Как изобрели зеркало
Зеркало — очень простой предмет, но с ним связывают множество мистических преданий и легенд, приписывая им чуть ли не паранормальные способности. Об основных этапах развития производства зеркал и самых интересных историях, связанных с ними, мы расскажем в этом посте.
Первым зеркалом можно считать гладкую поверхность воды, куда смотрели наши предки. Скорее всего они не сразу догадались, что в отражении именно они, но постепенно они это осознали. С любованием себя в отражении воды связывается миф о Нарциссе, который умер, влюбившись в собственное отражение.
Нарцисс
В Турции археологами были найдены отполированные куски вулканического стекла — обсидиана. Возраст которого достигает порядка 7,5 тысяч лет. Также зеркала делали из камня, горного хрусталя, бронзы, серебра и золота. Позволить себе такое зеркало могли только крайне зажиточные люди, так как за зеркалом необходимо было тщательно ухаживать. Бронзовые зеркала изготавливали путём заливания бронзы в специальные формы. После застывания сплава, его тщательно полировали, пока оно не начинало отражать солнечный свет.
Современное зеркало из обсидиана
Древние металлические зеркала были известны во всех культурах до нашей эры. Их делали круглыми как солнце, им приписывали не только потусторонние, но и очищающие свойства. Так, например, войны брали с собой зеркала, чтобы они отражали их смерть. Со времён античности и до наших дней дошло множество легенд. Одна из них посвящена Персею, которые сумел при помощи бронзового щита перехитрить медузу Горгону, заставив её посмотреть в свой щит, как зеркало, что привело к её окаменению.
Бронзовое зеркало. Обратная сторона. Понятно, что со временем на бронзе образуется оксидная плёнка — оно зеленеет.
Бронзовое зеркало
Уничтожение кораблей при помощи зеркала. Архимед ликует.
Зеркало, как оружие, сумел применить гениальный изобретатель древности — Архимед. Во время Пунической войны Архимед применил зеркала, чтобы сжечь римский флот, который осаждал Сиракузы. Этот день 212 г. д. н. э. выжившим римлянам запомнился на всю жизнь. Сотни маленьких солнц загорелись на крепостной стене. Сначала они просто ослепляли экипаж, но вскоре произошло невероятное — передовые корабли римлян начали вспыхивать один за одним, словно факелы горели они. Бегство врага было паническим. Конечно, на счёт этого исторического факта есть существенные разногласия. Так некоторые учёные считают, что Архимед не сжигал корабли при помощи зеркал, а лишь использовал их как систему наведения для каких-то поджигающих машин (прототипы греческого огня уже тогда могли быть известные Архимеду).
Первые стеклянные зеркала были созданы римлянами в I в. н. э. Стеклянная пластинка соединялась со свинцовой или оловянной прокладкой, поэтому изображение получалось живее, чем на металле. Но так как процесс появления такого рода зеркал совпал с распадом Римской империи и быстрым распространением христианства, то зеркала начали выходить из обихода (в христианстве тело человека считалось грязным и греховным). Зеркалу в христианстве была объявлена настоящая война, так как оно считалось порождением дьявола. Интересно, что в Восточной культуре отношение к зеркалу прямо противоположное. В Китае изготовляли зеркала, которые считались волшебными.
Древнее римское зеркало
Современную историю зеркал принято отсчитывать от XIII-го века, когда в Европе появились мастера-стеклодувы. Расплавленное олово они заливали в стеклянную колбу, а затем разбивали её на куски, поэтому зеркала получались вогнутыми и всё искажали. Однако именно такие зеркала стали помощниками средневековых магов и провидцев. Те считали, что вогнутые зеркала способны собирать в своём фокусе некий астральный свет, который пробуждает в человеке способность к ясновидение. Непостижимым образом заглядывая вперёд, ещё Рождер Бэкон в XIII веке он предсказал создание микроскопа и телескопа, автомобиля и самолёта. За 200 лет до изобретения пороха он описал его состав и принцип действия. Говорят, что поразительное откровение учёный монах видел в каком-то таинственном зеркале. Упоминал о нём и сам Бэкон. О зеркалах говорится и в обвинении церковников, которое они предъявили крупнейшему учёному Средневековья:
Он сделал два зеркала в Оксфордском университете. При помощи одного из них он мог в любой момент суток зажечь свечу. В другом же вы могли видеть, чем занимаются люди в любом месте Земли. Поэтому с общего согласия университете, оба зеркала были разбиты.
