Металлы и небесные тела
Обновлено: 07.07.2024
Мы уже с вами говорили о том, что движение звёзд на небе привлекало людей с древних времён. Ещё древние греки — как и многие другие народы до и после них, — проводили различие между Землёй, которую они считали центром Вселенной, и планетами. А планетами они называли маленькие светящиеся точки в небе, которые вращались вокруг Земли.
Сегодня мы точно знаем, что Земля — это не только не центр Вселенной, но даже не центр Солнечной системы. Но что же такое Солнечная система? В современном понимании, под Солнечной системой понимается всё космическое пространство и вся материя, находящаяся в сфере притяжения Солнца. То есть Солнце — это самый главный и самый массивный объект Солнечной системы, который занимает в ней центральное положение. Вокруг Солнца вращается огромное количество небесных тел. Но самыми значительными из них являются большие планеты. Они представляют собой тела, имеющие форму, близкую к сферической, движущееся вокруг звезды в её гравитационном поле светящееся отражённым от звезды светом и расчистившее область своей орбиты от других мелких объектов.
С 2006 года в Солнечной системе выделяют восемь больших планет, удалённых от Солнца в следующем порядке: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Все они обращаются вокруг Солнца почти по круговым орбитам в одну и ту же сторону — с запада на восток. Такое направление движения в астрономии принято называть прямым движением.
Солнце вращается вокруг своей оси в ту же сторону, в какую движутся планеты вокруг Солнца. Вращение планет вокруг своих осей также совпадает с направлением их обращения вокруг Солнца. Исключение составляют Венера и Уран, которые вращаются в противоположную сторону. Причём ось вращения Урана почти лежит в плоскости орбиты планеты.
Восемь больших планет принято делить на две группы: планеты земной группы,расположенные во внутренней области Солнечной системы (это Меркурий, Венера, Земля и Марс), и планеты-гиганты,расположенные во внешней области (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).
Размеры планет земной группы относительно небольшие, но их средняя плотность почти в 5 раз больше плотности воды. Объясняется это тем, что бо́льшая часть массы этих планет приходится на долю твёрдых веществ — оксидов и других соединений тяжёлых химических элементов.
Планеты-гиганты намного массивнее планет земной группы и очень сильно превосходят их по объёму. Однако их средняя плотность невелика. Это обусловлено в первую очередь тем, что в их составе преобладают водород и гелий, которые находятся в жидком и газообразном состояниях.
Отличия между планетами двух групп проявляются и в том, что планеты-гиганты быстрее вращаются вокруг оси. Например, Юпитер совершает один оборот вокруг своей оси за 9,925 земных часов, в то время как Венере на это требуется 243,02 земных суток. Вследствие этого планеты-гиганты заметно сплюснуты у полюсов, а в их атмосферах дуют сильнейшие ветры.
Вокруг планет, кроме Меркурия и Венеры, обращаются спутники, которых на конец 2019 года насчитывалось 205. Причём на долю планет земной группы приходится лишь три спутника.
До недавнего времени рекордсменом по спутникам был Юпитер, у которого их насчитывалось 79. Однако 7 октября 2019 года эта пальма первенства перешла к Сатурну, у которого было обнаружено 20 новых спутников. Теперь их у нового рекордсмена 82.
Также у всех планет-гигантов есть система плоских концентрических образований из пыли и льда — кольца, которые отсутствуют у планет земной группы. Наиболее привлекателен в этом плане Сатурн, кольца которого являются одним из главных украшений нашей Солнечной системы.
Но Солнечная система — это не только Солнце и 8 больших планет. Конечно же большие планеты — самые важные представители семьи Солнца. Но у нашей звезды есть ещё очень много и других «родственников».
Например, Иоганн Кеплер (тот, который открыл законы движения планет) первым обратил внимание на то, что между орбитами Марса и Юпитера наблюдается пустая зона, тянущаяся на 550 миллионов километров. Это при том, что между орбитами других, известных на то время планет, это расстояние не превышало 80 миллионов километров. Это натолкнуло учёного на мысль о существовании в этом промежутке какой-то планеты. Спустя почти двести лет (а именно 1 января 1801 года) итальянский астроном Джузеппе Пиацци обнаружил в этом самом месте малую планета, которую назвали в честь древнеримской богини урожая и плодородия Церерой.
В настоящее время Церера классифицируется как карликовая планета, наряду сПлутоном, Эридой, Макемаке и Хаумеай.
