Энергоноситель марсианского теплового луча

[Серая Зона]

Коллеги, понимаю, что я уже достал тут всех своими вопросами, но тем не менее ещё раз прошу помощи.

Довелось мне затронуть уэллсовскую Войну миров и я сильно задумался - а чем же, в принципе, может быть марсианский тепловой луч, чтобы получить такие эффекты, какие описаны у Уэллса? Существует ли в принципе такой вид излучения?

Что нам об этом луче известно?

1. Он невидим
2. Воспламеняет и мгновенно убивает человека при попадании
3. Проходит сквозь броню миноносца как раскаленный железный прут сквозь лист бумаги.

Все, что только может гореть, превращается в языки пламени при их прикосновении; свинец растекается, как жидкость; железо размягчается; стекло трескается я плавится, а когда они падают на воду, она мгновенно превращается в пар.

Вопрос мощности марсианских источников энергии и принципов генерации тут не рассматриваем. Мне интересно другое - может ли в принципе существовать луч с такими свойствами?
Определение "тепловой" наводит на мысль об инфракрасном лазере или о мазере. Но то и другое прекрасно отражается или поглощается металлической бронёй. Следовательно, чтобы поразить броненосец, броню надо прорезать или пробить. Но есть подозрение, что микроволновое или инфракрасное излучение, сфокусированное до такой степени, чтобы пробить корабельную броню, нагреет на своём пути воздух минимум до красного свечения - и луч сразу перестанет быть невидимым.
С другой стороны, рентгеновское или гамма-излучение может пройти сквозь броню, не пробивая её... но оно уже является ионизирующим, то есть воздух на его пути начнёт светиться при гораздо меньшей мощности - задолго до того, как нагреется.
Поток нейтронов и сквозь броню проходит, и воздух не ионизирует... но делает всю материю на своём пути жутко радиоактивной, а уж поток нейтронов достаточной силы, чтобы человек от него ЗАГОРЕЛСЯ... подозреваю, останки надо будет в свинцовом гробу хоронить.

Итак, где я прав, где ошибся с подсчётами, и может ли существовать (при любых мощностях и без ограничений по способам фокусировки) оружие с подобными эффектами?

[vashu1]

микроволновое или инфракрасное излучение, сфокусированное до такой степени, чтобы пробить корабельную броню, нагреет на своём пути воздух минимум до красного свечения - и луч сразу перестанет быть невидимым.

Луч надо фокусировать. Если у нас метровая линза, то для инфракраса 1 мкм на 1 км мы можем получить пятно немного больше миллиметра. Тогда даже в сотне метров от цели плотность излучения будет на четыре порядка меньше чем на цели. Для 1 мкм атмосфера еще прозрачна, чистый воздух даже при температуре в сотни градусов светит слабо, в пламени обычно свет дают частички твердого вва, вроде сажи. Можно прикинуть мощность луча и поискать процент поглощения, но я не думаю что будет сильно заметное свечение.

[Нкоро_]

нагреет на своём пути воздух минимум до красного свечения

Реальные ИК лазеры которыми режут металл на расстоянии вполне невидимы.

И эффект который они оказывают на сталь вполне похож на "раскаленный прут сквозь бумагу".

https://www.youtube.com/watch?v=-CaGiT54ks8

У марсиан на пару порядков мощнее, но в чистом воздухе скорее всего тоже луч будет невидим.

[Серая Зона]

Луч надо фокусировать. Если у нас метровая линза, то для инфракраса 1 мкм на 1 км мы можем получить пятно немного больше миллиметра.

Точно! Фокусировку-то я как раз упустил из виду! По броненосцам и прочей технике - бьют сфокусированным лучом, а для убийства людей и поджигания дерева вполне хватит и луча диаметром в метр!

Можно прикинуть мощность луча и поискать процент поглощения

Был бы очень благодарен, если бы кто-то нашёл время и посчитал.

[Серая Зона]

Я попытался сам подсчитать - вот тут:

http://panoptesv.com/SciFi/LaserDeathRay/DeathRay.html

Получилось даже как-то избыточно хорошо:

Damage to Armor steel

Beam parameters
Beam power: 1000 MW
Beam diameter at target: 10 cm
Beam duration: 1 s
Beam energy: 1000 MJ

Environmental parameters
Ambient temperature: 293.2 K
Ambient pressure: 101 kPa

Material properties
density: 7874 kg/m³
Heat of fusion: 247 kJ/kg
Heat of vaporization: 6.09 MJ/kg
Heat capacity: 449 J/(kg K)
Melting temperature: 1811 K
Boiling temperature: 3134 K
Molar Mass of vapor: 0.05585 kg/mole
Thermal Conductivity: 54 W/(m K)
Coefficient of viscosity: 10.1 mPa s at 1873 K
Surface Tension: 1.8 J/m² at 1840 K
Ultimate Strength: 1.2 GPa
Shear Modulus: 80 GPa
Cavity Strength: 4.71 GPa
Speed of Sound: 6.1 km/s

Drilling conditions
Vapor pressure: 80 MPa
Surface temperature: 6425 K
Melt thickness: 12.7 ?m
Vapor Jet Speed: 1.03 km/s

Material damage
Drilling speed: 1.78 m/s
   Vaporization speed: 1.78 m/s
   Melt-ejection speed: 47.8 ?m/s
Depth of hole: 1.78 m
Time to drill hole: 1 s
Aspect ratio: 17.8

Насколько я понимаю, пробитие полтора метра в секунду - это абсолютный здец для любой корабельной брони 19 века... да и для большинства современных, чего уж там. При этом мощность в один гигаватт - не то, чтобы совсем запредельная. Это 250 кило тротилового эквивалента в секунду.

