Владимир Рощин Строение материи монография LAP LAMBERT Academic Publishing 1 Современные теории строения материи имеют слишком много недостатков, и не дают ответа на многие принципиальные вопросы, и целью этой работы было понять, как всё-таки устроен окружающий нас мир. В результате, была создана новая теория строения материи, которая даёт ответ на все принципиальные вопросы. В работе рассмотрено строение атома, а также дан ответ на вопрос, что такое электрон. В ней рассмотрена физическая сущность таких явлений, как заряд и поле, а также сил, возбуждаемых полями. Рассмотрена структура Вселенной, образование всех космических тел в ней, начиная с самых малых – атомов, до самых больших – квазаров, силы, действующие между космическими телами, а также характер и причины движения космических тел. Достаточно подробно рассмотрено строение вещества, силы, действующие между частицами, и связи, образующиеся между ними. В главе «Элементы» рассмотрено, как происходило образование элементов на нашей планете, и почему у них образовались те физические и химические свойства, которые они имеют. Книга может быть полезна всем, кто занимается или интересуется физикой, физической химией, космологией, астрофизикой. 2 Содержание Глава 1. Заряд……………………………………………………………. 3 Глава 2. Характеристики заряда и поля. Излучение…………………. 21 Глава 3. Атомы…………………………………………………………. 33 Глава 4. Строение атомов. Классификация взаимодействий……….. 47 Глава 5. Космическое тело……………………………………………. 65 Глава 6. Влияние внешних полей на внутренние поля космического тела…………………………………………….. 83 Глава 7. Потенциал космических тел…………………………………103 Глава 8. Состояния материи………………………………………….. 119 Глава 9. Температура и давление……………………………………. 139 Глава 10. Взаимодействие между частицами……………………….. 161 Глава 11. Связи между частицами…………………………………… 181 Глава 12. Элементы…………………………………………………… 191 Глава 13. Вода………………………………………………………… 207 Глава 14. Растворы……………………………………………………. 217 Глава 15. Свойства растворов………………………………………... 229 Глава 16. Электрический ток………………………………………… 235 Глава 17. Ещё некоторые явления связанные с электричеством….. 269 3 Глава 18. Элементарные частицы…………………………………… 291 Глава 19. Вселенная………………………………………………….. 315 Глава 20. Выводы…………………………………………………….. 319 4 Глава 1. Заряд. Если обобщить всё известное на эту тему, то получим, что заряд – это способность частицы или тела взаимодействовать через поле с другими частицами или телами в виде притяжения или отталкивания. Взаимодействие двух параллельных проводов с током является одним из примеров проявления заряда. На этом примере рассмотрим, почему происходит притяжение и отталкивание между ними. 1.1. Взаимодействие вихрей. Первым рассмотрим случай, когда ток в проводах течёт в одном направлении. Известно, что в этом случае провода притягиваются. Известно также, что вокруг проводов с током существует вихревое поле. Используя этот факт, предположим, что именно вихревое движение и создаёт заряд и поле, через которое этот заряд взаимодействует с другими зарядами. А величина заряда, напряжённость поля и потенциал поля от этого заряда в любой точке пространства, пропорциональны скорости движения вихря этого заряда в этой точке. Рис. 1.1 На рис. 1.1 чёрным цветом изображены линии с одинаковой напряжённостью поля для левого провода, синим цветом – для правого провода, зелёным цветом – для результирующего поля от обоих проводов. Рассечём два параллельных провода плоскостью, перпендикулярной этим проводам, и рассмотрим это сечение. Провода и 5 вихри вокруг них в сечении будут выглядеть как на рисунке 1.1. На рисунке ток в проводах идёт от нас. Вращение вихрей – левое, т.е. против часовой стрелки по ходу тока. Напряжённость вихревого поля вокруг каждого провода изменяется обратно пропорционально расстоянию от него. Из теоретической механики известно, что также изменяется и скорость вращательного движения вихря вокруг провода. Т.е. с изменением расстояния от провода, скорость движения вихря и напряжённость вихревого поля изменяются одинаково. Линии с одинаковой скоростью движения вихря, с одинаковой напряжённостью поля и одинаковым потенциалом поля в сечении образуют концентрические окружности вокруг проводов. Чтобы понять, как будет выглядеть напряжённость результирующего поля вокруг обоих проводов, рассмотрим, что будет происходить с вихрями в этой ситуации. Из рисунка 1.1 видно, что в промежутке между проводами вихри движутся навстречу друг другу, а снаружи проводов вихри движутся в одном направлении. На рис. 1.2 изображены эпюры скоростей движения вихрей на прямой, проходящей через центры сечения проводов. Рис. 1.2 На рис. 1.2 синим цветом, изображена эпюра скоростей движения вихрей от правого провода, чёрным цветом – от левого провода, зелёным цветом нарисована результирующая эпюра скоростей от обоих проводов. 6 Из этого рисунка видно, что на этой прямой между центрами проводов движение вихрей будет замедляться, а в центре между проводами движения вихрей не будет совсем. С внешней стороны проводов наоборот, направление движения вихрей совпадает, и скорость их движения увеличивается. Из нашего предположения следует, что пропорционально изменению скорости движения вихря изменяется и напряжённость вихревого поля. И результирующая эпюра скоростей движения вихря от обоих проводов будет также являться и графиком напряжённости результирующего вихревого поля, на прямой проходящей через центры проводов. Из этого графика, напряжённость результирующего поля в центре между проводами оказывается равной нулю. С внешней стороны проводов напряжённость результирующего поля увеличивается. В результате, на провода начинает действовать сила, заставляя их перемещаться из области с большей напряжённостью поля в область с меньшей напряжённостью поля. Мы воспринимаем это, как притяжение. При этом вокруг проводов возникает общее для них обоих движение энергии, т.е. вокруг обоих проводов возникает один общий для них вихрь. На рис. 1.1. линии с одинаковой напряжённостью результирующего поля, а, следовательно, с одинаковой скоростью движения энергии этого поля изображены зелёным цветом. Рис. 1.3 На рис. 1.3 чёрным цветом изображены линии с одинаковой напряжённостью поля для левого провода, синим цветом – для правого провода. 7 Теперь рассмотрим случай, когда ток в проводах течёт в противоположных направлениях. В сечении провода и вихри вокруг них будут выглядеть как на рис. 1.3. У обоих проводов левое вращение вихрей по ходу тока. В сечении, мы видим, в левом проводе вращение против часовой стрелки и ток идёт от нас. В правом проводе вращение тоже против часовой стрелке, но ток идёт к нам. Из рисунка видно, что в промежутке, между проводами, направление вращения вихрей от обоих проводов совпадает, они движутся в одном направлении. В этом промежутке модули скоростей вращения вихрей складываются, т.е. скорость вращения вихрей в этом промежутке возрастает, а вместе с этим возрастает и напряжённость поля. Снаружи проводов вихри движутся навстречу друг другу, и их скорость в этой области пространства уменьшается, а соответственно уменьшается и напряжённость поля. Концентрические окружности равной напряжённости поля смещаются к центру между проводами и будут выглядеть, как на рис. 1.4. В этом случае, на провода опять будет действовать сила, выдавливающая их из области с большей напряженностью поля в область с меньшей напряжённостью поля. Мы воспринимаем это, как отталкивание. Рис. 1.4 На рис. 1.4 чёрным цветом изображены линии с одинаковой напряжённостью результирующего поля. Из этого материала следует, что и притяжение и отталкивание, т.е. проявление действия заряда, можно объяснить взаимодействием вихрей 8 вихревого поля. При этом, передвижение проводов с током происходит из области с большей напряжённостью поля в область с меньшей напряжённостью поля. Почему же движение проводов с током происходит таким образом? 1.2. Сила взаимодействия между проводами с током. Движение тел происходит под действием сил. Сила – это давление на тело со стороны внешней среды. В данном случае, внешней средой является вихревое поле. Следовательно, вихревое поле и возбуждает силу, действующую на провода. Но как вихревое поле может возбуждать силу? Для этого определим, что представляет собой вихревое поле. Из нашего предположения, вихревое поле создаёт заряд. Заряд – это энергия. Заряд создаётся вихрем, а вихрь – это движущаяся энергия. Следовательно, вихревое поле – это движущаяся энергия. Но почему энергия движется? Тепло тоже является энергией. Тепло всегда движется из области с большей температурой в область с меньшей температурой. Но что значит большая и меньшая температура? Большая температура – это большее количество энергии в единице объёма, а меньшая температура – это меньшее количество энергии в единице объёма. Т.е. разная температура – это разная плотность энергии. И энергия всегда движется из области с большей её плотностью в область с меньшей её плотностью. Такое явление называется энтропией. При этом область с большей плотностью энергии создаёт большее её давление, чем область с меньшей её плотностью. Под действием этой разности давления и происходит перемещение всех видов энергии, а также тел, в том числе и тел, которые имеют заряд. Следовательно, сила, действующая на провода с током, является силой давления, и возникает она в результате разной плотности энергии с противоположных сторон проводов, возникающей при взаимодействии вихрей вихревого поля от этих проводов. Чем больше будет разность плотности энергии между двумя точками с противоположных сторон провода, тем больше будет сила, действующая на провод. Сила также будет зависеть от расстояния между этими точками. Чем меньше будет расстояние между точками с той же плотностью энергии, тем больше будет эта сила. Т.е. эта сила будет пропорциональна разности плотности энергии в этих точках и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Разность плотности энергии между двумя точками делённая на расстояние между ними является скоростью изменения плотности энергии между этими 9 точками. Следовательно, сила, действующая на провода, пропорциональна скорости изменения плотности энергии вокруг них. Давление энергии вихревого поля на проводник с током происходит также, если этот проводник находится один в пространстве. В этом случае давление вихревого поля со всех сторон на провод будет одинаковое, и силы, действующие на него со всех сторон, будут тоже одинаковые. В результате, все силы, действующие на провод с током, будут уравновешены, и перемещение этого провода в пространстве происходить не будет. 1.3. Точечный заряд. Если заряд возникает в результате движения энергии в форме вихря, то, следовательно, энергия и из точечного источника заряда тоже должна двигаться в форме вихря. Движение энергии в такой форме может происходить, если она, выходя из точечного источника, будет распадаться на несколько лучей. Эти лучи можно рассматривать, как проводники с током, т.к. по ним будет стекать заряд из-за разности потенциалов в точке, в которой находится источник энергии, и точках, находящихся на каком-то расстоянии от него. Движение заряда – это есть ток. Вокруг таких лучей возникает вихревое поле, которое образуется вокруг обычного проводника с током. Исходя из геометрических возможностей пространства, вихревое поле одного луча будет распространяться внутри фигуры в форме конуса с вершиной в точке, откуда распространяется энергия, а луч будет осью этого конуса. Назовём эти конуса конусами распространения заряда. Чтобы заряд равномерно распространялся во все стороны, эти лучи должны равномерно распределяться на сфере, в центре которой находится этот источник энергии. Т.е. лучей должно быть столько, на сколько равных частей можно разделить поверхность сферы. Все вихри в такой модели заряда будут вращаться в одну сторону, если смотреть из точки выхода луча по направлению распространения заряда, или все влево или все вправо. И тогда между лучами будут действовать силы притяжения, как между проводниками с одинаковым направлением тока. При движении энергии в конусах распространения заряда, она создаёт определённое давление в конусах. Если количество энергии движущейся в конусах является одинаковым, то и давление энергии на одинаковом расстоянии от центра заряда в конусах будет тоже одинаковым. Это давление энергии будет возбуждать силы 10 отталкивания между лучами. Т.е. между лучами будут действовать как силы притяжения, так и силы отталкивания. Силы притяжения и силы отталкивания между лучами не будут давать лучам произвольно откланяться от своего месторасположения. В результате, лучи в такой модели точечного заряда оказываются жёстко зафиксированными относительно друг друга. По мере удаления вихря от центра источника энергии, он будет растягиваться от оси вращения к стенке конуса под действием разности потенциалов между осью конуса, по которой стекает заряд, и стенкой конуса, по которой не происходит движение энергии. В результате, диаметр вихря, с удалением от центра источника энергии, увеличивается, а скорость движения энергии в конусах распространения заряда будет уменьшаться пропорционально расстоянию от центра источника энергии. Если предположить, что энергия состоит из частиц, то траектория любой частицы энергии в этом вихре будет выглядеть, как раскручивающаяся спираль. Пройдя какое-то расстояние от центра источника энергии, вихрь коснётся стенки конуса. В других конусах произойдёт тоже самое. Если заряд распространяется в однородной среде и взаимодействия между ним и другими зарядами не происходит, то скорость распространения заряда во всех конусах будет одинаковой. В результате, на каком-то расстоянии от центра, образуется концентрическая сфера из вихрей. Т.к. все вихри вращаются в одну сторону, то на этой сфере они будут вращаться навстречу друг другу. На рис. 1.5 изображена развёртка такой сферы. При встрече вихрей друг с другом на такой сфере возможны два варианта событий, которые могут произойти с вихрями. Первый вариант: при встрече направление движения вихрей не изменяется, диаметр вихрей продолжает увеличиваться, а скорость их движения продолжает уменьшаться. При этом варианте, после встречи вихри начинают пересекаться и перемешиваться, и такое движение энергии уже не будет являться вихревым. Это будет какая-то более сложная форма движения. Но в этом случае, энергия теряет заряд. Чтобы заряд сохранялся, необходимо чтобы после встречи вихрей, вихревое движение или сохранялось, или если оно прерывается, возобновлялось опять. Второй вариант может происходить, если вихри при встрече будут отражаться друг от друга, и отражение энергии будет происходить к оси вращения конуса и в направлении от центра заряда. В 11 этом случае отражённая энергия будет опять концентрироваться у осей конусов на каком-то расстоянии за сферой отражения. Рис. 1.5 В результате разности потенциалов между сконцентрированной отражённой энергией и областями, расположенными на расстоянии от места концентрации энергии в сторону противоположную от центра источника энергии, эта энергия опять будет распространяться в радиальных направлениях по тем же самым лучам, по которым она двигалась до отражения. Вокруг этих лучей опять будет образовываться вихревое движение. Между вихрями опять будут возникать силы притяжения и отталкивания, которые будут жёстко фиксировать вихри между собой. Вращение вихрей опять будет начинаться у оси конусов, и весь вышеизложенный цикл будет опять повторяться, заканчиваясь уже другой сферой, затем следующий цикл и т.д. Этот вариант является единственным, при котором сохраняется вихревое движение энергии точечного источника заряда, и, следовательно, именно так это движение и происходит. Т.е. энергия в конусах распространения заряда движется не однородным потоком, а импульсами, и разрушение однородного потока энергии происходит в результате столкновения и отражения вихрей на сферах. Назовём эти сферы сферами отражения. 12 Отражение вихрей может происходить только до тех пор, пока энергия вихрей является упругой. Упругость энергии пропорционально её плотности. С удалением вихрей от центра источника энергии, плотность энергии уменьшается, а вместе с ней уменьшается и её упругость, и на определённом расстоянии от центра заряда упругость энергии становится такой, при которой отражение вихрей прекращается. Такое движение энергии уже было рассмотрено выше. Вихри начинают перемешиваться, вихревое движение нарушается и в этой области энергия теряет свой заряд. Из этого следует, что энергия имеет заряд только до определённой её плотности. Пропорционально плотности энергии изменяется также скорость её движения. Поэтому прекращение отражения энергии на сферах, и потерю энергией заряда, можно связывать также со скоростью её движения. Т.е. энергия обладает зарядом только до определённой скорости её движения. Назовём скорость движения энергии, при которой она не имеет заряд нейтральной скоростью. 1.4. Знак заряда. Т.к. вращение может быть только двух видов: или правым, при котором вращение вихря происходит по часовой стрелке по отношению к направлению его поступательного движения, или левым, при котором вращение вихря происходит против часовой стрелки по отношению к направлению его поступательного движения, то и заряды могут быть только двух видов. В современной физике они называются положительный и отрицательный заряды. Отсюда, положительный и отрицательный заряды отличаются тем, что при одинаковом направлении поступательного движения вихрей, они имеют противоположные направления их вращательного движения. А при одинаковом направлении вращательного движения вихрей – противоположные направления их поступательного движения. И если у вихря один из этих параметров меняется, то заряд вихря меняет свой знак. Если меняются оба параметра вихря, то заряд вихря своего знака не меняет. 1.5. Взаимодействие точечных зарядов с одинаковым знаком. Рассмотрим, как может происходить взаимодействие между двумя точечными зарядами, строение которых было рассмотрено выше. Из принципа суперпозиции полей, результирующая напряжённость поля в любой точке вокруг этих зарядов будет равна сумме напряжённости полей от каждого из зарядов. На рис. 1.6 изображены графики 13 напряжённости полей двух точечных зарядов и график напряжённости результирующего поля вокруг них. Из этих графиков видно, что напряжённость результирующего поля в промежутке между зарядами больше напряжённости результирующего поля снаружи зарядов. Такое результирующее поле будет приводить к отталкиванию зарядов друг от друга. H Рис. 1.6 r На рис. 1.6 чёрная и синяя кривые – графики напряжённости полей двух точечных зарядов. Зелёная кривая – график напряжённости результирующего поля. Т.к. напряжённость поля пропорциональна скорости движения вихрей, то, следовательно, в промежутке между зарядами результирующая скорость движения вихрей является больше результирующей скорости движения вихрей снаружи зарядов. Рассмотрим, как может увеличиваться скорость движения вихрей между точечными зарядами. Т.к. вихри распространяются в конусах распространения заряда, то и взаимодействие между точечными зарядами может происходить только через конуса распространения заряда, направленные навстречу друг другу. Назовём конуса распространения заряда, через которые происходит взаимодействие, конусами взаимодействия. Вращение вихрей у одноимённых зарядов имеет одинаковое направление по ходу распространения заряда, следовательно, движение вихрей в конусах 14 взаимодействия будет происходить навстречу друг другу. Т.е. и поступательное движение вихрей и вращательное их движение происходит навстречу друг другу. Чтобы столкновения вихрей при этом не происходило, энергия от обоих вихрей должна двигаться параллельно друг другу. Вихрь – это движение энергии в виде спирали, т.