Вскоре выяснилось, что у Цереры есть множество «сестёр», большинство из которых как раз движутся между орбитами Марса и Юпитера. Их начали называть малыми планетамиили астероидами. А область, где они располагаются, назвали главным поясом астероидов, подчёркивая тем самым её отличие от других подобных областей скопления малых планет, таких как пояс Койпера за орбитой Нептуна, а также скопления объектов облака Оорта.
Суммарная масса тел главного пояса астероидов примерно равна 4 % массы Луны. При этом более половины этой массы приходится на 4 крупнейших объекта пояса: Цереру, Весту, Палладу и Гигею.
Первые фотографии поверхностей астероидов были получены космическим аппаратам «Галилео» в 1991 году при его пролёте около астероида Гаспра, и в 1993 году — около Иды.
А 12 февраля 2001 года космическим аппаратом «NEAR Shoemaker» была совершена первая в истории мягкая посадка на поверхность астероида Эрос.
В настоящее время в главном поясе астероидов насчитывается несколько миллионов объектов. Но, несмотря на такое количество, их плотность крайне мала. Первым космическим аппаратом, пролетевшим через пояс астероидов, стал «Пионер-10». В то время ещё была обеспокоенность по поводу возможности столкновения аппарата с одним из небольших астероидов, однако с тех пор на пути к внешним планетам через пояс астероидов без всяких инцидентов пролетело уже 9 космических аппаратов.
Но бывает и такое, что астероиды могут столкнуться друг с другом. И тогда их обломки разлетаются по всей Солнечной системе. Эти тела астрономы назвали метеоритными телами. Некоторые из них могут достигнуть планет, в том числе и Земли. Когда такое тело вторгается в атмосферу нашей планеты, то в результате трения о воздух оно нагревается и превращается в огненный шар — болид. Чаще всего болиды полностью сгорают в атмосфере Земли. Но иногда наиболее крупные из них могут упасть на поверхность нашей планеты. Такие тела называются метеоритами.
Очень редко на поверхность Земли падают очень большие метеоритные тела, имеющие изначальную массу в несколько десятков и сотен тонн. При их столкновении с планетой происходит мощный взрыв, а на месте падения образуется метеоритный кратер. Наверное, самым известным и хорошо сохранившимся из них является аризонский метеоритный кратер в США, возникший около 50 000 лет назад.
По химическому составу все метеориты принято делить на три группы: каменные, железные и железо-каменные.
Каменные метеориты — это наиболее распространённый тип, так как они составляют до 90 % всех падающих на Землю метеоритов. Очень часто в таких метеоритах находятся вкрапления мелких круглых частиц — хондр.
Железные метеориты примерно на 90 % состоят из железа и на 9 % из никеля. Подобное соотношение в земных минералах не встречается, поэтому их достаточно легко отличить от пород земного происхождения.
Железо-каменные метеориты составляю промежуточную группу. Они почти на 50 % состоят из железа и ещё на 50 % — из камня.
Иногда на небе бывают видны хвостатые «звезды» — кометы, которые приходят к нам издалека и, как правило, появляются внезапно. Кометы — это непрочные тела, представляющие собой сгустки замёрзшего газа, камня и пыли, которые вращаются вокруг Солнца по сильно вытянутым эллиптическим орбитам.
В комете принято выделять три основные части: ядро, кому и хвост.
Ядро — это самая твёрдая часть кометы, в которой сосредоточена почти вся её масса. Долгое время считалось, что ядро кометы состоит из смеси льда и пыли. Причём слои замороженных газов чередуются с пылевыми слоями.
Окружающая ядро светлая туманная оболочка чашеобразной формы, состоящая из газов и пыли, называется ко́мой. Обычно она тянется от ста (100) тысяч до одного миллиона четырёхсот тысяч (1,4 млн) километров от ядра. Кома вместе с ядром составляет го́лову кометы.
Хвост кометы представляет собой вытянутый шлейф из пыли и газа кометного вещества, образующийся при приближении кометы к Солнцу.
Несмотря на внушительные размеры хвоста, длина которого может превышать миллионы километров, и головы, которая может превышать диаметр Солнца, почти вся масса кометы сосредоточена в её небольшом ядре. Поэтому кометы справедливо называют «видимое ничто».
Долгое время изучение комет велось лишь посредством телескопов. Лишь 2 марта 2004 года был запущен космический аппарат «Розетта», целью которого было изучение кометы Чурюмова — Герасименко. Летом 2014 года «Розетта» достигла цели, став первым космическим аппаратом, который вышел на орбиту кометы. А 12 ноября того же года на поверхность планеты был спущен исследовательский аппарат «Филы» для изучения её строения и состава.
