Θα μπορούσε ο Αρχιμήδης να καταστρέψει πραγματικά τα πλοία εστιάζοντας το φως του ήλιου μέσω καθρεφτών;
Είναι δυνατό να κάψετε κάτι μεγαλύτερο, όπως ένα πλοίο, χρησιμοποιώντας έναν μεγεθυντικό φακό για να εστιάσετε το φως του ήλιου σε αυτό. Ωστόσο, είναι πολύ δύσκολο να γίνει και θα απαιτούσε έναν πολύ μεγάλο καθρέφτη.
Είμαι σίγουρος ότι πολλοί από εμάς πρέπει να έχουμε κάψει ένα κομμάτι χαρτί τουλάχιστον μία φορά στη ζωή μας εστιάζοντας το ηλιακό φως μέσω ενός φακού σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Η αίσθηση του να βλέπεις τα πρώτα σημάδια μιας μαύρης κηλίδας να εμφανίζονται στο χαρτί είναι περίεργη, αλλά πολύ ικανοποιητική! Αφού πέτυχαν να κάψουν ένα μικρό κομμάτι χαρτί, πολλοί άνθρωποι προσπάθησαν ακόμη και να κάψουν συγκριτικά μεγαλύτερα πράγματα χρησιμοποιώντας την ίδια αρχή, αλλά βρήκαν μικρή ή καθόλου επιτυχία.
Το πιο ωραίο πείραμα οπτικών που έχουμε κάνει όλοι (Πηγή εικόνας:www.mikebechtle.com)
Ωστόσο, να είστε σίγουροι, πολλοί άλλοι προσπάθησαν να κάνουν ακριβώς το ίδιο πράγμα. Στην πραγματικότητα, ο θρύλος λέει ότι ο Αρχιμήδης, ο διάσημος Έλληνας επιστήμονας και μαθηματικός, σκέφτηκε επίσης να προκαλέσει καταστροφή χρησιμοποιώντας την ίδια αρχή, μόνο σε εκθετικά μεγαλύτερη κλίμακα. Λέγεται ότι δημιούργησε μια «ακτίνα θανάτου» εστιάζοντας το φως του ήλιου μέσω ενός μεγάλου αριθμού κατόπτρων (ή ενός μόνο τεράστιου καθρέφτη) σε ρωμαϊκά πλοία που προσπαθούσαν να εισβάλουν στην Ελλάδα. Ο θρύλος λέει ότι έκαψε αυτά τα εχθρικά πλοία χρησιμοποιώντας την ακτίνα θανάτου και έστειλε τον εχθρικό στρατό σε πλήρη αταξία.
Ωστόσο, για αυτήν την ανάρτηση, δεν μας ενδιαφέρει ιδιαίτερα το τελευταίο μέρος του θρύλου. μάλλον, θα θέλαμε να μάθουμε αν ο Αρχιμήδης έχτισε ποτέ μια τόσο τρομερή «ακτίνα θανάτου». Το πιο σημαντικό, είναι πράγματι δυνατό να καούν πλοία εστιάζοντας το φως του ήλιου σε αυτά μέσω καθρέφτη;
Το δυναμικό "Burning" του A Mirror
Πώς ένας μεγεθυντικός φακός καίει ένα κομμάτι χαρτί
Ας επιστρέψουμε στο μικρό μας πείραμα «καύσης χαρτιού» χρησιμοποιώντας έναν μικρό φακό. Το ηλιακό φως, ή οι ακτίνες φωτός που προέρχονται από τον ήλιο, μεταφέρουν μια συγκεκριμένη ποσότητα ενέργειας. Υπό κανονικές συνθήκες, το ηλιακό φως δεν αναγκάζει το χαρτί να ανάψει φωτιά επειδή οι ακτίνες του φωτός είναι διάχυτες ή πολύ μακριά η μία από την άλλη για να μπορούν να έχουν σημαντική ορατή επίδραση στο χαρτί.
Ωστόσο, όταν τοποθετείτε έναν μεγεθυντικό φακό ανάμεσα στο κομμάτι χαρτί και τις φωτεινές ακτίνες που έρχονται προς αυτό, ουσιαστικά προκαλείτε αυτές τις ακτίνες να έρθουν πιο κοντά και να συγκλίνουν σε ένα συγκεκριμένο σημείο (που ονομάζεται «εστιακό σημείο»), το οποίο πρώτα γίνεται μαύρο. και μετά, μερικές φορές αρκετά δραματικά, ξεσπά στις φλόγες!
Μπορεί η ίδια αρχή να χρησιμοποιηθεί για να κάψει κάτι μεγαλύτερο, ας πούμε, ένα πλοίο;
Θεωρητικά, ναι… ΜΠΟΡΕΙΤΕ να κάψετε μεγαλύτερα πράγματα (μόνο πράγματα που μπορούν να καεί, δηλαδή) χρησιμοποιώντας αυτήν την αρχή, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει κάποια θεωρητική βάση για τον μύθο του Αρχιμήδη για την καύση πλοίων.