е. это такое движение энергии, при котором существуют плотные слои энергии и разряжённые её слои. И если при движении вихрей навстречу друг другу, плотные слои от одного вихря будут двигаться в промежутках между плотными слоями другого вихря, то их пересечения и столкновения происходить не будет. При этом относительная скорость движения вихрей становится равна сумме скоростей движения обоих вихрей, а напряжённость результирующего поля – сумме напряжённостей обоих полей. Это приводит также к увеличению плотности энергии между зарядами. Следовательно, движение встречных вихрей с одинаковым знаком заряда в промежутке между зарядами происходит в промежутках между плотными слоями энергии встречного вихря. Из этого материала также следует, что напряжённость вихревого поля пропорциональна не только абсолютной скорости движения вихрей, но и их относительной скорости. С увеличением напряжённости вихревого поля в этих конусах, будут увеличиваться и силы притяжения между соседними конусами распространения заряда и этими конусами. Но с увеличением плотности энергии в конусах взаимодействия, увеличивается и давление в них, а вместе с ним и силы отталкивания между этими и соседними конусами. В результате, увеличение сил притяжения между конусами распространения заряда компенсируется увеличением сил отталкивания между ними, и диаметр конусов взаимодействия точечных зарядов остаётся без изменения. С внешней стороны зарядов, поступательное и вращательное движение вихрей от обоих зарядов, происходит в одном направлении, и в этой области происходит сложение их векторов скорости. При этом напряжённость результирующего поля будет тоже равна сумме напряжённостей обоих полей. Из этого материала следует одно из свойств вихрей: вихри с одинаковым направлением вращения по ходу движения, т.е. с одинаковым знаком заряда, независимо от того движутся они навстречу 15 друг другу или в одном направлении, всегда увеличивают напряжённость поля и заряд друг друга. А из этого следует, что в результате взаимодействия заряженных частиц или тел, с одинаковым знаком заряда, между ними происходит обмен энергией. Отсюда, если система из заряженных частиц или тел с одинаковым знаком заряда является замкнутой, то, сколько энергии получает каждая частица или тело от окружающих частиц или тел, столько же энергии эта частица или тело отдают в окружающее пространство, т.е. окружающим частицам или телам. В такой замкнутой системе между частицами или телами существует энергодинамическое равновесие. 1.6. Взаимодействие зарядов с противоположными знаками. Из принципа суперпозиции полей, напряжённость результирующего поля, в промежутке между зарядами с противоположными знаками, будет меньше напряжённости результирующего поля снаружи зарядов, в результате чего и происходит их движение навстречу друг другу. Рассмотрим, что при этом происходит с вихрями в конусах взаимодействия этих зарядов. Т.к. вихри имеют противоположные знаки заряда и поступательное движение вихрей от обоих зарядов происходит навстречу друг другу, то вращательное движение вихрей от обоих зарядов происходит в одном направлении. При встрече таких вихрей, плотные слои энергии от обоих вихрей столкнутся друг с другом. При этом дальше поступательное движение вихрей продолжаться не сможет. Отразиться в обратном направлении вихри тоже не могут, т.к. со стороны зарядов в эту область поступают новые слои энергии, которые давят на впереди идущие её слои. В результате, поступательное движение вихрей в месте их столкновения прекращается, и в конусах взаимодействия возникает большее давление энергии, чем в соседних конусах распространения заряда. Вращательное же движение энергии будет продолжаться, т.к. вращение происходит в одном направлении. При этом скорость вращательного движения энергии в этих конусах не изменяется, а, следовательно, не изменяются и силы притяжения между конусами взаимодействия и соседними конусами распространения заряда. В результате, силы давления от конусов взаимодействия на соседние конуса распространения заряда становятся больше сил притяжения между ними. 16 Под действием большего давления энергии в конусах взаимодействия, энергия, в месте столкновения вихрей, начинает выдавливаться от оси вращения в плоскости, перпендикулярной этой оси, и диаметр конусов взаимодействия начинает увеличиваться. С увеличением диаметра конусов взаимодействия, скорость движения энергии в них уменьшается, а вместе с ней, уменьшаться и сила притяжения между конусами взаимодействия и соседними конусами у каждого заряда. Между остальными конусами распространения заряда силы притяжения остаются прежними. В результате, под действием этих, теперь уже больших сил притяжения, все конуса распространения заряда у обоих точечных зарядов сжимаются в один конус, вершины которых будут направлены навстречу друг другу. На рис. 1.7 показано сечение одного из зарядов плоскостью через центр этого заряда и осью конуса взаимодействия. Синими стрелкам показаны силы притяжения между конусами распространения заряда в поле этого заряда. A a) b) c) Рис. 1.7 Рис. 1.7.а – заряд до взаимодействия, силы притяжения между конусами распространения заряда одинаковые. Рис. 1.7.b – силы притяжения между конусом «А» и соседними конусами распространения заряда меньше, чем между другими конусами распространения заряда. Рис. 1.7.c – все конуса распространения заряда свернулись в один конус. Форма заряда из сферического превратилась в конусообразную или полусферическую. Распространение энергии у каждого заряда теперь начинает происходить только через один конус, и это распространение у обоих зарядов будет происходить в направлении противоположном друг другу. Напряжённость поля в этих направлениях будет максимальной, т.к. вся 17 энергия зарядов распространяется через эти конуса. А перед вершинами конусов напряжённость поля будет равна нулю. В результате, заряды начинают двигаться навстречу друг другу. Из этих примеров следует, что притяжение и отталкивание при взаимодействии точечных зарядов тоже можно объяснить взаимодействием вихрей вихревого поля. 1.7. Образование вихря. Однако возникает вопрос, почему движение энергии происходит именно в форме вихря? Попробуем разобраться в этом. Представим себе, что где-то в пространстве возникает какое-то скопление энергии. И эта энергия, под действием разности её плотности в месте появления и её плотности в окружающем пространстве, начинает распространяться в окружающее пространство. Распространяется эта энергия без вихрей. Плотность энергии, в радиальных от источника энергии направлениях, будет изменяться обратно пропорционально квадрату расстояния от источника энергии, а поверхности с одинаковой плотностью будут иметь форму сфер. a) b) c) Рис. 1.8 На рис 1.8 изображена схема образования вихря на участке сферы в двух проекциях. Синими стрелками обозначено направление, в котором произошло отклонение от правильной формы движения энергии. Зелёными стрелками обозначена вновь возникающая в этой ситуации разность плотностей энергии. Возможно, что эти сферы будут совершенно правильной формы, т.е. скорость распространения этой энергии во всех направлениях будет совершенно одинаковой. Но это маловероятно. Более вероятно, что в 18 отдельных направлениях скорость движения энергии будет превышать её среднюю скорость. И тогда, в этих направлениях на сферах с одинаковой плотностью энергии появятся выпуклости (рис. 1.8.а). Вершины выпуклостей будут также являться точками с большей плотностью энергии на сфере с большим радиусом и с меньшей плотностью энергии. В результате, между этими точками с большей плотностью и поверхностью сферы с меньшей плотностью образуется разность плотности энергии. Под действием этой возникшей разности плотности, энергия начинает двигаться также и по поверхности этой сферы, т.е. перпендикулярно радиальному направлению движения энергии, в котором произошло увеличение скорости. Выпуклость начинает расширяться. Если при расширении выпуклости в каком-то одном направлении скорость движения энергии будет больше, чем в других направлениях, то в этом направлении на выпуклости возникнет гребень (рис. 1.8.b). Между этим гребнем и пространством с обоих сторон гребня возникнет новая разность плотности энергии. Под действием этой разности плотности, гребень тоже начинает расширяться. И, если при этом скорость расширения в одном направлении окажется больше, чем в другом, то гребень начинает поворачиваться вокруг радиального направления движения энергии (рис. 1.8.с). При этом разность плотности энергии в гребне и перед фронтом гребня, будет сохраняться. Т.е. направление этой разности плотности тоже будет поворачиваться вместе с поворотом фронта гребня. Направление наибольшей разности плотности энергии в гребне и перед фронтом гребня будет перпендикулярно фронту гребня. В результате, вокруг выпуклости на сфере появляется вращательное движение энергии. В это же время, тоже под действием разности плотности энергии, происходит также радиальное от центра источника движение энергии. Результирующее движение от обоих этих видов движения будет вихрь. Из этого примера следует, что причиной образования вихря является неравномерное движение энергии в безвихревой форме. Дальнейшее существование вихря происходит уже под действием разности плотности энергии в гребне вихря и перед его гребнём. Из этого следует, что образование вихря может происходить только в направлении уменьшения плотности энергии. 19 Выпуклости на сфере становятся лучами, о которых говорилось в начале главы, и по которым стекает заряд, т.е. осями вращения вихря. При образовании вихрей, у одной части конусов может возникнуть правое направление вращения вихрей, у другой – левое. Вихри тех конусов, количество которых будет меньше, будут выдавлены вихрями конусов, которых будет больше, т. к. конуса с разным направлением вращения вихрей отталкиваются друг от друга. В конечном итоге, точечный заряд будет иметь только одно направление вращения вихря во всех конусах. Если количество конусов, после выдавливания конусов с противоположным вращением вихрей, будет таким, при котором они не будут делить сферу на равные части, то силы притяжения и отталкивания между разными конусами распространения заряда будут неодинаковым. И там, где эти силы отталкивания между конусами распространения заряда будут меньше, произойдёт слияние конусов, и перераспределение энергии между оставшимися конусами. Когда количество конусов становится таким, при котором они будут делить сферу на равные части, все силы, действующие между конусами распространения заряда, становятся одинаковыми, и состояние точечного заряда стабилизируется. 1.8. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Вихревое поле – это движение энергии в форме вихря. Вихревое движение энергии возможно только, если скорость её движения больше нейтральной скорости. 2. Движение энергии со скоростью больше нейтральной скорости в безвихревой форме является не устойчивой формой её движения, и если движение энергии начинается с такой скоростью в безвихревой форме, то любое отклонение её скорости в каком-то направлении от средней скорости движения основной массы энергии, будет приводить к образованию вихря. Вихрь же является устойчивой формой движения энергии при больших скоростях. Образование вихря приводит к появлению у энергии заряда. В результате, заряд является свойством энергии, движущейся в форме вихря. 3. Сила, действующая на тела имеющие заряд, является силами давления внешней среды на эти тела. Т.к. тела, имеющие заряд, находятся в вихревом поле, то давление на тела происходит от этого поля. Если тело, имеющее заряд, не взаимодействует с другим телом, имеющим заряд, то давление на это тело со всех сторон является 20 одинаковым, и силы давления, действующие на него со всех сторон, являются одинаковыми, в результате, это тело находится в состоянии покоя. При взаимодействии вихрей от разных тел, имеющих заряд, происходит отражение части энергии вихрей и изменение траектории её движения, что приводит к образованию разной плотности энергии вокруг таких тел и разного её давление с разных сторон этих тел. В результате, силы давления, действующие на тела, с разных сторон становятся разными, и под действием больших сил давления, происходит перемещение тел в пространстве. Такое перемещение и воспринимается, как притяжение или отталкивание между телами, т.е. проявлением у них признаков заряда. Глава 2. Характеристики заряда и поля. Излучение. 2.1. Пульсирующее поле. Если энергия от источника точечного заряда распространяется постоянно, то пространство вокруг точечного заряда будет состоять из импульсов энергии и сфер отражения. Вот такая структура энергии в пространстве и является тем, что называется полем точечного заряда. Такое поле может быть двух типов. В поле от непрерывного точечного источника энергии, импульсы и сферы отражения будут тоже непрерывными. Такое поле будет представлять собой стоячие волны энергии в пространстве. Напряжённость такого поля в любой точке пространства будет иметь постоянную величину. Если же энергия от источника точечного заряда распространяется в виде бегущих волн, то импульсы и сферы отражения в пространстве постоянно не существуют. При таком виде движения энергии, в пространстве существует только та часть импульса, в которой находится волна энергии. Когда эта волна подходит к точке пространства, где находится начало импульса, то вся энергия волны оказывается сконцентрированной во вращающейся точке на оси конуса распространения заряда. Затем, по мере продвижения волны, возникают другие части импульса, а те части импульса, откуда волна уходит, исчезают. Когда волна доходит до сферы отражения, то возникает сфера отражения и происходит отражение энергии в волне. После отражения, 21 энергия волны опять концентрируется у оси конуса, начиная новый импульс, и т.д. Сзади этой волны движется другая волна, которая опять формирует этот импульс, за ней следующая волна, и т.д. В таком поле через любую точку пространства периодически проходит очередная волна, и в этой точке пространства постоянно происходят колебания напряжённости поля. При этом в каждой точке импульса амплитуда этих колебаний будет постоянная, а в разных точках импульса она будет разная, и она будет пропорциональна диаметру вихря в этих точках. Назовём такое поле пульсирующим полем. 2.2. Движение вихря в конусе распространения заряда. Рассечём конус, в котором распространяется волна энергии в виде вихря, плоскостью проходящую через вершину конуса (точку из которой распространяется энергия) и диаметр конуса. Изменение диаметра вихря в волне в сечении конуса будет выглядеть примерно, как на рис. 2.1. Диаметр вихря на каждой последующей сфере отражения оказывается больше, чем на предыдущей. Увеличение диаметра вихря на каждой последующей сфере отражения приводит к снижению скорость движения вихря на ней. Пропорционально изменению скорости движения вихря на сфере отражения, изменяется и скорость движения отражённой энергии за этой сферой. В результате, начальная скорость движения энергии вихря каждого последующего импульса оказывается меньше начальной скорости движения энергии вихря предыдущего импульса. Рис. 2.1 С уменьшением скорости движения вихря и увеличением длины импульса, увеличивается время, за которое образуется каждый последующий импульс, т.е. увеличивается период каждого 22 последующего импульса. Также увеличивается и время между отражениями на каждой последующей сфере, т.е. период возникновения каждой последующей сферы отражения. Частота каждого последующего импульса и частота возникновения каждой последующей сферы отражения, при этом уменьшается. Отсюда, сферы отражения, которыми заканчивается каждый импульс, образуются не одновременно, а каждая сфера образуется со своей частотой. Скорость движения энергии в вихре обратно пропорциональна радиусу вращательного движения вихря. Радиус вращательного движения вихря периодически изменяется, но в конце каждого импульса на сфере отражения, с удалением вихря от центра источника заряда, он увеличивается. В результате, средний радиус вращательного движения вихря, с удалением его от центра источника заряда, увеличивается пропорционально расстоянию от этого центра, а средняя скорость его движения – уменьшается пропорционально расстоянию от этого центра. Т.е. средняя скорость движения энергии от точечного источника заряда изменяется обратно пропорционально расстоянию от центра источника заряда. 2.3. Величина заряда. В выше изложенном материале было установлено, что заряд – это свойство энергии движущейся в форме вихря, а поле – это движущаяся энергия. В современной физике заряд характеризуется величиной заряда, а поле – напряжённостью и потенциалом поля в точке. Рассмотрим, какие параметры энергии отражают эти характеристики заряда и поля. Т.к. заряд это свойство энергии, то чем больше энергии будет выходить из источника энергии за единицу времени, тем естественно больше будет величина заряда. Из этого следует, что величина заряда пропорциональна количеству энергии, выходящей из источника заряда за единицу времени. Энергия – это то, из чего состоит материя. Одной из количественных характеристик материи является масса. Следовательно, заряд пропорционален массе энергии, выходящей из источника заряда за единицу времени. Т.е. заряд пропорционален массе энергии и скорости её движения. Произведение массы энергии на скорость её движения является импульсом энергии. Следовательно, заряд пропорционален импульсу энергии. Заряд создаётся вихревым движением энергии. Вихревое движение характеризуется моментом импульса. Т.к. момент импульса 23 наиболее полно характеризует вихревое движение, то момент импульса энергии и должен быть параметром, который отражает величину заряда. Проверим это предположение. Рассмотрим, как изменяется величина заряда и момент импульса энергии при изменении расстояния от центра источника заряда. Рассмотрим такое изменение для точечного источника заряда. Т.к. заряд никуда не исчезает, то величина заряда от точечного источника на любой концентрической сфере, центом которой является центр источника заряда, будет такой же, как и в центре этого источника. Т.е. величина заряда на любой концентрической сфере, центр которой является центр источника заряда, является одинаковой. И т.к. площадь сферы, с увеличением её радиуса, увеличивается пропорционально квадрату радиуса сферы, то плотность заряда на ней уменьшается пропорционально квадрату радиуса сферы. Для расчёта момента импульса энергии точечного заряда представим, что поток энергии, движущийся от источника заряда, состоит из отдельных бесконечно малых частиц энергии. Каждая такая частица имеет массу, а значит, обладает импульсом. Эти частицы в конусе распространения заряда движутся по спирали и поэтому обладают также моментом импульса относительно какой-либо неподвижной точки. В конусе распространения заряда такой наиболее удобной точкой является точка в вершине конуса. Эта точка является общей для всех конусов распространения заряда, а, следовательно, и всего точечного заряда в целом. Эта точка является центром точечного заряда, и если мы выбираем эту точку, то момент импульса всех бесконечно малых частиц энергии от точечного источника будет вычисляться относительно одной точки. Импульс каждой бесконечно малой частицы энергии равен произведению массы частицы на скорость её движения. Момент импульса такой частицы энергии относительно центра источника заряда равен векторному произведению радиус-вектора этой частицы от цента источника, на импульс частицы. С удалением частицы энергии от центра источника заряда, средняя скорость движения частицы уменьшается обратно пропорционально расстоянию от этого центра, а масса частицы остаётся неизменной. В результате, импульс частицы, с удалением частицы от центра источника заряда, изменяется обратно пропорционально расстоянию частицы от этого центра. Радиус-вектор частицы, с удалением частицы энергии от центра источника заряда, 24 увеличивается пропорционально расстоянию частицы от этого центра. В результате, момент импульса частицы, т.