При каждом возвращении кометы к Солнцу её ядро, как правило, теряет около 0,1 % своей массы. Поэтому со временем комета погибает. Не исключены и столкновения комет с поверхностями планет или метеоритными телами. Распадаясь, они образуют шлейфы пыли, которые иногда пересекают земную орбиту. Попадая в атмосферу нашей планеты, эти частицы пыли сгорают, образуя светящийся след. Данное явление называется метеором, а сама частица — метеорным телом или метеороидом.
Часто метеоры группируются в метеорные потоки. Это постоянные массы метеоров, появляющиеся в определённое время года, в определённой стороне неба.
При их наблюдении с Земли кажется, что все метеоры вылетают из одной точки звёздного неба, называемой радиантом.Такие метеорные потоки получают название по имени созвездия, в котором находится их радиант.
Металлы алхимиков
Алхимиков, работавших в Средние века , нельзя назвать учеными в современном смысле этого слова. Они руководствовались какими-то теориями, однако не делали попыток проверить их экспериментально. Они снова и снова повторяли манипуляции, пытаясь провести их «правильно». По представлениям алхимиков все, что нужно, уже было сказано жившими до них авторитетами. Для успеха необходимо только скрупулезно выполнять их заветы. Поэтому алхимию следует признать не наукой, а ремеслом и отчасти — искусством. В этом отличие их метода от научного: если в результате экспериментов окажется, что данная теория не подтверждается, будет предложена другая.
Художник Е.Станикова
Так что у алхимиков не было шансов заменить неправильную теорию. Например, непререкаемым авторитетом, и не только у алхимиков, пользовался Аристотель, его взгляды никто не смел оспаривать. Аристотель полагал, что при растворении соли в воде образуется новое вещество — соленая вода, в которой нет ни соли, ни воды. Осаждение соли из морской воды под действием солнечных лучей он объяснял рождением соли под влиянием солнца. Аристотель «доказал» также, что воздух ничего не весит. Он положил на весы два одинаковых кожаных бурдюка: один сплюснутый, а другой надутый воздухом. Весы остались в равновесии.
Но если философские труды Аристотеля при соответствующей философской подготовке еще можно было понять, то «отцы алхимии» изъяснялись туманным языком, понятным только адептам, то есть «посвященным». Вот как описывает Великое делание — трансмутацию, то есть превращение неблагородных металлов в золото, легендарный алхимик Василий Валентин:
«Петух пожирает лису, но затем, погруженный в воду и подгоняемый огнем, в свою очередь, будет проглочен лисой. Вся плоть, которая вышла из земли, должна распасться и снова стать землей, которой она прежде была. Как получишь то, что искал, смешай его с золотом наивысшей пробы и очищенной сурьмою в соотношении один к трем, помести в плавильный горшок и мягко нагревай двенадцать часов. Когда же расплавится, грей еще три дня и три ночи. Одна часть полученной тинктуры обратит тысячу частей трансмутируемого металла в хорошее и прочное золото».
Химики XIX века пытались расшифровать и этот широко известный отрывок, и другие алхимические трактаты, понять, каким химическим реакциям соответствует «петух, пожирающий лису» или «дракон, проглотивший свой хвост». Однако никто не мог поручиться, что расшифровка правильная. Не исключено, что и алхимики понимали эти рецепты каждый по-своему. Но мало кто из них сомневался, что «металлические свойства» веществам придает ртуть, а «неметаллические свойства» — сера:
Злато, олово, свинец, —
Сын мой, сера их отец.
И спеши, мой сын, узнать —
Всем им ртуть родная мать.
Ртуть — один из семи металлов древности, известный с незапамятных времен. Небесных тел, которые движутся по небосводу, тоже было известно семь, и считалось, что каждое из них соответствует своему металлу: «Семь металлов создал свет по числу семи планет». Солнце олицетворяло золото, Луна — серебро, Марс — железо, Венера — медь, Юпитер — олово, Сатурн — свинец, Меркурий — ртуть. С ними соотносились также греческие и римские боги: Гелиос (Соль), Артемида (Диана), Арес (Марс), Афродита (Венера), Зевс (Юпитер), Кронос (Сатурн), Гермес (Меркурий). Символы на рисунке соответствуют обозначениям металлов в алхимических трактатах. Действительно, золото блестит, как солнце, а луна — как серебро; Марс имеет красноватый цвет, точно железная окалина; Венера — одно из красивейших небесных тел (Афродита — богиня красоты), Юпитер — самая большая планета, а Зевс — повелитель богов; ртуть подвижна, словно вестник богов Меркурий. Полагали, что каждый металл зарождается в недрах Земли под действием проникающих туда лучей своего небесного тела. Эта мистическая связь казалась настолько бесспорной, что многие алхимики отказывались признавать существование вновь открываемых металлов (цинка, висмута и других), так как для них не хватало планет.
