. Позже экспериментаторы убедились, что это покрытие не повлияло на воспламеняемость дерева - ни в лучшую, ни в худшую сторону.
Первая попытка сжечь цель была предпринята 30 сентября 2005 года, и она благополучно провалилась.
Начать с того, что студенты, аспиранты и профессора MIT показали неважную слаженность в направлении своих зеркал. Зайчики бегали по судну и никак не хотели соединяться в одно пятно. Греческие солдаты, очевидно, были более дисциплинированы.
Но ещё и погода не благоприятствовала опыту - легкая облачность снизила поток доступной "мощности". Тогда "установку" разобрали и перенесли с лужайки на крышу одного из гаражей MIT.
На этот раз тактику изменили. Зеркала направляли сравнительно небольшое число человек. Но они придумали вот что.
Во-первых, в центре дуги из зеркал (поставленных на скамейки) разместили одно зеркало, дававшее солнечный зайчик в форме X. Это был "прицел".
Во-вторых, все зеркала завесили материей. Студенты открывали их по очереди и вручную нацеливали в нужную точку. После чего - снова закрывали.
Делать это нужно было очень быстро. Ведь из-за перемещения Солнца по небосводу отраженные пятна уходили в сторону на 1,5 метра каждые 10 минут.
Собственно, за 10 минут с нацеливанием справились, сняли все "занавески", и почти сразу из освещенного пятна пошел дымок, но тут на Солнце набежало облако. Дымок все еще шел, но это не то, что ожидали от опыта его организаторы.
Через 20 минут небо очистилось, из-за ухода Солнца в сторону "корабль" пришлось переместить (по длине он заметно уступал реальным боевым кораблям), а лучи перенаправить.
И вот тут-то эффект оказался драматическим. Обугливание, дым, потом вспышка и открытое пламя. С момента появления Солнца до выброса пламени прошло менее 10 минут.
Судя по воспламенению летучих соединений, испарившихся из дерева (углерод воспламенился еще раньше), в световом пятне была достигнута температура, по меньшей мере, 593 градуса Цельсия. При этом три зеркала из всего набора не были нацелены правильно и в уничтожении макета не участвовали.
Через минуту пожара "архимеды" из MIT залили "триеру" водой и обнаружили в досках сквозной прогар.
Скептики могут сказать: да разве римские суда были неподвижны, разве у Архимеда могли быть такие хорошие зеркала, разве не проще было бы поджигать паруса, да и вообще - могли ли римские суда находиться в гавани Сиракуз в удачном положении по отношению к Солнцу и городу, и, наконец, разве интенсивность света не уменьшается как квадрат от увеличения расстояния, а ведь до судов могло быть куда больше 30 метров?
Сторонники реальности архимедовского поджога возражают и приводят следующие контраргументы.
Считают, что сравнительно тяжелые суда на якоре сохраняют достаточную неподвижность (пусть и не абсолютную), чтобы оружие Архимеда сработало.
Да, Архимед, скорее всего, применял полированную бронзу, но по расчетам MIT, это требует всего лишь полуторного увеличения числа зеркал, против зеркал современных, примененных студентами.
Да, паруса поджечь было бы проще, но, когда суда стоят на якоре - паруса свернуты.
Далее. Изучая карты, в MIT пришли к выводу, что взаимное расположение осаждающих судов, города и Солнца было вполне удачным для применения "лучевого" оружия.
И, главное, интенсивность светового потока от Солнца, отраженного от плоского зеркала, с расстоянием не меняется (почти). Фактически, тут только дисперсия играет роль, а ее можно было минимизировать, сделав зеркала хотя бы чуть-чуть вогнутыми (американские "греки", напомним, пользовались совершенно плоскими).
А "квадрат расстояния" - это квадрат расстояния от источника, то есть Солнца. Оно равно 150 млн. км и увеличивается для луча лишь на 30 метров, то есть - никак.
Что до помех, в виде облачности или несогласованных действий поджигателей, то ведь и в Сиракузах римляне стояли на якоре не один час, и даже далеко не один день.
У великого ученого и изобретателя было время для экспериментов.
И все-таки. Боюсь, что здесь мы дописываем историю. Возможно, Архимед и применял зеркала. Возможно, для прицеливания или в качестве сигнальных. Но все же я лично сильно сомневаюсь, что он мог поджечь римские корабли, используя солнечную энергию. По всем вышеперечисленным причинам.
Легенда эта не принимается всерьез по двум основным причинам: во-первых, при технологии изготовления зеркал, существовавшей в то время, поджечь флот не предствалялось возможным; во-вторых, рассказ о поджоге появляется лишь в относительно позднее время, и Полибий, самый авторитетный, пожалуй, историк этой войны, не упоминает о нем вообще.
И все же грандиозная история о сожжении кораблей с помощью солнечного света волнует людей уже долгое время.
Стенная роспись в комнате математики в галерее Уффици (Флоренция, Италия). Художник Джулио Париджи (1571-1635), 1599-1600.