е. произведение радиус-вектора частицы на её импульс, с удалением частицы от центра источника заряда, остаётся неизменным. Для всего точечного источника заряда, импульс и момент импульса энергии, на любой концентрической сфере будет равен сумме импульсов и сумме моментов импульсов всех частиц энергии, одновременно находящихся в любой момент времени на концентрической сфере. Т.к. количество частиц энергии в процессе движения от источника заряда не изменяется, то импульс энергии всего точечного источника заряда будет изменяться обратно пропорционально расстоянию от центра источника заряда до поверхности сферы, т.е. радиусу сферы. Момент же импульса не будет зависеть от радиуса сферы, и на любой концентрической сфере будет одинаковым. Т.е. момент импульса энергии, как и заряд на концентрических сферах, с увеличением радиуса концентрической сферы, не изменяется. Следовательно, момент импульса энергии и является характеристикой, которая отражает величину заряда. Однако момент импульса энергии является векторной величиной, а полный заряд источника энергии является скалярной величиной. Момент импульса каждой бесконечно малой частицы энергии является векторной величиной. Однако для точечного источника заряда, эти вектора моментов импульсов частиц энергии имеют взаимно противоположные направления, поэтому суммарный вектор момента импульса оказываются равными нулю. Скалярная же величина этого вектора не равна нулю. В результате, величина заряда от точечного источника равна скалярной величине момента импульса энергии относительно центра источника заряда. Скалярная величина заряда от точечного источника энергии численно равна сумме моментов импульсов всех бесконечно малых частиц энергии, одновременно находящихся на любой концентрической сфере, относительно центра источника заряда. 2.4. Характеристики поля. Потенциал поля в точке является скалярной величиной, и с удалением точки от источника точечного заряда, изменяется обратно пропорционально расстоянию от центра источника заряда. У энергии в точке только один параметр является скалярной величиной, это масса энергии в точке. Потенциал же, как было установлено в первой главе, пропорционален также скорости 25 движения энергии. Однако скорость является векторной величиной, и поэтому не может прямо отражать потенциал энергии в точке. Энергия в точке не находится постоянно, а проходит через точку, поэтому можно говорить только о такой массе энергии, которая проходит через точку за какой-то промежуток времени. Такая масса с одной стороны является скалярной величиной, а с другой стороны она пропорциональна скорости движения энергии. Назовём такую массу динамической массой. Рассмотрим, как изменяется динамическая масса энергии, с удалением точки от источника заряда. Будем рассматривать изменение динамической массы энергии в точке с условием, что объём точки в любой области поля является одинаковым. В этом случае, если бы скорость движения энергии, с удалением её от источника заряда не изменялась, т.е. была бы постоянной, то динамическая масса энергии в точке изменялась бы обратно пропорционально квадрату расстояния от точки до центра источника заряда. Но т.к. скорость движения энергии, с удалением её от источника заряда уменьшается, то динамическая масса энергии в любой точке поля будет меньше, чем если бы скорость движения энергии, с удалением её от источника заряда, не изменялась. Это уменьшение динамической массы будет пропорционально уменьшению скорости движения энергии. Т.е. динамическая масса энергии, при уменьшении скорости её движения, в любой точке будет равна частному от деления динамической массы энергии в этой точке при постоянной скорости, на величину уменьшения скорости в ней. Скорость движения энергии уменьшается обратно пропорционально расстоянию в первой степени. Разделив величину обратно пропорциональную квадрату расстояния, на величину обратно пропорциональную расстоянию в первой степени, получим, что динамическая масса энергии, с удалением точки от источника заряда, будет изменяться обратно пропорционально расстоянию в первой степени. Т.е. она будет изменяться так же, как изменяется потенциал поля в точке, с удалением точки от источника заряда. Следовательно, потенциал поля в точке показывает, какая масса энергии проходит через точку за единицу времени. Если же точка имеет объём равный единице, то динамическая масса энергии будет равна плотности энергии, проходящей через точку за единицу времени. Назовём эту плотность динамической плотностью. В этом случае потенциал поля будет показывать, какова плотность 26 энергии, проходящей через точку за единицу времени. Эта характеристика является более универсальной, т.к. она не зависит от размеров точки. Отсюда, потенциал поля пропорционален динамической плотности энергии. Напряжённость поля является векторной величиной, и с удалением точки от источника заряда, изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от источника заряда. Напряжённость поля – это силовая характеристика поля. В первой главе было установлено, что сила пропорциональна скорости изменения плотности энергии, следовательно, и напряжённость поля в точке пропорциональна скорости изменения плотности энергии в ней. Известно также, что напряжённость поля равна скорости изменения потенциала. Потенциал пропорционален динамической плотности энергии. Из этого следует, что напряжённость поля пропорциональна не просто скорости изменения плотности энергии, а скорости изменения динамической плотности энергии. Следовательно, и сила, действующая на заряд, пропорциональна скорости изменения динамической плотности энергии. Скорости являются векторными величинами, и скорость изменения динамической плотности энергии, как и напряжённость поля, тоже является векторной величиной. Динамическая плотность энергии, как было установлено выше, в поле точечного источника заряда изменяется обратно пропорционально расстоянию от центра источника заряда. Скорость изменения динамической плотности энергии является первой производной от динамической плотности энергии, поэтому с удалением точки от источника заряда, она изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от источника заряда. Т.е. с удалением точки от источника заряда, эта скорость изменяется так же, как изменяется напряжённость поля и сила, действующая на заряды в этой точке. И потенциал, и напряжённость поля, пропорциональны только скорости движения энергии, и не зависят от направления вращательного и поступательного движения энергии. Т.е. они не зависят от знака заряда, который создаёт этого поле. А из этого следует, что поле не зависит и от того, в какой форме происходит движение энергии этого поля. Следовательно, любое движение энергии, происходит ли оно в форме вихря или в безвихревой форме, создаёт поле. Однако свойства этих полей будут разными, и они уже будут зависеть от формы движения энергии в них. 27 2.5. Направление движения энергии. Из материала рассмотренного выше, движение энергии в пространстве происходит под действием разности её плотности в пространстве, и от знака заряда не зависит. А из этого следует, что движение энергии происходит не от положительного заряда к отрицательному или от отрицательного заряда к положительному, а только из области с большей плотностью энергии в область с меньшей плотностью энергии. Электрод, который в современной физике называется положительным электродом, на самом деле является электродом с большим потенциалом, а электрод, который называется отрицательным электродом – является электродом с меньшим потенциалом. 2.6. Формы поля. Для разных форм источника энергии, распределение заряда в пространстве является разным. Т.е. форма поля от разных форм источника заряда является разной. Основными формами источника энергии являются: точечный источник энергии, проводник с током для пространства снаружи проводника, и электрод с большим потенциалом для пространства внутри проводника. Также будем называть и поля, возникающие вокруг этих форм источника энергии: поле точечного источника энергии, поле вокруг проводника с током и поле внутри проводника с током. 2.7. Потенциальное поле. Поле – это направленное движение энергии. Чтобы между электродами такое движение энергии могло происходить, необходимо чтобы между ними существовала разность потенциалов. Если к плоскому конденсатору подключить источник тока, то между обкладками этого конденсатора возникает разность потенциалов, но между обкладками конденсатора находится диэлектрик, а движение энергии по диэлектрику происходить не может. В результате, поля между обкладками конденсатора нет. Но если происходит пробой конденсатора, то и между обкладками конденсатора возникает поле. Т.е. разность потенциалов по краям диэлектрика создаёт потенциальную возможность возникновения поля. Поэтому пространство между обкладками конденсатора или между телами, которые имеют разный электрический потенциал, но между которыми находится диэлектрик, можно назвать потенциальным полем. Поле же, материал о котором был рассмотрен выше, будем называть кинетическим полем, или просто полем. Т.к. движения энергии в потенциальном поле не происходит, то у него не может существовать таких характеристик поля, как 28 напряжённость поля и потенциал поля. Характеризовать такое поле можно только разностью потенциалов, которая существует на его границах и расстоянием между границами поля. В случае с конденсатором, это поле характеризует разность потенциалов на обкладках конденсатора и расстоянием между обкладками. 2.8. Излучение. Отражение вихрей на сферах отражения точечного источника заряда происходит не мгновенно, а в течение какого-то промежутка времени, т.к. отражается только та часть вихря, которая находится на поверхности вихря, и которая соприкасается с соседними вихрями. Происходит как бы срезка стружки энергии с внешней границы вихря, в местах соприкосновения с соседними вихрями. Отражённая энергия уменьшает потенциал энергии на внешней границе вихря, и увеличивает разность потенциалов между осью вихря и его внешней границей. Под действием этой разности потенциалов, энергия от оси вращения перемещается (стекает) к внешней границе вихря, на которой происходит отражение энергии. С уменьшением же энергии в вихре, напряжённость и потенциал поля в нём уменьшаются. При этом уменьшается также скорость движения энергии в вихре. В результате, наибольшая скорость движения энергии в вихре будет в самом начале процесса отражения, а наименьшая скорость движения энергии в вихре будет в конце процесса отражения. Скорость движения отражённой энергии пропорциональна скорости движения энергии в вихре на сфере отражения, и скорость движения отражённой энергии будет наибольшей тоже в самом начале процесса отражения и наименьшей – в конце процесса отражения. Граница между диском энергии и пространством впереди этого диска является границей раздела двух сред с разной плотностью энергии. Поэтому при столкновении вихрей происходит не только отражение энергии, но и её преломление. В результате отражения энергии, плотность энергии в диске уменьшается, а плотность энергии впереди диска – увеличивается, и в результате отражения происходит выравнивание плотности энергии в обоих средах. С изменением разности этой плотности, изменяется угол преломления отражённой энергии, и наибольший угол преломления будет в самом начале процесса отражения, а наименьший угол преломления будет в конце процесса отражения. 29 Т.к. после отражения энергия переходит в среду с меньшей плотностью, то скорость движения отражённой энергии увеличивается и становится больше скорости движения вихря. С выравниванием плотности обоих сред при отражении вихрей, скорость отражённой энергии уменьшается. Наибольшая скорость отражённой энергии от этого фактора будет тоже в самом начале процесса отражения, а наименьшая скорость отражения – в конце процесса отражения. В результате, скорость отражённой энергии в начале и в конце процесса отражения является не одинаковой, в начале процесса отражения она больше, чем в конце этого процесса. Уменьшение скорости отражённой энергии происходит как от уменьшения скорости движения вихря при отражении, так и от выравнивания плотности энергии в обоих средах. При этом вектор скорости движения отражённой энергии в процессе отражения изменяется и по величине и по направлению. Отражённая энергия будет двигаться в виде струи, в которой движение энергии будет происходить тоже в форме вихря, т.к. именно такая форма движения является наиболее устойчивой формой движения энергии, и её движение в струе можно разложить на две составляющие: на поступательное и вращательное движение. Вектор скорости поступательного движения отражённой энергии является проекцией вектора скорости движения отражённой энергии на ось вращения вихря, а вектор скорости вращательного движения отражённой энергии в струе является проекцией вектора скорости движения отражённой энергии на плоскость перпендикулярную оси вращения вихря. В этой плоскости происходит только вращательное движение вихря, поэтому назовём её плоскостью вращения. Изменение направления вектора скорости движения отражённой энергии приводит к изменению отношения проекций вектора скорости движения отражённой энергии на ось вращения и на плоскость вращения вихря, и неодинаковому изменению скорости поступательного и вращательного движения отражённой энергии. В самом начале отражения, когда угол преломления отражённой энергии является наибольшим, проекция вектора скорости отражённой энергии на ось вращения вихря тоже является наибольшей, а его проекция на плоскость вращения – наименьшей. В процессе отражения проекция вектора скорости отражённой энергии на ось вращения вихря уменьшается, а проекция его на плоскость вращения – увеличивается. Соответственно, и скорость поступательного движения отражённой 30 энергии в процессе отражения уменьшается, а скорость вращательного движения – увеличивается. Т.е. изменение скоростей поступательного и вращательного движения энергии в процессе отражения происходит обратно пропорционально друг другу. Изменение направления вектора скорости поступательного движения отражённой энергии в плоскости, проходящей через ось конуса распространения заряда, на рисунке 2.1 изображены синими стрелками. Та часть энергии, которая после отражения имеет скорость поступательного движения больше скорости поступательного движения вновь формирующегося из отражённой энергии вихря, в виде определенной порции энергии (кванта) уходит в окружающее пространство. Та часть энергии, которая после отражения имеет скорость поступательного движения равную или меньше скорости поступательного движения вновь формирующегося вихря, поглощается этим вихрем. Отсюда квант – это часть отражённой на сфере отражения энергии, которая имеет скорость поступательного движения больше скорости поступательного движения вновь формирующегося из отражённой энергии вихря. Т.к. наибольшую скорость поступательного движения отражённая энергия имеет в начале отражения, то и кванты образуются из этой части отражённой энергии. Скорость движения кванта равна скорости поступательного движения отражённой энергии, из которой образовался квант. Скорость вращательного движения вихря кванта равна скорости вращательного движения отражённой энергии в струе. Такая порция энергии является точечным источником энергии, у которого существует точка с наибольшей плотностью энергии. С удалением от этой точки, плотность энергии кванта уменьшается. Когда кванты движутся непрерывно друг за другом, то в любой точке пространства, через которую проходит траектория их движения, плотность энергии то уменьшается, то увеличивается, т.е. в этой точке происходят колебания плотности энергии. Т.к. энергия в квантах движется в виде вихрей, то она создаёт в пространстве заряд и поле. Величина заряда, напряжённость и потенциал поля в этих точках на траектории движения квантов колеблется вместе с плотностью энергии в них. В результате, движение квантов в пространстве создаёт бегущие волны энергии. Длина волны излучения равна расстоянию между квантами в пространстве. Частота излучения равна частоте 31 возникновения сферы отражения, на которой образуются кванты. Отсюда, излучение является волновым процессом, а кванты являются частицами, которые создают эти волны. Более подробно материал о квантах будет рассмотрен в главе «Элементарные частицы». Сферы отражения точечного заряда проявляют себя через спектры излучения элементов. Каждой сфере отражения соответствует одна определённая линия в таком спектре, с частотой излучения, соответствующей частоте возникновения сферы. Если энергия от источника точечного заряда распространяется сплошным потоком, то и отражение энергии на сферах отражения будет происходить непрерывно. При этом скорость отражённой энергии и угол её преломления при отражении будут постоянными. В результате, вся отражённая энергия будет уходить в окружающее пространство непрерывными потоками. У такого источника энергии, в каждом конусе распространения заряда, сможет образоваться только один импульс, а вокруг источника энергии сможет образоваться только одна сфера отражения, от которой и будут идти эти непрерывные потоки отражённой энергии. В результате, у такого источника энергии не будут образовываться кванты, и, следовательно, не будет образовываться излучение. Чтобы у источника энергии могло образовываться излучение, отражение энергии должно происходить не сплошным потоком, а волнами. В этом случае, отражение энергии на сфере отражения будет происходить только тогда, когда очередная волна энергии приходит к сфере отражения. Когда же волна энергии уходит от сферы отражения, отражение энергии прекращается. Следовательно, образование излучений у точечного источника энергии может происходить только, если поле вокруг него является пульсирующим. В природе все естественные источники энергии испускают излучения, следовательно, вокруг всех существующих в природе источников энергии возникают пульсирующие поля. Непульсирующее же поле, т.е. поле в котором возникают стоячие волны энергии, может возникать только искусственно. Таким полем, например, является поле в квантовом генераторе (лазере). Как возникает пульсирующее поле, будет рассмотрено в главе «Строение атомов». 2.9. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Величина точечного заряда равна скалярной величине момента импульса энергии этого заряда относительно его центра. Потенциал 32 поля в точке пропорционален динамической плотности энергии в ней, а напряжённость поля в точке пропорциональна скорости изменения динамической плотности энергии в ней. 2. Движение энергии не только в форме вихря, но и в безвихревой форме создаёт поле. 3. Движение энергии в пространстве происходит не от положительного заряда к отрицательному или от отрицательного к положительному, а только из области с большей плотностью энергии в область с меньшей плотностью энергии. 4. Кванты – это частицы энергии. Когда такие частицы энергии движутся в пространстве, они создают в нём бегущие волны энергии. В результате, излучение является волновым процессом, а кванты являются частицами, которые создают эти волны. 5. Излучение может возникать только у точечного источника энергии, поле которого является пульсирующим. Глава 3. Атомы. 3.1. Протозвезда. В современной физике считается, что Вселенная образовалась в результате «Большого взрыва». При этом в пространство было выброшена материя, которая и образовала Вселенную. При взрыве, все частицы, из которых состоит материя в момент взрыва, получают одинаковый импульс, и под действием этого импульса все они будут компактно двигаться в пространстве, в виде волны. Т.е. вся материя Вселенной будет сосредоточена в этой волне. Возможно, что с удалением волны материи от места «Большого взрыва», часть материи из волны будет рассеиваться, и ширина волны будет увеличиваться, но всё равно равномерного распределения материи в такой Вселенной не будет. Однако материя во Вселенной распределена примерно равномерно, поэтому более вероятным является вариант, в котором в центре Вселенной произошел не один такой взрыв, а такие взрывы происходили периодически в течение длительного времени. В современной физике считается также, что материя состоит из вещества и поля. Вещество состоит из частиц, а частицы обладают энергией, и, следовательно, между частицами и энергией существует какая-то связь. В предыдущей главе было установлено, что поле и излучение – это тоже энергия. Т.е. основой всей материи является энергия. А если этот так, то наиболее вероятно, что материя во 33 Вселенную поступала в виде энергии, из которой затем и образовалось вещество, излучение и поле. Назовём область пространства, где происходили взрывы, через которые материя поступала во Вселенную, Протозвездой. Поступление материи во Вселенную может происходить примерно так. В какой-то момент времени, в области Протозвезды возникает огромное количество энергии с очень большой плотностью. Распространение этой энергии в окружающее пространство происходит в радиальных направлениях, под действием разности в плотности, между областью появления энергии и окружающим пространством. Т.к. разность в плотности энергии в месте её появления и в окружающем пространстве является очень большой, то и скорость распространения этой энергии в самом начале её появления тоже является очень большой, и распространение этой энергии может происходить только в виде взрыва. При большой скорости распространения энергии, устойчивое её движение может происходить только в форме вихрей, поэтому через какое-то время после появления энергии, её движение принимает форму вихрей, и в этой области пространства возникает заряд очень большой величины. Это будет точечный заряд, и движение этой энергии начинает происходить в форме импульсов. Движение энергии от Протозвезды создаёт вокруг неё поле. Т.к. вокруг всех естественных источников энергии возникает пульсирующее поле, то поле, которое возникает вокруг Протозвезды, является тоже пульсирующим. В результате такого взрыва в окружающее пространство в форме сферы выбрасывается материя, которая поступила в Протозвезду. Напряжённость поля в Протозвезде в момент поступления энергии является очень большой, т.к. разность потенциалов, между областью появления заряда и окружающим пространством, является огромной. Затем после взрыва, напряжённость поля в Протозвезде сначала резко падает, а затем, с уменьшением разности потенциалов, падение напряжённости замедляется, и Протозвезда постепенно затухает. Через какое-то время в этом месте вновь появляется очень большое количество энергии и вновь возникает заряд очень большой величины, и весь цикл повторяется снова. Затем новый цикл и т.д. Т.е. в области, которая является Протозвездой, происходят периодические колебания заряда, которые проявляются в виде взрывов. Если амплитуда 34 этих колебаний заряда со временем уменьшаются, то эти колебания являются затухающими. Если же амплитуда этих колебаний является постоянной, то эти колебания являются незатухающими. Определить какие это колебания, можно было бы по распределению материи во Вселенной. Если это затухающие колебания, то при первом возникновении заряда, его величина будет самой большой. Поэтому выброс материи произойдёт на самое большое расстояние, и количество материи в выбросе будет наибольшим. Величина каждого следующего возникающего заряда, будет уменьшаться. Пропорционально заряду будет уменьшаться расстояние, на которое будет выбрасываться материя, и количество этой материи. В результате материя в такой Вселенной будет распределяться равномерно. При незатухающих колебаниях заряда Протозвезды, количество материи, выброшенное Протозвездой и проходящего через любую концентрическую сферу, центр которой совпадает с центром Протозвезды, будет одинаковое. В этом случае плотность материи во Вселенной будет распределяться обратно пропорционально квадрату расстояния от Протозвезды. Однако вспомним график изменения такой функции от расстояния. На большом расстоянии от начала графика, кривая графика идёт почти параллельно оси расстояний. Это значит, что на большом расстоянии от Протозвезды плотность материи от расстояния почти не меняется. И если мы сейчас находимся в этой области пространства Вселенной, то плотность видимой части Вселенной для нас будет примерно одинаковой при обоих вариантах колебаний заряда Протозвезды. Это обстоятельство и затрудняет определение характера этих колебаний по распределению материи во Вселенной с нашей планеты. Период колебаний заряда Протозвезды, вероятно, составляет миллионы лет по нашим земным меркам. Скорее всего, этот процесс продолжается и сейчас, и мы живём в очередном промежутке между вспышками Протозвезды (выбросами материи). 25.09.2004 в СМИ было сообщение о том, что американские учёные засекли новый, так называемый, «Большой взрыв». Это сообщение в какой-то степени подтверждает материал изложенный выше. А то, что этот взрыв никак не ощущался на Земле, говорит о том, что мы находимся очень далеко от центра Вселенной. 35 Материя в Протозвезде находится в виде плазмы. Подробно разные состояния материи будут рассмотрены в главе «Состояния материи». Здесь можно сказать только, что плазма – это такое состояние материи, при котором оно не состоит из каких-либо составных частиц типа атомов или молекул, а является примерно однородным скоплением энергии. Определённая неоднородность в плазме возникает в результате того, что движение энергии в состоянии плазмы происходит в форме вихрей. 3.2. Электрический диполь. После очередного взрыва Протозвезды, плазма выброшенная Протозвездой удаляется от неё в виде сферы. Внутри сферы давление плазмы является более высоким, чем снаружи её, и под действием разности давлений внутри и снаружи сферы, происходит удаление плазмы от звезды. Одновременно, с удалением от звезды, происходит уменьшение плотности плазмы и её охлаждение в этой сфере. Известно, что при охлаждении, плазма переходит в газ, поэтому, когда температура плазмы уменьшается до определённой величины, в сфере из плазмы начинается такой переход. Рассмотрим, как это может происходить. При движении вихрей в плазме, как и в любом другом точечном источнике энергии, на сферах отражения происходит столкновение вихрей и отражение энергии. Часть отражённой энергии превращается в кванты и из плазмы постоянно исходит излучение. С удалением волны плазмы от звезды, диаметр сфер отражения, попадающих в эту волну, увеличивается, а скорость движения вихрей на них уменьшается. С изменением скорости движения вихрей на сферах, изменяется и вид квантов, которые на них образуются. Из предыдущей главы, квант – это часть отражённой на сфере отражения энергии, которая имеет скорость поступательного движения больше скорости поступательного движения вновь формирующегося из отражённой энергии вихря. Такая часть отражённой энергии представляет собой небольшое скопление энергии. Плотность и потенциал этого скопления энергии больше плотности и потенциала энергии среды, по которой он движется. Под действием этой разности потенциалов, если бы квант не двигался, то энергия кванта распространялась бы в окружающее пространство, образуя поле точечного источника энергии. Скорость распространения энергии этого поля была бы пропорциональна его напряжённости. 36 Но квант движется, и скорость движения самого кванта пропорциональна напряжённости поля, в котором образовался квант, т.е. поля Протозвезды. Напряжённость поля Протозвезды значительно больше напряжённости вихревого поля кванта, поэтому скорость движения кванта значительно больше скорости распространения его вихревого поля, и движение вихрей кванта не может происходить вперёд и в сторону от направления его движения. В результате, вся энергия кванта распространяется через один конус распространения заряда, в сторону противоположную направлению его движения. При этом квант приобретает форму конуса, вершина которого направлена по направлению его движения. Т.к. энергия поля кванта распространяется в форме вихря, то квант похож на отрезок раскручивающейся спирали, ось которой совпадает с траекторией движения кванта. Его также можно сравнить с кометой, сзади которой развивается хвост. Процессы, происходящие при столкновении вихрей на сферах отражения аналогичны процессам, происходящим при столкновении элементарных частиц, т.к. элементарные частицы тоже состоят из энергии. При столкновении некоторых элементарных частиц, движущихся с определённой скоростью, возникают новые частицы с положительным и отрицательным знаком заряда, которые летят в противоположные стороны. Следовательно, то же самое должно происходить и с энергией, отражённой на сферах отражения, движущейся с определённой скоростью. При столкновении вихрей, движущихся с такой скоростью, отражение энергии происходит в две противоположные стороны. Из этой отражённой энергии возникают кванты с положительным и с отрицательным знаком заряда, которые летят в противоположные стороны. Напомним, что положительный заряд от отрицательного заряда отличается тем, что при одинаковом направлении поступательного движения вихрей, они имеют противоположные направления вращения вихрей. А при одинаковом направлении вращения вихрей – противоположные направления их поступательного движения. Т.к. кванты с противоположными зарядами летят в противоположные стороны, то, следовательно, их вихри имеют одинаковое направление вращательного движения. В этом случае, направление их вращательного движения может быть только таким же, как у вихрей, из которых они образовались. Будем считать заряд вихрей Протозвезды положительным. Тогда кванты, которые летят от звезды, 37 имеют отрицательный заряд, т. к. направление поступательного движения их вихря оказывается направленным навстречу движению вихря звезды. Кванты, которые летят к звезде, имеют положительный заряд, т.к. направление поступательного движения их вихря оказывается направленным по направлению движения вихря звезды. Такое же отражение вихрей происходит и на соседних сферах, и там тоже возникают кванты с противоположными зарядами. Между соседними сферами отражения движение квантов с противоположными зарядами происходит навстречу друг другу. Кванты с положительным зарядом от каждой последующей сферы отражения движутся навстречу квантам с отрицательным зарядом от предыдущей сферы отражения. Такие два кванта похожи на два точечных заряда с противоположными знаками. Они тоже имеют форму конусов, вершины которых направлены друг к другу. Энергия квантов распространяется в сторону противоположную движению квантов, поэтому, впереди квантов потенциал их вихревого поля равен нулю. В направлении, в котором распространяется вихрь квантов, потенциал вихревого поля квантов является наибольшим. При сближении квантов, в результате разности потенциалов вихревого поля снаружи квантов и в промежутке между ними, между квантами возникает сила притяжения, под действием которой они притягиваются друг к другу. Столкновение квантов начинается с соприкосновения их вершин. Потенциал вихревого поля в вихре кванта обратно пропорционален диаметру вихря. В вершине квантов диаметр их вихря является наименьшим, поэтому потенциал вихревого поля в вершине квантов является наибольшим. Когда происходит соприкосновение вершин квантов, потенциал вихревого поля в области контакта вершин становится равным сумме потенциалов вихревых полей обоих квантов. В результате, в области их контакта потенциал вихревого поля резко возрастает, и становится больше потенциала поля сзади квантов. При этом направление уменьшения разности потенциалов полей квантов изменяется на противоположное, и между квантами возникает сила отталкивания. Кванты движутся с большой скоростью, и если эта сила отталкивания не сможет остановить кванты, то при столкновении от удара они разрушаются. Если же сила отталкивания, возникающая между квантами, при столкновении сможет уравновесить импульс квантов, то движение квантов относительно друг друга прекращается. В 38 результате, образуется частица из двух квантов с противоположными знаками. Такая частица в современной физике называется электрический диполь. Из этого материала следует, что возникновение электрического диполя из квантов может произойти только при определённом отношении силы отталкивания между квантами к скорости их движения. Сила отталкивания между квантами пропорциональна массе квантов. Следовательно, возникновение электрического диполя из квантов происходит при определённом отношении массы квантов к скорости их движения. Масса квантов пропорциональна напряжённости поля Протозвезды на сферах отражения, где образуются кванты, и с уменьшением напряжённости её поля на сферах отражения, масса квантов уменьшается. Скорость движения квантов пропорциональна скорости движения вихрей на сферах отражения, а скорость движения вихрей тоже пропорциональна напряжённости поля Протозвезды. В результате, с уменьшением напряжённости поля Протозвезды на сферах отражения, скорость движения квантов тоже уменьшается. Однако скорость движения квантов уменьшается значительно быстрее, чем их масса. Подробно этот материал будет рассмотрен в главе «Элементарные частицы». В результате, с уменьшением напряжённости поля Протозвезды на сферах отражения, отношение массы квантов к скорости их движения увеличивается. Когда отношение массы квантов к скорости их движения становится таким, при котором разрушение квантов при столкновении прекращается, в плазме начинается образование электрических диполей. Пропорционально напряжённости поля Протозвезды изменяется и температура плазмы в ней. Зависимость между температурой и напряжённостью поля, будет рассмотрена в главе «Температура и давление». Следовательно, процесс образования электрических диполей в плазме начинается, когда температура плазмы снижается до определённой величины. 3.3. Атомы. Кванты, образующие диполь, возникают на соседних сферах. Диаметр вихрей на этих сферах, скорость вращения вихрей на них и скорость движения квантов, возникающих на этих сферах, является разной. Скорость движения квантов, движущихся от звезды, является больше скорости движения квантов, движущихся к звезде. После их столкновения, скорость движения диполя становится равна 39 векторной сумме скоростей движения обоих квантов. В результате, вектор скорости движения диполя оказывается направлен от звезды, а модуль скорости оказывается равен разности модулей скорости движения обоих квантов. Т.к. кванты состоят из энергии, то они являются не твёрдыми частицами, и поэтому при столкновении происходит изменение их формы. Изменение формы квантов происходит под действием силы отталкивания, возникающей между квантами. Сила отталкивания между различными частями вихрей квантов пропорциональна потенциалу поля в этих частях квантов. Потенциал поля в вихре квантов изменяется обратно пропорционально расстоянию от носовой части квантов в направлении распространения их вихря, поэтому и сила отталкивания между квантами, с удалением от носовой части квантов, изменяется обратно пропорционально расстоянию от носовой части, и в носовой части квантов она является наибольшей, в хвосте квантов – наименьшей. Это приводит к тому, что при столкновении квантов, сначала происходит остановка движения относительно друг друга носовых частей квантов. Хвостовые же части квантов, продолжают двигаться дальше, т.к. сила отталкивания между ними являются значительно меньше, и только через какое-то время на каком-то расстоянии от оси вращения происходит их столкновение тоже (рис. 3.1). a) b) c) 40 Рис. 3.1 На рис. 3.1 изображены два кванта в сечении по их оси вращения. Квант, движущийся слева, имеет большую скорость движения. На рис. 3.1.а изображены кванты до столкновения, на рис. 3.1.b – кванты в момент столкновения, на рис. 3.1.с – кванты после столкновения. Синими стрелками изображено направление движения квантов, чёрными – направление поступательного движения вихрей квантов. На рис. 3.1.с чёрными точками показаны места стыка носовых и хвостовых частей квантов, в момент стыка хвостовых частей. За то время, пока хвостовые части квантов движутся навстречу друг другу, носовые части квантов, которые теперь уже движутся вместе в одном направлении, успевают сместиться относительно своих хвостовых частей на какое-то расстояние. В результате, стыковка хвостовых частей квантов происходит в другой перпендикулярной оси вращения вихрей плоскости (рис. 3.1.с). При столкновении квантов, вихрь кванта имеющего большую скорость движения выдавливает вихрь кванта имеющего меньшую скорость движения, и их вихри начинают двигаться в одном направлении. Большую скорость движения имел квант, двигавшийся от звезды. В результате, после столкновения квантов, на оси диполя вихри обоих квантов начинают двигаться в направлении от звезды. В результате смещения носовых частей квантов относительно их хвостовых частей, на поверхности диполя поток вихря кванта двигавшегося навстречу звезде оказывается более мощным, чем поток вихря кванта двигавшегося от звезды. Этот более мощный поток вихря хвостовой части кванта двигавшегося к звезде выдавливает поток вихря хвостовой части кванта, двигавшегося от звезды, и в этой области диполя возникает поступательное движение вихря в направлении, противоположном направлению поступательного движения вихря на оси диполя. В результате, после столкновения квантов, поступательное движение энергии диполя начинает происходить по замкнутым траекториям. Направление вращательного движения вихря и на оси и снаружи диполя является одинаковым. Имея одинаковое направление вращательного движения и противоположное направление поступательного движения, у вихря в этих частях диполя возникает разный знак заряда. По оси диполя вихрь имеет положительный знак заряда, по поверхности диполя – отрицательный знак заряда. Имея разный знак заряда, вихрь внутренней части диполя отражается от вихря 41 наружной его части, и эти части диполя не сливаются в один общий вихрь. В результате этих преобразований, электрические диполи превращаются в новые частицы. Вот эти частицы и являются теми частицами, которые называются атомами. В атомах одновременно существуют два потока энергии, которые на концах атомов изменяют направление своего поступательного движения. На границе этих двух потоков, где происходит отражение их энергии, возникает область в виде кольца, где никакого движения энергии нет. Это значит, что заряд в этом кольце равен нулю. Назовём это кольцо – нейтральным кольцом. Движение энергии может происходить только под действием разности потенциалов, следовательно, на траектории движения этого потока постоянно существует разность потенциалов. Но каким образом на замкнутой траектории может существовать разность потенциалов? Чтобы разобраться в этом рассмотрим, что происходит с атомами после их образования. Образовавшиеся атомы движутся в потоке энергии по направлению от звезды со скоростью, значительно меньшей скорости движения этого потока. Этот поток энергии пронизывает атомы. Он попадает внутрь нейтрального кольца атомов, затем движется совместно с вихрем атомов по оси вращения вихря и выходит с другой стороны атомов (рис. 3.2). 