Косинов Н.В., Гарбарук В.И., Косинов Л.В.
Аннотация.
ПочемуЗемля вращается? Почему ветры в циклонах в северном полушарии дуют противчасовой стрелки, а в циклонах в южном полушарии дуют по часовой стрелке? Почемув экваториальной зоне Земли никогда не бывает тайфунов, смерчей и циклонов? Наэти вопросы наука пока не имеет ответов. В настоящей статье авторы предпринялипопытку дать ответы на эти вопросы. Описаны лабораторные эксперименты,раскрывающие механизм вращения Земли. Дается объяснение механизмамвозникновения циклонов, торнадо. Описаны физические эффекты, лежащие в основеэтих явлений. Рассматривается интегральный электромагнитогидродинамический итермический эффект, наблюдаемый в лабораторных условиях, который может бытьраспространен на большое количество природных явлений. Проведенные исследованияпозволяют утверждать, что в ядре нашей планеты располагается твердый керн, арасплавленная зона имеет форму близкую к форме тора. Эксперименты указывают нато, что при смене магнитных полюсов Земли, наша планета поменяет направлениявращения на противоположное.
1. Нерешенные проблемы
Современ Галилея известно, что Земля вращается. Однако причина вращения до сихпор не установлена. Нет ответа на вопрос: почему она вращается с запада навосток, а не каким-то иным образом? Что ограничивает степени свободы? На этотсчет есть различные мнения. Существует мнение, что Земля вращается по инерции,приобретя когда-то импульс движения [1]. Есть и другая гипотеза, котораяосновывается на идее гидромагнитного динамо С.И.Брагинского. В этой моделисчитается, что течение электропроводящей жидкости в расплавленном ядре Землианалогично движению проводника вызывает магнитоэлектрический эффект. Этодвижение складывается с еще одним движением — с вращением Земли. В результатеиндуцируется электрический ток, а он рождает магнитное поле точно также как в обычнойдинамо-машине. В этой модели возникновение магнитного поля Земли связывается сее вращением, считая вращение первичным фактором, а появление магнитного поля — вторичным. Однако, как будет показано ниже, эта модель не в состоянии объяснитьмножество явлений, происходящих как на Земле, так и в ее недрах, поэтому неможет считаться правильной.
Доначала 20-го века считалось, что Земля вращается равномерно, а период еевращения использовался даже как единица времени. Однако в результате наблюденийвыяснилось, что Земля вращается неравномерно. Происходят годовые и полугодовыеколебания скорости вращения, месячные и полумесячные колебания скорости, прикоторых продолжительность суток может как уменьшаться, так и возростать нанесколько тысячных долей секунды. Причина таких изменений скорости вращенияЗемли не установлена. Ее не в состоянии объяснить идея гидромагнитного динамоБрагинского. Особенно непонятно, за счет чего скорость вращения Земли можетувеличиваться. Реальные изменения скорости вращения Земли опровергают идеювращения ее по инерции. Видно, что для раскрытия механизма вращения Землинеобходимо привлекать совершенно новые идеи. Необходимо раскрыть физическиеэффекты, приводящие к ее вращению, а также вести поиск модельного подтверждениямеханизма вращения Земли.
2. Интегральный электромагнитогидродинамический итермический эффект
Исследованияв области теории физического вакуума [2] позволили установить физическиеявления, которые на наш взгляд могут приблизить ответы на перечисленные вышевопросы. Речь, в частности, идет о физических эффектах, в которых припротекании электрического тока через электропроводную среду, помещенную вмагнитное поле, в зонах расположения электродов возникают градиенты температурысреды, а также вихревые движения среды, обусловленные появлением момента силы внаправлении перпендикулярном вектору магнитной индукции [2]. Как отмечено в[2], направление вихревого движения среды M задается векторным произведениемM=BxE, а направление вектора теплового потока Q задается двойным векторнымпроизведением: Q=[BxE]xB. Этот интегральный электромагнитогидродинамический итермический эффект, наблюдаемый в лабораторных условиях, может бытьраспространен на большое количество природных явлений. Ниже будут описанынекоторые лабораторные эксперименты, которые демонстрируют названные физическиеэффекты. Они, на наш взгляд, позволяют понять и раскрыть механизм вращенияЗемли. Поведение электропроводной жидкости в магнитном поле – это проявлениефизических эффектов, которые имеют большую аналогию с вращением Земли, а такжес некоторыми другими явлениями в недрах Земли и на ее поверхности. Приводимописание эксперимента.