Только в начале XVI-го века братья Андреа Доменико придумали, как делать плоские зеркала на ртутной амальгаме. Получилось листовое зеркальное полотно, которое отличалось блеском, хрустальной прозрачностью и чистотой. Но этот секрет так тщательно охраняли в Венеции, что всех мастеров переселили на остров Мурана, где они стали почётными пленниками. Венеция целых полтора века богатела на зеркальной монополии, а остальная Европа едва ли не лопалась от зависти.
Венецианское зеркало
Цена одного венецианского зеркала в то время равнялась цене небольшого корабля. Преподнести зеркало в качестве подарка считалось верхом щедрости. Покупать и коллекционировать их могли только богатые аристократы и королевские особы. Так например страстным поклонником зеркал был король Людовик XIV. Так в один из балов жена Людовика Анна Австрийская пришла на балл в платье, которое было украшено кусочками зеркал, что при свете свечей на балу вызывало чудесное сияние. Платье обошлось французской казне бешеных денег, поэтому дело дошло до того, что его министр Жан Батист Кальбер, золотом и посулами соблазнил мастеров из Мурана и тайно вывез их во Францию. Правда Венецианские власти не смогли смириться с таким оскорблением и послали несколько угроз мастерам, чтобы они вернулись, но мастера проигнорировали эти угрозы, думая, что король их сумеет защитить. Итальянские мастера наслаждались жизнью, получали высокие оклады и были довольным всем, пока самый опытный из них не умер от отравления, затем через пару недель умер и второй. Те, кто ещё дышал, осознали, что скоро их всех перережут как скот, поэтому они начали проситься домой. Французы их уже не держали, ведь они уже давно освоили все секреты мастеров. Таким образом зеркальная технология стала известна всей Европе, а Людовик XIV устроил себе зеркальную галерею в Версале. Французы сумели превзойти своих учителей из Италии и усовершенствовали зеркальную технологию. Теперь зеркальное стекло получали при помощи литья. Стекло плавили, затем прямо из плавильного тигиля расплавленное стекло выливали на ровную плоскость и проходились по ней специальным валиком. Считается, что автором этой технологии является Луку Де-Негу. Король Людовик XIX радовался как ребёнок, когда его гости были ошеломлены сиянием 306 зеркал.
Зеркальная галерея в Версале
Начиная с этого времени зеркало заняло своё почётное место в интерьере, а изготовление зеркал стало важной отраслью европейских ремёсел. Не только знать и дворяне захотели иметь у себя дома зеркала, но также ремесленники и купцы не скупились на роскошное украшение для своих домов и любимых женщин. Живописные картины тех времён подтверждают не утихающую моду этот предмет. Хотя качество полотна оставалось невысоким, зато его обрамление всегда отвечало последним архитектурным новациям. Рама всегда становилась настоящим произведением искусства. Они могли соперничать разве что с ювелирными украшениями. Резали их из самых дорогих пород дерева и нередко украшали драгоценными камнями. Оправы и ручки для маленьких ручных зеркал делали из серебра, золота, кости и перламутра. Такое зеркало считалось изысканным и дорогим подарком, достойным не только любимой, но и самой императрицы. Богачи времён барокко, рококо и классицизма пользовались зеркалами неумеренное, употребляя их для оформления спален, каминов и конечно же будуаров дам.
На Руси зеркала появились значительно позже, чем в Европе, и практически сразу церковь объявила их бесовской вещицей и заморским грехом, а поэтому люди благочестивые их избегали. Табу на зеркала было снято лишь в конце XVII-го века, но и то не в полной мере. Наверное поэтому в русской культуре так много суеверий, связанных с зеркалами. В старину на Руси по зеркалам гадали и это было самое страшное гадание. Девушка обязательно одна запиралась в бане, ставила два зеркала друг напротив друга. Считалось, что в этот момент открывается волшебный коридор, в котором можно увидеть будущее.