42 Рис. 3.2 На рис. 3.2 чёрным цветом нарисованы траектории поступательного движения вихря атома, синим – траектории потока внешней энергии. Двигаясь внутри нейтрального кольца атома, поток внешней энергии ориентирует ось каждого атома по направлению своего движения, и, выходя из нейтрального кольца одного атома, он попадает внутрь нейтрального кольца другого, впереди движущегося атома. В результате, атомы оказываются выстроенными в цепочки, ось которой совпадает с направлением потока внешней энергии. Двигаясь внутри нейтрального кольца, поток внешней энергии толкает вихрь атома вперёд, увеличивая скорость движения вихря атома и его потенциал. В результате давления потока внешней энергии на витки вихря, между витками вихря и внешним потоком возникает сцепление, которое не даёт вихрю атома распространяться в направлении, перпендикулярном оси атома. И пока вихрь атома имеет скорость поступательного движения меньше скорости движения внешней энергии, сцепление между ними сохраняется, и вихрь атома движется вместе с потоком внешней энергии. Т.е. внутри нейтрального кольца, вихрь атомов движется под действием давления внешнего потока энергии. Этот поток энергии движется под действием разности потенциалов внешнего поля, следовательно, внутри нейтрального кольца вихрь атомов движется под действием разности потенциалов внешнего поля. Когда скорость поступательного движения вихря атомов становится равна скорости движения потока внешней энергии, сцепление вихря атомов с внешним потоком прекращается, и этот вихрь начинает распространяться в плоскости перпендикулярной оси атомов. При этом диаметр вихря начинает увеличиваться, а траектории его поступательного движения начинают отклоняться от оси. В этой области атомов заканчивается нейтральное кольцо атомов. Поток же внешней энергии продолжает двигаться прямо, и в этой области атомов происходит отделение потока внешней энергии от вихря атомов. В этой области атома его вихрь имеет уже наибольшую скорость движения и наибольший потенциал. Дальше движение вихря атомов происходит уже под действием собственной разности потенциалов в вихре. С увеличением диаметра вихря за нейтральным кольцом, скорость вращения вихря начинает уменьшаться, и вместе с ней начинает уменьшаться и потенциал вихря. 43 В тоже время, когда диаметр вихря становится больше диаметра нейтрального кольца, вихрь попадает в область, где существует разность потенциалов между передней и задней частями атомов. Под действием этой разности потенциалов, вихрь атомов разворачивает и движется в направлении, противоположном направлению движения внешней энергии. Это движение вихря происходит уже снаружи нейтрального кольца атома. В результате увеличения диаметра вихря, скорость движения вихря и его потенциал в этой области атома уменьшаются. В атомах соседних цепочек движение вихрей снаружи нейтрального кольца происходит в том же направлении, и на границе между атомами соседних цепочек вращение вихрей происходит навстречу друг другу. Вихри атомов соседних цепочек сталкиваются и отражаются друг от друга к осям своих атомов, что предотвращает потери атомами их энергии. Область, в которой происходит полное отражение вихрей атомов, является границей между ними. В этой области потенциал вихревого поля атомов равен нулю. В результате отражения вихрей, между атомами соседних цепочек возникают силы притяжения. Под действием этих сил притяжения, цепочки атомов смещаются друг к другу и оси цепочек занимают такое положение в пространстве, при котором они имеют наименьшее расстояние. Наименьшее расстояние между осями соседних цепочек атомов будет, когда атомы одной цепочки попадают в промежутки между атомами соседних цепочек. При таком расположении атомов соседних цепочек в пространстве, положение цепочек относительно друг друга становится устойчивым. Таким же образом выстраиваются атомы и в кристаллических решётках многих веществ, например в металлах. В результате такого расположения атомов соседних цепочек относительно друг друга, при движении вихря атомов снаружи нейтрального кольца до экватора, диаметр их вихря увеличивается. Это приводит к уменьшению потенциала вихря атомов. На экваторе вихрь атомов встречается с вихрями атомов соседних цепочек, которые только что отделились от внешнего потока энергии и имеют в этой области наибольший потенциал и наибольшую плотность. Имея наибольший потенциал и наибольшую плотность, они создают и наибольшее давление в этой области. Под действием этого большего давления, вихрь атомов, при дальнейшем движении его снаружи нейтрального кольца, 44 начинает прижиматься к оси атомов, и диаметр вихрей атомов начинает уменьшаться. При движении вихря атомов снаружи нейтрального кольца происходит частичное рассевание его энергии в радиальных от центра атома направлениях. Причины этого рассеивания будут рассмотрены в следующей главе. В результате, когда вихрь атомов оказывается прижатым к их оси, он имеет уже наименьшую скорость движения и наименьший потенциал. Здесь у оси атомов, вихрь встречается с потоком внешней энергии, который выходит из атома, находящегося сзади в этой же цепочке. Под действием этого потока, ослабленный вихрь атомов разворачивается по направлению его движения, и в этой области атомов происходит замыкание кольцевой траектории поступательного движения их вихря. В результате, эта область атомов становится началом их нейтрального кольца. Вихри атомов вместе с потоком внешней энергии опять попадают внутрь их нейтрального кольца, и цикл движения их вихря по замкнутым траекториям повторяется. Движение энергии атомов по замкнутым траекториям значительно сокращает рассеивание этой энергии в окружающее пространство, и это даёт атомам возможность сохраняться в виде частиц. Область атомов, в которой они имеют наименьший потенциал, всегда обращена к потоку внешней энергии. Энергия всегда движется в направлении наименьшего потенциала, и поток внешней энергии постоянно попадает в область атомов с наименьшим потенциалом. Двигаясь внутри нейтрального кольца атомов, внешняя энергия подпитывает атомы энергией, и это даёт атомам возможность существовать, пока существует такая подпитка, и быть устойчивыми частицами. Как видно из этого материала, атомы – это тоже форма существования энергии, но уже другая, по сравнению с плазмой, форма её существования. При переходе плазмы в газ, только часть энергии плазмы переходит в атомы. Другая её часть, в виде поля, продолжает своё движение от звезды дальше. Поле – это та же плазма, но только с меньшей плотностью, т.е. это разряжённая плазма. Кроме этого, из плазмы в окружающее пространство постоянно исходит излучение. Излучение – это тоже другая, по сравнению с плазмой, форма существования энергии. В результате, через какое-то время после выброса, часть плазмы переходит в две новые формы существования 45 энергии: излучение и атомы, а другая её часть в виде поля продолжает своё движение от звезды дальше. В атомах примерно половина полной энергии атомов движется внутри нейтрального кольца атомов, а другая её половина движется снаружи нейтрального кольца. Та часть энергии, которая движется внутри нейтрального кольца, не распространяется в окружающее пространство, и поэтому не создаёт заряда. И только та часть энергии атома, которая движется снаружи нейтрального кольца, распространяется в окружающее пространство и создаёт заряд. Как возникает заряд у атомов, будет рассмотрено в следующей главе. Т.е. с образованием частиц, уменьшается заряда материи. С уменьшением заряда материи, происходит уменьшение её температуры, и температура газа оказывается значительно меньше температуры плазмы. Какая связь между температурой и зарядом будет рассмотрено в главе «Температура и давление». Снижение температуры в области, где произошло образование атомов, делает невозможным обратный процесс перехода их в плазму, и атомы в виде расширяющейся сферы из облака газа остаются существовать в пространстве, продолжая своё движение по направлению от звезды. 3.4. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Энергия является основой материи, и поэтому наиболее вероятной является версия, что материя во Вселенную поступала в виде энергии, из которой затем и образовались все виды материи. 2. Чтобы материя во Вселенной могла распределяться равномерно, энергия во Вселенную должна поступать периодически, через определённые промежутки времени. Т.е. в центре Вселенной должен произойти не один «Большой взрыв», а такие взрывы в центре Вселенной должны происходить периодически в течение длительного времени. 3. Поступление энергии во Вселенную происходит в форме плазмы. Плазма – это одна из форм существования энергии. Из плазмы постоянно исходит излучение. С удалением плазмы от центра Вселенной, происходит её охлаждение, и при определённой температуре плазма переходит в атомы. Та энергия, которая остаётся после образования атомов, распространяется от центра Вселенной в виде поля. В результате, через определённое время после очередного поступления энергии во Вселенную, плазма переходит в две новые формы 46 существования энергии: излучение и атомы, а также в поле, которое является разряжённой плазмой. 4. Движение энергии в атомах происходит по замкнутым траекториям. Такое движение энергии в атомах значительно уменьшает её рассеивание в окружающее пространство, и даёт атомам возможность подпитываться энергией от внешнего поля. Глава 4. Строение атома. Классификация взаимодействий. 4.1. Магнитное поле атома. Назовём области атома, в которую входит и из которой выходит поток внешней энергии, полюсами. Полюс атома, в который входит поток внешней энергии, имеет наименьший потенциал, поэтому назовём его отрицательным полюсом, а полюс атома, из которого выходит поток внешней энергии, имеет наибольший потенциал, поэтому назовём его положительным полюсом. Из-за разности потенциалов между положительным и отрицательным полюсами атомов, внутри атомов возникает поле, направленное противоположно внешнему полю. Назовём это поле внутренним полем атома. Под действием этого поля и происходит движение вихря атома снаружи нейтрального кольца. Напряжённость этого поля снаружи нейтрального кольца атомов равна разности потенциалов поля на полюсах атома, делённой на расстояние между ними. Эта разность потенциалов поля с двух сторон атома возбуждает силу, которая толкает атом из области с большим потенциалом, в область с меньшим потенциалом. Т.к. область атомов с меньшим потенциалом направлена к звезде, то выталкивание атомов происходит навстречу поступательному движению энергии звезды, т.е. это поле создаёт между атомами и звездой силу притяжения. Сила притяжения возникает также и между атомами. Рассмотрим сечение двух атомов, оказавшихся рядом и оси вращения вихрей которых совпадают (рис. 4.1). В пространстве, все атомы газа сориентированы одинаково, т.к. они подпитываются энергией от одного потока внешней энергии. При такой ориентации, положительный полюс атома, расположенного ближе к звезде, находится перед отрицательным полюсом атома, расположенного дальше от звезды. Вихрь левого на рисунке атома, выходя из положительного полюса, сталкивается с вихрем правого на рисунке атома, который 47 прижимается к оси атома. В результате столкновения, происходит, где полное, а где частичное, отражение энергии вихрей и изменение траекторий её движения. Отражённая часть энергии уходит в сторону соседней частицы, неотражённая часть энергии продолжает движение по своей траектории. Траектория поступательного движения результирующего поля на рис. 4.1 изображена зелёным цветом. Такое движение энергии вокруг обоих атомов образует один общий для них вихрь. A A Рис. 4.1 На рис. 4.1 толстой синей линией условно изображены атомы, чёрными линиями изображены траектории поступательного движения вихрей атомов, зелёными линиями – траектории поступательного движения общего для атомов вихря. Наибольший потенциал результирующего поля обоих атомов будет снаружи атомов на их оси. Наименьший потенциал результирующего поля атомов будет в промежутке между атомами. В точках «А», которые являются сечением окружности плоскостью рисунка, напряжённость и потенциал поля будут равны нулю, т.к. в этой области происходит полное отражение энергии вихрей и в этой области движение энергии происходить не будет. В результате возникающей разности потенциалов между областью снаружи атомов и областью между атомами, между ними и возникает сила притяжения. При большем количестве атомов находящихся на одной оси, для всех атомов будет образовываться один общий вихрь. Между всеми 48 атомами будут существовать области, потенциал поля в которых равен нулю, и только на концах такой цепочки потенциал поля будет больше нуля. Поэтому силы притяжения в такой цепочке возникают сразу между всеми атомами этой цепочки. Притяжение, которое возникает между атомами, является таким же, как притяжение между стержневыми магнитами. Траектории поступательного движения вихря атома имеют такую же форму, как силовые линии магнитного поля стержневого магнита. Следовательно, это поле атома является магнитным полем, а траектории поступательного движения вихря атома являются силовыми линиями этого магнитного поля. Эквипотенциальные поверхности такого магнитного поля имеют форму тороида, поэтому будем называть такое магнитное поле тороидальным магнитным полем. Тогда положительный полюс атома будет являться северным полюсом его магнитного поля, а отрицательный полюс атома – южным полюсом его магнитного поля. Силовые линии – это линии, на которых скорость изменения потенциала является наибольшей. И т.к. изменение потенциала происходит не только по касательной к направлению силовых линий, но и в радиальном от центра атома направлении, то силовые линии этого поля являются не замкнутыми кривыми, а представляют собой раскручивающуюся спираль. Теперь, когда стало ясно что такое магнитные силовые линии тороидального магнитного поля, им можно дать определение. Магнитные силовые линии – это траектории движения энергии в виде вихря. Если смотреть относительно оси тороидального магнитного поля, то это траектории поступательного движения вихря. Если смотреть относительно нейтрального кольца, то это траектории вращательного движения вихря вокруг этого кольца. Линиями они выглядят только в сечении. На самом деле это криволинейные поверхности в форме тороида, по которым движется энергии в виде вихря. Т.е. это криволинейные поверхности, по которым движется энергия, совершая поступательное и вращательное движение. 4.2. Напряжённость тороидального магнитного поля. Одним из примеров тороидального магнитного поля является магнитное поле кольца с током. Напряжённость магнитного поля кольца с током вдоль его оси, на расстоянии от него значительно большем диаметра кольца, изменяется обратно пропорционально кубу расстояния. 49 Считается так же, что магнитное поле кольца с током, выглядит подобно полю, создаваемому электрическим диполем. Для электрического диполя напряжённость его поля на большом расстоянии от центра диполя изменяется, как и напряжённость кольца с током, обратно пропорционально кубу расстояния. При этом вдоль прямой, соединяющей заряды, напряжённость поля электрического диполя в два раза больше, чем вдоль перпендикуляра, проходящего через середину отрезка соединяющего заряды. Но что такое электрический диполь? Это два заряда, с противоположными знаками. Силовые линии поля электрического диполя между зарядами выходят из положительного заряда и входят в отрицательный заряд, и между зарядами они являются непрерывными. Тороидальное магнитное поле имеет два полюса с противоположными знаками. Силовые линии тороидального магнитного поля идут внутри нейтрального кольца от полюса, имеющего отрицательный заряд к полюсу, имеющему положительный заряд, и между полюсами они являются непрерывными. Т.е. поле электрического диполя и тороидальное магнитное поле являются одинаковыми, отличаются они только направлением движения энергии в них. И т.к. напряжённость поля не зависит от направления движения энергии, то, следовательно, напряжённость тороидального магнитного поля в пространстве изменяется так же, как изменяется напряжённость поля электрического диполя. Для тороидального магнитного поля, прямой соединяющей заряды, является ось этого поля. Перпендикуляр к прямой, соединяющей заряды и проходящий через середину отрезка между зарядами, является перпендикуляром к оси поля в плоскости экватора, т.е. плоскости, проходящей через середину между полюсами. Отсюда, напряжённость тороидального магнитного поля, в том числе и магнитного поля атома, на большом расстоянии от его центра, изменяется обратно пропорционально кубу расстояния, и вдоль оси поля в два раза больше, чем вдоль перпендикуляра к оси поля в плоскости экватора. 4.3. Электрическое поле атома. Если напряжённость магнитного поля атома в плоскости экватора и вдоль оси поля изменяется обратно пропорционально кубу расстояния, то, следовательно, и в других радиальных от центра поля направлениях его напряжённость изменяется обратно пропорционально кубу расстояния. 50 Это значит, что энергия тороидального магнитного поля, в радиальных от центра поля направлениях, распространяется медленнее, чем энергия поля от точечного заряда, напряжённость которого в этих направлениях изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния. Эта скорость является максимально возможной скоростью распространения энергии от точечного заряда. Из этого следует, что скорость распространения энергии тороидального магнитного поля, в радиальных от центра поля направлениях, меньше максимально возможной скорости распространения энергии в этих направлениях. Если скорость распространения энергии поля меньше её максимально возможной скорости, то и плотность энергии этого поля в окружающем источник поля пространстве будет меньше её максимально возможной плотности. Под действием разности давления между областями с большей и меньшей плотностью энергии, часть энергии атома будет распространяться только в радиальных от центра атома направлениях, дополняя окружающее пространство энергией до максимально возможной плотности. При определённой скорости распространение энергии в радиальных направлениях, её движение может происходить только так же, как от точечного источника энергии, т.е. в виде вихрей и импульсов. Такое движение энергии создаёт вокруг атома ещё одно поле, которое, как и поле точечного заряда, будет создавать у атома электрический заряд, поэтому назовём его электрическим полем. Следовательно, электрическое поле атома – это поле, которое дополняет пространство снаружи нейтрального кольца атома энергией до максимально возможной плотности. Напряжённость электрического поля атома в любой точке пространства равна: Н el.p. = Н t.z. - Е (4.1) где Н el.p. – напряжённость электрического поля, Н t.z. - напряжённость поля точечного заряда, Е – напряжённость магнитного поля. Из этого выражения следует, что если у точечного источника энергии магнитное поле отсутствует, то напряжённость электрического поля равна напряжённости поля точечного заряда. На рис. 4.2 нарисованы графики изменения напряжённости магнитного и электрического полей атома от изменения расстояния. На графике напряжённость магнитного поля, с удалением от нейтрального кольца, постоянно уменьшается. Напряжённость же 51 электрического поля, с удалением от нейтрального кольца, сначала растёт, и этот рост напряжённости электрического поля начинается с нуля. В точке «А» напряжённость электрического поля достигает наибольшего значения, а затем, тоже уменьшается. Однако электрическое поле появляется, когда возникает вихревое движение энергии, а вихревое движение энергии возникает, когда плотность энергии движущейся в радиальных направлениях, уменьшается. Это следует из материала первой главы, в котором рассматривался процесс образования вихря. Н, Е a) 1 A Н 2 r jadra r b) A Рис. 4.2 r На рисунке 4.2.