Научно-исследовательский проект "Освещение без электричества"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«Угутская средняя общеобразовательная школа»

Научно-исследовательский проект:

«Освещение без электричества»

Угут, 2016

1. Содержание

Введение        

1. Освещение жилищ до появления электричества        

2. Освещенность при разных источниках света        

Заключение        

Список источников и литературы        

Приложение 1        

2. Введение

Всем известно, что читать, писать, а также делать любую мелкую работу нужно делать при хорошем освещении. Темный, слабый свет заставляет напрягать глаза, что может привести к ухудшению зрения. Сегодня мы включаем настольные лампы, дополнительно освещаем свои рабочие места яркими светодиодными светильниками. А как решали проблему освещения своих жилищ наши предки? Как они читали, писали или занимались рукоделием, когда свет дня угасал, а электричество еще не изобрели?

Цель работы: узнать как освещали жилища в разные времена, когда появились современные средства освещения и насколько ярким было освещение до появления электричества.

Задачи работы:

1. Собрать информацию о том, как и с помощью чего люди в разные времена освещали свои жилища;
2. Узнать, как измерить степень освещенности от разных источников света;
3. Провести серию опытов с разными источника света;
4. Проанализировать результаты опытов, сделать выводы о том, на сколько хорошо освещались жилища до появления электричества.

Краткая информация о том, как люди освещали свои жилища содержится в обобщающих работах по истории материальной культуры и быта. О том, как освещали свои жилища древние греки, римляне, жители стран Арабского Востока, а также европейцы эпохи Средневековья, подробно описывает Генрих Вейс в своем труде «История цивилизации». На том, как освещали царские дворцы в средневековой России, останавливается в своей работе «Очерк домашней жизни и нравов великорусского народа в XVI – XVII столетиях», ведущий историк русского быта, Н.И. Костомаров. Описание светцов содержит монография сибирских археологов Г.П. Визгалова и С.П. Пархимовича «Мангазея».

Подробнейшую информацию об освещении русских городов можно почерпнуть в работе Ю.А. Федосюка  «Что непонятно у классиков или энциклопедия русского быта XIX века».

4. 1. Освещение жилищ до появления электричества

В древности люди освещали свои жилища с помощью костра и факелов. Затем люди стали использовать лучины из смол истового дерева. В Древней Греции «уже в ранней древности образовался особый класс ремесленников, занимавшийся исключительно выделкой ламп. Так как лампы делались преимущественно из глины, то, естественно, первыми за них принялись горшечники»^[1], затем лампы научились делать из бронзы и серебра.

Лампа представляла собой плоский сосуд с длинным носиком и ручкой. В верхней части сосуда делалось круглое отверстие для долива оливкового масла. В носик вставлялся фитиль, который и поджигали.

Уже древние греки умели делать восковые и сальные свечи, однако в Древнем Риме сальными свечами пользовались только бедняки, а богатые «пользовались только маслеными лампами и восковыми свечами»^[2], так как сальные свечи сильно коптили и плохо пахли.

«Лампы назывались луцерны и разделялись по своему назначению на комнатные, банные, лампы для столовой, погребальные и т.д.»^[3]. Римские лампы могли быть с одной головкой, двумя и более. Ламповый набор состоял из небольшого кувшинчика для наполнения лампы маслом, крючка и щипчиков для поправления и срезания фитиля. Крючок и щипчики иногда прикреплялись цепочкой к самой лампе^[4].

Для освещения больших залов в которых проводились римские пиры, лампы стали поднимать на бронзовые подставки из которых потом и появились канделябры^[5].

В Средневековой Европе стекла были редкостью и применялись большой частью в церквах. Оконные проемы в домах затягивали пергаментом или промасленной бумагой. Летом в таком доме было более или менее светло, но зимой света не хватало. «Свет давал очаг, куда подбрасывали в случае необходимости пучок соломы»^[6].  В богатых домах пользовались масляными лампами из глины, стекла и металла, которые подвешивали на стенах. Масло было плохого качества или вовсе заменялось жиром. От таких светильников на все вещи садилась сажа и стоял смрад. Поэтому феодалы пользовались свечами из сала или воска. Свечи делали специальные мастера — свечники.

Из экономии коридоры и дворы замков освещали факелами, которые обмакивали в масло или жир.

В арабских странах уже с XI века научились делать большие подвесные лампы (нагафа), соответствующие нашим люстрам. На них ламповые чашечки, т. е. стеклянные сосуды с маслом расположены в несколько рядов один над другим вокруг стержня, отличавшегося богатой отделкой и металлическими украшениями. Такие люстры можно было встретить только во дворцах знати и в мечетях^[7].