Первое зеркальное производство в России появилось конечно же при Петре I. Зеркальный завод построили в Москве. В петровской России зеркало становилось семейной реликвией. Как предмет очень дорогой, зачастую его отдавали молодой девушке в качестве приданного.
В 18 веке делали преимущественно небольшие зеркала, но в 19 веке всё меняется — в дома приходят зеркала большого формата. Отчасти это можно связать с суеверием горожан, ведь считалось плохой приметой, если человек в зеркале виден не полностью. Для идеального отображения от макушки до стоп, зеркала вешали под наклоном. Отсюда такое массивное основание рамы. Его и так называемый кокошник украшали различными рисунками и резьбой, а для очень богатых заказчиков даже драгоценными камнями. Стоит отметить, что русские мастера научились изготавливать настолько огромные зеркала. что приводили всю Европу в изумление. Также интересно и то, что венецианские зеркала русского производства начали украшать даже не очень богатые дома.
Революция в производстве зеркал произошла в 1835 году благодаря химику из Германии, Юстусу фон Либиху, который начал использовать серебро. Данная технология изготовления зеркал используется и по сей день. В данном коротком видеоролике вы можете заглянуть на завод по производству зеркал:
Своё применения зеркала нашли и в области юмора. Возможно, что многие из читающих были в комнате кривых зеркал, где ваше изображение смешно искажается различными способами.
Комната смеха
У зеркал есть также и много научных и промышленных областей применения. Уже упоминались микроскоп и телескоп, с помощью зеркал концентрируют солнечный свет в гелионагревательных остановках, их используют в качестве отражтелей в телескопах, прожекторах, фарах, нагревателях. Так как отражение в выпуклом зеркале всегда будет мнимым, его можно использовать в качестве боковых зеркал в машинах. Отражение всегда будет независимым от наблюдателя, именно поэтому водитель видит не себя в отражении зеркала, а всё то, что находит вокруг соответствующей стороны машины.
В медицине оториноларингологи и стоматологи используют вогнутые зеркала, чтобы заглянуть в самые труднодоступные части нашего организма. Офтальмолог использует офтальмоскоп — сферическое зеркало с небольшим отверстием в центре, чтобы луч света от лампы, которая расположена сбоку, можно было направить в исследуемый глаз. Луч света пройдёт от сетчатки и частично отразится от неё назад, поэтому врач сумеет увидеть изображение глазного дна пациента.
Одно из последних открытий в науке — гравитационные волны, сделано при помощи специальной системы зеркал. Здесь два независимо подвешенных зеркала колеблются в пространстве из-за гравитационных волн, поэтому расстояние между ними будет то меньше, то больше.
Принцип интерферометрического детектирования гравитационных волн.
Проект «Знамя» – амбициозный план создания «искусственного солнца»
Космическое зеркало – это устройство, развернутое в ближнем космосе и позволяющее отражать солнечный свет и освещать определенные участки Земли (города, автострады, зоны стихийных бедствий или боевых действий и т.п.) в темное время суток. История создания космических зеркал в России очень короткая: 25 лет назад она началась, а через пять лет завершилась, казалось, не оставив после себя ничего, кроме сожалений о бесплодно растраченных миллиардах государственных денег. А между тем это был проект не только многообещающий, но и, по всей тогдашней видимости, вполне осуществимый. Потому и получил гордое название – проект «Знамя».
Солнечный парус…
Идея использовать отраженный солнечный свет «для нужд народного хозяйства» принадлежит еще Константину Циолковскому. Но он и его последователи считали освещение темных участков Земли лишь одним из возможных применений отраженной лучистой энергии Солнца. Главной же целью использования солнечного света было создание солнечных парусников – космических кораблей, увлекаемых в межпланетное пространство солнечными парусами.
