Массачусетские архимеды сожгли триеру римлян светом Солнца

Во время осады Сиракуз в 212 году до нашей эры Архимед построил "зажигательное стекло", уничтожившее вражеские корабли, стоящие на якоре. Эта легенда неоднократно опровергалась. Однако студенты и профессора Массачусетского технологического института, ничуть не смутившись прошлыми неудачами, сожгли-таки "римский флот".

Опыт по воспроизведению "лучей смерти" Архимеда, проведённый 4 октября в Массачусетском технологическом (MIT), нельзя назвать уникальным, но, несомненно, он заслуживает описания. Как первый удачный.

 

 

Исторические источники не дают безупречного описания того, что всё же сделал Архимед, а на некоторых старинных гравюрах можно даже встретить нечто напоминающее огромное параболическое зеркало (едва ли существовавшее во времена Архимеда).

Большинство учёных склоняется к версии, что, если сей эпизод и имел место в реальности, то Архимед применил множество небольших зеркал, солнечные зайчики от которых защитники обречённого города синхронно направляли в одну точку.

Когда преподаватели MIT вместе со студентами из 2.009 — Product Engineering Processes задумали воспроизвести сожжение римского флота, они решили пойти именно по этому пути.

	Оружие Архимеда. Настенная роспись во Флоренции (иллюстрация willthomas.net).

Пару слов о "2.009" – это инженерный курс, сочетающий лекции с постоянными практическими работами по построению всякой всячины: лабораторных установок и прототипов разнообразных машин, для проверки в деле – что и как работает и, очевидно, повышения навыков студентов. Исторические реконструкции 2.009 также проводит не первый раз.

Надо сказать, что такой опыт ставили и в других местах. Но действительно успешных – ещё не было.

К тому же, многие инженеры, чуть ли не на пальцах, доказывали – сжечь флот Архимед не мог, приводя расчёты зеркал из полированной бронзы (такие щиты, возможно, могли послужить основой для нового оружия), расчёты сходимости пучков и прочие теоретические обоснования.

Первый опыт не удался (фото с сайта web.mit.edu).

В MIT решили просто действовать. Для начала на лужайке поставили плоское зеркало, площадью 0,1 квадратного метра, а на расстоянии 30 метров — мишень. Можно принять условно, что это было "в пределах полёта стрелы", как указывают диспозицию вражеских кораблей источники.

Это зеркало дало солнечный зайчик площадью 0,3-0,4 квадрата (поскольку Солнце не является точечным источником света).

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.

Что-то не так… (фото с сайта web.mit.edu).

Макет этот 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.

Так что американцы сознательно усложнили себе задачу, чтобы убедиться наверняка – "лазер" Архимеда мог быть реальным.

"Судно", кстати, 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 – лёгкая облачность снизила поток доступной "мощности". Тогда "установку" разобрали и перенесли с лужайки на крышу одного из гаражей MIT.

Нет, не "поближе" к Солнцу. Просто там её можно было долго не трогать, дожидаясь солнечного дня. Таковой наступил 4 октября.

Вторая попытка (фото с сайта web.mit.edu).

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 отражённые 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 освещённого пятна пошёл дымок, но тут опять на Солнце набежало облако. Дымок всё ещё шёл, 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 триерам), а лучи перенаправить.

Кто-то попробовал "зайчик" на ладони и здорово обжёгся (фото с сайта web.mit.edu).

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 ещё 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, конечно, 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?

"Триера" начинает дымиться и наконец вспыхивает (фото с сайта web.mit.edu).

На все эти вопросы в MIT есть ответы.

Там считают, что сравнительно тяжёлые суда на якоре сохраняют достаточную неподвижность (пусть и не абсолютную), чтобы оружие Архимеда сработало.

Да, Архимед, скорее всего, применял полированную бронзу, но по расчётам MIT, это требует всего лишь полуторного увеличения числа зеркал, против зеркал современных, применённых студентами.

Да, паруса поджечь было бы проще, но, когда суда стоят на якоре – паруса свёрнуты.

Далее. Изучая карты, в MIT пришли к выводу, что взаимное расположение осаждающих судов, города и Солнца было вполне удачным для применения "лучевого" оружия.

Место сквозного прогара (фото с сайта web.mit.edu).

И, главное, интенсивность светового потока от Солнца, отражённого от плоского зеркала, с расстоянием не меняется (почти). Фактически, тут только дисперсия играет роль, а её можно было минимизировать, сделав зеркала хотя бы чуть-чуть вогнутыми (американские "греки", напомним, пользовались совершенно плоскими).

А "квадрат расстояния" – так это — расстояния от источника, то есть – Солнца. Надо ли говорить, что это расстояние (150 миллионов километров) увеличивается для луча лишь на 30 метров, то есть – никак.

В общем, как видим, экспериментаторы MIT хорошо подумали над своим опытом. Они подчёркивают, что вовсе не утверждают, будто описанное в древних источниках сожжение кораблей непременно имело место, но утверждают – удивительное действие могло быть реальным.

С точки зрения физики.

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 учёного и изобретателя было время для экспериментов.

Статья получена: Membrana.ru