Об историческом опыте и попаданцах

Всем привет!

Мои герои в «Желтоглазом» вновь попали в очень неприятное положение — им с моря угрожает корабль. Один из второстепенных персонажей, Олег — попаданец. Не ясно, из какой эпохи и с каким опытом, он, к тому же, страдает от амнезиии…, но порой обрывочные знания к нему возвращаются. Потому что Олег, как и большинство попаданцев в «невежественное фэнтези» свято уверен, что он обладает решением всех проблем — он же из цивилизованного мира!

— Я что-нибудь придумаю, сейчас… — лихорадочно забормотал Олег, вновь растирая шрам над правой бровью. — Зеркала Архимеда… нет, не подходит, у нас не те щиты, они не зеркалят… Греческий огонь! А нет, тут же нет нефти…

У меня в книге попаданцев всегда ждёт жёсткий облом. Всегда. Хорошо, если вообще живы останутся.

Но давайте поговорим о его неудавшихся предложениях. Ведь эти зеркала и огонь у многих сейчас на слуху, но все ли знают, что именно это такое? (я надеюсь, что нет, иначе мой блог будет бесполезным )

Зеркала Архимеда

Кратко: Это легенда о том, как Архимед сжёг вражеский флот, используя отражённый солнечный свет.

Подробнее: (ниже выдержки из статьи "Наука и жизнь", ЗЕРКАЛА АРХИМЕДА УЖЕ НЕ ЛЕГЕНДА)

   «Таким же образом, говорят и Архимед поджег триремы врага зажигательными зеркалами»

     Гален. «О темпераменте» (II в. н. э.)

     «Предание о применении Архимедом зажигательных стекол для поджога римских кораблей во время осады Сиракуз является, несомненно, легендой более позднего происхождения»

     Марио Льоцци. «История физики», 1970 г.

     С именем Архимеда связана история о поджоге римских кораблей зеркалами. В древности ее считали достоверной, в XVII веке опровергли, в XVIII веке вернули ей права гражданства, в XIX веке опять подвергли сомнению и, наконец, совсем недавно, год назад, еще раз подтвердили такое могло быть! (вот этого я не нашла)

     Архимед был уже стар, когда Сиракузы, втянутые во Вторую Пуническую войну, подверглись нападению римлян. 

     Сухопутное войско под командованием Аппия Клавдия наступало на город по леонтинской дороге со стороны ворот, называвшихся Гексапилами, «морская пехота» Марка Марцелла атаковала Ахрадину - район города, вытянутый вдоль моря. Римляне двинули на Сиракузы множество кораблей, в том числе несколько десятков тяжелых. Восемь соединенных попарно крупных судов были превращены в «самбуки» - оснащены подъемными штурмовыми трапами, которые должны были опускаться на стену. Атаку поддерживали стрелки и метательные машины, размещенные на палубах.

     Но штурм не привел к успеху. Обе армии были отброшены защитниками города, вооруженными техникой, созданной Архимедом. Полибий рассказывает о превосходных и метких метательных орудиях, о грандиозных подъемных машинах, которые «железными лапами» захватывали и опрокидывали вражеские суда, о желобах, выдвигавшихся из-за стены и сбрасывавших на корабли камни весом в четверть тонны.

     Вторая попытка взять город штурмом была предпринята ночью, но, и она оказалась безрезультатной. После этого римляне уже не решались идти на приступ и перешли к осаде.

     Сиракузы пали в 212 г. до н. э. после многомесячной осады в результате предательства, а эпидемия чумы погубила пришедшее на помощь городу карфагенское войско. Во время разграбления Сиракуз Архимед был убит римским солдатом на 75-м году жизни.

     ИСТОЧНИКИ ЛЕГЕНДЫ

     Сохранилось три описания штурма Сиракуз во «Всеобщей истории». Полибия (II в. до н. э.), в «Истории». Тита Ливия (I в. до н. э.), и в биографии Марцелла, написанной в I в. н. э. греческим писателем Плутархом. Ни в одном из этих трех рассказов нет упоминания не только о сожжении кораблей зеркалами, но, и вообще о применении огня. Это обстоятельство служит основным доводом в пользу позднего происхождения легенды.

     Первые ее следы обнаруживаются в литературе II в. н. э. - два упоминания, сделанные вскользь, ради украшения текста. Греческий сатирик Лукиан в шутливой речи по поводу открытия бани говорит о важности союза теории и практики, и ставит в пример архитекторам Архимеда, который «при помощи своего искусства сжег неприятельские корабли».