Эксперимент№1. Схема эксперимента представлена на рис.1.
/>
Рис.1.Вихревое движение электропроводной жидкости.
Нарисунке изображены: 1 — сосуд, 2 — расплавленный металл, 3 — спиральнаякатушка, по которой пропускается электрический ток, 4 — металлическое колцо,подключенное к источнику тока, 5 — электрод, подключенный к источнику тока.
Сосудс расплавленным оловом помещен в магнитное поле, вектор магнитной индукциикоторого направлен вертикально. В центральной части сосуда в жидкость опущенэлектрод. Второй электрод выполнен кольцевым, установлен по периметру сосуда иопущен в жидкость.
Приподключении тока расплавленный металл приходит в движение. Наблюдается вихревоедвижение расплавленного олова. В центре образуется глубокая воронка.Направление движения расплавленного металла показано стрелкой на виде сверху. Сувеличением тока скорость вихревого движения возростает. При изменениинаправления магнитного поля — направление вихревого движения раплавленногоолова меняется на противоположное.
Одновременнос вихревым движением жидкости проявляется еще один физический эффект — появление градиента температуры. Сущность этого физического явления описана в[2]. Это физический эффект проявляется в эксперименте. Наблюдается образованиетвердой фазы металла в центре сосуда или по краю (рис.2, рис.3).
/>
Рис.2.Вихревое движение электропроводной жидкости и образование твердой фазы металлав центре сосуда.
Нарис. 2 изображены: 1 — сосуд, 2 — расплавленный металл, 3- спиральная катушка,по которой пропускается электрический ток, 4 — металлическое колцо,подключенное к источнику тока, 5 — электрод, подключенный к источнику тока, 6 — твердый металл.
Приполярности приложенного напряжения такой, как показано на рис.2, твердая фазаметалла появляется в центре. Если произвести кратковременное отключение тока,то твердый островок застывшего металла начинает таять. Повторное включение токаснова приводит к интенсивному образованию твердого олова в центре. Если впроцессе роста твердого участка, не отключая тока, поменять направлениемагнитного поля, так как показано на рис.3, то направление вихревого движениярасплавленного металла меняется на противоположное. Одновременно наблюдаетсяинтенсивное расплавление твердого участка в центре.При этом у металлическогокольца по краю сосуда наблюдается появление твердого олова (рис.3).
/>
Рис.3.Вихревое движение электропроводной жидкости и образование твердой фазы металлапо краю сосуда.
Нарис.3 изображены: 1 — сосуд, в котором находится расплавленный металл 2 — олово, 3- спиральная катушка, по которой пропускается электрический ток, 4 — металлическое колцо, подключенное к источнику тока, 5 — электрод, подключенныйк источнику тока, 6 — твердый металл.
Такимобразом отчетливо фиксируется появление градиента температуры между центральными периферийным электродами. При полярности приложенного напряжения такой, какпоказано на рис.2, в зоне «полюса» раплав затвердевает, а в зоне«экватора» происходит увеличение температуры. При смене полярности,такой как показано на рис.3, в зоне «полюса» твердая фазарасплавляется, а в зоне условного «экватора» происходит образованиетвердой фазы. Это же наблюдается при изменении направления протекания тока ипри неизменной полярности магнита. При одновременном изменении направления токаи магнитного поля направление вихревого движения остается неизменным. При этомнеизменным остается и направление теплового потока.
Этиэксперименты послужили основанием предположить, что наблюдаемые в нихфизические эффекты, могут лежать в основе механизма вращения Земли. Возникающийградиент температуры, наблюдаемый в эксперименте, имеет аналогию с наличиемнизких температур в полярных зонах Земли.
Мысчитаем, что в основе образования вечной мерзлоты на Земле и низких температурв полярных зонах Земли лежит рассмотренный выше температурный эффект. Врассмотренном эксперименте магнитное поле имеет такое же направление, как инаправление магнитного поля Земли. Вращения электропроводной жидкости имееттакое же направление, что и направление вращения Земли. Остается выяснить, гдеже та батарея, которая своим «плюсом» подключена к земным полюсам, а«минусом» к экватору и есть ли такая батарея? Оказывается, такая“батарея” существует в космосе. Она и заставляет Землю вращаться.
3. Солнце заряжает космическую батарею, батареявращает Землю
Дляподтверждения сказанного выше воспользуемся результатами космическихисследований. Если рассмотреть Землю и ближний космос, то можно увидетьследующее (см. рис.4). Земля находится в потоках солнечного ветра, которыйпредставляет собой в основном поток протонов и электронов. В 1958 году былоткрыт радиационный пояс Земли. Это огромная зона в космосе, охватывающая Землюв области экватора. В радиационном поясе основными носителями зарядов являютсяэлектроны. Их плотность на 2 — 3 порядка превышает плотность других носителейзарядов.
/>
Рис.4.Распределение электрических зарядов в приполярных и в приэкваториальныхобластях Земли.
Солнечныйветер проникает в околоземное пространство через каспы, в зонах полюсов(показано жирными стрелками). В полярных зонах преобладают протоны.Распределение электрических зарядов в приполярных и в приэкваториальныхобластях Земли приводит к тому, что в космосе у Земли есть огромной мощностибатарея. Ее «плюс» находится в зонах северного и южного полюсов, а«минус» в зоне экватора. На рис.4 мы видим полную аналогию спроведенным экспериментом, показанным на рис.2. В нашем эксперименте«плюс» подключен в точке прохождения условной оси вращающейсяжидкости. Для электрического тока от космической батареи цепью является атмосфераЗемли и сама Земля от полюсов к экватору. В таком же направлении протекает токв жидкости в условиях нашего экспермента (рис.2). Как и в эксперименте (рис.2)наблюдается понижение температуры в зоне оси вращения электропроводнойжидкости, так и в зоне земных полюсов наблюдаются низкие температуры. Находитобъяснение противоречие: почему тепловой поток, идущий от центра Земли к ееповерхности, не в силах справиться с вечной мерзлотой? Причина этого состоит втом, что большой вклад в образование зон холода на Земле вносит температурныйэффект, описанный в [2] и продемонстрированный на рис 2.
Дляубедительности приведем описание еще одного эксперимента, более близкого креальным условиям, в которых находится наша планета. Этот эксперимент показанна рис.5.
Эксперимент№2. В воду с примесью солей опущен намагниченный шар, установленный на ось,который имеет возможность вращения. Шар намагничен так, как показано на рис.5.Шар моделирует Землю. Вода с примесью солей моделирует электропроводнуюатмосферу. При подключении положительного электрода к оси, а отрицательногоэлектрода к электропроводной жидкости наблюдается вращение шара так, какпоказано на рис.5. При смене полярности, направление вращения шара изменяетсяна противоположное. Измерения температуры показали понижение ее в зоне оси шарапри приложении положительного ("+") потенциала к оси и,соответственно, повышение температуры в зоне оси шара при обратной полярности.Одновременно фиксируется изменение температуры в зоне условного экватора.
/>
Рис.5.Вращение намагниченного шара в электропроводной жидкости.
Нарис.5 изображены: 1 — сосуд, 2 — электропроводная жидкость, 3 – металлическийдиск, 4,5 – намагниченные полушария, 6 — ось, 7 – электрод, 8 – подшипник, 9 — электрод.
Приполярности источника питания такой, как это показано на рис.5, видим, что этотэксперимент хорошо моделирует вращение Земли. И вращение электропроводнойжидкости, и понижение температуры в зоне расположения оси вращения, оченьпохоже на то, что наблюдается в земных условиях. Это, на наш взгляд, нагляднаямодель для изучения вращения Земли.
Мысчитаем, что за образование ледяных покровов в полярных зонах, за вечнуюмерзлоту и за вращение Земли отвечают описанные в [2] и продемонстрированные вэкспериментах физические эффекты. Следует отметить, что появление низкихтемператур в полярных зонах, возникающих от действия описанного физического эффекта,маскируется низкой солнечной радиацией в этих зонах. Мы считаем, что эти двафактора действуют совместно. При этом один из факторов – солнечная радиация,учеными учитывался, а о существовании другого никто не подозревал.
Эксперимент№3.Если положительный электрод подключить к оси шара, а второй (отрицательный)электрод поместить в воде в ближнюю зону намагниченного шара в северномполушарии, то в зоне второго электрода фиксируется активное локальное вихревоедвижение жидкости, напоминающее циклон или торнадо.
Нарис.6 представлен этот эксперимент. На рис.6 изображены: 1 — сосуд, 2 — электропроводная жидкость, 3 – металлический диск, 4,5 – намагниченныеполушария, 6 — ось, 7 – электрод, 8 – подшипник, 9 – электрод, 10 – изолятор,11 – вихрь.
/>
Рис.6.Вращение намагниченного шара и возникновение локального вихревого движенияжидкости, напоминающего циклон в северном полушарии.
