физика

Физики смоделировали образование кубического помета вомбатов

Древнегреческий "лазер" Архимеда.

Деталь фрески Джулио Париджи 1599—1600 годов, на которой Архимед с помощью зеркала поджигает корабль. (Галерея Уффици, Флоренция, Италия).

Якобы, Архимед установил большое зеркало, в которое направил лучи из других зеркал поменьше. Отражённый луч смог поджечь и уничтожить римские корабли. Также высказывалось предположение, что много хорошо отполированных бронзовых или медных щитов, выступающих в качестве зеркал, могли быть использованы для фокусировки солнечного света на кораблях.

Эксперименты с тепловым лучом проводили и в Новейшее время. Так, греческому учёному Иоаннису Саккасу в 1973 году удалось поджечь фанерную модель римского корабля, обработанную смолой, с расстояния 50 м, используя 70 медных зеркал.

«Эксперимент проходил на военно-морской базе Скарамагас недалеко от Афин. В этом случае было использовано 70 зеркал, каждое с медным покрытием, размером около 5 на 3 фута (1,52 м × 0,91 м). Зеркала были направлены на фанерный макет римского военного корабля на расстоянии около 160 футов (49 м). Когда зеркала были точно сфокусированы, корабль загорелся в течение нескольких секунд. Корабль из фанеры был покрыт смолой , которая могла способствовать возгоранию. Покрытие смолой было обычным делом на кораблях в классическую эпоху.»

Ученые: кинжал Тутанхамона сделан из метеоритного железа! Почему это важно?

"Ученые изучили один из кинжалов, найденных на мумии Тутанхамона, и подтвердили давно бытовавшее мнение, что кинжал фараона сделан из металла внеземного происхождения, а именно – из метеоритного железа. Сенсация? Не совсем. Железный кинжал в гробнице бронзового века – лишь часть более масштабной и весьма увлекательной истории о роли современных технологий в "возрождении исторической науки".

Тутанхамон жил, правил и умер в XIV веке до нашей эры, когда все прогрессивное человечество довольствовалось бронзой, а до распространения железа в Египте оставалось еще несколько столетий. В 1922 году археолог Говард Картер обнаружил гробницу юного фараона, снизу доверху заполненную сокровищами. Публику больше всего поразило невероятное количество золота, но ученых уже тогда крайне заинтересовали найденные в гробнице предметы из другого металла, более редкого и ценного: железа.

В гробнице нашли 16 миниатюрных железных лезвий, небольшой железный подголовник, браслет с железным амулетом "око Гора", а на теле фараона, под погребальными бинтами, обнаружились два кинжала: один с золотым клинком, второй – с железным.

Железный кинжал (ныне в коллекции Египетского музея в Каире) еще в 1925 году описал Говард Картер: "богато украшенный золотой кинжал с хрустальным навершием". Металл, из которого сделано лезвие, Картер не указал – хотя подозревал, что это железо, причем именно метеоритное.

В 1970-м и в 1994 годах ученые уже пытались выяснить, из чего сделано лезвие загадочного кинжала, но исследования дали сомнительные и противоречивые результаты. Главная заслуга современных исследователей в том, что они положили конец многолетним спорам и сомнениям.

Египетско-итальянская группа ученых под руководством Даниэлы Комелли (Daniela Comelli), физика из Миланского технического университета, провела анализ клинка с помощью современного прибора: рентгенофлуоресцентного спектрометра. Прибор, что немаловажно, переносной: не кинжал вывезли из музея для исследования, а прибор привезли к кинжалу.

Научная статья содержит подробное описание кинжала фараона: "Искусно выкованный клинок из однородного металла, не тронутого коррозией, дополнен богато украшенной золотой рукоятью с навершием из горного хрусталя, а также золотыми ножнами с цветочным узором в виде лилий с одной стороны и узором из стилизованных перьев и головой шакала с другой".

Внимание ученых привлекли два факта: отсутствие коррозии (ржавчины) на клинке и мастерство древнего кузнеца, очевидно обладавшего навыками работы с крайне редким в ту эпоху металлом.

Данные рентгенофлуоресцентного анализа подтверждают метеоритное происхождение железа, что и объясняет отсутствие коррозии. "Метеоритное железо четко определяется по высокому содержанию никеля", — говорит руководитель исследования Даниэла Комелли.

Действительно, железные метеориты состоят в основном из железа и никеля, с небольшими примесями кобальта, фосфора, серы и углерода. В артефактах, произведенных из железной руды земного происхождения, содержание никеля обычно не превышает 4%, тогда как железное лезвие кинжала Тутанхамона содержит почти 11% никеля. Еще одно подтверждение внеземного происхождения металла – присутствие в железном сплаве кобальта (0,6%).

Сведения о химическом составе метеоритов давно не новость, но для определения этого состава обычно применяются методы, не слишком подходящие для исследования редчайших произведений древнего искусства – такие как инструментальный нейтронно-активационный анализ или масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой. Ученые под руководством Даниэлы Комелли применили не только подходящий неинвазивный метод, но и удобный, с учетом ценности объекта исследования, переносной прибор.