Конечно, давление солнечного света в вакууме невелико – всего 1 мг (тысячная доля грамма) на кв. м. Однако если площадь поверхности солнечного паруса достаточно велика, а сила трения в безвоздушном пространстве отсутствует, то ничто не помешает космическому паруснику постепенно разогнаться до очень больших скоростей. Настолько больших, что они позволили бы сделать огромные расстояния до других планет вполне преодолимыми. Главное, никакая дополнительная мощность двигателей не нужна – все сделает пусть небольшое, но постоянное давление солнечных фотонов.
Дело, как говорится, оставалось за малым – за технологией изготовления и развертывания в космосе таких парусов. Но, как это часто бывает при переходе от «науки к производству», потребовались долгие десятилетия, прежде чем удалось осуществить первую практическую попытку.
…или «Новый свет»?
А произошло это так. В 1988 году, в преддверии 500-летия открытия Америки, Конгресс США объявил международный конкурс «Колумб-500». Участники конкурса должны были за четыре года создать космический корабль под солнечными парусами и отправить его к Луне. Предполагалось, что в конкурсе примут участие развитые страны Северной и Южной Америки и Евразии.
Читать: Планы НАСА по изучению астероидов Солнечной системы
Забегая вперед, скажем, что предполагаемая «космическая гонка» к Луне так и не состоялась, но интерес мирового научного сообщества к проблемам космического кораблестроения в целом и космических парусников в частности был значительно подогрет.
СССР тоже заявил о своем участии в конкурсе. Начались подготовительные работы. Работы эти, как ни странно, не прекратились и после всем известных политических событий – развала Советского Союза и смены власти в стране. Наоборот, Ракетно-космической корпорацией «Энергия» им. СП. Королева был создан консорциум «Космическая регата», генеральным директором которого стал известный конструктор космической техники Николай Севастьянов.
Именно «Космическая регата» и разработала проект «Знамя-2». Проект не имел целью запуск солнечного парусника к Луне; акценты были смещены от солнечного паруса к «Новому свету», то есть к первой в истории действующей модели космического зеркала. А вывести его в космическое пространство и развернуть там должны были космонавты, находящиеся на орбите.
Завод в подмосковном Долгопрудном изготовил ткань, обладающую высокой отражательной способностью, невероятно тонкую (всего 5 мкм; 1 мкм равен 1 миллионной доле метра), легкую и обширную – площадью 20 квадратных метров. Был изготовлен и небольшой металлический цилиндр, играющий роль мачты, который содержал необходимую аппаратуру для развертывания зеркала в космосе и дистанционного управления этим процессом.
«Космическая ромашка»
И вот в ночь с 3 на 4 февраля 1993 года состоялось историческое событие. Космонавты Геннадий Манаков и Александр Полещук, установившие на корабле «Прогресс» металлический цилиндр мачты и свернутый в небольшой рулон отражатель, наблюдали за раскрытием первого в мире космического зеркала и передавали изображение на Землю, в Центр управления полетами (ЦУП).
«Прогресс», после отстыковки от станции «Мир» и прочих необходимых маневров, успешно и полностью развернул ткань «зеркала» на всех восьми несущих секторах.
В переполненном взволнованными наблюдателями ЦУПе, где находились руководитель проекта Владимир Сыромятников, его заместитель Владимир Бранец и генеральный директор «Космической регаты» Николай Севастьянов, шел оживленный обмен мнениями. Звучали реплики:
– Это похоже на колесницу Ильи-пророка! – Скорее на вертолет Леонардо да Винчи… – Колесо, катящееся по облакам! – Космическая ромашка!
Читать: Самые безумные идеи НАСА
Судя по сохранившейся видеозаписи, зрелище в самом деле было фантастически красивым. На голубом фоне освещенной стороны Земли из маленькой искры металлического цилиндрика, плавно и неспешно вращаясь, вырастали восемь сверкающих серебряных лепестков «космической ромашки». Инженеры, физики, космические кораблестроители и другие присутствовавшие в ЦУПе суровые романтики космоса еще долго придумывали бы раскрывшемуся зеркалу новые имена, если бы не необходимость перейти ко второму этапу проекта «Знамя-2».