Направлениевихревого движения жидкости полностью соответствует вихрям циклонов в северномполушарии. При этом одновременно с таким мини-циклоном наблюдается вращениенамагниченного шара.
Эксперимент№4. Если второй (отрицательный) электрод поместить в ближнюю зонунамагниченного шара в южном полушарии, в зоне электрода также фиксируетсяактивное вихревое движение жидкости (рис.7).
Нарис.7 изображены: 1 — сосуд, 2 — электропроводная жидкость, 3 – металлическийдиск, 4,5 – намагниченные полушария, 6 — ось, 7 – электрод, 8 – подшипник, 9 –электрод, 10 – изолятор, 11 – вихрь.
Наблюдаетсявихревое движение, в котором направление вращения полностью соответствуетвихрям циклонов в южном полушарии (рис.7). При этом одновременно с появлениеммини-циклона наблюдается вращение намагниченного шара.
/>
Рис.7.Вращение намагниченного шара и возникновение локального вихревого движенияжидкости, напоминающего циклон в южном полушарии.
Эксперимент№5. Если второй электрод поместить в воде в зоне экватора (рис.8), то в зонеэлектрода не наблюдается вихревого движения жидкости. Наблюдается безвихревоедвижение жидкости вдоль экватора. При этом одновременно наблюдается вращениенамагниченного шара. На рис.8 изображены: 1 — сосуд, 2 — электропроводнаяжидкость, 3 – металлический диск, 4,5 – намагниченные полушария, 6 — ось, 7 –электрод, 8 – подшипник, 9 – электрод, 10 – изолятор.
/>
Рис.8.Вращение намагниченного шара и возникновение безвихревого движения жидкости взоне условного экватора.
Эксперимент№6. Если первый (положительный) электрод подключить к оси шара, а два вторых(отрицательных) электрода поместить в ближнюю зону намагниченного шараодновременно в северном и южном полушарии, как это показано на рис.9, то взонах вторых электродов фиксируются вихревые движения жидкости впротивоположных направлениях. Наблюдаются вихревые движения жидкости, в которыхнаправления вращений полностью соответствует вихрям циклонов в северном и южномполушариях. При этом одновременно с появлением мини-циклонов наблюдаетсявращение намагниченного шара.
Нарис.9 изображены: 1 — сосуд, 2 — электропроводная жидкость, 3 – металлическийдиск, 4,5 – намагниченные полушария, 6 — ось, 7 – электрод, 8 – подшипник, 9 –электроды, 10 – изоляторы, 11 — вихри.
/>
Рис.9.Вращение намагниченного шара и возникновение локальных вихревых движенийжидкости, напоминающих циклоны в северном и южном полушарии.
Еслиплавно перемещать электрод в ближней зоне магнита от экватора к полюсам, тозаметное вихревое движение жидкости начинает появляться где-то в зонеседьмой-десятой параллели (если условно проводить аналогию с Землей). Придальнейшем перемещении к полюсам интенсивность мини-циклонов возростает.
4. Причины возникновения циклонов, тайфунов, торнадо
Описанныевыше эксперименты имеют много аналогий с Землей. Как известно, в экваториальнойзоне Земли никогда не бывает тайфунов, смерчей и циклонов. Тропические циклоныпоявляются в зонах не ближе 50 от экватора. Ветры в циклонах в северномполушарии дуют против часовой стрелки, а в циклонах в южном полушарии дуют почасовой стрелке. В этом проявляется полное совпадение с проведеннымиэкспериментами. Направления ветров в циклонах против часовой стрелки в северномполушарии и по часовой стрелке в южном полушарии традиционно объяснялосьвлиянием отклоняющей силы Кориолиса, возникающей при вращении Земли [3,4].Отсутствием силы Кориолиса на экваторе соответственно традиционно объяснялосьотсутствие циклонов в зоне экватора.
Мыспециально проверили на наших моделях, насколько справедливы такие утверждения.Мы искуственно затормаживали и полностью останавливали нашу маленкую«Землю» при проведении эксвпериментов. Вихри по-прежнему наблюдалисьв верхней половине шара и внижнем полушарии. При этом ни их интенсивность, ниих направление вращения никак не зависели ни от вращения намагниченного шара,ни от его остановки. В зоне условного экватора, при заторможенном намагниченномшаре, движение жидкости параллельно экватору оставалось таким же, как и привращении шара.
