Гиперболоид Архимеда.

[Shusui]

В этой теме речь пойдет не о парусных кораблях, а об одном интересном способе их уничтожения.

О зеркале Архимеда слышали многие, однако это пожалуй единственный случай в истории, когда с помощью солнечного света был сожжен по меньшей мере один корабль. А ведь это странно,

деревянные корабли после Сиракуз бороздили моря ещё очень долго, и воевали люди на них очень часто. Ну да ладно всё по порядку.

 

Зеркала той эпохи.

Зеркала были известны еще с незапамятных времен в древнем Египте. Их делали из бронзы, серебра, иногда - золота. Стеклянные зеркала (стекло также умели делать еще древние египтяне) стали изготовлять, согласно Плинию Старшему, в Сидоне, финикийском городе на территории Сирии. Стеклянных дел мастера выплавляли стекла цветные, затем бесцветные, различные изделия из стекла, в том числе такие, которые нельзя было отличить от изделий из натурального горного хрусталя; в исходную массу добавляли свинец, серебро, золото, что придавало стеклу качества, делавшие его особенно ценным. Наполненные жидкостью стеклянные шарики, по словам Плиния, «воспламенялись так, что прожигали одежду», и врачи считали их лучшим средством для прижиганий.

По свидетельству Сенеки еще Демокрит изготовлял фальшивые изумруды. Тот же Сенека, римский философ I века, подробно рассказывает о зеркалах плоских, выпуклых, вогнутых, имевших форму сферического сегмента, используемых для забавы зеркалах, искажавших формы и размеры отраженных предметов или «способных превратить одного человека в целое войско». И тот же Сенека советует наблюдать солнечное затмение, глядя на отражение Солнца и Луны в налитом чашу масле или смоле, «ибо поверхность этих густых жидкостей не волнуется ветром и служит хорошим зеркалом. Затем мы видим, - пишет он, - как Луна проходит между Землей и Солнцем и скрывает от нас светило, гораздо большее и более далекое, чем она сама, частично или полностью, смотря по ее положению, Мы называем затмение полным, если становится темно и появляются звезды. Это происходит, когда центры обоих светил находятся на одной линии с нами. ... С какой целью природа, сотворив реальные предметы, позаботилась и о том, чтобы создать столь точные их изображения? Не для того же, чтобы люди брились, выщипывали брови, прихорашивались перед зеркалом! Никогда природа не поощряет порок роскошества. Но, так как глаза наши слишком слабы, чтобы выдержать сияние Солнца, никогда бы мы не узнали его истинной формы, если бы природа не дала нам средство уменьшить его блеск. И поскольку на Солнце можно смотреть лишь на восходе и закате его, мы не узнали бы, что оно ослепительно белое, а не красное, если бы не могли наблюдать его отражение в более темной жидкости». Следовательно, зеркальные поверхности использовались в некоторых случаях для астрономических наблюдений.

Осада Сиракуз

Во время Второй Пунической войны, римляне во главе с Марцеллом начали осаду Сиракуз (212 г. до н. э.), в ходе которой Архимед и применил свои гениальные изобретения для обороны родного города от врага. Во многом благодаря Архимеду, осада Сиракуз затянулась на 8 месяцев, город пал только благодаря предательству (и пассивности карфагенян). Из описания Полибия осады видно, что Архимед руководил обороной города, хотя власть в Сиракузах в то время принадлежала Гиппократу и Эпикиду.

По мимо зеркал, при обороне Сиракуз, Архимед использовал и другие свои замечательные приспособления, метальные орудия, рычаги для переворачивания судов «лапа архимеда», и даже пушку собственной конструкции, быть может первую пушку в мире. Вполне возможно именно вышеперечисленные устройства были более эффективны в той войне чем зеркало и смогли нанести куда больший урон римскому флоту. Однако однако ни что так не будоражит воображение и не вызывает столько споров как лазерное оружие античного мира.

