Одну учёному пришла идея сжечь и затопить вражеские корабли с помощью энергии солнца, где это было? Энергия солнца использовалась давно одному великому ученому 8 букв
Зеркала Архимеда и солнечная энергия
АрхимедИдея использования солнечной энергии в качестве оружия первый раз пришла в голову человеку, наверно, еще в каменном веке, однако, впервые ее воплотил знаменитый Архимед. За это жители Сиракуз были ему благодарны на много больше чем за вычисление объема вытесненной жидкости и значение числа «пи» вместе взятые. Дело было так…
Царь Сиракуз Гиерон II в 215 году до нашей эры в возрасте 90 лет скончался, власть передал своему внуку Гиерониму. В ходе дворцовых интриг новый царь взял курс на отделение от Рима и заключил договор с Карфагеном. Логичным результатом такой политики была Вторая Пуническая война римлян с карфагенянами.
Марк Клавдий Марцелл, римский полководец, через несколько лет (в 212 году до н.э.) осадил Сиракузы с суши и моря. 60 тяжелых кораблей (квинкирем) на расстояние полета стрелы подошли к городским стенам, пращники (метатели) и лучники начали осыпать защитников смертоносными снарядами. Но город помогал оборонять Архимед, который пустил в ход
все, что мог придумать, – железные гигантские лапы цепляли корабли и находившиеся на них катапульты, метали огромные валуны, но самое необычное – огромным зеркалом ученый, поджигал 45 метровые римские квинкиремы!Потеряв часть кораблей таким необычным образом. полководец Марцелл флот отвел подальше, но это не помогло, так как 75-летний Архимед соорудил еще зеркало и продолжил свою затею со смертоносными солнечными зайчиками. Правда, горожанам не стало легче: ученый сорвал штурм, но избавиться от от осады не смог. Город в конце концов пал. Сам жеАрхимед был убит легионером в суете уличного боя.Предание о зеркалах Архимеда на протяжении веков постепенно перешло в разряд легенд. Но живший в VI веке н. э. математик, архитектор и скульптор Анфимий (который построил в Константинополе знаменитый храм Софии) создал систему из двадцати четырех зеркал. Ученый пользовался неизвестными источниками,которые,возможно, содержали описания зеркала Архимеда. Подтверждение боевых качеств такого зеркала состоялось сразу же: с его помощью Анфимий спалил дом давно докучавшего ему соседа.
В Средние века применение зеркала в бою опротестовал французский философ и математик Рене Декарт, который в своей «Диоптрике» доказывал, что поджечь корабль с помощью солнечных лучей невозможно: «Поскольку Солнце – не точка, а диск,имеющий видимый угловой поперечник 32, тогда любая точка зеркала отражает конус лучей, из разных точек этого диска, имеющий угол вершины 32°. Зеркало, имеющее диаметр меньше, чем сотая часть расстояния до поджигаемого места, не может нагреть это место больше самого солнца.»
Однако спустя сорок лет положение вещей исправил Афанасий Кирхер, немецкий математик, описавший в 1674 году в своей книге «Великое искусство света и тени» опыты по отражением солнечных лучей пятью зеркалами. Он, по его словам, получил значительный, пусть и недостаточный для поджога нагрев в области «зайца».
Репутацию Архимеда как оператора боевого «лазера» окончательно восстановил французский изобретатель и натуралист Жорж Луи Бюффон. В 1747 году он построил систему, состоящую из 128 плоских зеркал. Жорж не только воспламенил таким образом просмоленную доску на расстоянии пятидесяти метров, но и смог расплавить серебро и свинец.
Иоанис Сакас, греческий инженер-механик, набрал 70 помощников в ноябре 1973 года. Расставил он их на берегу бухты с зеркалами 91 х 50 сантиметров. По команде инженера, помощники поднимали зеркала, фокусируя солнечные зайчики на лодке со смолой. Наконец, когда солнечные лучи совместились в одной точке, лодка задымилась и через несколько минут вспыхнула!
Аналогичный опыт профессора и студенты Массачусетского технологического института провели 30 сентября 2005 года. Дело пошло не так гладко. У студентов не получалось навести 129 квадратных зеркал в одну точку. Потом небо затянули облака, и эксперимент пришлось отложить.Вторая попытка прошла с успехом – профессора обошлись без растяп-студентов. С помощью зеркала, которое давало мишень в виде крестообразного «зайчика» на макет римского корабля по очереди в одно место было наведено все 129 зеркал, предварительно прикрытых тканью (свет одного зеркала мешал наводить другое). Когда сфокусировали, ученые cкинули покрывала. Прошло несколько минут, и макет из красного дуба задымился , а потом вспыхнуло пламя на месте фокусировки. Полюбовавшись на все это дело и затушив огонь, было обнаружено, что их огромный солнечный «заяц» прожег насквозь доску 2,54 сантиметра толщиной.
Выходит, что Архимед действительно мог использовать систему зеркал для поджога римских кораблей.
