Получение огня с помощью линзы

Многие из нас в подростковом возрасте читали роман Жюля Верна “Таинственный остров”. Написанный в жанре “робинзонады”, он рассказывает о людях, которые, благодаря имеющимся научным и техническим знаниям, смогли приспособить необитаемый остров для своего проживания. Вот отрывок одной из первых глав, где рассказывается про самое простое решение – получение огня с помощью линзы:

Через несколько секунд охотники подошли к ярко пылающему огню. Сайрес Смит и журналист стояли около него. Пенкроф, с кабаном в руках, молча смотрел на обоих.
- Вот видите, старина! – вскричал Гедеон Спилет. – Огонь, настоящий огонь, на котором прекрасно изжарится эта чудесная дичь.
- Но кто... зажег его? – спросил Пенкроф.
- Солнце!
Ответ Гедеона Спилета был вполне точен: солнце действительно было источником тепла, которое столь восхищало Пенкрофа. Моряк не хотел верить своим глазам, он был до такой степени изумлен, что не мог вымолвить ни слова.
- У вас, значит, была линза, мистер Сайрес? – спросил Харберт.
- Нет, мой мальчик, но я сделал ее, – отвечал инженер.
И он показал Харберту прибор, заменивший ему линзу. Это были два стекла, снятые с часов инженера и Спилета. Наполнив их водой и скрепив их края с помощью глины, Сайрес Смит сфабриковал настоящее зажигательное стекло, которое сосредоточило лучи солнца на охапке сухого мха и воспламенило его.
Пенкроф воззрился на этот “аппарат”, потом безмолвно перевел глаза на инженера. Этот взгляд был красноречивей слов. Смит казался Пенкрофу, если не божеством, то, во всяком случае, сверхчеловеком.

На первый взгляд, описанное в книге не является чем-то сложным, поэтому мы решили повторить этот опыт. К тому же, у нас была заводская (а не самодельная) линза большого диаметра, так что мы ожидали быстро получить результат.

Однако, первая и вторая попытка разжечь огонь линзой не увенчались успехом. Для этого мы брали пучок сухой травы и фокусировали на нем солнечный свет:

В действительности, сфокусированный свет быстро обугливает сухие листья и стебли, но никак не приводит к образованию огня. Для проверки мы даже попробовали поджигать бумагу – она тоже обугливается, но не горит. Как видно, основная проблема здесь в том, что тепло от нагреваемого линзой элемента быстро рассеивается, не нагревая окружающие его элементы. Таким образом, не происходит запуск “цепной реакции” – вовлечения все новых и новых элементов (травы, бумаги) в процесс горения.

В третьей и четвертой попытке мы существенно изменили поджигаемый объект. Для этого сделали бумажную трубку из газеты и заполнили ее бумагой:

С таким же успехом можно наполнить трубку сухой травой, либо сделать другую аналогичную конструкцию. Главная идея здесь – сделать так, чтобы тепло от линзы, создаваемое внутри, не успевало “выходить” наружу и разогревало всё содержимое трубки.

Во время третьей попытки у нас наконец-то загорелась трубка.

Однако мы заметили, что существенным фактором здесь был ветер (в день проведения эксперимента была ветреная погода). Получается, ветер раздувал тлеющую бумагу внутри трубки, пока она не стала нормально гореть. Значит, для получения огня с помощью линзы недостаточно просто сфокусировать лучи на траву или бумагу (или сухой мох, как описано в книге). Успех состоит из:

- линзы в роли источника тепла
- трубки с травой или бумагой, где накапливается тепловая энергия
- интенсивного движения воздуха, чтобы перевести тление в горение

В четвертом эксперименте мы окончательно проверили, что эти три фактора действительно позволяют разжечь огонь. Мы снова взяли линзу, трубку с бумагой и сфокусировали лучи внутрь нее. Когда бумага стала тлеть (пошел дым), мы начали дуть через трубку:

Постепенно дым стал усиливаться, и в конце трубка действительно загорелась!

Таким образом, мы получили последовательность действий, с помощью которых возможно получить огонь с помощью линзы. Подобные знания могут пригодиться в походе или, например, в каких-то экстремальных ситуациях.

Видеоверсия: