Англійська знать ХVII століття вважалася допитливою і не цуралася науки. Король Карл II, так навіть і помер від захопленості алхімією: вже в наш час в його волоссі виявили ртуть у концентрації, несумісній з життям. Кузен Карла II, принц Руперт, славився пристрастю до наукових диковинок, як теоретичного, так і практичного характеру.
Принц Руперт, він же герцог Рупрехт фон дер Пфальц, привіз до Лондона скляні виливки у формі крапель з довгими викривленими хвостиками. Віддавши їх в дар королю, Руперт розповів, що це – недавній німецький винахід, і що міцність скляних крапель перевищує міцність сталі.
Спосіб виробництва крапель принц Руперт від короля приховав. Хоча тепер ми розуміємо: мовчав принц виключно заради більшої таємничості …
Карл II віддав отримані краплі на аналіз в Королівське Наукове Товариство. З цього моменту і почалася слава крапель Руперта.
Властивості крапель Руперта
Міцність небачених доти скелець здивувала англійських вчених. Крапля Руперта витримувала навіть удар сильного коваля, причому на сталі кувалди і молота залишалися вм’ятини. Хіба може скло володіти такою твердістю і міцністю? – дивувалися придворні вчені.
Однак, міцність скляних крапель Руперта була нерівномірною. Якщо головка краплі витримувала будь-який удар, хвостик – особливо кінчик хвостика – відрізнявся високою вразливістю. Найдивніше, що руйнування хвостика вело до моментального розпаду всієї скляної краплі! Причому розпаду вибухового, з миттєвим розльотом найдрібніших осколків!
Члени Королівського Наукового Товариства розіслали листи з питанням про природу незвичайного скла в усі доступні мережі. Популярність незвичайної іграшки серед лондонської знаті стала зростати. Принц Руперт зробив непоганий бізнес, то продаючи дивовижні скляні краплі задорого, то зміцнюючи зв’язки за допомогою цікавих подарунків.
Незабаром ситуація стала прояснюватися …
Краплі Руперта родом з …?
Принц ніколи не наполягав на своєму авторстві забавної дрібнички, а честь винаходу скляних крапель приписував німецьким ремісникам. Однак, з’ясувалося, що в близькій Голландії подібні дива знають давно. Мало того, голландці возять крапельки скла по світу, і всюди їх звуть «Батавскими слізками».
За відомостями, отриманими від голландців, датчани почали бавитися краплями Руперта раніше німців – але в Данію секрет виготовлення міцних скляних виливок прийшов з Італії. Весь південь Європи знає їх як «болонські склянки» і нічого складного у виготовленні крапель зі скла не бачить.
Краплі Руперта – це просто!
Щоб отримати краплі характерної форми і небувалої міцності, досить розігріте до плинної в’язкості скло капнути в ємність з холодною водою.
Провівши ряд дослідів, вчені лондонського Королівського Товариства визначили, що для отримання найбільш вдалих крапель Руперта скло слід брати максимально чисте, і нагрівати його не вище, ніж до ступеня повного розм’якшення – інакше впала в воду крапля тріскається.
Сучасний погляд на краплі Руперта
Фізика пояснює появу крапель Руперта результатом давно відомого гарту – технології, яка широко застосовується для виробів зі сталі, але в даному випадку стосується скла. Аморфне за своєю структурою, напіврідке скло твердне без кристалізації, але зі зменшенням об’єму.
Швидке охолодження скляної краплі в середовищі, ефективно понижувальної температури, призводить до ущільнення зовнішніх шарів тіла, стиску масиву з одночасним розтягуванням ще гарячої серцевини виливки.
Міцність краплі Руперта зовсім не безмежна, і всього лише вчетверо перевищує міцність скла, яке виготовляється за звичайними технологіями. Однак показники міцності сильно залежать від складу скляної шихти, і густе кварцове скло в гартованому вигляді і крапельній формі дійсно здатне протистояти ударам ковальського молотка.
Але тільки якщо не бити по тонкому тендітному хвостику краплі Руперта!
Розбити краплю Руперта
Розбити краплю Руперта нескладно. Якщо відламати, відбити, відстрелити тонкий скляний хвостик краплі Руперта, вона вся і миттєво розлітається практично пилом! Причому швидкість і дистанція розльоту дрібних осколків краплі такі, що небезпека ураження шкіри та очей спостерігача – дуже реальна.
Сучасні експериментатори не припиняють дослідів з краплями Руперта. Особливо видовищними виглядають спроби руйнування скляних крапель пострілом з гвинтівки. М’яка свинцева куля б’є по голівці краплі Руперта з силою, яка значно перевищує силу удару ковальського молота, проте розбити загартоване скло куля не в силах.
Проте виникає в скляному масиві ударна хвиля, яка виявляється згубною для тонкого хвостика краплі Руперта. Коли коливальний імпульс проходить по тонкому склі, виникають швидко розширювальні тріщини. Зі швидкістю більш, ніж 1 км/с тріщини розростаються по всьому об’ємі краплі, множаться, розширюються і фактично підривають скло.
Вибухове світіння краплі Руперта
Особливо цікавим є світловий спалах, що супроводжує хвилю розпаду загартованого скла. Явище світіння такого роду, носить назву триболюмінесценції. Виникає триболюмінесценція, на відміну від звичної люмінесценції, не в товщі матеріалу, а на його поверхні.
