Аркаим— укреплённое поселение эпохи рубежа III—II тыс. до н. э., расположенное на возвышенном мысу, образованном слиянием рек Большая Караганка и Утяганка в 8 км к северу от посёлка Амурский и 2 км к юго-востоку от посёлка Александровского Брединского района Челябинской области.
Поселение является природно-ландшафтным и историко-археологическим заповедником — филиалом Ильменского государственного заповедника имени В. И. Ленина УрО РАН. Памятник отличается уникальной сохранностью оборонительных сооружений, наличием синхронных могильников и целостностью исторического ландшафта.
Топоним «Аркаим» происходит, возможно, от тюркского (башкирского) «арка» (башк. арҡа) — «хребет», «спина», «основа».
Аркаим -это город -крепость в котором производилась бронза, керамика и др.
Известно, что для плавления бронзы необходима достаточно высокая температура, которую невозможно получить без подачи большого объема воздуха к месту горения.
Интересна конструкция аркаимской печи. В ней при совмещении очага и колодца создавалась естественная и сильная воздушная тяга. Воздух, поступающий в столб колодца , охлаждался расположенной в столбе колодца водой и поступал в топку.
Рядом с печью находился колодец, при этом поддувало печи было связано с колодцем через устроенный в грунте воздуходувный канал. Проведенные учеными-археологами эксперименты показали, что аркаимская «чудо-печь» может поддерживать температуру, достаточную не только для расплава бронзы, но и для выплавки меди из руды (1200-1500 градусов!). Благодаря воздуховоду, соединяющую печь со смежным с ней колодцем пятиметровой глубины, в печи возникает тяга, обеспечивающая требуемую температуру. Таким образом, древние жители Аркаима воплощали в реальность мифологические представления о воде, рождающей огонь.
Никакого абсурда здесь нет, ибо подача холодного воздуха использовалась и в старинных плавильных печах Европы:
Быстрый способ превращения чугуна в сталь разработал в 1856 г. англичанин Г. Бессемер. Он предложил продувать расплавленный жидкий чугун воздухом в расчете на то, что кислород воздуха соединится с углеродом и унесет его в виде газа. Бессемер опасался только, как бы воздух не остудил чугун. На деле же получалось обратное — чугун не только не остывал, но еще сильнее нагревался. Неожиданно, не правда ли? А объясняется это просто: при соединении кислорода воздуха с разными элементами, содержащимися в чугуне, например с кремнием или марганцем, выделяется немалое количество тепла.
Наиболее близко к тайне чудо-печей подошёл наш русский учёный 18 века Михайло Ломоносов. Посещая уральские рудники, он обратил внимание на прохладный воздух, идущий из шахт и заинтересовался этим явлением. Вот что пишет о нём тот самый Владимир Ефимович Грум-Гржимайло, работу которого и нашёл на чердаке Александр Спирин: называя Ломоносова своим предшественником, он писал в предисловии к своей книге:
«В своей диссертации «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном» (1742) он дал кристально ясную мысль о движении воздуха в рудниках и дымовых трубах. Его теория выдавливания тяжелым, холодным, наружным воздухом теплого дыма была прекрасно усвоена всем миром. Но на этом дело и остановилось. В дальнейших попытках дать объяснение движению газа в печах запуталось слово «тяга», грамматически абсурдное, ибо глагол тянуть предполагает непосредственную связь между силой и предметом, который тянется. Тяги в печах и дымовых трубах нет: есть выдавливание теплого воздуха дыма тяжелым воздухом, как верно указал М.В. Ломоносов; ни разу не употреблявший слово «тяга».
Возникает вопрос: какая сила является причиной движения холодного воздуха вверх? Для примера возьмем случай с двумя сообщающимися сосудами, в которых содержится вода. Можно взять гибкий строительный уровень. Как бы мы не меняли высоту какого-либо конца шланга, вода в обоих сосудах всегда находится на одном уровне. Может ли быть то же самое, если в сообщающихся сосудах находится не жидкость, а газ? Да, если диаметр сосудов одинаков. Но если один сосуд имеет диаметр дециметр, а другой сосуд имеет диаметр метр, займут ли газы одинаковый уровень относительно поверхности земли? Ведь в этом случае необходимо учитывать давление атмосферы на верхнюю площадь газа. Возьмём ведрусский колодец, соединённый каналом с печью. Диаметр выходного канала равен 8-12 см, поперечное сечение канала колодца равно квадратному метру. Очевидно, что давление атмосферного столба в колодец будет больше давления атмосферного столба в выводящий канал, плюс вес холодного воздуха находящегося в самом колодце, значит, холодный воздух будет тихонько выдавливаться в топочное пространство печи, выполняя назначение поддувала.
Получается, что тяга, наличие которой в современных печах так ценили печники, в печах со свободным движением газов является вредным явлением, поскольку происходит бесконтрольный выброс ценного тепла в окружающее пространство и безвозвратная потеря его до 80%, что означает также, что до 80% леса вырублено и сожжено напрасно. Нарушается экология почвы и атмосферы, так как остаются вредные для здоровья вещества, вследствие неполного сгорания топлива, увеличивается содержание углекислого газа в воздухе, усиливается парниковый эффект. Для устранения вредного явления тяги в ведрусской печи, выводной канал из топки надо устраивать в нижней части, в зоне холодного воздуха. Таким образом, раскалённые газы и горячий воздух, циркулирующие в верхнем отделении печи не выводятся наружу, а накапливают в себе всё увеличивающееся тепло. Вот откуда берётся температура, плавящая металлы. Отводится же из камеры сгорания смесь из прохладного воздуха и нижних горячих газов, захватываемых потоком. Дойдя до верха трубы, газы окончательно охлаждаются и выбрасываются наружу едва теплыми, собственно, как это и зафиксировали трое ученых из Ярославского НИИ, изучая печь Александра Спирина.
Из современных конструкторов печей, Игорь Кзнецов использующет научные разработки профессора Грум-Гржимайло. Он, конечно, не использует в своих разработках колодезный принцип, но и добился высокой эффективности своих конструкций печей.