а чёрная кривая – график изменения напряжённости поля точечного заряда, синяя кривая – график изменения напряжённости тороидального магнитного поля атома, заштрихованная часть – это значения напряжённости электрического поля атома. На рисунке 4.2.b - отдельно изображён график изменения напряжённости электрического поля атома. 52 Плотность энергии изменяется пропорционально напряжённости поля. Уменьшение напряжённости поля на графике начинается в точке «А», следовательно, и уменьшение плотности энергии, движущейся в радиальных направлениях, и образование вихря электрического поля происходит тоже в точке «А». Следовательно, до точки «А» энергия совершает только поступательное движение, а график от начала до этой точки показывает увеличение плотности энергии в этой области атома. Такое движение энергии тоже является полем, но оно не является электрическим полем. Увеличение плотности энергии, поступающей в электрическое поле атома, может происходить, только если происходит накопление энергии этого поля. Но как может происходить накопление энергии, если она движется из области с большей плотностью энергии в область с меньшей её плотностью? Накопление энергии поступающей в электрическое поле атома может происходить, если скорость притока энергии в это поле атома будет больше скорости оттока её из этого поля. Скорость притока энергии в электрическое поле атома связана со скоростью изменения напряжённости его магнитного поля. Чем быстрее уменьшается напряжённость магнитного поля атома, тем больше энергии поступает в его электрическое поле. Следовательно, скорость притока энергии в электрическое поле атома пропорциональна скорости изменения напряжённости его магнитного поля. Скорость изменения напряжённости магнитного поля пропорциональна углу наклона графика изменения напряжённости этого поля к оси расстояний. На графике изменения напряжённости магнитного поля на рис. 4.2.а, наибольший угол наклона имеет отрезок графика, который начинается в начале графика и заканчивается в точке «1». Следовательно, и наибольшая скорость притока энергии в электрическое поле атома происходит в этой области графика. Правее точки «1» угол наклона графика уменьшается, а вместе с ним уменьшается и скорость притока энергии в это поле. Скорость же оттока энергии из этого поля равна скорости распространения энергии поля точечного заряда. Скорость распространения энергии поля точечного заряда характеризует график изменения напряжённости этого поля. Из графика изменения напряжённости поля точечного заряда на рис. 4.2.а, наибольшая скорость оттока энергии из электрического поля 53 атома происходит в области между началом графика и точкой «2». Правее точки «2» скорость оттока энергии уменьшается. Если сравнить графики изменения напряжённости магнитного поля и поля точечного заряда, то скорость изменения напряжённости магнитного поля от начала графика и до точки «А», больше скорости изменения напряжённости поля точечного заряда от начала графика до этой точки. Следовательно, и скорость притока энергии в электрическое поле атома в этой области атома больше скорости оттока её из этого поля. Поэтому в этой области от начала графика до точки «А» и происходит увеличение плотности энергии, распространяющейся в радиальных направлениях. Наибольшая скорость притока энергии в электрическое поле атома на графике изменения напряжённости магнитного поля атома происходит до точки «1». Наибольшая скорость оттока энергии из электрического поля атома на графике изменения напряжённости поля точечного источника заряда происходит до точки «2». Точка «1» и точка «2» находятся на разных расстояниях от центра атома. В промежутке между этими точками, скорость притока энергии в электрическое поле атома резко уменьшается, а скорость оттока энергии из электрического поля атома в этом промежутке продолжает оставаться прежней (наибольшей). В результате, плотность энергии в электрическом поле атома в этой его области тоже начинает резко уменьшаться. С уменьшением плотности энергии, в ней возникает вихревое движение, и это вихревое движение энергии приводит уже к образованию электрического поля. Однако это поле ещё должно быть пульсирующим полем. Напомним, что пульсирующее поле – это такое поле, движение энергии которого происходит в виде бегущих волн, и поступление энергии в это поле происходит импульсами. 4.4. Образование пульсирующего поля. Образование таких импульсов в электрическом поле атома может происходить только, если в области, где плотность энергии этого поля является наибольшей, на графике рис. 4.2.b такая область находится в точке «А», скорость оттока энергии из этого поля резко увеличивается и становится значительно больше максимальной скорости притока энергии в это поле. Т.е. в точке «А» скорость оттока энергии из электрического поля атома должна становиться значительно больше, наибольшей скорости притока энергии в электрическое поле атома в области графика до точки «А». 54 Однако из графиков на рис. 4.2.а, скорость притока энергии до точки «А» больше скорости её оттока и до и после точки «А». Поэтому, чтобы скорость оттока энергии из электрического поля атома в точке «А» стала значительно больше наибольшей скорости притока энергии в электрическое поле атома необходимо, чтобы в этой точке произошло какое-то качественное изменение в состоянии энергии, которое бы привело к резкому увеличению скорости оттока энергии. Таким качественным изменением состояния энергии является образование в точке «А» вихревого движения, т.к. при этом у энергии появляется такое свойство как заряд. Следовательно, именно образование вихрей и приводит к резкому увеличению скорости оттока энергии из этого поля. А из этого следует, что скорость движения энергии в форме вихря значительно больше скорости движения энергии в безвихревой форме. В результате, полный цикл образования импульса в электрическом поле атома выглядит так. Между нейтральным кольцом и точкой «А» движение энергии в электрическое поле происходит в безвихревой форме. При этом происходит накопление этой энергии и увеличение её плотности. В точке «А» плотность этой энергии начинает уменьшаться, и это приводит к образованию вихревого движения энергии. В результате образования вихрей, скорость движения энергии резко увеличивается, и вся энергия электрического поля, накопившаяся в области между нейтральным кольцом и точкой «А», мгновенно уходит из этой области атома в окружающее пространство. Такой сброс энергии выглядит, как бегущая волна. Новое поступление энергии в электрическое поле атома, опять происходит в безвихревой форме. Это приводит к тому, что в области атома между нейтральным кольцом и точкой «А» опять накапливаться энергия. Когда скорость оттока этой энергии опять становится больше скорости её притока, в образовавшемся объёме энергии происходит образование вихрей, скорость движения энергии резко увеличивается, и этот объём энергии в виде очередной волны опять уходит из этой области атома. И такой цикл в электрическом поле атома повторяется постоянно. Следовательно, пульсирующее поле возникает в результате периодического изменения формы движения энергии с безвихревой формы в вихревую, и обратно. Т.к. у Протозвезды поле тоже является пульсирующем, то, следовательно, у ней тоже происходит периодическое изменение формы 55 движения энергии с безвихревой формы в вихревую, и обратно. Такое изменение формы движения энергии в Протозвезде можно объяснить тем, что на формирование вихрей требуется какое-то время, и пока они не сформировались, движение энергии поступающей в Протозвезду происходит в безвихревой форме. И только когда в поступившей энергии сформируются вихри, скорость движения энергии резко увеличивается, и вся поступившая к этому времени в Протозвезду энергия в виде волны уходит от места её поступления. После ухода волны, движение вновь поступающей в Протозвезду энергии опять происходит в безвихревой форме. Затем, когда и в этой порции энергии образуется вихрь, она тоже уходит в виде очередной волны, и т.д. В результате, каждый взрыв Протозвезды оказывается состоящим из бесконечно большого количества таких волн. 4.5. Расстояния между атомами. Магнитные и электрические поля атомов возбуждают между ними силы притяжения и отталкивания. Как возникают силы притяжения, было рассмотрено в этой главе выше. Как возникают силы отталкивания между двумя точечными зарядами с одинаковым знаком, было рассмотрено в первой главе. Силы и притяжения и отталкивания пропорциональны напряжённости полей, возбуждающих эти силы. В точке «А» напряжённость электрического поля значительно превышает напряжённость магнитного поля. Поэтому в этой точке силы отталкивания, возникающие при взаимодействии с другими частицами, будут всегда больше возникающих сил притяжения между ними. В результате, электрическое поле атомов образует в этой области атомов снаружи их нейтрального кольца сферу, которая защищает атомы от слияния с другими атомами, а также от поглощения другими частицами и телами. Область атома, в которую входит пространство внутри этой сферы и сама сфера, в современной физике называется ядром атома. На рис. 4.2 эта область находится левее точки rjdra (радиус ядра). Область атома, которая находится снаружи этой сферы, в современной физике называется электронным облаком. На рис. 4.2 эта область находится правее точки rjdra. Удаляясь от центра атома за точку «А», т.е. на рис. 4.2 двигаясь вправо от этой точки, напряжённость электрического поля атома снижается. Снижается также и напряжённость его магнитного поля. А вместе с ними снижаются и силы, которые возбуждаются действием этих полей. Силы, действующие на атомы, могут перемещать атомы 56 относительно друг друга. Однако если внешние для атомов условия не изменяются, то и расстояния между атомами остаются неизменными. А если расстояния между атомами не изменяются, то, следовательно, все силы, существующие между атомами, уравновешены. На атомы, кроме сил притяжения и отталкивания между ними, действуют также силы притяжения атомов в планете. В результате действия этих сил притяжения, расстояния между атомами уменьшаются и становятся такими, при которых силы отталкивания между атомами уравновешивают силы притяжения между атомами и силы притяжения между атомами и планетой. Граница между атомами, где эти силы уравновешены, в современной физике называется потенциальной ямой. На графике эта граница находится правее точки rjdra, в области электронного облака. Если растягивать атомы, то на рис 4.2 граница между ними сдвигается вправо от потенциальной ямы. При этом атомы начинают притягиваться друг к другу. При растяжении атомов, сила притяжения между атомами и планетой не изменилась, следовательно, изменились силы, действующие между атомами. Силы притяжения между атомами на границе между ними стали больше сил отталкивания. Если сжимать атомы, то на рис 4.2 граница между ними будет сдвигаться влево от потенциальной ямы. При этом атомы начнут отталкиваться друг от друга. Следовательно, на границе между атомами силы отталкивания между ними становятся больше магнитных сил притяжения. Из этих фактов следует, что изменение напряжённости электрического поля атомов происходит с большей скоростью, чем изменение напряжённости их магнитного поля. Скорость изменения напряжённости поля выражается в угле наклона графика изменения напряжённости этого поля, к оси расстояний. И угол наклона графика напряжённости электрического поля в области электронного облака атома на рис. 4.2.b, больше угла наклона графика напряжённости магнитного поля в этой области на рис. 4.2.а. Если эти графики построить вместе на одних осях координат, то правее точки, в которой находится потенциальная яма, они пересекутся. Известно, что при изменении внешних для атомов условий, расстояния между атомами изменяются. А это значит, что и силы, существующие между атомами, изменяются. Если расстояния между атомами уменьшаются, то, следовательно, силы притяжения между атомами становятся больше сил отталкивания между ними. Если 57 расстояния между атомами увеличиваются, то, следовательно, силы отталкивания между атомами становятся больше сил притяжения между ними. Однако если внешние условия для атомов перестают изменяться, то через какое-то время расстояния между атомами тоже перестают изменяться. Следовательно, равновесие сил, существующих между атомами, опять восстанавливается. Это восстановление равновесия сил тоже происходит в результате разной скорости изменения напряжённости магнитного и электрического полей атомов. Как это происходит, будет рассмотрено в главе «Потенциал космических тел». При определённом изменении внешних условиях происходит также изменение агрегатного состояния вещества. Этот материал будет рассмотрен в главе «Состояния материи». 4.6. Ещё некоторые элементы строения атома. Количество конусов распространения заряда у атомов разных элементов может быть разным. Но оно так же, как и у точечного заряда, будет таким, при котором конуса будут делить сферу, центром которой является центр атома, на равные части. Вихри в конусах распространения заряда электрического поля атома, расположенных у оси атома, будут взаимодействовать с вихрями его магнитного поля, и устойчивое положение конусов распространения заряда электрического поля атома по отношению к его магнитному полю будет, когда оси двух конусов, направленных в противоположные стороны, совместятся с осью магнитного поля атома. Вихрь в конусе, направленном в сторону положительного полюса, будет иметь такое же направление поступательного и вращательного движения, как и вихрь магнитного поля. Любое отклонение оси конуса от оси магнитного поля, будет вызывать появление силы притяжения между осью конуса и осью магнитного поля атома, как между проводами с одинаковым направлением тока. В результате действия этой силы, эти оси опять совместятся. Вихрь в конусе, направленном в сторону отрицательного полюса, будет иметь направление и поступательного и вращательного движения, противоположное вихрю магнитного поля. Оба вихря будут двигаться между витками друг друга. Этот конус связан с соседними конусами электрического поля силами притяжения. А между этими соседними конусами, и осью магнитного поля действуют силы отталкивания, как между проводами с противоположным направлением тока. Если ось 58 вихря конуса и ось магнитного поля совпадают, то силы отталкивания между осью магнитного поля и каждым из соседних конусов электрического поля являются одинаковыми, и отрицательный полярный конус находится в состоянии устойчивого равновесия. Любое отклонение оси отрицательного полярного конуса от оси магнитного поля, будет вызывать несимметричное изменение сил отталкивания, между соседними с полярным конусом конусами, и осью магнитного поля. Это отклонение будет вызывать также несимметричное изменение сил притяжения между полярным конусом и соседними конусами. В результате этих отклонений от симметрии, возникают силы, которые возвращают ось полярного конуса к оси магнитного поля атома. Т.к. магнитное поле на оси атомов имеет правое вращение вихря, то и вращение вихрей в полярных конусах распространения заряда атомов может быть тоже только правым. А т.к. все конуса распространения заряда у точечного заряда имеют одинаковое направление вращение вихрей, то вращение вихря и в остальных конусах распространения заряда атомов может быть только правым. Отсюда, электрический заряд атомов может быть только положительный, т.е. все атомы, образовавшиеся при переходе плазмы в газ, могут иметь только одинаковый, положительный знак заряда. Т.к. атом имеет электрическое поле, то он имеет и электрический заряд. Электрический заряд от точечного источника энергии на любой концентрической сфере, центр которой является центом источника, является одинаковым, а плотность заряда на ней изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от центра заряда. Напряжённость поля такого заряда изменяется тоже обратно пропорционально квадрату расстояния от центра заряда. Из выражения 4.1, напряжённость электрического поля атома в области электронного облака изменяется примерно обратно пропорционально кубу расстояния от центра атома. Т.е. напряжённость электрического поля атома в области электронного облака изменяется на порядок медленнее, чем напряжённость электрического поля точечного заряда. Заряд пропорционален напряжённости электрического поля, поэтому и заряд атома на концентрических сферах, и плотность заряда на них должны изменяться тоже на порядок медленнее, чем это происходит у точечного заряда. Следовательно, заряд атома на любой 59 концентрической сфере является не одинаковым, и с изменением радиуса сферы, изменяется обратно пропорционально радиусу. Плотность же заряда на таких сферах у атома изменяется обратно пропорционально кубу радиуса сферы. Заряд распространяется через конуса распространения заряда, и заряд, распространяющийся через один конус, равен общей величине заряда атома, делённой на количество конусов у него. Заряд в любом сечении конуса распространения заряда, так же как и заряд на концентрических сферах атома, изменяется обратно пропорционально расстоянию от центра атома. 4.7. Полная энергия атомов. Атомы – это форма существования энергии. Энергия в атомах существует в виде магнитного и электрического полей. Энергия каждого поля атома характеризуется напряжённостью и потенциалом поля. Но каждое из этих полей характеризует только часть энергии атомов. Для полной характеристики энергии атомов введём новую величину. Назовём её – полная энергия атомов. Полная энергия атома – это количество энергии атома, которое одновременно находится в магнитном и электрическом полях атома. Это количество энергии равно сумме энергий их магнитного и электрического полей. Количество энергии каждого поля атомов, находящегося в области пространства занимаемой атомом, пропорционально напряжённости этого поля. Следовательно, полная энергия атомов пропорциональна сумме напряжённостей их магнитного и электрического полей. 4.8. Классификация взаимодействий. В материале, изложенном в этой и предыдущих главах, было рассмотрено несколько примеров взаимодействия. В одних случаях в результате взаимодействия возникали силы притяжения, в других случаях – силы отталкивания. Назовём взаимодействие, при котором возникают силы притяжения, магнитным взаимодействием. А взаимодействие, при котором возникают силы отталкивания, электрическим взаимодействием. Из рассмотренных примеров видно, что вид взаимодействия не зависит от вида поля, в котором происходит взаимодействие. Вокруг проводов с током возникает магнитное поле. Но если при взаимодействии двух проводов с током, ток течёт в одном направлении, то между ними происходит магнитное взаимодействие. Если ток течёт в разных направлениях, то – электрическое взаимодействие. 