Сегодня подобие изобретения грека применяется в мирных целях – сигнальное зеркало (гелиограф) входит в аварийно-спасательные комплекты путешественников, военных и спортсменов.Такая вспышка, излучаемая гелиографом в солнечный безоблачный день, обнаруживается с летящего на высоте нескольких километром самолета,а в некоторых случаях видна даже до сорока километров! Таким сигнальным зеркалом сигналы можно подавать и ночью в полнолуние, и даже в туманной дымке.
Еще такая энергия солнца используется в солнечных электростанциях, когда система зеркал отражает свет на резервуар с водой. Вода закипает, и пар под давлением передает энергию турбинам. 
Но колоссальная энергия Солнца не дает военным покоя. Расчеты показывают, что температура в фокусе светового потока может достигать не одну тысячу градусов! Не трудно представить, что сотворит одно такое зеркало, размещенное на орбите Земли. Лучи Солнца проплавят не только стенку бункера или танковую броню, но даже крышки межконтинентальных ракетных шахт. А группа таких зеркал без труда может выжечь целый город.Безусловно, такое оружие не является абсолютным: туман или густой дым ослабит их действие, да и победителям спекшаяся и выжженая от жара земля не нужна. Однако, в качестве гигантских нагревателей или прожекторов такие проекты, возможно, имеют реальное будущее.
Солнечная энергия | СуперОкс для детей
Еще в древности люди начали задумываться о возможностях применения солнечной энергии. Согласно легенде, великий греческий ученый Архимед сжег неприятельский флот, осадивший его родной город Сиракузы, с помощью системы зажигательных зеркал. Доподлинно известно, что около 3000 лет назад султанский дворец в Турции отапливался водой, нагретой солнечной энергией. Древние жители Африки, Азии и Средиземноморья получали поваренную соль, выпаривая морскую воду. Однако больше всего людей привлекали опыты с зеркалами и увеличительными стеклами.
Настоящий «солнечный бум» начался в XVIII столетии, когда наука, освобожденная от пут религиозных суеверий, пошла вперед семимильными шагами.
Первые солнечные нагреватели появились во Франции. Естествоиспытатель Ж. Бюффон создал большое вогнутое зеркало, которое фокусировало в одной точке отраженные солнечные лучи. Это зеркало было способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68 метров. Вскоре после этого шведский ученый Н. Соссюр построил первый водонагреватель. Это был всего лишь деревянный ящик со стеклянной крышкой, однако вода, налитая в немудреное приспособление, нагревалась солнцем до 88°С. В 1774 году великий французский ученый А. Лавуазье впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца. Вскоре в Англии отшлифовали большое двояковыпуклое стекло, расплавлявшее чугун за три секунды и гранит — за минуту.
Первые солнечные батареи, способные преобразовывать солнечную энергию в механическую, были построены опять-таки во Франции.
В конце XIX века на Всемирной выставке в Париже изобретатель О. Мушо демонстрировал инсолятор — аппарат, который при помощи зеркала фокусировал лучи на паровом котле. Котел приводил в действие печатную машину, печатавшую по 500 оттисков газеты в час. Через несколько лет в США построили подобный аппарат мощностью в 15 лошадиных сил.
Подходили годы, инсоляторы использующие солнечную энергию совершенствовались, но принцип оставался прежним: солнце — вода — пар. Но вот, в 1953 году ученые Национального аэрокосмического агентства США создали настоящую солнечную батарею — устройство, непосредственно преобразующее энергию солнца в электричество.
Еще в 70-х годах 19 века был открыт так называемый фотоэлектрический эффект — явление, связанное с освобождением электронов твердого тела или жидкости под действием электромагнитного излучения. В 30-х годах глава физиков нашей страны академик А. Ф. Иоффе высказал мысль об использовании полупроводниковых фотоэлементов в солнечной энергетике. Правда, рекордный коэффициент полезного действия (КПД) тогдашних материалов не превышал 1 процента, то есть, в электричество превращалась лишь сотая часть световой энергии.
После многолетних экспериментов удалось создать фотоэлементы с КПД до 10-15%. Затем американцы построили солнечные батареи современного типа. В 1959 году они были установлены на одном из первых искусственных спутников Земли, и с тех пор все космические станции оснащаются многометровыми панелями с солнечными батареями. Низкий КПД солнечных батарей можно было бы компенсировать большой площадью, например покрыть всю пустыню Сахару фотоэлементами — и готова мощнейшая солнечная электростанция. Однако кремниевые полупроводники, на основе которых производятся солнечные батареи, очень дорого стоят. И чем выше КПД, тем дороже материалы. Вследствие этого доля солнечной энергии в сегодняшней энергетике невелика. Однако в связи с не бесконечностью ископаемого топлива, доля энергии получаемой солнечными батареями будет неминуемо возрастать. Так же росту использования солнечных батарей способствуют разработки направленные на повышение КПД и понижение их стоимости.
Одно из главных достоинств солнечной энергии — ее экологическая чистота. Правда, соединения кремния могут наносить небольшой вред окружающей среде, однако по сравнению с последствиями сжигания природного топлива такой ущерб — капля в море.