Τούτου λεχθέντος, σε μια πραγματική κατάσταση, είναι αρκετά δύσκολο να σιγοκαίει κανείς ένα κομμάτι ξύλο, πόσο μάλλον να βάλει φωτιά σε ένα τεράστιο πλοίο! Υπάρχουν κάποιες πρακτικά ανυπέρβλητες δυσκολίες στο κάψιμο ενός πλοίου χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική. Ας ρίξουμε μια ματιά σε μερικά:
Μέγεθος του καθρέφτη
Το πρώτο πράγμα που θα ενοχλούσε τον Αρχιμήδη πρέπει να ήταν η ανάγκη να έχει έναν καθρέφτη. και μάλιστα τεράστιο! Βλέπετε, είναι εύκολο να κάψετε μια τρύπα σε ένα αδύναμο κομμάτι χαρτί με έναν μικρό μεγεθυντικό φακό, αλλά όταν πρόκειται να κάψετε ένα πλοίο σε φυσικό μέγεθος από μεγάλη απόσταση, ή ακόμα και να προκαλέσετε την πιο μικρή φλόγα, θα χρειαστείτε ένα πρακτικό τεράστιος καθρέφτης.
Ας υποθέσουμε, για λόγους επιχειρηματολογίας, ότι ο Αρχιμήδης είχε πρόσβαση σε έναν τόσο τεράστιο καθρέφτη. Στη συνέχεια, θα έπρεπε να βρει έναν τρόπο μεταφοράς, ελιγμών και να το κατευθύνει με ακρίβεια στον στόχο χωρίς σημαντική δυσκολία και όσο το δυνατόν πιο γρήγορα. Επιπλέον, ο Αρχιμήδης σίγουρα δεν θα ήθελε να ραγίσει ή να τρυπώσει έστω και λίγο τον καθρέφτη ενώ τον μετακινούσε, έτσι;
Χρησιμοποιείτε ένα σύμπλεγμα κατόπτρων;
Ας υποθέσουμε ότι ο Αρχιμήδης χρησιμοποίησε ένα σύμπλεγμα μικρότερων κατόπτρων, αντί να χρησιμοποιήσει έναν γιγάντιο καθρέφτη. Τώρα, υπάρχει κάτι λάθος με αυτό;
Ναι… πολλά πράγματα, στην πραγματικότητα.
Οι επιστήμονες A. A. Mills και R. Clift ερεύνησαν αυτόν τον ιστορικό μύθο και δημοσίευσαν μια μελέτη που ονομάζεται «Reflections of the Burning Mirrors of Archimedes» στο European Journal of Physics. Βρήκαν ότι χρειάστηκαν 440 άνδρες, ο καθένας που κρατούσε έναν καθρέφτη 1 m2, για να αρχίσει να αναφλέγεται μια μικροσκοπική περιοχή 1*0,5 m ενός ξύλινου κύτους τοποθετημένου σε απόσταση 50 μέτρων. Αυτό σημαίνει ότι αν δεν θέλετε να δοκιμάσετε έναν τεράστιο καθρέφτη, θα χρειαστείτε τουλάχιστον 440 καθρέφτες και εξίσου πολλοί άνδρες να τους στοχεύουν ακριβώς στο στόχο.
Ακόμα και μετά από όλη αυτή την προσπάθεια, θα απείχατε πολύ από το να επιτύχετε το επιθυμητό αποτέλεσμα. Αν υποθέσουμε ότι βάλετε αυτούς τους 440 άντρες να στοχεύσουν σε ένα σημείο με χειρουργική ακρίβεια, θα μπορούσατε να δημιουργήσετε μόνο ένα μικρό σιγαστήρα, το οποίο θα μπορούσε εύκολα να σβήσει από το αλμυρό νερό (το οποίο είναι άμεσα διαθέσιμο στους στρατιώτες σε ένα πλοίο). Επίσης, πιστεύετε ότι το εχθρικό πλοίο θα ήταν ακίνητο και απλώς θα περίμενε τη σειρά των κατόπτρων σας για να του προκαλέσει σοβαρή ζημιά;
Το Mythbusters, μια δημοφιλής εκπομπή του Discovery Channel, δοκίμασε επίσης εάν ένα πλοίο μπορούσε να καεί χρησιμοποιώντας μόνο καθρέφτες και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι πρώτα, είναι δύσκολο να εστιάσετε τις ανακλώμενες δέσμες πολλών καθρεφτών σε ένα μόνο σημείο. Αν και θα μπορούσατε να επιτύχετε μια θερμοκρασία δύο εκατοντάδων βαθμών, δεν θα είναι τόσο ζεστή και τόσο ισχυρή όσο για να μπορείτε να κάψετε ένα ολόκληρο πλοίο.
Συνολικά, είναι πρακτικά αδύνατο να κάψετε ένα πλοίο εστιάζοντας το ηλιακό φως σε αυτό μέσω της χρήσης καθρεφτών. Ωστόσο, μπορείτε σίγουρα να τυφλώσετε, να κάνετε παζλ ή να προκαλέσετε κάποια εγκαύματα στο δέρμα ορισμένων μελών του πληρώματος στο εχθρικό πλοίο.
Αποδεικνύεται ότι η ιδέα του Αρχιμήδη για αυτού του είδους την επίθεση σε έναν εχθρό δεν έχει πολύ νερό, αλλά η ιστορία λέγεται πάντα από τους νικητές!