     Другое упоминание мы встречаем у знаменитого римского медика Галена. В сочинении «О темпераменте», описывая пожар, Гален рассказывает, что стена загорелась от жара пламени и добавляет «Таким же образом, говорят и Архимед поджег триремы врага зажигательными зеркалами».

     Еще через четыреста лет византийский математик и архитектор Анфимий из Тралл в работе «О чудесных механизмах», отрывки из которой сохранились, специально разбирает вопрос о зеркалах Архимеда. Он стремится воссоздать архимедовы зеркала, считая, что их радиус действия равен дальности полета стрелы. Анфимий пишет «Требуемое расстояние казалось большим и представлялось невозможным получить воспламенение, но поскольку никто не мог оспаривать славу Архимеда, который сжег корабли римлян с помощью отражения солнечных лучей (в этом все сходились единодушно), то резонно было полагать, что проблему можно решить.»

     Анализируя задачу, Анфимий приходит к выводу, что решение кроется в применении системы плоских зеркал.

     «При помощи многих плоских зеркал можно отразить в одну точку такое количество солнечного света, что его объединенное действие вызовет загорание, - пишет Анфимий и продолжает - Этот опыт можно сделать с помощью большого числа людей, каждый из которых будет держать зеркало в нужном положении. Но, чтобы избежать суматохи и путаницы, удобней применить раму, в которой следует закрепить 24 отдельных зеркала с помощью пластин или, еще лучше, на шарнирах. Подставляя этот механизм солнечным лучам, надо правильно установить центральное зеркало, а потом и остальные, быстро и ловко наклоняя их так, чтобы солнечные лучи, отраженные от этих различных зеркал, отражались в ту же точку. Таким образом, если повторять это много раз и ставить другие зеркала, составленные по тому же принципу, что и первое, то все отражения сойдутся и произойдет загорание. Это удастся тем лучше, чем больше будет зеркал».

     В заключение Анфимий для доказательства достоверности своей реконструкции пишет:

     «Следует заметить, что все прочие авторы, которые говорили о зеркалах божественного Архимеда, упоминали не об одном зеркале, но о многих».

     Эта фраза показывает, что в эпоху Анфимия еще существовало несколько впоследствии утерянных источников, сообщавших об архимедовых зеркалах. Три последних сообщения о них, также византийские, относятся уже к XII веку. Первое, незначительное, принадлежит Евстахию Солунскому, который в «Комментариях к Илиаде» пишет «Архимед при помощи правил «Катоптрики» сжег римский флот на расстоянии полета стрелы».

     Более подробный рассказ содержится в «Истории», составленной Цецем, который, как на источник, ссылается на не дошедшую до нас часть истории греческого автора I в. до н. э. Диодора Сицилийского. Цец пишет «Когда римские корабли находились на расстоянии полета стрелы, Архимед стал действовать шестиугольным зеркалом, составленным из небольших четырехугольных зеркал, которые можно было двигать при помощи шарниров и металлических планок. Он установил это зеркало так, что принятые этим зеркалом солнечные лучи, отражаясь, создавали жар, который обращал суда римлян в пепел, хотя они находились на расстоянии полета стрелы.»

     Совпадение ряда деталей устройства зеркала в описании Цеца и в реконструкции Анфимия показывает, что Цец, по-видимому, использовал ее в своем сообщении. Это снижает ценность рассказа Цеца, как источника.

     Наконец, последнее, несколько загадочное сообщение сохранилось в «Анналах» византийского историка Зонары. Вот его рассказ «Этот геометр, собрав солнечные лучи на зеркале, с помощью этих лучей, собранных и отраженных затем толщиной, и гладкостью зеркала, воспламенил воздух и разжег большое пламя, которое он затем направил на корабли, входившие в сферу его действия. Корабли были все обращены в пепел»

     Этим, собственно и исчерпываются исторические свидетельства об архимедовых зеркалах.

Возможная схема применения зеркал

     НЕДОСТОВЕРНОСТЬ ИЛИ НЕВОЗМОЖНОСТЬ?

     Вопрос о зеркалах Архимеда, естественно, распадается на два. Первый - научно-технический: возможно ли в принципе с помощью средств, которыми располагал Архимед, достигнуть такого эффекта? И второй, исторический, имеющий смысл только в случае, если первый решается положительно: насколько вероятно применение жгущих зеркал Архимедом?

     Первый вопрос издавна занимал ученых, начиная с Анфимия, который, как мы видели, считал воспламенение дерева на расстоянии полета стрелы вполне возможным.