В Древнем Риме семь дней недели, как и планеты, получили названия в соответствии с именами богов, что нашло отражение во многих западноевропейских языках. Например, в английском воскресенье, Sunday — день Солнца (Sun); понедельник, Monday — день Луны (Moon); суббота, Saturday — день Сатурна; в итальянском вторник, martedi — день Марса (на латыни Martis); среда, mercoledi — день Меркурия; четверг, gioverdi — день Юпитера (на латыни — Jovis); пятница, venerdi — день Венеры. Английские названия некоторых дней недели произошли от имен не римских, а древнегерманских или скандинавских богов. Так, вторник (Tuesday) назван по имени бога-покровителя военных искусств Тиу («Tiu's day»); среда (Wednesday) — по имени верховного бога Водана (Одина), по-английски Woden, из «Woden's day» получилось Wednesday; четверг (Thursday) — по имени бога грома Тора (Thor, отсюда и thunder — гром); пятница (Friday) — по имени богини брака, любви и семейного очага Фригги (Фрии), жены Водана, со временем «Frigg's day» превратился в Friday.
Как писал Альберт Великий, «ртуть — источник и родитель всех металлов». В это свято верили все алхимики, и ртуть играла важную роль в попытках получить золото. Этим пользовались и шарлатаны: золотую монету они натирали ртутью, которая смачивает золото. В результате монета приобретала вид новенькой серебряной. При внесении такой монеты в пламя ртуть легко улетучивалась, и любой мог убедиться, что держит в руках настоящую золотую монету!
Металлы планет
Золото дает силу сложившимся личностям, но опасно для тех, у кого нет "стержня", и людям слишком юным и незрелым, поэтому его нельзя носить детям, подросткам и вообще тем, кто еще не достиг совершеннолетия. Фамильное золото, передаваемое из поколения в поколение (если, конечно, ваши предки не убивали и не делали ничего дурного ради его получения), накапливают столь мощный энергетический потенциал, что расставаться с ним весьма нежелательно: оно должно оставаться в доме. Золото - защитный металл.
Луна - Серебро
Душа как зеркало духа
Серебро - металл эмоций, психического ума, любви и заживления. Оно способно записывать на себе любую информацию или эмоцию человека, носящего его, и темнеть от большого количества обрушившихся на хозяина отрицательных эмоций и переживаний, а также при соприкосновении с кожей больного человека. Зато искусственное черненое серебро (серебро, окуренное серой) всегда служило оберегом, из него надлежало делать сосуды для хранения всевозможных эликсиров. Поскольку Луна отражает свет Солнца, точно так же металл отражает негативность. Крошечные серебряные шарики или любые серебряные драгоценности носят для магической безопасности. Этот металл также используется в драгоценностях, заряжается и затем носится. Серебро считают особенно мощным в охране путешественников от опасностей, особенно в море.
Оно помогает открытию третьего глаза и проявлению сверх способностей человеческого организма.
Венера - Медь
Дух, подчиняющий тело
Меркурий - Ртуть
Гармония духа (круг), души (серп) и тела (крест)
Марс - Железо
Тело, главенствующее над духом
Юпитер Олово
Душа, прорывающаяся сквозь телесные оковы
Связанные камни: бирюза, сапфир, лазурит
Силы: предсказание, удача, деньги
Магические/ритуальные знания: Олово связано с лунными циклами.
Магические свойства: Олово - металл Юпитера - используется в предсказании будущего. Носите маленький кусочек олова, чтобы принять меры против отрицательных энергий. Этот белый металл можно также носить для защиты. Кусочки металла, добавленные к защитным камням, усиливают их силы.
Железо
Планета: Марс
Элемент: Огонь
Связанные камни: кварц, дырявые камни, рубин, кровавик, яшма, алмаз, гранат.