Откуда она пошла?
Греческий писатель Лукиан (2 в. н.э.) сообщает, что Архимед построил шестиугольное зеркало, набранное из небольших четырехугольных зеркал. Каждое из этих зеркал было закреплено на шарнирах и приводилось в движение цепным приводом. Благодаря этому углы поворота зеркал можно было подобрать таким образом, чтобы отраженные солнечные лучи сфокусировались в точке, находящейся на расстоянии полета стрелы от зеркала. Корабли были подожжены на расстоянии триста локтей, что равно примерно ста пятидесяти метрам.
Идея была подхвачена.
Леонардо предложил построить параболическое зеркало около 1515 г., но так и не закончил его.
Зеркало Леонардо.
Бюффон, французский математик 18-го века, сконструировал эти зеркала около 1740 г. Сейчас они находятся в Технологическом музее в Париже.
В 1973 году греческий ученый Иоаннис Сакас провел эксперимент. Он выстроил вдоль одной линии семьдесят моряков с покрытыми бронзой зеркалами размером метр на полтора и направил лучи зеркал на деревянное судно. На расстоянии пятидесяти метров судно вспыхнуло через три минуты.
Пирей, 6 ноября 1973 г. Моряки с покрытыми бронзой зеркалами.
Физик Альберт Клаус в том же 73 году опубликовал заметку, в которой, не сомневаясь в возможности сожжения вражеских кораблей с помощью зеркал, предлагал иное толкование этой легенды. На его взгляд, большим зеркалом было очень сложно прицеливаться во вражеские корабли и поэтому, возможно, в центре его было сделано отверстие.
Профессор Роберт Тепл из университета в Луисвилле получил данные, которые свидетельствуют, что Архимед уже обладал достаточными знаниями в оптике. Он реконструировал древние тексты и нашел описание похожей битвы в 6-ом веке, когда жители Константинополя сожгли с помощью зеркал вражеский флот.
Профессор Пол Эдвард из Оксфорда сомневается в том, что Архимед мог изготовить достаточно плоские зеркала.
Специалисты из Британского музея утверждают, что кусок стекла, найденный в ассирийском городе Калху и датируемый ~800 г. до н.э., может быть линзой. Однако стеклянные линзы при обороне Сиракуз не упоминаются. Судя по текстам, там были (если были) применены только бронзовые зеркала. Такие зеркала были обнаружены при раскопках, однако их шлифовка оказалась несовершенной.
Опыты, проведенные итальянскими учеными по установлению истинности истории с подожженным флотом, дали неоднозначные результаты. Исследователи установили 450 зеркал, каждое из которых имело в диаметре 445 квадратных сантиметров (то есть общей площадью около 20 квадратных метров), и направили на холщовый парус, установленный в пустыне. Поскольку каждое из зеркал при помощи отраженного излучения поднимало температуру паруса на полтора градуса, он действительно загорелся.
Догадка античного ученого была абсолютно верной. Но в том, что это открытие могло быть воплощено на практике, уверенности не было. Ведь массы холодного воздуха между системой зеркал и кораблями на 150-метровом расстоянии над холодным по сравнению с почвой пустыни морем существенно снижали бы нагревательную способность лучей. Ученым пришлось ждать несколько минут, пока парус загорелся. Однако все изученные письменные свидетельства говорят, что паруса и даже деревянные части кораблей вспыхнули почти одновременно с потоками света, хлынувшими с берега.
Были попытки утверждать, что римские корабли вспыхивали в результате попадания в их паруса и деревянные борта стрел, наконечники которых несли так называемый греческий огонь - зажигательную смесь из смолы, серы и селитры. На резонный вопрос, какую же роль тогда играли зеркала, ученые дали такой ответ: гигантские бронзовые диски, ослеплявшие врагов отраженным солнечным светом, служили оптическим прицелом.
Для того чтобы разработать подобную прицельную систему, Архимеду нужно было знать лишь дальность полета стрелы и оптимальное расстояние, при котором человеческий глаз был способен различать световое пятно, отбрасываемое зеркалом на парус.
Первое было отлично известно любому воину, второе несложно было определить экспериментально прямо на улицах города. После чего Архимед и сконструировал метательный аппарат, в котором стрелок спускал тетиву в тот момент, когда происходило совмещение арбалета с солнечным зайчиком.
Опыт по воспроизведению "лучей смерти" Архимеда, проведенный 4 октября 2005 г. в Массачусетском технологическом институте (MIT), нельзя назвать уникальным, но он заслуживает описания.
Большинство ученых пришло к версии, что, если сей эпизод и имел место в реальности, то Архимед применил множество небольших зеркал, солнечные зайчики от которых защитники обреченного города синхронно направляли в одну точку.
Для начала в MIT на лужайке поставили плоское зеркало, площадью 0,1 квадратного метра, а на расстоянии 30 метров - мишень. Решили принять условно, что это было "в пределах полета стрелы". Оценив примерно световой поток, экспериментаторы закупили 129 квадратных зеркальных плиток со стороной примерно 30 сантиметров, которые должны были уничтожить "римское судно" - деревянную модель чуть больше 3 метров длиной.