Да, конструкция модели зеркала показала свою жизнеспособность. Да, светоотражающая полиэтилентерефталатная пленка толщиной всего 5 мкм была успешно, без складок, замятий и разрывов, развернута в космосе, и специальное гибкое кольцо обеспечило круглую форму 20-метрового зеркала. Но оставалось ответить на главный вопрос – а сможет ли такое зеркало отразить на темную сторону Земли «солнечный зайчик» заданных размеров, степени освещения и устойчивости?
Космический корабль «Прогресс М-15» около шести минут двигался, держась линии терминатора (границы между освещенной и темной сторонами Земли). За это время «солнечный зайчик» диаметром около 5 километров пронесся со скоростью 8 км/сек от Франции до Белоруссии, где его застал восход Солнца. Несмотря на то что над Европой была сплошная облачность, многие люди видели в небе вспышки света. Немецкие метеорологи даже зафиксировали освещенность от светового пятна «Знамени-2»; она составила приблизительно 1 люкс (1 люмен на кв. м).
На первый взгляд, совсем немного, меньше, чем от 60-ваттной лампочки накаливания. Но, учитывая небольшие размеры зеркала и то, что освещались не комната и не дом, а круг диаметром пять километров, отраженный свет мог быть сравним по силе со светом полной Луны.
Космонавты также подтвердили движение «солнечного зайчика» по выбранному участку поверхности Земли, хотя сделать качественную видеозапись с МКС не удалось.
В общем и целом, это был успех. Российские ученые немедленно приступили к подготовке следующего эксперимента под названием «Знамя-2.5». Планировалось, что это будет переходный этап к созданию полноценного, уже 200-метрового, космического зеркала, которое могло бы освещать значительно большие регионы и за большее время.
Читать: История шаттла Буран
Конец – это начало?
К сожалению, проект «Знамя-2.5» потерпел неудачу. 4 февраля 1999 года зеркало, установленное на борту транспортного космического корабля «Прогресс-М40», начало разворачиваться, но зацепилось за антенну и запуталось в ней. Эксперимент не удался, и корабль затопили в океане.
За проект «Знамя-3», тот, что с 200-метровым зеркалом, даже и браться не стали. Дело весьма дорогостоящее, а у страны в то время было много других финансовых проблем.
Казалось, на этом история космических зеркал завершилась. Однако идея использовать отраженный солнечный свет для освещения Земли оставалась слишком привлекательной, чтобы к ней время от времени не возвращались и ученые, и энергетики, и экономисты.
Так, в июне 2012 года в Италии прошла 25-я Международная конференция ECOS, посвященная перспективным путям развития экологически чистой энергетики. На этом мероприятии также обсуждались и преимущества космических зеркал. Если создать и развернуть в космосе зеркало без применения сложной электроники, которое направляло бы отраженный свет на небольшие наземные «светосборники», а также освещало бы города в темное время суток, это могло бы, пожалуй, со временем окупиться и даже стать экономически выгодным.
Технологически, как показал российский эксперимент «Знамя-2», это вполне выполнимо. Конечно, для окупаемости и получения выгоды космическое зеркало должно быть очень больших размеров, но, в принципе, это задача решаемая. И возможно, в ближайшем будущем за ее решение кто-нибудь возьмется.
Возможно даже, это снова будут наши, российские ученые и инженеры. Такие, как разработчики проекта «Маяк» из Московского государственного машиностроительного университета. В конструкции «Маяка» используются те же идеи светоотражательной пленки, что и в проекте «Знамя-2». И хотя сам спутник будет выглядеть не как «космическая ромашка», а как сверкающая правильная треугольная пирамида со стороной всего 3 метра, его разработчики надеются – в случае успешного запуска «Маяка» – на возврат к проекту «Знамя-3».
Возможно Вам будет интересно:
- Космическое путешествие под солнечным парусом
- Будущие экспедиции
- И Солнце в парусах
- Из чего состоит Солнце?
- По орбите Солнца движется гигантский неопознанный объект
- Солнечный цикл
Подписывайтесь на наши каналы в
Яндекс Дзени Телеграмм