Металлы: лава, метеориты
Силы: защита, защитная магия, сила, заживление, основание, возвращение украденных товаров
Железо - чистая проективная мощь, активная, стремительная, ослепительная, беспорядочная, охраняющая. Рекомендуем положить кусочек железа в каждой комнате дома или закопать в четырех углах принадлежащего вам участка. Через некоторое время железо притянет к себе отрицательную энергию, которая уйдет из вашего дома. Железные кольца или браслеты носят, чтобы оттянуть болезни от тела.
Железо также носят для укрепления, для закрытия психических центров и для воспрепятствования потоку энергии, уходящему от тела.
МЕТАЛЛЫ Особенности строения атомов металлов и их положения в ПСХЭ. Физические свойства. - презентация
Презентация на тему: " МЕТАЛЛЫ Особенности строения атомов металлов и их положения в ПСХЭ. Физические свойства." — Транскрипт:
1 МЕТАЛЛЫ Особенности строения атомов металлов и их положения в ПСХЭ. Физические свойства
2 Металлы и небесные тела Золото – Солнце Серебро – Луна Ртуть – Меркурий Медь – Венера Железо – Марс Олово – Юпитер Свинец - Сатурн
3 Роль металлов в истории развития человечества История древних цивилизаций неразрывно связана с использованием металлов для изготовления орудий труда, предметов обихода, украшений. Украшение из меди
4 Роль металлов в истории развития человечества Каменный век Медный век Бронзовый век 4-3 тыс. лет до н.э. конец 4 - начало 1 тысячелетия до н.э. Железный век с 1 тысячелетия до н.э.
5 Почему после каменного века наступил медный? Тит Лукреций Кар «О природе вещей» «… Все-таки в употребление вошла раньше медь, чем железо, так как была она мягче, причем изобильней гораздо…» ? Самородок меди
6 Бронзовый век При выплавке металлов человек использовал не чистую медную руду, а содержащую одновременно медь и олово. В результате была получена бронза – сплав меди и олова.
7 Железный век Смена бронзового века на железный связана с развитием техники и технологии выплавки металлов. Только когда человек смог увеличить температуру в печи до С наступил железный век.
8 Положение металлов в ПСХЭ
9 Группы металлов Щелочные металлы. Свое название получили от названия соответствующих им гидроксидов – щелочей. Щелочнозе- мельные металлы. Название указывает на то, что оксиды этих металлов (раньше называли «землями») при растворении в воде образуют щелочи.
10 Строение атомов металлов Особенности строения атомов металлов: 1. На внешнем энергетическом уровне 1 – 3 электрона. 2. Относительно большой радиус атомов. Металлы могут проявлять только восстановительные свойства.
11 Строение кристаллов металлов ? Какой вид химической связи характерен для металлов? ? Какой вид кристаллической решетки в металлах? Металлическая химическая связь (мет.х.св.) Металлическая кристаллическая решетка (мет.кр.реш.)
12 Металлическая химическая связь металлической связью. Химическая связь между атомами металла, осуществляемая посредством общих свободно перемещающихся электронов называют металлической связью. Эта связь характерна для типичных металлов, для их сплавов и их интерметаллических соединений, образованных атомами разные металлов.
13 Металлическая решетка Металлическимирешётк Металлическими называют решётки, в узлах которых находятся атомы и ионы металла, между ними - свободные электроны.
14 Физические свойства металлов 1. Твердое агрегатное состояние. 2. Серый цвет. 3. Металлический блеск. 4. Электропроводность. 5. Теплопроводность. 6. Пластичность, ковкость. искл. – Hg искл. – Cu (красн.), Au (желт.), Cs (золотистый) Ag Cu Au Al … Hg Pb Mn понижение Au Ag Cu Sn Pb Zn… Bi Mn понижение
Древнейшие металлы человечества
“Семь металлов создал свет по числу семи планет” — в этих немудреных стишках был заключен один из важнейших постулатов средневековой алхимии. В древности и в средние века и было известно лишь семь металлов и столько же небесных тел (Солнце, Луна и пять планет, не считая Земли). По мнению тогдашних светил науки, не увидеть в этом глубочайшую философскую закономерность могли только глупцы да невежды. Стройная алхимическая теория гласила, что золото представлено на небесах Солнцем, серебро — это типичная Луна, медь, несомненно, связана родственными узами с Венерой, железо олицетворяется Марсом, ртуть соответствует Меркурию, олово — Юпитеру, свинец — Сатурну. До XVII века металлы и обозначались в литературе соответствующими символами.
Рисунок 1 - Алхимические знаки металлов и планет
В 1789 г. французский химик Лавуазье дает перечень известных тогда 17 металлов: к перечисленным выше добавились - сурьма, мышьяк, висмут, кобальт, марганец, молибден, никель, платина, вольфрам, цинк.