В Новое время в дворцах европейской знати стали использовать восковые свечи. Их стали вставлять в канделябры по 3-5 штук, а иногда и собирать в огромные подвесные люстры. В бальных залах старались размещать побольше зеркал, чтобы они отражали свет свечей.

В России дома крестьян вплоть до начала XX века освещались с помощью лучины. Лучина — длинная щепа укрепленная в светце^[8]. Нам известны светцы XVII в. найденные при раскопках города Мангазеи, который существовал на р. Таз с 1601 по 1672 г. Они представляли собой длинные, четырехгранные штыри, верхние утолщенные концы которых увенчаны двумя-тремя плоскими «пружинами» для крепления лучин^[9]. Нижний конец светца представлял собой плавно заостренный штырь. С его помощью железный светец укреплялся в деревянной подставке. Под лучину подставляли плошку или тазик с водой, в которую падали угольки. Это позволяло предотвратить пожар в деревянном доме.

В XIX веке на юге и западе России был известен каганец — черепок или блюдце, наполненное салом или жиром, с фитилем^[10] иначе его называли жирник^[11].

Восковые свечи использовали богачи и то только в праздничные дни и во время торжественных собраний. В самом царском дворце в XVI веке, по данным Н.И. Костомарова, зажигали сальные свечи^[12]. Восковые свечи горели ярче, но и стоили дороже. Для домашнего обихода держались слюдяные фонари.

В конце XIX века начинают пользоваться стеариновыми свечами, в широкое употребление в городах входят керосиновые лампы»^[13].

К середине XIX века сначала в Петербурге, потом в Москве появилось газовое освещение. В частных домах оно почти не использовалось — газом освещались улицы, клубы, театры и другие крупные общественные здания^[14].

К началу XX века керосиновые лампы вытесняют все другие средства освещения в частных домах, как в городе так и в деревне. Керосин стоил дешевле чем свечи, а лампа горела дольше, не требовала снятия нагара, была безопасней и ярче.

В конце XIX века в общественных зданиях, а затем и в богатых домах появляется электричество. Всеобщая электрификация страны была произведена в 1920-1930-е гг. После Великой Отечественной войны, практически в любом доме страны использовали электрический свет.

5. 2. Освещенность при разных источниках света

Освещенность — это количество света падающего на определенную площадь. Освещенность измеряется в люксах (лк). По нормам освещенности парта в классе должна быть освещена в 300 – 500 лк^[15]. Для комфортного чтения человеку требуется освещение не менее 30 лк^[16].

Для того чтобы узнать на сколько хорошо освещались жилища наших предков и на сколько комфортно им было читать, было решено провести серию экспериментов.

Замеряли свет от:

1. декоративной свечи;
2. хозяйственно свечи;
3. керосиновой лампы;
4. масляной лампы;
5. лучины.

Освещенность измеряется специальным прибором — люксометром. Так как мы не смогли найти люксометр, то проводили измерения с помощью цифрового фотоаппарата^[17]. В центре листа белой бумаги мы рисовали небольшой крест для облегчения фокусирования фотоаппарата. Затем фотографировали лист в автоматическом режиме с отключенной вспышкой. В свойствах снимка смотрели значение диафрагмы (Д), выдержки (В) и светочувствительности (ISQ). Вычисления производились по формуле:

лк = 125хДхДхВ

          ISQ

Где, лк — освещенность, Д — значение диафрагмы, В — знаменатель значения выдержки, а  ISQ — светочувствительность.

Так как замеры фотоаппаратам не особо точные, нами делалось пять опытов и вычислялось среднее значение.

Результаты опытов приводятся в таблице 1.

Таблица 1

Эксперимент 1 (замер на столе)

Первый опыт мы провели в учебном классе. Освещенность парты равняется 450 лк, что соответствует нормативам освещенности для классных комнат в школе^[18].

Остальные опыты проводились в Угутском краеведческом музее в помещении без окон. В первой серии опытов замеры проводились на уровне стола. Нам было интересно узнать комфортно ли читать при отсутствии электричества. Опыты показали, что ярче всего горит декоративная свеча (10 лк) и масляная лампа (8 лк), лампа керосиновая дала освещенность 6,1 лк, а хозяйственная свеча лишь 5,4 лк. Самым неудобным средством освещения оказалась лучина. Она горит неравномерно, то вспыхивает, то гаснет. Значение освещенности меняться от 2,8 до 6,6 лк. Лучина быстро сгорает, коптит и сыплет угольками.

Мы попытались увеличить яркость света декоративной свечи поставив за нее большое зеркало. Именно так поступали наши предки. Зеркала или бронзовые отражатели размещались на стене за свечей для увеличения яркости света. Опыт показал, что количество света падающего на стол стало меньше (значение освещенности 7,6 лк). Зеркало отражало свет свечи, а от подсвечника на стол падала густая тень.