А на мгновенное убийство человека и одного килограмма хватит, то есть то чем жгли народ возле цилиндра могло иметь всего четыре мегаватта. Стрельба почти в упор, то есть никаких проблем с фокусировкой.
Да, вот тут:

http://panoptesv.com/SciFi/LaserDeathRay/Visibility.php

На всякий случай проверил и его видимость.

При диаметре в десять сантиметров (то есть уже на цели), луч получился всё ещё невидимым (хотя довольно громко ревущим):

Atmosphere parameters
Total atmospheric pressure: 103 kPa
Ambient temperature: 293.15
Speed of sound: 344 m/s
Atmospheric density: 1.21 kg/m³
?: 1.401
Specific heat capacity: 2.491
Partial pressures

N2	79.1 kPa
O2	21.2 kPa
Ar	946 Pa
CO2	39.5 Pa
H2O	1.42 kPa
H2	55.7 mPa
He	0.531 Pa
Ne	1.84 Pa
Kr	0.116 Pa
CH4	0.181 Pa
N2O	30.4 mPa
NO2	2.03 mPa
CO	10.1 mPa
O3	1.01 mPa

Beam parameters
Beam power: 1000 MW
Beam energy: 1000000 MJ
Beam duration: 16.7 minute
Beam diameter: 10 cm

Beam color                                                                                 

• Beam wavelength: 1 ?m
  Beam frequency: 2.998E+14 Hz
  Beam photon energy: 1.24 eV
  
   

Scattering length: 1040 km
Absorption length: 1320 km

Scattered Color & Brightness
Effective Scattered power: 963 W/m
Luminous Efficiency: 0 Lm/W
Luminous Emittance: 0 Lux

Particulate Thermal Radiation
Radiated power: 0 W/m

Warning: Division by zero in /home/content/l/w/c/lwcamp/html/SciFi/LaserDeathRay/VisCalc.php on line 198
Luminous Efficiency: Lm/W
Luminous Emittance: 0 Lux

Visibility
Beam is invisible

Audibility
Acoustic impedance: 418 Pa s/m
Absorbed power: 755 W/m
Intensity: 75.5 W/m²
Acoustic pressure: 178 Pa
Loudness at 10 m: 69 dB

 

И да, результаты калькулятора насчёт того, что луч будет ШУМНЫМ, Уэллс как раз подтверждает:
 

Then slowly the hissing passed into a humming, into a long, loud, droning noise. Slowly a humped shape rose out of the pit, and the ghost of a beam of light seemed to flicker out from it.    

Шипение перешло сперва в глухое жужжание, потом в громкое непрерывное гудение; из ямы вытянулась горбатая тень, и сверкнул луч какого-то искусственного света.

[Крукс]

Добавлю, что Уэллс (как и А. Толстой) очень неплохо знал современную ему физику. И если он пишет "тепловой луч" - он однозначно имел в виду (а читатели - современники считывали), что это инфракрасное излучение.

Хммм. Кстати, а как это самый луч писан в оригинале, на английском? А то переводчики - ни такие затейники...

[Серая Зона]

Кстати, а как это самый луч писан в оригинале, на английском?

В оригинале Heat-Ray.

[Крукс]

Ага. HEAT-RAY

 

А вот тут же в оригинале - прямое и ясно объяснение, что это - ИК.

It is still a matter of wonder how the Martians are ableto slay men so swiftly and so silently.

До сих пор еще не объяснено, каким образом марсиане могут умерщвлять людей так быстро и так бесшумно.

Many think that in some way they are able togenerate an intense heat in a chamber of practicallyabsolute non-conductivity.

Многие предполагают, что они как?то концентрируют интенсивную теплоту в абсолютно не проводящей тепло камере.

This intense heat they project in a parallel beamagainst any object they choose, by means of apolished parabolic mirror of unknown composition, much as the parabolic mirror of a lighthouse projectsa beam of light.

Эту конденсированную теплоту они бросают параллельными лучами на тот предмет, который они избрали целью, при посредстве полированного параболического зеркала из неизвестного вещества, подобно тому как параболическое зеркало маяка отбрасывает снопы света.

But no one has absolutely proved these details.

Но никто не сумел убедительно это доказать.

However it is done, it is certain that a beam of heat isthe essence of the matter.

Несомненно одно: здесь действуют тепловые лучи.