     Реконструкцию Анфимия описал в своей «Оптике» польский математик XIII века Виттелий. Много позже немецкий математик и филолог Афанасий Кирхер предпринял попытку реализовать идею Анфимия. В изданной в 1671 году книге «Великое искусство света и тени» он рассказывает, что совмещал отражения солнца от пяти плоских зеркал и получил значительный нагрев, хотя и недостаточный для воспламенения дерева. Правда, сам Кирхер считал, что Архимед должен был воспользоваться для концентрации солнечных лучей трубчатым зеркалом в виде усеченного параболоида вращения или системой из двух таких зеркал, которые, по его мнению, способны создать пучок параллельных лучей, зажигающих на любом расстоянии. Именно такой прибор изображен на гравюре, помещенной в его книге.

     Однако лет за сорок до выхода книги Кирхера два великих ученых, которые заложили основы геометрической оптики, Иоганн Кеплер и Рене Декарт, высказались отрицательно по поводу возможности существования архимедовых зеркал.

     В своей «Диоптрике» Декарт убедительно показал, что поскольку солнце не есть световая точка, а имеет видимый угловой поперечник, равный 32х, то, и размер отражения, отброшенного зеркалом любой формы, не может быть меньше хорды дуги 32', и чем дальше «зайчик» будет от зеркала, тем он будет крупнее, тем меньше (при той же площади зеркала) будет его освещенность. «Зажигательное зеркало, диаметр которого меньше, чем сотая часть расстояния между ним и местом, где сосредоточиваются солнечные лучи, даже если бы оно было отшлифовано ангелом, не может нагреть то место больше, чем лучи, излучаемые непосредственно солнцем», - пишет Декарт.

     Простой расчет показывал, что Декарт прав, что зеркало, нужное для зажигания на расстоянии порядка полусотни метров, должно быть величиной с дом и практически неосуществимо.

Тут он, скорее, Бэтмена вызывает...

     ОПЫТЫ БЮФФОНА

     И вот ровно через сто лет после выхода «Диоптрики». Декарта, в 1747 году, французский натуралист Жорж Луи Бюффон публикует свой «шестой мемуар» - «Изобретение зеркал для воспламенения предметов на больших расстояниях».

     «Декарт, который родился, чтобы судить Архимеда и даже превзойти его, - пишет Бюффон, - высказался против этого случая тоном метра он отрицал возможность подобного изобретения и его мнение одержало верх над свидетельствами и верой всей античной эпохи.

     Чтобы «обжаловать» приговор Декарта, нужно было располагать более сильным средством, чем просто различные доводы, поэтому противникам Декарта оставалось лишь одно: воспроизвести зеркала Архимеда. Я задумал эту идею уже давно и охотно признаю, что очень трудно было представить ее осуществленной, поскольку в процессе исполнения я сделал гораздо больше, чем ожидал».

     Для определения нужных размеров зеркала Бюффон провел серию опытов над большим вогнутым зеркалом Академии наук, имевшим диаметр около метра. Диафрагмируя зеркало с помощью бумажных кругов, он установил, что для воспламенения в фокусе зеркала дерева достаточно иметь открытый участок диаметром всего 13 см. Задавшись дальностью действия в 80 м, Бюффон вычислил, что зеркало, которое было бы способно создать на этом расстоянии такую же освещенность, должно было бы иметь около 10 м в поперечнике. Однако, исходя из ряда дополнительных соображений, учитывающих условия нагрева, ученый, откинув сомнения, сооружает составное зеркало с площадью в 13 раз меньше расчетной. Надежды Бюффона оправдались: его зеркало воспламеняло дерево на расстоянии в 50 м.

     Зеркало Бюффона, построенное механиком Пассманом, состояло из 168 плоских стеклянных зеркал размером 16,2 X 21,5 см, и имело полезную площадь 5,85 м2. Зеркала закреплялись так, что можно было сводить все отражения в заданной точке.

         Бюффон, человек эпохи огнестрельного оружия, предполагал использовать свое изобретение в качестве «солнечной печи», не помышляя о его военном применении. Но проделанные ученым опыты не оставляют сомнения, что в эпоху Архимеда, когда основным оружием пехоты были мечи, луки и дротики, зеркало, подобное бюффоновскому, оказалось бы достаточно грозным оружием.

     Бюффон успешно реализовал второй вариант реконструкции Анфимия - рамку с подвижными зеркалами, а совсем недавно было проверено и первое предложение византийского механика: сделана попытка сконцентрировать лучи «с помощью большого числа людей», вооруженных зеркалами. 