60 Вокруг точечных зарядов возникает электрическое поле. Но при взаимодействии двух точечных зарядов с разными знаками, между ними возникает магнитное взаимодействие. При взаимодействии двух точечных зарядов с одинаковым знаком, между ними возникает электрическое взаимодействие. Из рассмотренных выше примеров, эти два вида взаимодействия возникают между проводами с током, между атомами и между точечными зарядами. Но кроме этого было рассмотрено ещё одно взаимодействие – это взаимодействие между атомами и потоком энергии от поля звезды. В результате этого взаимодействия между атомами и звездой тоже возникает сила притяжения, но, тем не менее, это взаимодействие отличается от магнитного взаимодействия. И между проводами с током, и между атомами, и между точечными зарядами, взаимодействие происходит между вихрями, диаметры которых соизмеримы друг с другом. Диаметр же вихрей поля Протозвезды значительно больше размера атомов. Это движение вихря поля Протозвезды для атомов является потоком энергии, совершающим только поступательное движение. Такой поток для атомов не несёт заряд, и поэтому взаимодействие между атомами и внешним потоком энергии, является взаимодействием между вихрями атомов имеющих заряд, и потоком энергии, не имеющим заряд. В результате, силы притяжения, возникающие при таком взаимодействии, оказываются значительно меньше сил притяжения, возникающих между проводами с током, между атомами или между точечными зарядами. Такое взаимодействие в современной физике называется гравитационным взаимодействием. Силы, которые возникают при магнитном и электрическом взаимодействии, действуют на оба объекта, между которыми происходит взаимодействие. При гравитационном взаимодействии, сила действует только на один, меньший объект, т.е. при гравитационном взаимодействии происходит не взаимодействие, а воздействие большего объекта на меньший. Поэтому гравитационное взаимодействие можно называть односторонним магнитным взаимодействием или неполным магнитным взаимодействием. Т.к. диаметры вихрей электрического поля атомов и поля звезды тоже являются несоизмеримыми, то электрического взаимодействия между атомами и потоком энергии от поля звезды тоже не происходит. Однако если плотность энергии поля звезды, с той стороны атомов, 61 которая направлена к звезде, будет больше чем с той стороны атомов, которая направлена в противоположную сторону, то между этими сторонами атомов возникает разность потенциалов поля звезды. Эта разность потенциалов будет возбуждать между атомами и звездой силу, которая будет выдавливать атомы в направлении от звезды. Т.е. это будет сила отталкивания между атомами и звездой. Эта сила отталкивания будет действовать тоже только на атомы, т.е. только на меньший объект, поэтому назовём такое взаимодействие неполным электрическим взаимодействием. На большом расстоянии от цента звезды потенциал поля звезды на расстояниях соизмеримых с атомами является практически одинаковым, поэтому на большом расстоянии от центра звезды сила отталкивания от неполного электрического взаимодействия между атомами и звездой не возникает. В результате, на большом расстоянии от центра звезды между атомами и звездой существует только сила притяжения гравитационного взаимодействия. Гравитационное и неполное электрическое взаимодействия принципиально не отличаются от магнитного и электрического взаимодействий, поэтому будем считать гравитационное взаимодействие разновидностью магнитного взаимодействия, а неполное электрическое взаимодействие разновидностью электрического взаимодействия. Основными же видами взаимодействия будем считать магнитное и электрическое взаимодействия. Поле, которое не несёт заряд, не является для атомов и тел ни электрическим и ни магнитным полем, поэтому ему необходимо дать название. Т.к. это поле участвует в гравитационном и неполном электрическом взаимодействии, то его можно называть гравитационным полем. И тогда гравитационное поле – это поле, движение энергии которого происходит или в безвихревой форме, или, если движение энергии всё же происходит в форме вихря, диаметр вихрей этого поля значительно превышает диаметр вихрей поля тела, с которым оно взаимодействует. Рассмотренные выше примеры взаимодействия различаются также и по способу контакта вихрей при взаимодействии. По этому признаку взаимодействия можно разделить на два типа. Если вихри при взаимодействии находятся на одной оси вращения, то назовём такой тип взаимодействия фронтальным. При этом ось вращения вихрей может быть не только прямой линией. Таким способом происходит взаимодействие между полюсами атомов, взаимодействие между 62 конусами взаимодействия двух точечных зарядов, а также взаимодействие между атомами и внешним потоком энергии. Если же вихри при взаимодействии не находятся на одной оси, и взаимодействие происходит в результате касания вихрей, то назовём такой тип взаимодействия касательным. Таким способом происходит взаимодействие между проводами с током и взаимодействие между вихрями в соседних конусах распространения заряда у точечного заряда. Величина силы взаимодействия при фронтальном типе взаимодействия пропорциональна косинусу угла, между направлениями осей вращения вихрей. А вид взаимодействия будет зависеть от знака перед числовым значением косинуса. Знак плюс будет означать магнитное взаимодействие, минус – электрическое. Если угол между направлениями осей вращения вихрей равен 0°, то направление поступательного движения вихрей совпадает. Косинус этого угла равен единице, сила взаимодействия будет наибольшей, а вид взаимодействия будет магнитным. Если угол между осями вихрей равен 90°, то косинус угла равен нулю, и взаимодействия между вихрями не происходит. Если этот угол равен 180°, то направление поступательного движения вихрей будет происходить навстречу друг другу. Косинус угла будет равен – 1, сила взаимодействия будет наибольшей, а вид взаимодействия будет электрическим. Величина силы взаимодействия при касательном типе взаимодействия будет тоже пропорциональны косинусу угла между направлениями осей, а вид взаимодействия будет также зависеть от знака числового значения косинуса. Если угол между направлениями осей вращения вихрей равен 0°, то эти оси параллельны и движение вихрей происходит в одну сторону. Косинус этого угла равен единице, сила взаимодействия будет наибольшей, а вид взаимодействия будет магнитным. Если этот угол равен 90°, то косинус угла равен нулю, и взаимодействия между вихрями не происходит. Если угол равен 180°, то эти оси параллельны, а движение вихрей происходит в противоположных направлениях. Косинус этого угла будет равен – 1, сила взаимодействия будет наибольшей, а вид взаимодействия будет электрическим. Виды и типы взаимодействия связаны друг с другом. Каждый вид взаимодействия может происходить двумя типами, и при каждом типе взаимодействия могут происходить оба вида взаимодействия. Кроме 63 этого, вихри могут одновременно участвовать в обоих видах и в обоих типах взаимодействия. Например, взаимодействие вихрей в конусах взаимодействия при взаимодействии двух точечных источников заряда. Если знак заряда точечных источников является одинаковый, то по оси вращения вихрей в конусах взаимодействия происходит электрическое взаимодействие фронтального типа. В плоскости же, перпендикулярной оси вращения этих вихрей, между этими вихрями и вихрями в соседних конусах распространения заряда происходит магнитное взаимодействие касательного типа. 4.9. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Движение энергии по замкнутым траекториям создаёт тороидальное магнитное поле, напряжённость которого изменяется обратно пропорционально кубу расстояния от центра поля. Под действием магнитных полей атомов между ними, и между ними и полем звезды, возникают силы притяжения. 2. Вокруг тороидального магнитного поля возникает электрическое поле. Под действием электрических полей атомов между ними возникают силы отталкивания. Электрическое поле атомов создаёт вокруг их нейтрального кольца сферу, напряженность поля в которой больше напряжённости магнитного поля атомов, в результате, и силы отталкивания, возникающие между атомами в этой области атомов, больше сил притяжения между ними. Силы отталкивания, возникающие в этой сфере, защищают атомы от слияния с другими атомами и от поглощения их другими частицами и телами. Область атомов, которая находится внутри этой сферы, считается ядром атомов. Область атомов, которая находится снаружи этой сферы, считается электронным облаком. 3. Атомы всегда находятся на таком расстоянии друг от друга, на котором силы притяжения между атомами и между атомами и звездой уравновешены силами отталкивания между ними. 4. Полная энергия атомов пропорциональна сумме напряжённости их магнитного и электрического полей. 5. Взаимодействия, существующие между разными структурами материи, по результату действия делятся на два вида: магнитное и электрическое взаимодействия. Гравитационное и неполное электрическое взаимодействия являются разновидностью этих 64 взаимодействий. По способу контакта вихрей, взаимодействия делятся на два типа: фронтальное и касательное взаимодействия. Глава 5. Космическое тело. В третьей главе было установлено, что плазма выброшенная Протозвездой, через какое-то время, перешла в другое состояние – газ, и что атомы в облаке газа в виде сферы удаляются от звезды. Напомним, что атомы образуются из двух квантов, движущихся навстречу друг другу с разной скоростью. После их столкновения, образовавшиеся атомы движутся по направлению кванта, имевшего большую скорость движения. Атомы движутся от Протозвезды под действием импульса, полученного ими при образовании. Импульс атомов равен векторной сумме импульсов обоих квантов. Т.е. вектор импульса атомов направлен в сторону вектора импульса кванта, имевшего большую скорость движения, а модуль импульса атомов равен разности модулей импульсов обоих квантов. На атомы также действует сила притяжения их к Протозвезде, которая возникает в результате подпитки атомов энергией от поля Протозвезды. Силы притяжения атомов к звезде уменьшают скорость движения атомов, и тем самым уменьшают и величину импульса атомов. 5.1. Образование тел из атомов. Атомы в облаке газа, в результате подпитки их энергией от одного общего источника выстраиваются в цепочки, по осям которых движется поток энергии от этого источника. С удалением облака газа от звезды, температура в нём уменьшается, а с уменьшением температуры, силы притяжения между атомами по отношению к силам отталкивания между ними увеличиваются. При определённом отношении сил притяжения между атомами по отношению к силам отталкивания между ними, между атомами возникают связи, и атомы соединяются в цепочки, по осям которых 65 возникает вихревое движение энергии магнитных полей атомов. Движение вихря является движением заряда, а направленное движение заряда – это ток, поэтому такие цепочки становятся проводниками, с одинаковым направлением тока. В результате, между соседними цепочками, как и между проводами с одинаковым направлением тока, возникают силы притяжения. Между атомами соседних цепочек действуют также силы отталкивания, которые уменьшают силы притяжения между цепочками. Однако с удалением облака газа от звезды, температура в нём всё больше уменьшается, а силы притяжения между атомами по отношению к силам отталкивания между ними всё больше увеличиваются. При определённом отношении сил притяжения между цепочками частиц, по отношению к силам отталкивания между частицами в соседних цепочках, между цепочками частиц тоже возникают связи. В результате, в различных частях газовой сферы, из этих цепочек атомов начинают образовываться тела. Начинается образование этих тел в тех областях газового облака, в которых температура газа оказывается наименьшей. Температура в газовом облаке пропорциональна напряжённости поля Протозвезды в нём. Поле Протозвезды распространяется волнами в виде вихрей и импульсов. Вихрь – это движение энергии в виде спирали. При таком движении в вихре существуют плотные слои энергии и разряжённые её слои. Там, куда попадают плотные слои энергии, напряжённость поля имеет наибольшие значения. Там, куда попадают разряжённые слои энергии, напряжённость поля имеет наименьшие значения. В импульсах напряжённость поля тоже является не одинаковой. В начале импульса на оси конуса распространения заряда напряжённость поля является наибольшей, в конце импульса, а также у стенки конуса распространения заряда – наименьшей. В тех областях газового облака, где при наименьшей напряжённости этого поля температура газа становится равна температуре, при которой между частицами газа возникают связи, и начинается образование этих тел. При образовании связей между цепочками, из вихрей отдельных цепочек образуется один общий вихрь, который вращается вокруг этой группы цепочек (растущего из атомов тела). Происходит это так же, как вокруг проводов с одинаковым направлением тока. Этот общий вихрь вращает и само тело, и оно вращается в том же направлении, что и этот общий вихрь. 66 Этот общий вихрь создаёт вокруг тела магнитное поле. Это магнитное поле будет таким же, как магнитное поле вокруг проводника с током. Под действием этого магнитного поля, к этим формирующимся телам, притягиваются всё новые цепочки атомов и более мелкие тела из окружающего пространства. В результате, размеры тел, а вместе с ним, и напряжённость их магнитных полей увеличиваются. С ростом этих тел, действие их магнитных полей распространяется всё дальше, и притяжение цепочек атомов и более мелких тел происходит из всё более дальних областей пространства. Так продолжается до тех пор, пока всё вещество из этого выброса Протозвезды не собирается в крупные тела, которые продолжают удаляться от неё. Потоки внешней энергии, двигаясь по цепочкам атомов этих тел, подпитывают их энергией, которая в свою очередь подпитывает энергией и магнитные поля этих тел. Силы притяжения между атомами такого образовавшегося тела и Протозвездой образуют силу притяжения между телом и Протозвездой. Эта сила притяжения равна сумме всех сил притяжения между атомами и Протозвездой. Эта сила, как и силы притяжения между атомами и Протозвездой, будет являться силой притяжения гравитационного взаимодействия. Она будет пропорциональна напряжённости поля Протозвезды в точке пространства, где находится образовавшееся тело. Размер этих тел является значительно больше размера атомов, из которых они состоят, поэтому потенциал поля Протозвезды с той стороны тел из атомов, которая направлена к Протозвезде, оказывается больше потенциала этого поля с той стороны тел из атомов, которая находится с противоположной стороны от Протозвезды. Эта разность потенциалов поля Протозвезды с противоположных сторон образовавшихся тел из атомов возбуждает между Протозвездой и этими телами силу отталкивания неполного электрического взаимодействия. Эта сила отталкивания тоже пропорциональна напряжённости поля Протозвезды в точке, где находится образовавшееся тело. Т.е. и сила притяжения и сила отталкивания между образовавшимися телами из атомов и Протозвездой пропорциональны напряжённости одного и того же поля в точке, где находится тело, поэтому эти силы одинаковы и уравновешивают друг друга. В результате, после образования этих тел, их движение происходит только под действием импульса, который имеют атомы этих тел. 67 Эти тела имеют такое же магнитное поле, как у проводника с током. Солнце, наша планета и другие планеты Солнечной системы имеют тороидальное магнитное поле, поэтому следует предположить, что если не все, то большинство тел во Вселенной тоже имеют тороидальное магнитное поле, и, следовательно, процесс образования этих тел на этом ещё не закончился. 5.2. Квазары. При появлении магнитных полей у этих тел, силы притяжения в этих телах возникают не только между цепочками, но и между магнитным полем этих тел и цепочками. Эти силы притяжения прижимают цепочки атомов к оси вращения тела, что приводит к сжатию этих тел. Этому сжатию противостоят только силы отталкивания между атомами. С ростом напряжённости магнитных полей этих тел, растёт и величина их сжатия. Вращаясь и двигаясь в пространстве, эти тела из атомов принимают шарообразную форму. Наибольшая сила сжатия у тела такой формы будет в плоскости его экватора, а наименьшая сила сжатия будет на полюсах тела. В результате такого неравномерного сжатия, цепочки атомов из прямых линий принимают форму полуокружностей (рис. 5.1 слева). Силы сжатия магнитного поля, в конце концов, превышают силы отталкивания между атомами. Граница между атомами переходит в ту область ядра атомов, где электрического поля атомов уже нет, и силы отталкивания между ними отсутствуют. Под действием сил сжатия между атомами, границы между ними исчезают, и атомы превращаются в плазму. Это происходит в центре тел, где напряжённость магнитного поля является наибольшей. Рис. 5.1 На рис. 5.1 жирной синей линией изображено образовавшееся тело из атомов в сечении по оси вращения в трёх стадиях. Слева – в 68 стадии тела из атомов, в центре – при переходе тела из атомов в звезду, справа – в стадии звезды. Чёрным цветом изображены траектории поступательного движения вихря образовавшегося тела, синим цветом заштрихована область с низким потенциалом поля. При превращении атомов в плазму, поступательное движение вихрей магнитных полей атомов по замкнутым траекториям прекращается, и энергия, которая двигалась внутри нейтрального кольца атомов, тоже начинает распространяться в окружающее пространство. В результате, количество энергии, распространяющейся из плазмы, становится больше количества энергии, которое распространялось от атомов, что приводит к увеличению температуры материи. Это увеличение температуры материи в плазме приводит к увеличению температуры вещества, находящегося в приграничном к плазме слое вещества, и переходу этого приграничного к плазме слоя вещества тоже в плазму. Это в свою очередь приводит к увеличению температуры материи в этой плазме и к нагреву и переходу в плазму последующего приграничного слоя вещества, и т.д. Т.е. в теле начинает происходить цепная реакция, которая приводит к тому, что всё вещество тела переходит в плазму. Этот переход происходит с очень большой скоростью и выглядит как взрыв, в результате которого тело из атомов превращается в звезду, состоящую из плазмы. Потоки энергии, которые в виде вихрей двигались по цепочкам атомов, при переходе их в плазму, сливаются в один общий вихрь плазмы, который вращается вокруг оси образовавшейся звезды. В образующейся плазме сил отталкивания нет, поэтому при образовании плазмы, скорость сжатия материи резко увеличивается. Т.к. образование плазмы начинается в центре тела, то и увеличение скорости сжатия материи начинается в плоскости экватора. В результате быстрого сжатия материи в плоскости экватора образующейся звезды, на её экваторе возникает область, где плотность её материи резко уменьшается. На рис. 5.1 в центре, эта область заштрихована синим цветом. Это уменьшение плотности плазмы в области экватора приводит к тому, что начало и конец траекторий поступательного движения вихря образующейся звезды, смещаются в область экватора и там замыкаются (рис 5.1 справа). В результате, после перехода всех атомов в плазму, поступательное движение вихря образовавшейся звезды начинает 69 происходить уже по замкнутым траекториям, и магнитное поле звезды оказывается тороидальным магнитным полем. Напряжённость тороидального магнитного поля звезды изменяется обратно пропорционально кубу расстояния от её центра. С возникновением у звезды такого поля, у нее, как и у атома, возникает также и электрическое поле, которое создаёт вокруг звезды электрический заряд. Знак электрического заряда звезды будет такой же, как и знак электрического заряда атомов, т.е. положительный. Причины возникновения положительного заряда у звёзд такие же, как и у атомов. Они были рассмотрены в предыдущей главе. В результате, тело из атомов, превращаясь в звезду, становится многократно увеличенной копией атома. Около оси звезды, вихрь её магнитного поля движется вместе с потоком внешней энергии, и в этой области звезды он подпитывается энергией от внешнего потока. На южном полюсе звезды, где внешний поток энергии входит в звезду, её вихрь имеет наименьший потенциал. На северном полюсе звезды, где происходит отделение внешнего потока энергии от вихря звезды, её вихрь имеет наибольший потенциал. Эта разность потенциалов с противоположных сторон звезды, заставляет вихрь на поверхности звезды совершать поступательное движение в направлении, противоположном направлению поступательного движения вихря около оси, а затем и дальше по замкнутой траектории. Между обоими этими направлениями поступательного движения вихря возникает нейтральное кольцо, где происходит отражение энергии, движущейся в обоих направлениях, т.