Heat, and invisible, instead of visible, light.

Тепловые невидимые лучи вместо видимого света.

 

- и лучи (причем вместо ВИДИМОГО света - то есть невидимый свет) и зеркало - всё коллеги выше угадали верно. Правда, можно было и не гадать, а перечитать.  

P.S. Вообще-то Уэллс даже принцип работы лазера описал верно, только в очень общем виде. Ну и интуиция была у  Отца Фантастики. !

они как?то концентрируют интенсивную теплоту в абсолютно не проводящей тепло камере.

 конденсированную теплоту они бросают параллельными лучами 

Просто теперь мы знаем, КАК делать это "как-то". 

Изменено 18 нояб. 2017 пользователем Крукс

[vashu1]

результаты калькулятора насчёт того, что луч будет ШУМНЫМ, Уэллс как раз подтверждает:

Ну он же пишет что был свидетелем.

 

Хотя я что-то не пойму откуда звук. От импульсной природы лазера разве что, как тут описывают https://martianchronicles.wordpress.com/2010/02/08/frickin-laser-beams-fact-vs-fiction/

 

Погуглиг на гуглсколяре - там по звуку и лазеру ничего вменяемого не находится.

[Нкоро_]

Хотя я что-то не пойму откуда звук.

Может у них там мегаваттный углекислотный лазер с открытым циклом? Там в качестве газогенераторов как раз ставят модифицированные реактивные двигатели. Прогрел марсианин лазер и вылез поливать

[Серая Зона]

Хотя я что-то не пойму откуда звук.

Ну как. Воздух в луче нагревается и расширяется.

[VIR]

А что такое "энергоноситель"?

[vashu1]

Ну как. Воздух в луче нагревается и расширяется.

При включении будет хлопок, а потом, если действие постоянное, все переходные процессы прекратятся и шипения не будет. Для звука нужен автоколебательный процесс. Там наверное какие то нелинейные оптические процесс, найти бы поподробнее.

[Серая Зона]

При включении будет хлопок, а потом, если действие постоянное, все переходные процессы прекратятся и шипения не будет.

Подождите, а как же конвекция?

Нагретый-то воздух будет вверх из луча выходить, а снизу входить холодный, тоже расширяясь.
Хм, лесной пожар например очень даже ревёт, а вот домна с расплавленным металлом, нагретая не меньше - вроде как нет.

[Curioz]

Насколько я понимаю, пробитие полтора метра в секунду - это абсолютный здец для любой корабельной брони 19 века... да и для большинства современных, чего уж там

Кроме музейных линкоров, современные корабли вообще не несут бронезащиты, максимум противоосколочную, и то сильно местами.

Насчет "полтора метра в секунду", впечатляюще, конечно, но ведь и луч будет задерживаться не одну секунду в каждой точке (иначе на метровый разрез уйдет 10 секунд и более). Впрочем, одной десятой и даже одной пятидесятой секунды достаточно для фатальных повреждений.

[Серая Зона]

Насчет "полтора метра в секунду", впечатляюще, конечно, но ведь и луч будет задерживаться не одну секунду в каждой точке (иначе на метровый разрез уйдет 10 секунд и более).

Верно. Но достать до парового котла можно, пробив бронепалубу в одном месте.

[СЕЖ]

Не много не в тему, но если марсиан затронули, то

а чем марсиане занимались/питались до высадки на Землю? Ведь высадились то не голодные, а потом принялись кушать людей. Но ведь что-то они должны были есть до этого? И почему именно людей?

[Curioz]

Ведь высадились то не голодные, а потом принялись кушать людей. Но ведь что-то они должны были есть до этого? И почему именно людей?

На Марсе живут похожие на людей двуногие, марсиане их ловят и пьют кровь. С собой тоже некоторый запас захватили, но разводить не собирались, т.к. уже знали, что можно будет есть людей.

[prostak_1982]

Вроде бы, даже фанфики были, кроме Эндью, где описывалась жизнь на уэлссовском Марсе.

[Curioz]

Первый фанфик сам Уэллс и написал - "Хрустальное яйцо".

[prostak_1982]

Первый фанфик сам Уэллс и написал - "Хрустальное яйцо".

Разве оно связано с "осьминогами"? Там же какие-то крылатые были.

[Curioz]

Те же осьминоги и были (лицо один в один), просто благодаря низкой гравитации они там могли передвигаться не ползком, а скачками на пучках щупалец. А летали, видимо, на дельтапланах или мускулолетах каких.

[Zenitchik]

пробитие полтора метра в секунду

Я, конечно, плохо знаю лазерную сварку, но из того, что я не забыл: испаряющийся металл мешает лазеру. Глубокое узкое проплавление скорее всего не получится.

[rico]

Вроде бы, даже фанфики были, кроме Эндью, где описывалась жизнь на уэлссовском Марсе.

 Самая лучшая книга эта Машина пространства. Там прекрасная описан быт на Марсе. 

И очень хорошо подана причина, почему марсианская вторжение прекратилось 

[rico]