Макет был выполнен из досок красного дуба, толщиной 2,54 сантиметра. В MIT отмечают, что красный дуб был использован в одном из неудачных опытов их предшественников, но, по некоторым данным, римские корабли вполне могли быть сделаны (борта, во всяком случае) из кедра или кипариса, которые загораются легче, чем дуб.
"Судно" покрыли восковым составом, который, предположительно, был подобен покрытию римских боевых кораблей. Позже экспериментаторы убедились, что это покрытие не повлияло на воспламеняемость дерева - ни в лучшую, ни в худшую сторону.
Первая попытка сжечь цель была предпринята 30 сентября 2005 года, и она благополучно провалилась.
Начать с того, что студенты, аспиранты и профессора MIT показали неважную слаженность в направлении своих зеркал. Зайчики бегали по судну и никак не хотели соединяться в одно пятно. Греческие солдаты, очевидно, были более дисциплинированы.
Но ещё и погода не благоприятствовала опыту - легкая облачность снизила поток доступной "мощности". Тогда "установку" разобрали и перенесли с лужайки на крышу одного из гаражей MIT.
На этот раз тактику изменили. Зеркала направляли сравнительно небольшое число человек. Но они придумали вот что.
Во-первых, в центре дуги из зеркал (поставленных на скамейки) разместили одно зеркало, дававшее солнечный зайчик в форме X. Это был "прицел".
Во-вторых, все зеркала завесили материей. Студенты открывали их по очереди и вручную нацеливали в нужную точку. После чего - снова закрывали.
Делать это нужно было очень быстро. Ведь из-за перемещения Солнца по небосводу отраженные пятна уходили в сторону на 1,5 метра каждые 10 минут.
Собственно, за 10 минут с нацеливанием справились, сняли все "занавески", и почти сразу из освещенного пятна пошел дымок, но тут на Солнце набежало облако. Дымок все еще шел, но это не то, что ожидали от опыта его организаторы.
Через 20 минут небо очистилось, из-за ухода Солнца в сторону "корабль" пришлось переместить (по длине он заметно уступал реальным боевым кораблям), а лучи перенаправить.
И вот тут-то эффект оказался драматическим. Обугливание, дым, потом вспышка и открытое пламя. С момента появления Солнца до выброса пламени прошло менее 10 минут.
Судя по воспламенению летучих соединений, испарившихся из дерева (углерод воспламенился еще раньше), в световом пятне была достигнута температура, по меньшей мере, 593 градуса Цельсия. При этом три зеркала из всего набора не были нацелены правильно и в уничтожении макета не участвовали.
Через минуту пожара "архимеды" из MIT залили "триеру" водой и обнаружили в досках сквозной прогар.
Скептики могут сказать: да разве римские суда были неподвижны, разве у Архимеда могли быть такие хорошие зеркала, разве не проще было бы поджигать паруса, да и вообще - могли ли римские суда находиться в гавани Сиракуз в удачном положении по отношению к Солнцу и городу, и, наконец, разве интенсивность света не уменьшается как квадрат от увеличения расстояния, а ведь до судов могло быть куда больше 30 метров?
Сторонники реальности архимедовского поджога возражают и приводят следующие контраргументы.
Считают, что сравнительно тяжелые суда на якоре сохраняют достаточную неподвижность (пусть и не абсолютную), чтобы оружие Архимеда сработало.
Да, Архимед, скорее всего, применял полированную бронзу, но по расчетам MIT, это требует всего лишь полуторного увеличения числа зеркал, против зеркал современных, примененных студентами.
Да, паруса поджечь было бы проще, но, когда суда стоят на якоре - паруса свернуты.
Далее. Изучая карты, в MIT пришли к выводу, что взаимное расположение осаждающих судов, города и Солнца было вполне удачным для применения "лучевого" оружия.
И, главное, интенсивность светового потока от Солнца, отраженного от плоского зеркала, с расстоянием не меняется (почти). Фактически, тут только дисперсия играет роль, а ее можно было минимизировать, сделав зеркала хотя бы чуть-чуть вогнутыми (американские "греки", напомним, пользовались совершенно плоскими).
А "квадрат расстояния" - это квадрат расстояния от источника, то есть Солнца. Оно равно 150 млн. км и увеличивается для луча лишь на 30 метров, то есть - никак.
Что до помех, в виде облачности или несогласованных действий поджигателей, то ведь и в Сиракузах римляне стояли на якоре не один час, и даже далеко не один день.
У великого ученого и изобретателя было время для экспериментов.
И все-таки. Боюсь, что здесь мы дописываем историю. Возможно, Архимед и применял зеркала. Возможно, для прицеливания или в качестве сигнальных. Но все же я лично сильно сомневаюсь, что он мог поджечь римские корабли, используя солнечную энергию. По всем вышеперечисленным причинам.