Удивило нас и то, что декоративная свеча горит ярче чем керосиновая и масленая лампы. Тогда почему же наши предки заменили свечи «керосинками»? Мы попытались объяснить этот факт проведя вторую серию опытов. На сей мы прикрепили лист бумаги к стене на высоте человеческого роста в 1,2 м от источника света.

Результаты опытов приводятся в таблице 2.

Таблица 2

Эксперимент 2 (замер на стене)

Таблица 3

Сравнение замеров освещенности (Лк)

Сравнение результатов двух опытов позволяют сделать вывод, что освещенность вдали от источника света во всех случаях ниже. Однако если показатель освещенности от декоративной свечи упал почти в десять раз (1,1 лк), то та же свеча поставленная рядом с зеркалом дает уже 4,6 лк (что меньше лишь в 2 раза), а керосиновая лампа и вовсе дает света меньше всего на 1,1 лк.  Связано это с тем, что резервуар керосиновой лампы отбрасывает на стол тень, а свет распространяется по бокам и вверх.

Мы можем сделать вывод, что «Керосинка» освещала комнату лучше чем одна свеча. Кроме того, огонь в керосиновой лампе горит ровнее и не требуется постоянно снимать нагар.

Интересно, что замер освещенности от лучины оказался выше на стене чем на столе. Нам кажется это связано с тем, что свет от лучины очень неровный. Она горит ярче когда пламя охватывает большую площадь дерева, но может в любой момент притухнуть или погаснуть совсем.

7. Заключение

Целью работы было узнать как освещали жилища в разные времена, когда появились современные средства освещения и насколько ярким было освещение до появления электричества.

В ходе работы стало известно, что еще древние греки научились делать лампы которые заправляли оливковым маслом. Эксперименты показали, что фитиль пропитанный оливковым маслом горит ровным достаточно ярким светом (8 лк замер на столе и 2,6 – на стене), но достаточно быстро сгорает. Его приходиться постоянно поправлять, вытаскивать из носика лампы и подрезать.

В древнем Риме появились сальные и восковые свечи, а в новое время их заменили парафиновыми и стеариновыми. Свечи горят ярче, дольше и ровнее чем масляные лампы. Свечи стали главным источником света почти на девятнадцать столетий. Они были дороги, а потому в бедных семьях в Европе использовали свет очага, а в России – лучины. Лучины коптили, сыпали углями, но освещали комнату не на много хуже свечей.

Наши эксперименты показали, что декоративная свеча освещает стол освещенностью 10 лк, а лучина до 6,6 лк.

В конце XIX века с изобретением керосина появились керосиновые лампы, которые заменили собой все другие источники освещения. Керосин был намного дешевле, не надо было снимать нагар, подправлять фитиль, их даже можно было использовать в качестве ночников (В нашем опыте с замерами освещенности на столе и на стене результаты почти одинаковы — 6,6 и 5 лк соответственно). «Керосинка» давала ровный, рассеянный свет. Для использования при чтении и письме к керосиновым лампам стали прикреплять абажуры которые не пропускали свет вверх и отражали его на стол.

Наши опыты показали, что все источники освещения не дали значения освещенности выше 10 лк, что в пять раз меньше, чем требуется для комфортного чтения и в 30 раз меньше чем предписано санитарными нормами для освещения классов в школе.

8. Список источников и литературы

1. Вейс Г. История цивилизации. – Т. I.: Классическая древность. – М., 1998.
2. Вейс Г. История цивилизации. – Т. II.: “Темные века” и Средневековье. – М., 1998.
3. Визгалов Г. П., Пархимович С. П. Мангазея: Новые археологические исследования (материалы 2001-2004 гг.). – Екатеринбург – Нефтеюганск, 2008.
4. Гончавров Ю.М. Очерки городского быта дореволюционной Сибири (середина XIX – начало XX в.). – Новосибирск, 2004.
5. Костомаров Н. И. Очерк домашней жизни и нравов великорусского народа в XVI – XVII столетиях. – М., 1996.
6. Русские / Под ред. В.А. Александрова и др. – М., 2005.
7. Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.4.2.2821-10
8. Федосюк Ю. А. Что непонятно у классиков или энциклопедия русского быта XIX века. – М., 1998.
9. Ястребицкая А. Л. Западная Европа XI – XIII вв. – М., 1978.
10.  Сайт Википедия / https://ru.wikipedia.org/освещенность
11.  Сайт Homo-habilis: Журнал для умелых людей / http://homo-habilis.ru/rasteniya-v-dome/155-komnatnye-tsvety-kak-izmerit-osveshchennost

9. Приложение 1

Замер освещенности (Лк)