Мысчитаем, что в механизме образования циклонов, торнадо, смерчей основной вкладвносит не кориолисова сила и конвекционные потоки воздуха, а электрические токив атмосфере и магнитное поле Земли. Сила Кориолиса также проявляется, но она неявляется единственной и основной. Однако кориолисову силу традиционно считалиединственной в то время как она лишь маскирует тот физический эффект, которыйиграет основную роль. Эти два фактора действуют совместно. При этом один изфакторов — силу Кориолиса, ученые учитывали, а о существовании другого фактораникто не подозревал.
Вто же время, еще в 1908 Биркеланном были обнаружены в полярных зонах сильныеэлектрические токи, направленные к Земле. Их называют авроральнымиэлектроструями. Затем были обнаружены и экваториальные электроструи. Мысчитаем, что при протекании токов в электроструях в условиях существованиямагнитного поля Земли возникают названные атмосферные явления — циклоны,смерчи. Мы считаем, на основании приведенных модельных экспериментов, чтоосновные явления в атмосфере, происходят от влияния «космическойбатареи», образованной отрицательным зарядом радиационного пояса Земли иположительным зарядом приполярных космических зон в условиях магнитного поляЗемли (рис. 4). Эта же «космическая батарея» вращает Землю. Мощностькосмической батареи огромна. Ее постоянно заряжает солнце своим солнечнымветром. После вспышек на солнце заряд «космической батареи»возростает, что приводит к колебаниям скорости вращения Земли.
Этотже механизм вносит значительный вклад в образование зон холода в полярныхобластях. Этот же механизм вносит основной вклад в образование и поддержаниевечной мерзлоты. Этот же механизм приводит к образованию циклонов, вихрей,смерчей. В основе всех перечисленных явлений лежат описанные в [2] физическиеэффекты. Как видим, и вращение планеты, и возникновение полярного холода, ипоявление вечной мерзлоты, и образование вихрей, циклонов, торнадо, итемпературные эффекты в циклонах и смерчах обусловлены единым механизмом. Все это- результат действия обнаруженных интегральных электромагнитогидродинамическихи термических эффектов.
5. Некоторые предположения.
Еслисчитать, что для Земли проявляется такой же температурный эффект, как в нашемэксперименте, то в зоне земной оси должно наблюдаться понижение температуры.Это должно приводить образованию твердой фазы в жидком ядре Земли. Внутрижидкого ядра по земной оси должен располагаться твердый керн, который должениметь приблизительно такую форму, как это показано на рис.9.
/>
Рис.10.Твердый “керн” в расплавленном ядре Земли.
Поэтому,на наш взгляд, Земля имеет несколько иное внутренне строение, вопреки тому, какпринято считать. Мы считаем, что расплавленное ядро планеты пронизывает твердыйкерн в направлении от одного полюса к другому. Наличие твердого керна приводитк тому, что расплавленная ядро Земли, по нашему предположению, имеет нешарообразную форму, как это принято считать, а форму близкую к форме тора.
Понашему мнению, для проверки этого предположения можно провести исследованияразличий распространения сейсмических волн вдоль земной оси и поперек ее.
Иеще несколько предположений. Как известно, примерно каждые 500 тыс. лет наЗемле происходит смена полярности магнитных полюсов. Северный и южный магнитныеполюсы планеты меняются местами. Согласно нашим экспериментам, если произойдетсмена магнитных полюсов, то это приведет к перераспределению температур наЗемле. В результате повысится температура на полюсах и понизится на экваторе.Как следствие — исчезнут полюса холода. Ледяные шапки планеты растают. Климатстанет умеренный по всей планете. Полярные зоны будут прогреваться за счетпроявления описанного в [2] температурного эффекта, а температуру вэкваториальной зоне будет снижать этот же эффект, действуя против солнечнойрадиации. Поменяются направления вращения циклонов. Циклоны в северномполушарии будут иметь вращение по часовой стрелке, а в южном против часовойстрелки. Твердое субъядро планеты и наш предполагаемый керн полностьюрасплавятся. Но самое главное, поменяется направление вращения Земли! Солнцеостановится, потом пойдет вспять и станет всходить на западе, а заходить навостоке.
Список литературы
БакулинП.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии, М., Наука, 1983.
КосиновН.В. Физический вакуум и гравитация. Физический вакуум и природа, N4, 2000,с.55 — 58.
А.В.Бялко.Наша планета — Земля. Библиотечка «Кванта» вып. 29, М., Наука, 1989.
Р.Скорер.Аэрогидродинамика окружающей среды, М., Мир, 1980.
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.sciteclibrary.ru/