В настоящее время известно более 80 металлов, большинство которых используется в технике.
С 1814 г. по предложению шведского химика Берцелиуса для обозначения металлов используются буквенные знаки.
Первым металлом, который человек научился обрабатывать, было золото. Самые древние вещи из этого металла изготовлены в Египте примерно 8 тыс. лет назад. В Европе 6 тыс. лет тому назад первыми начали изготовлять из золота и бронзы ювелирные украшения и оружие фракийцы, жившие на территории от Дуная до Днепра.
Историки выделяют три этапа в развитии человечества: каменный век, бронзовый и железный.
В 3 тыс.до н.э. люди начали широко применять в своей хозяйственной деятельности металлы. Переход от каменных орудий к металлическим имел колоссальное значение в истории человечества. Пожалуй, никакое другое открытие не привело к таким значительным общественным сдвигам.
Первым металлом, получившим широкое распространение, была медь (рисунок 2).
Рисунок 2 - Карта-схема территориально-хронологического распространения металлов в Евразии и Северной Африке
На карте хорошо видно расположение древнейших находок металлических изделий. Почти все известные артефакты, относящиеся к периоду с конца IX по VI тыс. до н.э. (т.е. до того, как в Месопотамии широко распространилась культура типа Урук), происходят всего из трех десятков памятников, рассеянных по обширной территории в 1 млн. км 2 . Отсюда извлечено около 230 мелких образцов, причем 2/3 из них принадлежат двум поселениям докерамического неолита — Чайоню и Ашикли.
Постоянно разыскивая необходимые им камни, наши предки, надо думать, уже в древности обратили внимание на красновато-зеленые или зеленовато-серые куски самородной меди. В обрывах берегов и скал им попадались медный колчедан, медный блеск и красная медная руда (куприт). Поначалу люди использовали их как обыкновенные камни и обрабатывали соответствующим способом. Вскоре они открыли, что при обработке меди ударами каменного молотка ее твердость значительно возрастает, и она делается пригодной для изготовления инструментов. Таким образом, вошли в употребление приемы холодной обработки металла или примитивной ковки.
Затем было сделано другое важное открытие — кусок самородной меди или поверхностной породы, содержавшей металл, попадая в огонь костра, обнаруживал новые, не свойственные камню особенности: от сильного нагрева металл расплавлялся и, остывая, приобретал новую форму. Если форму делали искусственно, то получалось необходимое человеку изделие. Это свойство меди древние мастера использовали сначала для отливки украшений, а потом и для производства медных орудий труда. Так зародилась металлургия. Плавку стали осуществлять в специальных высокотемпературных печах, представлявших собой несколько измененную конструкцию хорошо известных людям гончарных печей (рисунок 3).
Рисунок 3 - Плавка металла в Древнем Египте (дутьё подаётся мехами, сшитыми из шкур животных)
В Юго-Восточной Анатолии археологи открыли очень древнее поселение докерамического неолита Чайоню Тепеси (рисунок 4), которое поразило неожиданной сложностью каменной архитектуры. Ученые обнаружили среди руин около сотни мелких кусочков меди, а также множество осколков медного минерала — малахита, некоторые из них были обработаны в виде бусин.
Рисунок 4 - Поселение Чайоню Тепеси в Восточной Анатолии: IX-VIII тысячелетия до н.э. Здесь был обнаружен древнейший металл планеты
Вообще говоря, медь — мягкий металл, сильно уступающий в твердости камню. Но медные инструменты можно было быстро и легко затачивать. (По наблюдениям С.А. Семенова, при замене каменного топора на медный, скорость рубки увеличивалась примерно в три раза.) Спрос на металлические инструменты стал быстро расти.
Люди начали настоящую «охоту» за медной рудой. Оказалось, что она встречается далеко не везде. В тех местах, где обнаруживались богатые залежи меди, возникала их интенсивная разработка, появлялось рудное и шахтное дело. Как показывают открытия археологов, уже в древности процесс добычи руды был поставлен с большим размахом. Например, вблизи Зальцбурга, где добыча меди началась около 1600 году до Р.Х., шахты достигали глубины 100 м, а общая длина отходящих от каждой шахты штреков составляла несколько километров.