Полупроводниковые солнечные батареи имеют очень важное достоинство — долговечность. При том, что уход за ними не требует от персонала особенно больших знаний. Вследствие этого солнечные батареи становятся все более популярными в промышленности и быту.
Несколько квадратных метров солнечных батарей вполне могут решить все энергетические проблемы небольшой деревушки. В странах с большим количеством солнечных дней — южной части США, Испании, Индии, Саудовской Аравии и прочих — давно уже действуют солнечные электростанции. Некоторые из них достигают довольно внушительной мощности.
Большинство солнечных отопительных систем представляет собой солнечные коллекторы разных конструкций, где для приема и передачи тепла применяются жидкости — вода или масло. Как правило, эти системы состоят из трубчатого радиатора, наполненного жидкостью. Радиатор изготовлен из материалов темного цвета или находится под темной пластинкой. Вся система покрыта сверху стеклом. Солнечное излучение, проникая сквозь стекло, нагревает жидкость, поступающую далее в специальную теплоизолирующую емкость. С другой стороны в радиатор закачивается холодная вода, чтобы, нагревшись, повторить тот же путь. Разумеется, такая система не даст высоких температур, однако уловить даже долю даровой энергии, тоже какая-то экономия.
Гораздо эффективнее действует вакуумный коллектор — он может подогреть жидкость до 300°С. Такая температура достигается за счет того, что вся система работает в вакууме, то есть, в безвоздушном пространстве. Нет воздуха — значит некому красть тепло из обогревателя.
Имеется множество типов обогревателей, работающих по принципу фокусировки солнечных лучей в небольшом пространстве. В них достигаются самые высокие температуры. Системы зеркал или увеличительных стекол концентрируют солнечное излучение на уже знакомом нам трубчатом радиаторе, заполненном жидкостью. Последняя очень быстро нагревается и поступает в общую отопительную систему здания. Центральные энергетические станции, работающие на солнечной энергии, имеют, обычно, несколько тысяч зеркал-отражателей, для того чтобы улавливать солнечную энергию с большой площади. Все отражатели направляют солнечные лучи на верхушки центральной башни, куда непрерывно поступает холодная вода через систему трубопроводов. Под воздействием излучения вода очень быстро закипает превращаясь в пар, который под давлением вращает лопасти турбин. Электростанции такого типа успешно действуют в США, Японии и некоторых странах Европы.
Большое количество научных экспериментов и тонких технологий требуют подчас создания огромной температуры. Идеальный вариант — солнечная энергия, способная создавать гигантские температуры на небольшой площади. Самая известная «солнечная печь» действует во французском местечке Одило. Ее подвижные зеркала концентрируют энергию солнца с большой площади на площадке менее одного квадратного метра. Эта площадка находится на небольшой башне перед системой зеркал. В ясные дни в фокусе зеркал удается достигнуть температуры в 3300°С. С ее помощью в Одило создают материалы с особенными свойствами, которые невозможно получить в традиционной металлургии.
Эволюция солнечной батареи от Архимеда до наших дней
В наше время тема развития альтернативных способов получения энергии как нельзя более актуальна, ведь традиционные источники стремительно иссякают, уже сейчас энергетические ресурсы довольно дороги и в значительной мере влияют на экономику многих государств. Все это заставляет жителей нашей планеты искать новые способы получения энергии. И одним из наиболее перспективных направлений является получение солнечной энергии.
Человек с самых древних времен учился пользоваться дарами Солнца. Даже простой костер, который согревал наших предков тысячи лет назад и продолжает это делать теперь, является по сути дела использованием солнечной энергии, накопленной древесиной. По легенде, великий греческий ученый Архимед сжег неприятельский флот, осаждавший его родной город Сиракузы, с помощью системы зажигательных зеркал. Доподлинно известно, что около 3 000 лет назад султанский дворец в Турции отапливался водой, нагретой солнечной энергией. Древние жители Африки, Азии и Средиземноморья получали поваренную соль, выпаривая морскую воду на солнце. Однако много полезных открытий произвели опыты с зеркалами и увеличительными стеклами. Первые солнечные нагреватели появились во Франции в XVIII в. Естествоиспытатель Ж. Бюффон создал большое вогнутое зеркало, которое фокусировало в одной точке отраженные солнечные лучи. Это зеркало было способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68 м. Вскоре после этого шведский ученый Н. Соссюр построил первый водонагреватель. Это был всего лишь деревянный ящик со стеклянной крышкой, но вода, налитая в него, нагревалась солнцем до 88°С. В 1774 г. великий французский ученый А. Лавуазье впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца. Вскоре в Англии отшлифовали большое двояковыпуклое стекло, расплавлявшее чугун за три секунды и гранит — за минуту.
Система зажигательных зеркал Архимеда
Но Солнце способно удовлетворять и более масштабные потребности человека. По подсчетам ученых, человечество нуждается в десяти миллиардах тонн топлива, а Солнце в течение года способно предоставить около ста триллионов тонн. Нужно только взять это энергетическое богатство, и люди получат количество энергии, превышающее необходимые ресурсы в десять раз! Вот этот вопрос и является крайне актуальным для науки.
Источник