А теперь вставка из Вики

Испытание теплового луча Архимеда было проведено в 1973 году греческим ученым Иоаннисом Саккасом. Эксперимент проходил на военно-морской базе Скарамангас за пределами Афин. В нём было использовано 70 зеркал, каждое с медным покрытием и размером около 1,5 м × 1 м. Зеркала фокусировались на фанерный макет римского военного корабля на расстоянии около 50 м. Когда зеркала были точно сфокусированы, корабль за несколько секунд загорелся. Фанерный корабль имел покрытие из смолы, что могло способствовать горению. Покрытие из смолы было обычным явлением на судах в классическую эпоху.

В октябре 2005 года группа студентов Массачусетского технологического института провела эксперимент с использованием 127 однофутовых (30 см) квадратных зеркальных плиток, ориентированных на макет деревянного корабля на расстоянии около 30 метров. Пламя вспыхнуло на клочке корабля, но только после того, как небо стало безоблачным, а корабль оставался неподвижным около десяти минут. Был сделан вывод о том, что данное устройство является практически осуществимым оружием в этих условиях.

Группа Массачусетского технологического института повторила эксперимент в научно-популярной программе (телешоу) американского телеканала Discovery Channel «Разрушители легенд», используя в качестве мишени деревянную рыбацкую лодку в Сан-Франциско. Снова произошло некоторое обугливание, наряду с небольшим количеством пламени. Чтобы загореться, древесина должна достичь температуры самовоспламенения, около 300 °С.

Когда «Разрушители легенд» транслировали результаты эксперимента в Сан-Франциско в январе 2006 года, эксперимент был отнесён к категории «провалившихся» (или неудачных) из-за продолжительности времени и идеальных погодных условий, необходимых для горения. Было также отмечено, что поскольку Сиракузы обращены к морю в восточном направлении, римский флот должен был бы атаковать утром для оптимального сбора света зеркалами. Также указано, что обычные вооружения, такие как пылающие стрелы или болты из катапульты, были бы гораздо более простым способом поджога корабля на коротких расстояниях.

В декабре 2010 года «Разрушители легенд» снова изучили историю теплового луча в специальной программе под названием «Вызов президента». Было проведено несколько экспериментов, в том числе масштабные испытания с 500 школьниками, направивших зеркала на макет. Римское парусное судно было в 120 м от отеля. Во всех экспериментах парусу не удалось достичь температуры 210 °C, необходимой для того, чтобы загореться, и приговор был снова «провал». Шоу пришло к выводу, что более вероятный эффект зеркал был бы ослепляющим или отвлекающим экипаж корабля.

Далее в «Науке и жизни» следуют рассуждения о том, почему основные летописцы умолчали (спойлер: не поверили) и какие признаки у других историков могли указывать на использование («горящий воздух», являвшийся попавшим в мощный луч света дымом или пылью). Но я не думаю, что это сильно интересно. Многое действительно указывает на реалистичность этой легенды, но неоспоримых доказательств её у историков нет.

Тем не менее, несложно представить, что, обладая современными средствами, подобное можно устроить.

Кстати, я вспомнила, в «Никакого реала» у меня Змей тоже это использует:

Лана сидела на башне колокольни, на самом краю парапета и болтала ногами. Змей стоял рядом, глядя на зеркальные осколки, покрывающие всю крышу, и что-то рассчитывал, используя интерфейс.

— И что это будет, если опять не секрет? — поинтересовалась Лана.

— Хочу устроить им Сиракузы. Ну, или хотя бы систему наведения. В зависимости от физики мира.

Если вы ещё не устали, переходим ко второй теме:

Греческий огонь

(и хейросифоны! *злодейский смех*)

Впервые горючая смесь «Греческий огонь» была использована византийцами в морских битвах. Применялся в византийской армии и флоте в морских боях и при осаде крепостей. Для метания использовались медные трубы (на кораблях), ручные сифоны, «пламенные рога». Греческий огонь также помещался в бочки и глиняные сосуды, а затем забрасывался метательными машинами при осаде крепостей. Пламя греческого огня не гасилось водой.

Греческий огонь состоял из сырой нефти, серы, масла, селитры и, возможно, других веществ, точный состав его неизвестен до сих пор, так как он долго хранился в секрете и стал известен за пределами Греции только благодаря предательству.

Давайте сосредоточимся не на его истории (мне Архимедовых зеркал хватило, а именно на некоторых технических характеристиках, так сказать).

Установка с «греческим огнём» представляла собой медную трубу — «сифон», или сифонофор, через который с грохотом извергалась жидкая смесь. В качестве выталкивающей силы использовался сжатый воздух или мехи наподобие кузнечных. Позже появилось портативное ручное устройство для метания — хейросифон (cheirosiphōn).