Древним рудокопам приходилось решать все те задачи, которые стоят и перед современными шахтерами: укрепление сводов, вентиляция, освещение, подъем на гора добытой руды. Штольни укрепляли деревянными подпорками. Добытую руду плавили неподалеку в невысоких глиняных печах с толстыми стенками. Подобные центры металлургии существовали и в других местах (рисунки 5,6).
Рисунок 5 – Древние рудники
Рисунок 6 – Орудия древних рудокопов
В конце 3 тыс.до н.э. древние мастера начали использовать свойства сплавов, первым из которых стала бронза. На открытие бронзы людей должна была натолкнуть случайность, неизбежная при массовом производстве меди. Некоторые сорта медных руд содержат незначительную (до 2%) примесь олова. Выплавляя такую руду, мастера заметили, что медь, полученная из нее, намного тверже обычной. Оловянная руда могла попасть в медеплавильные печи и по другой причине. Как бы то ни было, наблюдения за свойствами руд привели к освоению значения олова, которое и стали добавлять к меди, образуя искусственный сплав — бронзу. При нагревании с оловом медь плавилась лучше и легче подвергалась отливке, так как становилась более текучей. Бронзовые инструменты были тверже медных, хорошо и легко затачивались. Металлургия бронзы позволила в несколько раз повысить производительность труда во всех отраслях человеческой деятельности (рисунок 7).
Само производство инструментов намного упростилось: вместо того, чтобы долгим и упорным трудом оббивать и шлифовать камень, люди наполняли готовые формы жидким металлом и получали результаты, которые и во сне не снились их предшественникам. Техника литья постепенно совершенствовалась. Сначала отливку производили в открытых глиняных или песчаных формах, представлявших собой просто углубление. Их сменили открытые формы, вырезанные из камня, которые можно было использовать многократно. Однако большим недостатком открытых форм было то, что в них получались только плоские изделия. Для отливки изделий сложной формы они не годились. Выход был найден, когда изобрели закрытые разъемные формы. Перед литьем две половинки формы крепко соединялись между собой. Затем через отверстие заливалась расплавленная бронза. Когда металл остывал и затвердевал, форму разбирали и получали готовое изделие.
Рисунок 7 – Бронзовые инструменты
Такой способ позволял отливать изделия сложной формы, но он не годился для фигурного литья. Но и это затруднение было преодолено, когда изобрели закрытую форму. При этом способе литья сначала лепилась из воска точная модель будущего изделия. Затем ее обмазывали глиной и обжигали в печи.
Воск плавился и испарялся, а глина принимала точный слепок модели. В образовавшуюся таким образом пустоту заливали бронзу. Когда она остывала, форму разбивали. Благодаря всем этим операциям мастера получили возможность отливать даже пустотелые предметы очень сложной формы. Постепенно были открыты новые технические приемы работы с металлами, такие как волочение, клепка, пайка и сварка, дополнявшие уже известные ковку и литье (рисунок 8).
Рисунок 8 – Золотая шляпа кельтского жреца
Пожалуй, самую крупную отливку из металла удалось сделать японским мастерам. Было это 1200 лет назад. Весит она 437 т и представляет собой Будду в позе умиротворения. Высота скульптуры вместе с пьедесталом — 22 м. Длина одной руки — 5м. На раскрытой ладони могли бы свободно танцевать четыре человека. Добавим, что знаменитая древнегреческая статуя — Колосс Родосский — высотой 36 м весила 12 т. Отлита она была в III в. до н. э.
С развитием металлургии бронзовые изделия, повсюду стала вытеснять каменные. Но не нужно думать, что это произошло очень быстро. Руды цветных металлов имелись далеко не везде. Причем олово встречалось гораздо реже, чем медь. Металлы приходилось транспортировать на далекие расстояния. Стоимость металлических инструментов оставалась высокой. Все это мешало их широкому распространению. Бронза не могла до конца заменить каменные инструменты. Это оказалось под силу только железу.
Кроме меди и бронзы широко использовались и другие металлы.
Древнейшими изделиями из свинца считаются найденные в Малой Азии при раскопках Чатал-Хююка бусы и подвески и обнаруженные в Ярым-Тепе (Северная Месопотамия) печати и фигурки. Эти находки датируются VI тыс. до н. К тому же времени относятся и первые железные раритеты, представляющие собой небольшие крицы, найденные в Чатал-Хююке. Старейшие серебряные изделия обнаружены на территории Ирана и Анатолии. В Иране их нашли в местечке Тепе-Сиалк: это пуговицы, датируемые началом V тыс. до н. В Анатолии, в Бейджесултане, найдено серебряное кольцо, датируемое концом того же тысячелетия.