Физики на этом не остановились и решили выяснить, где именно древние египтяне нашли этот метеорит. "Мы изучили характеристики всех метеоритов, найденных в радиусе 2000 км от Красного моря, из них выделили 20 железных. Из двух десятков только один, метеорит Харга [названный так по ближайшему к месту находки оазису – прим. ред.], имеет то же процентное содержание никеля и кобальта, что и железо кинжала Тутанхамона", — рассказала Даниэла Комелли в интервью Discovery News.

Фрагмент этого метеорита был найден в 2000 году на плато возле портового горда Мерса Матрух, в 240 км к западу от Александрии.

Ливийское стекло образуется в результате ударного воздействия метеорита или кометы на песок, и называется так по единственному месту на планете, где его можно найти: в Ливийской (Западной) пустыне Египта. Прежде чем кусок небесного стекла превратился в скарабея для фараона, кто-то нашел и пронес его через пустыню, преодолев расстояние не менее 800 км…

В своем исследовании ученые не могли не упомянуть древнейшие артефакты из метеоритного железа, найденные на территории Египта. Девять железных бусин были обнаружены в захоронении так называемой герзейской культуры (около 3200 года до нашей эры) на западном берегу Нила, возле современного города Аль-Гирза. Металл, упавший с неба, древний мастер раскатал в тонкие пластинки и затем скрутил в бусинки, оставив отверстие для нанизывания.

Поскольку в исследовании кинжала Тутанхамона принимали участие не только физики, но и историки, научная статья в журнале Meteoritics and Planetary Science содержит (помимо труднопроизносимых названий технических процедур) несколько любопытных исторических предположений.

Например, историки сделали вывод о чрезвычайной символической и сакральной ценности "небесного металла" для древних египтян – куски железа, падающие с неба, не могли расцениваться иначе как послания богов. Это представляется вполне очевидным, но интересно другое: сам термин "железо" в древних месопотамских, хеттских и египетских текстах всегда упоминается в связи с небом, а один из древнеегипетских иероглифов, значение которого буквально переводится как "небесное железо", с XIII века до нашей эры начинает употребляться для обозначения всех видов обычного, земного железа. Примерно в это время в Карнаке появляются записи о явлении, очень напоминающем падение метеорита.

Говоря о кинжале Тутанхамона, Даниэла Комелли привлекает особое внимание к высокому качеству обработки железного лезвия. "Основная сложность работы с железом — высокая температура его плавления, 1538 °C. Кузнецы древности не могли нагреть руду в достаточной степени, чтобы получить металл и, соответственно, не могли выковать из железа ни орудия, ни оружие", пишут авторы исследования. Тем не менее лезвие кинжала Тутанхамона было именно выковано. Выходит, уже в XIV веке до н.э. кузнецы обладали необходимыми навыками для работы с железом, что противоречит современным представлениям о металлургических знаниях древних египтян.

В статье также приводятся фрагменты дипломатической переписки XIV века до нашей эры (так называемый Амарнский архив), в частности, запись о том, что Тушратта, царь Митанни, отправил драгоценные железные предметы в дар фараону Аменхотепу III (деду Тутанхамона). В списке царских даров присутствуют кинжалы с железными лезвиями и позолоченный железный браслет.

Авторы исследования напоминают, что металлообработка была настолько важна для человечества, что историки даже поделили древность на условные "металлические" периоды – медный, бронзовый и железный века. С одной стороны, все согласны, что временные границы этих периодов довольно размыты, переход от бронзы к железу происходил в разное время в зависимости от региона. С другой – уже давно ведутся ожесточенные споры о том, когда именно в истории человечества начался железный век.

Сейчас условным началом железного века считается 1200 год до нашей эры (именно так записано в Википедии, основном источнике современных знаний). Авторы исследования в этом вопросе "поддерживают Википедию": согласно археологическим данным, на востоке Средиземноморья железо получило широкое распространение в конце II тысячелетия до нашей эры. Но историки "старой школы" с этим утверждением категорически не согласны, перенося начало железного века на три-четыре столетия позже.

Во всяком случае, именно такая парадоксальная ситуация сложилась в Египте: несмотря на наличие значительных запасов железной руды в этом регионе, обитатели долины Нила начали использовать железо в быту гораздо позже, чем жители соседних государств – самые ранние свидетельства выплавки железа в Египте относятся лишь к первому тысячелетию до нашей эры.

Единственный способ пересмотреть и аргументировать "новые" временные границы эпох – исследовать древние железные артефакты с помощью современных технологий.

В заключительной части научной статьи исследователи прямо заявляют: "В дальнейшем только неинвазивный анализ древних железных артефактов из коллекций музеев мира, а также других предметов из железа, найденных в гробнице Тутанхамона, сможет предоставить данные, необходимые для лучшего понимания места метеоритного железа в древних культурах и эволюции процессов металлообработки в средиземноморском регионе".

Казалось бы, все просто – в наши дни для этого есть и технологии, и инструменты. Однако, сетуют ученые, "исследовательскую работу тормозят сложности, связанные с получением разрешения на анализ редких и ценных артефактов, вне зависимости от методологии исследования – инвазивна она или нет, для музеев значения не имеет".