«Ганс, неси огнемёт!» Или использование ручного хейросифона

Предположительно, максимальная дальнобойность сифонов составляла 25-30 м, поэтому изначально «греческий огонь» использовался только во флоте, где представлял страшную угрозу медленным и неуклюжим деревянным кораблям того времени. Кроме того, по свидетельствам современников, «греческий огонь» ничем нельзя было потушить, поскольку он продолжал гореть даже на поверхности воды. Впервые сифоны с «греческим огнём» были установлены на византийских дромонах во время битвы при Киликии.

И всё же немного исторических справок:

Если на суше войска византийцев нередко терпели от арабов поражения, то на море «греческий огонь» давал превосходство византийскому флоту над противником. Благодаря ему в 717 году была одержана крупная морская победа над арабами, снова осадившими Константинополь, а в 941 году с помощью «греческого огня» византийцы разгромили подошедший к их столице флот князя Игоря Рюриковича[. «Греческий огонь» применялся ими же против крестоносцев, выступивших на стороне венецианцев во время Четвёртого крестового похода (1202—1204).

Византийские авторы называли огненосную смесь по-разному: хронист Феофан — «морским огнём», император Константин VII — «влажным огнём», историк Иосиф Генезий — «военным огнём», император Лев VI в «Навмахии» — «обработанным огнём», полководец Никифор Уран — «блестящим огнём». Причём последние два автора указывают, что её можно было как метать из сифонов, так и помещать в горшки, выливать из котлов или смачивать ей паклю, обёрнутую вокруг стрел, выпускавшихся из катапульт. (это, кстати, для тех, кто считает, что горящие стрелы гаснут в полёте. такие — нет).

Секрет приготовления «греческого огня», называвшегося также «огнём Каллиника», хранился в строгой тайне, однако после завоевания Константинополя рецепт его изготовления был утерян. Известно, что нефть для огня с XI века добывалась на Таманском полуострове.

«Греческий огонь» также употреблялся при осадах крепостей. Некоторые исследователи, анализируя русские летописи, делают выводы, что «греческий огонь» был знаком русичам и половцам. По некоторым сведениям «греческий огонь» был на вооружении у армии Тамерлана.

Последнее упоминание об использовании «греческого огня» относится к осаде Константинополя в апреле–мае 1453 года войсками турецкого султана Мехмеда II Фатиха. После начала массового применения огнестрельного оружия на основе пороха, «греческий огонь» потерял своё военное значение, а его рецепт был утрачен в конце XVI века.

Осадная машина забрасывает замок бочками с греческим огнём, XIII век.

Ещё о составе:

Точный состав «греческого огня» неизвестен, так как в исторических документах названия веществ не всегда точно идентифицированы. Так, в русских переводах-описаниях слово «сера» могло означать любое горючее вещество, в том числе и жир. Наиболее вероятными компонентами были негашёная известь, сера и сырая нефть или асфальт. Также в состав мог входить фосфид кальция, который при контакте с водой выделяет газ фосфин, самовоспламеняющийся на воздухе.

«Греческий огонь» являлся скорее психологическим оружием: опасаясь его, вражеские корабли старались держаться на расстоянии от кораблей византийцев. Сифон с «греческим огнём» устанавливался, как правило, на носу или корме корабля. Иногда огненную смесь забрасывали на вражеские корабли в бочках. Существуют упоминания о том, что в результате неосторожного обращения с «греческим огнём» часто загорались и сами византийские корабли.

Над раскрытием секретных компонентов смеси работали многие алхимики и учёные. Одним из таких исследователей был француз Дюпре, который в 1758 году объявил о том, что открыл секрет «греческого огня». Были проведены испытания около Гавра, в результате которых был сожжён деревянный шлюп, находившийся на большом расстоянии в открытом море. Король Людовик XV, впечатлённый и испуганный действием этого оружия, выкупил у Дюпре все его бумаги и уничтожил их. (вот умничка, ёлки-палки!)

В середине XIX века, после начала освоения Китая, было открыто, что состав «греческого огня» близок к китайским зажигательным веществам, содержащим в большом количестве селитру и известным с первого тысячелетия до н. э.

Греческий огонь стал прообразом современных напалмовых смесей и огнемёта. Также «греческий огонь» является прототипом «дикого огня» в фэнтезийной саге «Песнь Льда и Огня», экранизированной американским телеканалом HBO в виде телесериала «Игра престолов» (2011—2019). (и что-то мне подсказывает, не только Мартин использовал эту идею)

Также мной была обнаружена схема «античного огнемёта», вдруг вашему попаданцу пригодится Только сами придумывайте, как он его будет производить в тех условиях.