Аномалните горещини, обхванали Западна Европа с температури над 40 °C, оказаха пряко физическо въздействие върху един от най-известните архитектурни паметници в света. Айфеловата кула в Париж увеличи височината си с приблизително 10 сантиметра. В допълнение към това, върхът на монумента регистрира лек наклон, предизвикан от неравномерното слънчево греене върху металната рамка.
Айфеловата кула понякога се държи като жив организъм. През различните сезони тя променя размерите си, като разликата достига 8-9 сантиметра. Това не е грешка на строителите, нито деформация – така е било замислено още през 19-ти век. А тайната се крие в едно просто физично свойство, за което знае всеки ученик, но което инженерите са превърнали в елемент от конструкцията.
Айфеловата кула постоянно се движи, но ние не го забелязваме
От какво е направена Айфеловата кула
Когато кулата за първи път отваря врати за публиката по време на Световното изложение през 1889 г., височината ѝ е била точно 300 метра. Днес, след монтирането на нова радиоантена през пролетта на 2022 г., тя достигна 330 метра. Както се оказа, прочутото съоръжение всяко лято става още по-високо, а физиката на този удивителен процес е доста проста.
По време на проектирането екипът на Гюстав Айфел не е имал голям избор от материали. Инженерите се спират на един-единствен метал, чиито технологии за обработка по онова време са били усвоени до съвършенство — това е пречистеното пудлингово желязо. По време на топенето от него се отстранява излишният въглерод, което позволява създаването на удивително леки, но в същото време невероятно здрави конструкции.
Както повечето метали, този вид желязо се подчинява стриктно на законите на термодинамиката. При нагряване от палещите слънчеви лъчи молекулите започват да се движат по-активно и материалът на конструкцията се разширява значително, а при нощното охлаждане се връща в първоначалното си състояние. Според изчисленията на френския инженер и историк на архитектурата Бертран Лемуан, всеки 10 градуса топлина добавят към съоръжението около два сантиметра. В резултат при температурна разлика от -10 до +40 градуса кулата се удължава точно с тези 10 сантиметра.
Изящната метална конструкция на кулата чувствително реагира на най-малките температурни колебания
Невидимият танц на върха на Айфеловата кула
А нарастването на височината не е единствената промяна, която настъпва с френската кула през летните месеци. Поради дневното въртене на Земята слънцето не може да осветява и затопля огромната конструкция равномерно от всички страни.
Сутрин лъчите нагряват източната страна на кулата, през деня – южната, а към вечерта преминават към западната. В резултат на това нагрятата страна на кулата се разширява повече от по-хладната северна част, която се намира в сянка. Поради това неравномерно напрежение в метала свободният, незакрепен върх на съоръжението започва леко да се накланя в посока, обратна на слънцето.
Ако имахме възможност да проследим този процес директно отгоре в режим на забавен кадър, щяхме да видим, че върхът описва малък кръг с диаметър около 10 сантиметра през деня. Невъзможно е да се забележи това колебание с невъоръжено око или да се усети, докато стоим на наблюдателната площадка, но прецизните уреди редовно регистрират този ежедневен слънчев танц.
Върхът на кулата описва малък кръг под въздействието на слънчевото нагряване
Може ли Айфеловата кула да се срути заради жегата
Вече няколко години времето ни изненадва с ужасна жега, което поражда логичния въпрос: доколко са безопасни тези постоянни деформации за една старинна постройка? Бертран Лемуан отбелязва, че безкрайните цикли на разширяване и свиване наистина водят до умора на метала, което в дългосрочен план ще наложи подмяната на някои детайли.
За по-голяма нагледност историкът дава много проста аналогия. Ако вземете парче метална тел и го огънете веднъж, с него няма да се случи абсолютно нищо. Но ако продължите да го огъвате стотици пъти подред, той неизбежно ще се счупи поради натрупаното вътрешно напрежение. Ежедневните температурни колебания въздействат върху кулата по подобен начин, което принуждава инженерите редовно да проверяват състоянието на всички греди и нитове.
Въпреки това няма повод за сериозно безпокойство. Експертите спокойно уверяват, че резервът на здравина на парижкия метал е изчислен за 800–1000 години надеждна експлоатация. Освен това рискът от стопяване на конструкцията е напълно изключен, тъй като желязо с подобно качество започва да се топи едва при екстремна температура от около 1500 °C.
Така че Айфеловата кула е наистина много сложна физическа система, която буквално „диша“ и се променя заедно с околната среда. Конструкции като нея още веднъж доказват гениалността на изчисленията на инженерите от 19-ти век. По същество те са създали шедьовър, способен векове наред да се приспособява към всякакви метеорологични условия.