Зеркало Архимеда

 

В дошедших до нас трудах античных историков, писавших вскоре после взятия Сиракуз, упоминания о зеркале нет. Существует несколько ссылок на сожжение Архимедом римских кораблей, сделанных вскользь, как на факт общеизвестный, не требующий пояснений. Описание зеркала сохранилось в двух произведениях византийских ученых, пересказавших - каждый на свой лад - не дошедшую до нас часть «Римской истории» Диодора Сицилийского, историка, жившего на рубеже нашей эры.

Вот эти описания:

1. Архимед... самым невероятным образом сжег римский флот. Направив особого рода зеркало на Солнце, он собрал пучки его лучей и, благодаря толщине и гладкости зеркала, сумел зажечь солнечным светом воздух так, что возникло колоссальное пламя. Он направил лучи на стоявшие на якоре корабли, и они сгорели дотла.

2. Когда Марцелл убрал корабли на расстояние, превышающее полет стрелы, старик соорудил особое шестиугольное зеркало; на расстоянии, пропорциональном размеру зеркала, он расположил похожие четырехугольные зеркала, которые можно было перемещать с помощью специальных рычагов и шарниров. Зеркало он обратил к полуденному солнцу - зимнему или летнему - и, когда пучки лучей отразились в нем, огромное пламя вспыхнуло на кораблях и с расстояния полета стрелы превратило их в пепел.

Единственным известным нам аналогом Архимедова зеркала может служить конструкция, созданная жившим в VI веке н. э. византийским архитектором и математиком Анфимием, использовавшим не дошедшие до нас источники, содержавшие, видимо, более подробную информацию об изобретении сиракузского ученого. Анфимий применил систему из 24 отдельных зеркал, закрепленных в раме. «Подставляя это механизм солнечным лучам, - пишет он, - надо правильно установить центральное зеркало, а потом и остальные, быстро и ловко наклоняя их, ... так, чтобы солнечные лучи, отраженные этими различными зеркалами, направлялись в ту же точку...» Конструкции, подобные созданной Анфимием, в современной технике носят название гелиоконцентраторов. Сам Анфимий, по слухам, поссорившись с соседом, сжег его дом с помощью составного зеркала. Не было ли «зеркало Анфимия» тождественно «зеркалу Архимеда»?

По другой версии считается что в качестве зеркал были использованы отполированные медные щиты защитников Сиракуз. Как показали современные исследования с помощью щитов действительно можно поджечь деревянный просмолённый корабль, при условии что общая площадь щитов составит не менее 100 квадратных метров.

 

Конец истории

Неизвестно как бы продолжалась война, но в Сиракузах нашлись предатели которые открыли ворота и римляне ворвались в город.

Иоанна Цеца, сообщает, что в разгар боя 75-летний Архимед сидел на пороге своего дома, углублённо размышляя над чертежами, сделанными им прямо на дорожном песке (возможно, он чертил схему нового оружия). В это время пробегавший мимо римский воин наступил на чертёж, и возмущённый учёный бросился на римлянина с классической фразой: «Не трогай моих чертежей!» (Noli turbare circulos meos!), но варвар не пощадил старца и умертвил его на месте.

 

[esoess1]

Да...Известная легенда.

[RenamedUser_19725482]

Видел эту историю в детстве, в мультфильме "Геркулес" кажется)

[McPro]

варвары такие варвары :ohmy:

[Antal]

Для более общей картины стоило бы наверное отметить замечательное свойство гиперболоида рассеивать, а не фокусировать лучи.=)

[Shusui]

Antal (02 Окт 2013 - 21:29) писал:

Для более общей картины стоило бы наверное отметить замечательное свойство гиперболоида рассеивать, а не фокусировать лучи.=)

Я для красоты назвал тему гиперболоидом Архимеда. Я прекрасно понимаю что зеркальная фокусировка солнечного света ни имеет никакого отношения к гиперболоидам, лучам смерти, или лазеру...

