Знаменитая Эйфелева башня, символ Парижа, каждый год проходит через незаметные, но удивительные метаморфозы. Оказывается, в летнюю жару конструкция становится выше своего номинального размера в 300 метров. А в холодные зимние дни — сжимается. Это не магия, а физическое явление, превращающее башню в гигантский термометр, пишет Conversation.

Почему башня «дышит»? 

Все дело в материале и законах физики. Башня построена из особого кованого железа. Как и большинство твердых тел, металлы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. При повышении температуры атомы в материале начинают двигаться быстрее, увеличивая расстояние между собой.

Чугун и сталь, из которых состоит башня, имеют коэффициент теплового расширения около 12x10⁻⁶ на градус Цельсия. Это значит, что метровый железный стержень при нагреве на один градус удлиняется всего на 12 микрон — тоньше человеческого волоса. Эффект для одного маленького элемента незаметен. Когда мы говорим о конструкции высотой 300 метров, эти микроны складываются в сантиметры.

В Париже зафиксированы зимние температуры ниже –20 °C и летние — около +40 °C. А под прямыми солнечными лучами металлические элементы могут раскаляться и до +70 °C. Таким образом, перепад температур, который испытывает конструкция, может достигать 100 градусов.

Простой расчет показывает: при таком перепаде идеальный металлический стержень длиной 300 метров удлинился бы на 36 сантиметров. Реальная башня, состоящая из 18 000 заклепанных элементов сложной решетчатой структуры, ведет себя иначе, но эффект все равно впечатляет.

Насколько именно она вырастает?

По оценкам инженеров, разница в высоте Эйфелевой башни между холодным зимним днем и жарким летним днем составляет от 12 до 15 сантиметров. Есть и второй эффект: поскольку солнце нагревает в первую очередь одну сторону башни, она слегка изгибается, «отклоняясь» от источника тепла.

Любопытно, что при своей гигантской высоте башня невероятно легка. Ее вес — около 7300 тонн — сравним с весом воздуха внутри ее конструкции (примерно 6300 тонн). Гюстав Эйфель выбрал кованое железо именно из-за его выдающегося соотношения прочности и веса, что позволило создать легкую, но устойчивую к мощным ветрам конструкцию. По сути, башня представляет собой гигантскую ажурную решетку, похожую на мосты того же периода, например, виадук Гараби или мост Форт.