Боевые зеркала мира «разбойничьей луны» (пятничное)
Прочел я буквально на днях с большим удовольствием "Разбойничью злую луну" Лукина и появилось у меня желание проверить теоретически физическую осуществимость описанной там альтернативной техники.
У Лукина весьма красочно описаны боевые зеркала и тактика их применения. У него там два типа зеркал: ближнего боя на 25-30 м и дальнего боя метров на 50. Отдельное зеркало дальнего боя за небольшое время воспламеняет шар перекати-поля. Команда хорошо тренированных зеркальщиков за считанные секунды зажигает сарай или до потери сознания обжигает движущегося человека. (Кстати, дело там происходит в как бы параллельном арабском средневековом мирке, кругом пустыня и солнца навалом. По ходу выясняется, что зеркала воюющим секретно поставляет некая продвинутая третья сила, сами они их делать не могут.)
Вот это я и собрался проверить теоретически.
Вспомнив, что у фар, прожекторов и зеркальных телескопов зеркала параболические, полез в литературу на предмет формул (Бегунов «Геометрическая оптика», Максутов «Астрономическая оптика», ну еще чего-то из сети прихватил. Савельва «Курс физики», кстати, тоже). А вот! Там все про линзы и призмы! У Максутова в связи с зеркальными телескопами обсуждаются потери на экранирование, то-се, а зеркала показаны так, как будто они фокусируют лучи абсолютно в точку...
Слазил в довоенную Техническую энциклопедию (просто бесценный источник во многих случаях) - ничего полезного, увы, на сей раз не нашел...
Понятно в общем на пальцах, что концентрации пучка абсолютно в точку не получится из-за несовершенства поверхности и (может быть) из-за волновых эффектов, а если фокус в 30-50 м от зеркала, то еще и потери в воздухе добавятся. Кроме того, само нагревание объекта тоже будет сопровождаться какими-то потерями. Кроме того, пятно может прыгать из-за дрожания рук и тела зеркальщика (хотя – попадают же люди из пистолета примерно на таких же дистанциях).
Но как все же посчитать достаточно близко к реальности размер пятна в фокусе?
Ничего не придумав, решил зайти с другой стороны, т.е. со стороны сарая. Ну, воспламеняемого объекта. Хотя начал не с сарая, а с поджигания шара перекати-поля.
Допустим, световое пятно падает на один или несколько сухих стеблей этого растения. Толщина стебля ориентировочно 3-5 мм. Примем, что воспламенение производится на расстоянии немного ближе фокуса – чтобы не ломать голову над процессами, происходящими в фокусе. Примем форму и размер пятна – эллипс, 0,6 на 1,2 см. Примем, что пятно полностью заполнено материалом по площади, глубину материала примем 5 мм. Задача сводится к расчету нагрева кусочка древесины получающегося отсюда объема. Теплоемкость материала неизвестна, за неимением – используем теплоемкость сосны (из справочника по физике).
Итак площадь 0,56 см2, объем 0,28 см3, плотность принимаем 0,5 г/см3, масса получается 0,14 г. Чтобы его воспламенить, его нужно нагреть на 300 градусов Цельсия. Теплоемкость дерева cp=1700 дж/кг/град при 20о С для сосны (Кошкин и Ширкевич «Справочник по элементарной физике», изд. 6, 1975, стр.74 и др. данные оттуда же). Как ведет себя эта теплоемкость с существенным повышением температуры – увы, мне не известно, примем за постоянную. Итак, для нагревания на 300оС требуется 1700*0,00014*300=71,4 дж. И если мы хотим запалить этот кусочек древесины за 1 сек – соответственно нужна мощность 71,4 вт. Ну да, почему бы и нет – спираль 75 ваттной лампочки вполне бы его запалила при непосредственном соприкосновении, если бы сама не раньше перегорела.
Значит, если мы хотим снять эту мощность вблизи фокуса зеркала, она должна перед этим придти на зеркало – потери по пути от зеркала к нашему костерку пока не рассматриваем.
От солнца приходит на зеркало:
под углом 10 к зениту 1000вт/м2
35 600
50 300
освещаемая поверхность на рисунке показана под 41о к зениту
Примем зеркало как эллипс 1,2 на 0,6 м, что дает нам площадь 0,56 м2.
Следовательно, даже в случае прихода 300 Вт/м2 на зеркале имеется чуть менее 170 вт.
Т.е. воспламенение боевым зеркалом этакого пучка соломы представляется вполне возможным, а группой зеркал можно практически моментально запалить и сарай, создав множество мелких очагов возгорания.
Вопросы о наведении и прицельных приспособлениях, равно как и о тактике зеркального боя пока не рассматриваются.
О табуретках: табуретки по делу приветствуются, глумление не приветствуется