[Antal]

Shusui (02 Окт 2013 - 21:50) писал:

Я для красоты назвал тему гиперболоидом Архимеда. Я прекрасно понимаю что зеркальная фокусировка солнечного света ни имеет никакого отношения к гиперболоидам, лучам смерти, или лазеру...

Так я же без упрека. Просто вот Вы это понимаете, а некоторым как занимательный факт интересно будет.

[Shusui]

Antal (02 Окт 2013 - 21:54) писал:

Так я же без упрека. Просто вот Вы это понимаете, а некоторым как занимательный факт интересно будет.

Да я не в обиде. Вообще... видел как-то по дискавери как мужик самодельным фокусировочным зеркалом 5 на 5 метров за 2 минуты пережог пополам нож из нержавейки толщиной 5 миллиметров.

[anonym_oHtvNp6w7IHo]

Shusui (02 Окт 2013 - 22:00) писал:

Да я не в обиде. Вообще... видел как-то по дискавери как мужик самодельным фокусировочным зеркалом 5 на 5 метров за 2 минуты пережог пополам нож из нержавейки толщиной 5 миллиметров.

Можно узнать, сколько лазеров он фокусировал этим зеркалом? (да и толку тогда в зеркале?) Не могу претендовать на суперспециалиста в области оптики, но мало верится что сфокусированым зеркалом одним можно получить такое количество энергии. Было б все так просто, то солнечные электростанции ( которые с кучей зеркал) не занимали б целые поля. Поставил дома одно зеркало, вот тебе и гернератор.

[Shusui]

Kaldera (02 Окт 2013 - 23:22) писал:

Можно узнать, сколько лазеров он фокусировал этим зеркалом? (да и толку тогда в зеркале?) Не могу претендовать на суперспециалиста в области оптики, но мало верится что сфокусированым зеркалом одним можно получить такое количество энергии. Было б все так просто, то солнечные электростанции ( которые с кучей зеркал) не занимали б целые поля. Поставил дома одно зеркало, вот тебе и гернератор.

Я сам удивился подобному эффекту. Но это была явно не постановка. Вся эта конструкция представляла собой щит примерно 5 на 5 метров (плюс, минус метр), на котором было установлено порядка 50 зеркал, они были квадратные и не выглядели изогнутыми. Нож поместили метрах в 15 от зеркал. До этого прожгли насквозь ноутбук. Это всё что я помню. На ютубе не смог найти.
Хотя вот кое-что подобное нашел.
Но тут зеркало немного побольше и явно лучше сфокусировано. Зато и сталь плавится мгновенно.

[anonym_kTOC90U6kqzC]

Shusui (03 Окт 2013 - 00:17) писал:

Хотя вот кое-что подобное нашел.
Но тут зеркало немного побольше и явно лучше сфокусировано. Зато и сталь плавится мгновенно.

Впечатляет, конечно. Столько усилий человечество тратит на изобретение новых видов оружия, а оно у нас прямо под носом (точнее, над головой).

[RenamedUser_262485]

Super_iceman (03 Окт 2013 - 05:19) писал:

дёгтем (нефтепродукт)

Нефть, в то время, добывали в микроскопических количествах и использовали только в медицине. Ни о какой пропитке кораблей речи не шло.
А по теме: научную фантастику не вчера придумали. Отполировать медный лист чтобы он что-то там фокусировал - практически нереально, а амальгамировать стекла, чтобы получались зеркала начали намного позже.  ИМХО, к реальности "Гиперболоид" Архимеда имеет такое же отношение, как его аналог за авторством товарища Гарина.