В доисторические времена золото получали из россыпей путем промывки. Оно выходило в виде песка и самородков. Затем начали применять рафинирование золота (удаление примесей, отделение серебра), во второй половине 2-го тысячелетия до н.э. В 13-14 веках научились применять азотную кислоту для разделения золота и серебра. А в 19 веке был развит процесс амальгамации (хоть он и был известен в древности, но нет доказательств, что его использовали для добычи золота из песков и руд).
Серебро добывали из галенита, вместе со свинцом. Затем, через столетия, их начали выплавлять совместно (примерно к 3-му тысячелетию до н.э. в Малой Азии), а широкое распространение это получило еще спустя 1500-2000 лет.
Около 640 г. до н. э. начали чеканить монеты в Малой Азии, а около 575 г. до н. э. — в Афинах. По сути дела, это начало штамповочного производства.
Олово когда-то давно выплавляли в простых шахтных печах, после чего делалась его очистка специальными окислительными процессами. Сейчас в металлургии олово получают путем переработки руд по сложным комплексным схемам.
Ну, а ртуть производили путем обжига руды в кучах, при котором она конденсировалась на холодных предметах. Затем уже появились керамические сосуды (реторты), на смену которым пришли железные. А с ростом спроса на ртуть ее стали получать в специальных печах.
Железо было известно в Китае уже в 2357 г. до н. э., а в Египте — в 2800 г. до н. э., хотя еще в 1600 г. до н. э. на железо смотрели как на диковинку. “Железный век” в Европе начался приблизительно за 1000 лет до н. э., когда в государства Средиземноморья проникло от скифов Причерноморья искусство выплавки железа.
Использование железа началось намного раньше, чем его производство. Иногда находили куски серовато-черного металла, который, перекованный в кинжал или наконечник копья, давал оружие более прочное и пластичное, чем бронза, и дольше держал острое лезвие. Затруднение состояло в том, что этот металл находили только случайно. Теперь мы можем сказать, что это было метеоритное железо. Поскольку железные метеориты представляют собой железоникелевый сплав, можно предположить, что качество отдельных уникальных кинжалов, например, могло соперничать с современным ширпотребом. Однако, та же уникальность, приводила к тому, что такое оружие оказывалось не на поле боя, а в сокровищнице очередного правителя.
Железные орудия решительно расширили практические возможности человека. Стало возможным, например, строить рубленные из брёвен дома — ведь железный топор валил дерево уже не в три, как медный, а в 10 раз быстрее, чем каменный. Широкое распространение получило и строительство из тесаного камня. Он, естественно, употреблялся и в эпоху бронзы, но большой расход сравнительно мягкого и дорогого металла решительно ограничивал такие эксперименты. Значительно расширились также и возможности земледельцев.
Впервые железо научились обрабатывать народы Анатолии. Древнегреческая традиция считала открывателем железа народ халибов, для которых в литературе использовалось устойчивое выражение «отец железа», и само название народа происходит именно от греческого слова Χ?λυβας («железо»).
«Железная революция» началась на рубеже I тысячелетия до н. э. в Ассирии. С VIII века до н. э сварное железо быстро стало распространяться в Европе, в III веке до н. э. вытеснило бронзу в Галлии, во II веке новой эры появилось в Германии, а в VI веке нашей эры уже широко употреблялось в Скандинавии и в племенах, проживающих на территории будущей Руси. В Японии железный век наступил только в VIII веке нашей эры.
Вначале получали только маленькие партии железа, и в течение нескольких столетий оно стоило порой в сорок раз дороже серебра. Торговля железом восстановила процветание Ассирии. Открылся путь для новых завоеваний (рисунок 9).
Рисунок 9 - Печь для выплавки железа у древних персов
Увидеть же железо жидким металлурги смогли только в XIX веке, однако, ещё на заре железной металлургии — в начале I тысячелетия до новой эры — индийские мастера сумели решить проблему получения упругой стали без расплавления железа. Такую сталь называли булатом, но из-за сложности изготовления и отсутствия необходимых материалов в большей части мира эта сталь так и осталась индийским секретом на долгое время.
Более технологичный путь получения упругой стали, при котором не требовались ни особо чистая руда, ни графит, ни специальные печи, был найден в Китае во II веке нашей эры. Сталь перековывали очень много раз, при каждой ковке складывая заготовку вдвое, в результате чего получался отличный оружейный материал, называемый дамаском, из которого, в частности, делались знаменитые японские катаны.
Читайте также: