Энергия Солнца или как разжечь костер в походе без спичек

Сходить в поход нужно хотя бы раз в своей жизни – это не только потрясающие впечатления от незабываемой красоты природы, но и испытание самого себя. Однако, природа в походе может преподнести самые разные сюрпризы: от жаркой солнечной погоды до проливного дождя с ветром. Готовым нужно быть ко всему, учитывая, что разведение костра в походе – это и приятное времяпрепровождение, и необходимое средство для приготовления горячей еды или чая. Давайте попробуем разобраться, как можно разжечь костёр без помощи спичек.

Предположим, что вы пошли в поход летом, когда погода – в основном солнечная, ясная, а температура воздуха днём около 25 ⁰С. Но проснувшись однажды утром, Вы обнаружили, что ночью прошёл дождь, и все Ваши спички промокли. При этом нужно готовить завтрак, а для этого нужно разжечь костёр. Можно, конечно, просушить спички на солнце, но это потребует длительного времени. Задача решается гораздо быстрее, если у Вас есть с собой увеличительное стекло (собирающая линза). Попробуем выяснить, какой должна быть линза, чтобы получилось развести костёр.

Прежде, чем разводить костёр, необходимо подготовить костровище. Сначала нужно вырыть яму диаметром 90-100 см и глубиной 10-20 см, обложив ее по периметру камнями, что огонь костра не смог перекинуться на близлежащие предметы. Потом нужно выбрать то, что будем поджигать. Хорошо горит старая бумага, а также трут – любой материал, воспламеняющийся буквально от одной искры. Это может быть берёзовая кора, сухая трава, деревянные стружки, вощёная бумага, распушённая вата, еловые шишки, сосновые иголки, размельчённые сухие грибы (трутовики), горелая хлопчатобумажная ткань или тонкая пыль, производимая насекомыми-древоточцами.

Для того, чтобы всё это зажечь, необходимо сфокусировать солнечные лучи. При этом размер светового пятна будет определяться формулой тонкой собирающей линзы:

,

где D – оптическая сила линзы, d– расстояние от Солнца до линзы, f– расстояние от линзы до поджигаемого материала. После математических преобразований получаем:

,

где D_С – диаметр Солнца,D_п– диаметр светового пятна.

Учитывая, что D_С примерно равен 1400000 км, расстояние до Солнца примерно равно 150000000 км, получаем:

.

Для того, чтобы бумага или трут воспламенились, необходима освещенность примерно 8000000 Лк (Люкс). Обычная освещённость летом в средних широтах в полдень при ясной погоде примерно 20000 Лк. Таким образом, нам необходимо с помощью линзы увеличить освещенность примерно в 400 раз. Так как площадь круга пропорциональна квадрату его диаметра, то для воспламенения нужно, чтобы отношение диаметра линзы D_л к диаметру светового пятна D_п было больше чем 20. Таким образом, воспламенение получится, если

.

То есть, если взять линзу диаметром 60 мм, то её оптическая сила должна быть не меньше 3 дптр.

По предложенному методу мы предлагаем вам:

Рассчитайте параметры линзы, которую нужно использовать для разведения костра в облачную погоду. Освещенность при этом считать 12000 Лк. Объясните полученный результат.

Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г.Москвы