[ToyMachine]

Помнится, ребята из "Разрушителей легенд" пытались это дело повторить. Вот только этот исторический факт (легенда) в их интерпретации был иной. То было не одно приспособление, а толпа людей, державших в руках зеркала, направив "солнечные зайчики" в одну точку. Они объявили дело неправдоподобным, потому что невозможно людей организовать так, чтоб они попадали в одну точку - сложно и на установке десять зеркал настроить. Вроде я ни с какой другой легендой не путаю?

[Antal]

Kaldera (02 Окт 2013 - 23:22) писал:

Можно узнать, сколько лазеров он фокусировал этим зеркалом? (да и толку тогда в зеркале?) Не могу претендовать на суперспециалиста в области оптики, но мало верится что сфокусированым зеркалом одним можно получить такое количество энергии. Было б все так просто, то солнечные электростанции ( которые с кучей зеркал) не занимали б целые поля. Поставил дома одно зеркало, вот тебе и гернератор.

На уровне дилетанта: 5 на 5 метров - это 25 м², или чуть меньше 20 м², если линза круглая. Умножьте на 1020 Вт/м²(см. вики) - 20-25 кВт, но это вообще весь спектр, и без потерь, и на экваторе. Мощность горящей спички 63 Вт, ну то есть разница - порядок в любом случае (хотя вот тут скользкое место по-моему именно в выделении оптической части спектра). Но если тут этого порядка может и хватить, то в масштабах города, где только на один дом приходится несколько тысяч ламп...
Тут весь вопрос в КПД и масштабах. Преобразовать свет в электричество (фотовольтаика, 16%) вроде и хуже по КПД, чем свет в тепло и потом в электричество (гелиотермальная энергетика, 20-30%), но суммарно дешевле по цене строительства (все в ссылке по 16 процентам). Хотя не очень экономично в любом случае.

[Shusui]

Antal (03 Окт 2013 - 08:29) писал:

На уровне дилетанта: 5 на 5 метров - это 25 м², или чуть меньше 20 м², если линза круглая. Умножьте на 1020 Вт/м²(см. вики) - 20-25 кВт, но это вообще весь спектр, и без потерь, и на экваторе. Мощность горящей спички 63 Вт, ну то есть разница - порядок в любом случае (хотя вот тут скользкое место по-моему именно в выделении оптической части спектра). Но если тут этого порядка может и хватить, то в масштабах города, где только на один дом приходится несколько тысяч ламп...
Тут весь вопрос в КПД и масштабах. Преобразовать свет в электричество (фотовольтаика, 16%) вроде и хуже по КПД, чем свет в тепло и потом в электричество (гелиотермальная энергетика, 20-30%), но суммарно дешевле по цене строительства (все в ссылке по 16 процентам). Хотя не очень экономично в любом случае.

Я не знаю чё там с электричеством, формулами и т.д. Однако сталь прожигает сам видел. А с помощью 3-х сантиметровой лупы в солнечный день из деревяшки лично добывал огонь.

[kenni_ghost]

esoess1 (02 Окт 2013 - 20:45) писал:

Да...Известная легенда.

Я например не знал.

[del_2990439]

поцык очень хочет в альфу - темы накидывает и совсем неплохие - вот школота учитесь

[anonym_lHwS5f1MLNjM]

Да легенда известная и красивая,но,в передаче "Разрушители легенд" её развенчали,а жаль. http://bravotv.ru/di...16-2-sezon.html и вторая попытка http://myth-busters-...0/seria158.html

[Shusui]

CTAC221 (03 Окт 2013 - 11:40) писал:

поцык очень хочет в альфу - темы накидывает и совсем неплохие - вот школота учитесь

Я нахожу совсем несложным выложить правильно оформленную, незабаяненную и интересную тему. И да в альфу хочу, хотя конечно на 250 тем меня точно не хватит. Вот решил просто попробовать себя в роли автора.

[WZander]

Странно. В 70-х годах прошлого века подобный эксперимент проделывали. Толпа добровольцев с зеркалами из отполированного медного листа и просмоленная лодочка. Вполне успешно её подожгли.