к. они имеют разный знак заряда. Звезда движется в одном из конусов распространения заряда Протозвезды и поток энергии от Протозвезды не только пронизывает звезду внутри её нейтрального кольца, но и обтекает её по поверхности звезды (рис. 3.2). На поверхности звезды, вихрь звезды сталкивается с потоком энергии от Протозвезды, обтекающим звезду по поверхности, и на этой поверхности происходит отражение её энергии внутрь звезды. Энергия Протозвезды отражается в сторону от звезды. Граница между звездой и потоком энергии от Протозвезды проходит в той области пространства, где давление от вихрей звезды и потока энергии от Протозвезды является одинаковым, а потенциал поля равен нулю. Движение энергии магнитного поля звезды по замкнутым траекториям, сдерживает её распространение в радиальных от центра 70 звезды направлениях и рассеивание её в окружающее пространство. Отражение энергии магнитного поля звезды на границе звезды и внешнего потока энергии внутрь звезды тоже сдерживает её рассеивание. В результате, рассеивание энергии звезды в окружающее пространство происходит только электрическим полем звезды. Но подпитка звезды энергией от поля Протозвезды, восполняет эти её потери энергии, и это даёт возможность звезде существовать, пока существует такая подпитка. Будем называть тела, которые имеют тороидальное магнитное и электрическое поля космическими телами. Атомы тоже имеют тороидальное магнитное и электрическое поля, и, следовательно, тоже являются космическими телами. Чтобы отличать элементарные частицы от звёзд и планет, будем называть звёзды и планеты комическими макротелами, а элементарные частицы – космическими микротелами. Тела же из атомов, которые формируются из выброса и которые не имеют электрического поля, будем называть первичными космическими телами. В результате подпитки звёзд энергией от поля Протозвезды, между северным и южным полюсами звёзд поддерживается разность потенциалов и внутреннее поле, под действием которого между этими звёздами и Протозвездой возникает сила притяжения гравитационного взаимодействия. Такая сила притяжения пропорциональна напряжённости поля Протозвезды в точке, где находится звезда. Образовавшиеся звёзды имеют примерно такие же размеры, что и первичные тела, из которых они образовались, поэтому потенциал поля Протозвезды на полюсах звёзд оказывается не одинаковым. Потенциал поля Протозвезды с той стороны звезды, которая направлена к Протозвезде оказывается больше потенциала поля Протозвезды с той стороны звезды, которая направлена в противоположную сторону. Эта разность потенциалов поля Протозвезды на полюсах звёзд возбуждает между образовавшимися звездами и Протозвездой силу отталкивания неполного электрического взаимодействия. Эта сила отталкивания тоже пропорциональна напряжённости поля Протозвезды в точке, где находится звезда. В результате, сила притяжения и сила отталкивания между звёздами и Протозвездой оказываются пропорциональны напряжённости одного и того же поля в точке, где находится звезда, поэтому эти силы одинаковы и уравновешивают друг друга. Т.к. все 71 силы, существующие между звёздами и Протозвездой, уравновешены, то движение звёзд происходит только под действием импульса, который они получили от атомов своего первичного тела. Величина этого импульса пропорциональна напряжённости поля, при которой образовались кванты, из которых затем образовались атомы. Но пока атомы находились в облаке газа, величина этого импульса уменьшалась под действием сил притяжения атомов к Протозвезде. После того как из атомов образовалось первичное космическое тело, и между ним и Протозвездой возникла сила отталкивания, величина этого импульса, а вместе с ним и скорость движения этого тела, перестаёт уменьшаться. Однако со временем масса звёзд уменьшается, а т.к. импульс звёзд сохраняется, то с уменьшением их массы скорость движения звёзд увеличивается. Оси вращения этих звёзд, как и оси вращения атомов, направлены по направлению потока внешней энергии. Этот поток движется по спирали и в каждой точке пространства он имеет своё направление. В результате, оси вращения этих звёзд в пространстве имеют разное направление. Эти звёзды являются теми космическими телами, которые астрономы и сейчас находят во Вселенной, и которые называются квазарами. 5.3. Звёзды. При возникновении определённых условий, у квазаров периодически начинают происходить выбросы плазмы в окружающее пространство. Условия и причины возникновения выбросов, будут рассмотрены в следующей главе. Эти выбросы происходят в виде взрыва. Так как квазары имеют тороидальное магнитное поле, то выбрасываемая плазма разлетается от них уже не в виде сфер, а в виде вращающихся колец по экватору звезды, в плоскости перпендикулярной оси вращения квазара. Эти кольца подобны кольцам, которые существуют вокруг Сатурна. Образование колец из выбрасываемой плазмы объясняется следующим образом. В момент выброса часть плазмы, которая находится на поверхности тела, получает от электрического поля звезды импульс, под действием которого эта часть плазмы отрывается и движется в радиальных от центра звезды направлениях. Препятствует эту движению плазмы силы притяжения, возбуждаемые магнитным полем звезды. Импульс, получаемый плазмой, пропорционален напряжённости электрического поля звезды. Силы притяжения плазмы к звезде пропорциональны напряжённости магнитного поля звезды. 72 Из материала четвёртой главы, напряжённость тороидального магнитного поля вдоль её оси на одинаковом расстоянии от центра поля, больше напряжённости этого поля в плоскости экватора. Напряжённость же электрического поля, возникающего вокруг тороидального магнитного поля, рассчитывается из выражения 4.1, и вдоль оси меньше напряжённости этого поля в плоскости экватора. В результате, импульс, получаемый выбрасываемой плазмой в плоскости экватора звезды, оказывается больше сил притяжения плазмы к звезде в этой области. А импульс, получаемый плазмой на полюсах звезды, оказывается меньше сил притяжения плазмы к звезде в этой области. Та часть плазмы, которая выбрасывается у северного полюса, имея недостаточную величину импульса по отношению к силам притяжения, по магнитным силовым линиям уходит в сторону экватора. А плазма, выбрасываемая у южного полюса, имея недостаточную величину импульса по отношению к силам притяжения, возвращается опять к этому же полюсу. Плазма же выброшенная на экваторе, имея достаточный импульс, формируется в кольцо и удаляется от квазара. С удалением такого кольца, диаметр его увеличивается. При этом, под воздействием вращательного движения вихря магнитного поля звезды, это кольцо из плазмы вращается вокруг неё. С удалением кольца из плазмы от квазара, температура плазмы в нём уменьшается, и в этом кольце, в той же последовательности что была описана выше для выбросов Протозвезды, плазма переходит в атомы газа. Эти атомы находятся в зоне действия уже двух полей – электрического и магнитного полей квазара. Потоки энергии электрического поля квазара вращаются вокруг осей, имеющих радиальное от центра квазара направление. Поток энергии магнитного поля квазара вращается вокруг оси квазара. Т.е. эти потоки энергии в области, где находятся атомы, направлены почти перпендикулярно друг другу. Внешние потоки всегда ориентируют оси космических тел в направлении своего движения, и если подпитка атомов происходит от нескольких потоков энергии имеющих разное направление, то направление осей атомов совпадает с направлением суммарного вектора скорости движения энергии от этих потоков в точке, в которой находятся атомы. Поток энергии магнитного поля квазара для атомов, как и поток энергии его электрического поля, является потоком, совершающим только поступательное движение. Такой поток энергии 73 для атомов не несёт заряда. В результате, взаимодействие, возникающее между вихрем магнитного поля атомов и этими потоками, является гравитационным. Т.к. потенциал обоих полей звёзд на расстояниях соизмеримых с атомами является практически одинаковым, то сила отталкивания, от неполного электрического взаимодействия, между атомами и обоими полями звезды не возникает. Из этого газа затем формируются новые первичные космические тела. Из этих тел, таким же образом, как и из первичных тел квазаров, в виде взрыва образуются те тела, которые мы называем звёздами. Эти звёзды имеют магнитное и электрическое поля, и они также вращаются вокруг своей оси. Знак электрического заряда звёзд, является таким же, как и у рассмотренных ранее космических тел, т.е. положительный. Между звёздами и квазаром, в результате подпитки звёзд энергией от полей квазара, возникает гравитационное взаимодействие и сила притяжения. Т.к. квазар имеет магнитное и электрическое поля, то подпитка звёзд энергией происходит от обоих этих полей. В результате, сила притяжения между звёздами и квазаром состоит из двух составляющих: составляющей силы притяжения, которая возбуждается электрическим полем квазара, и составляющей силы притяжения, которая возбуждается его магнитным полем. Сила притяжения пропорциональна сумме напряжённостей обоих полей квазара в точке, где находится звезда. Т.к. сумма напряжённости обоих полей любого космического тела изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от его центра, то и сила притяжения звёзд к квазару изменяется тоже обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Между звёздами и квазаром возникает также сила отталкивания неполного электрического взаимодействия. Эта сила отталкивания между ними возникает тоже от обоих полей квазара, под действием разности потенциалов этих полей с двух противоположных сторон звезды, находящихся на прямой, проходящей через центры квазара и звезды. Силы и притяжения и силы отталкивания пропорциональны напряжённости одних и тех же полей, поэтому эти силы уравновешивают друг друга. В результате, поступательное движение звёзд, в радиальных от квазара направлениях, происходит только под действием импульса, полученного ими от атомов своего первичного тела. 74 Под действием вращательного движения вихря магнитного поля квазара, звёзды совершают также вращательное движение в плоскости экватора квазара. Это вращение происходит в том же направлении, в каком вращается и сам квазар. В результате обоих видов движения: поступательного движения звёзд от квазара и вращательного движения вокруг него, траектории движения звёзд представляют собой раскручивающуюся спираль в плоскости экватора квазара. Так образуются спиральные галактики. Оси этих галактик являются осями квазаров. Как образуются другие типы галактик, будет рассмотрено в главе «Потенциал космических тел». Звёзды, кроме обоих полей квазара, находятся также в зоне действия поля Протозвезды, поэтому подпитка звёзд энергией происходит также и от поля Протозвезды. Направление потоков внешней энергии оказывает ориентирующее воздействие на ось вращения звёзд, и это направление осей звёзд совпадает с направлением суммарного вектора скорости движения энергии от этих потоков в точке, в которой находится звезда. Выбросы у квазаров происходят до тех пор, пока существуют условия, которые вызывают эти выбросы. За этот период почти всё вещество квазаров переходит в вещество звёзд, и когда выбросы у них прекращаются, квазары становятся обычными звездами. 5.4. Планеты и спутники планет. У сформировавшихся звёзд, как и у квазаров, при возникновении определённых условий, начинают периодически происходить выбросы. Вещество этих выбросов разлетается также по экватору, в плоскости перпендикулярной оси вращения звезды, и из этого вещества уже образуются планеты. В нашей Солнечной системе все планеты находятся на постоянных орбитах, и на каждой орбите находится только одна планета. Т.к. на каждой из орбит находится только одна планета, то, следовательно, атомы, образовавшиеся из выброса звезды, собирается в одно первичное космическое тело. Образование этого первичного космического тела, как и в предыдущем случае, будет начинаться с формирования множества небольших первичных тел, которые затем постепенно соединяются в одно первичное тело. Подтверждением этого является пояс астероидов в нашей Солнечной системе, который состоит из множества мелких тел. В этом поясе, в результате определённых условий о которых будет сказано ниже, эти мелкие первичные 75 космические тела не соединились в одно тело, и из этого выброса образования планеты не произошло. Соединение мелких первичных космических тел может произойти, только если эти тела будут находиться на одной орбите. А это может произойти только при условии, что после начала формирования этих тел, импульс атомов в радиальном от звезды направлении, в результате действия сил притяжения атомов к звезде, становится равным нулю, и между первичными космическими телами и звездой остаются только силы притяжения и силы отталкивания, которые уравновешивают друг друга. При формировании, эти первичные тела растут с разной скоростью, и поэтому имеют разную массу. А, имея разную массу, они имеют и разную скорость движения на орбите, и тела, движущиеся быстрее, догоняют тела, движущиеся медленнее. Слияние этих тел происходит под действием сил притяжения, которые возбуждаются магнитными полями этих тел. Этому слиянию ничто не препятствует, т.к. эти тела не имеют электрического поля, и силы отталкивания между ними не возникают. Это слияние продолжается до тех пор, пока всё вещество из выброса не собирается в одно первичное космическое тело. Планеты проходят те же стадии развития, что и звёзды. Магнитное поле этих тел сжимает их, и при определённой степени сжатия, газ в них в виде взрыва переходит в плазму. Планеты тоже становятся маленькими звездами, и у них тоже возникают магнитное и электрическое поля. При наличии соответствующих условий, у планет также начинают происходить выбросы. Выброс у них тоже происходит по экватору, в виде колец, и из этого вещества уже получаются спутники планет. Они образуются так же, как и все другие типы космических тел и многие из них проходят те же стадии развития. Те спутники планет, которые прошли все стадии развития, тоже имеют магнитные и электрические поля. Движение таких спутников вокруг планет, происходит так же, как происходит движение планет вокруг звёзд. Через какой-то промежуток времени планеты остывают. При этом почти вся плазма планет переходит в газ, и они становятся газовыми. Как происходит образование элементов, будет рассмотрено в главе «Элементы». Но в центре газовых тел остаётся ядро из плазмы. При той температуре, которая существует в ядре планет, вещество может существовать только в состоянии плазмы. Это ядро и является у них источником магнитного и электрического полей. Тоже самое 76 происходит и со спутниками планет, если после образования первичного тела они превращаются в звезду. Образование твёрдого покрытия у части газовых космических тел, происходит уже после их остывания. В поясе астероидов переход газа мелких первичных космических тел в твёрдое состояние произошёл раньше, чем они успели соединиться в одно тело и пройти остальные описанные выше этапы развития. В результате, вещество этих тел состоит из атомов того элемента, который образуется непосредственно из плазмы выброса звезды. Процесс образования твёрдого покрытия у газовых космических тел будет рассмотрен в следующей главе. Затем у звезды, происходит следующий выброс, и всё повторяется снова. Так продолжается до тех пор, пока сохраняются условия, которые вызывают выбросы у звезды. В результате того, что силы притяжения между звездой и планетами, а также планетами и спутниками планет, уравновешиваются силами отталкивания между ними, планеты вращаются по круговым орбитам вокруг звёзд, а спутники планет вращаются по круговым орбитам вокруг планет. Точнее эти орбиты являются эллиптическими, т.к. звезда движется в пространстве и постоянно смещается, относительно орбит планет, в сторону малого радиуса. Такое же смещение происходит и с планетами, относительно орбит спутников планет. Направление собственных осей вращения этих космических тел, как и осей вращения звёзд, зависит от направления потоков энергии полей, в зоне которых эти тела находятся. Эти направления осей космических тел совпадают с направлением суммарного вектора скорости движения энергии от этих потоков в точке, в которой находится космическое тело. Подпитка энергией космических тел нашей Солнечной системы в настоящее время происходит от электрического и магнитного полей Солнца, а также от полей из центра галактики. В то время, когда происходило формирование Солнечной системы, их подпитка энергией происходила также и из центра Вселенной. В настоящее время Солнечная система находится очень далеко от центра Вселенной, и подпитка космических тел этой системы из центра Вселенной, является очень незначительной. 5.5. Сила тяжести. Сила тяжести – это сила притяжения между космическим телом и частицами этого тела. Сила притяжения возникает 77 в результате подпитки частиц энергией от внешнего поля. Подпитка частиц энергией происходит от магнитного и электрического полей космического тела, поэтому и сила притяжения возникает от обоих этих полей. Сумма напряжённостей обоих полей космического тела изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния от центра тела. Также изменяется и сила притяжения между космическим телом и частицами этого тела. Оба поля космического тела распространяются от его ядра, поэтому будем называть эту силу, силой притяжения между ядром космического тела и его частицами. Потоки энергии от электрического поля космического тела колеблются около радиального от центра планеты направления. В результате, результирующий вектор скорости этих потоков имеет радиальное (вертикальное) направление, а составляющая силы тяжести от электрического поля направлена к центру космического тела. Потоки энергии от магнитного поля космического тела вращаются вокруг оси космического тела, и вектор скорости этого потока в любой точке магнитного поля направлен по горизонтальной поверхности. В результате, сила тяжести направлена не к центру космического тела, а в сторону, противоположную направлению вращения вихря магнитного поля, от этого центра. Т.к. космическое тело и вихрь его магнитного поля вращаются в одном направлении, то сила тяжести направлена в сторону, противоположную направлению вращения космического тела. То обстоятельство, что это отклонение от центра космического тела является очень небольшим, говорит о том, что составляющая силы тяжести от электрического поля значительно больше составляющей силы тяжести от магнитного поля. Величина каждой составляющей силы тяжести пропорциональна напряжённости соответствующего поля в точке, где находится частица. Если частица находится на поверхности космического тела, то, следовательно, напряжённости соответствующих полей на его поверхности. Напряжённость полей пропорциональна скорости движения вихрей этих полей, а эта скорость обратно пропорциональна диаметру вихрей. И если составляющая силы тяжести от электрического поля значительно больше составляющей силы тяжести от магнитного поля, то, следовательно, диаметр вихрей электрического поля космического тела на его поверхности значительно меньше диаметра вихрей его магнитного поля на этой поверхности. 78 Диаметр вихрей электрического поля космического тела по всей поверхности тела является одинаковым. Диаметр вихря магнитного поля космического тела зависит от широты, и на экваторе является наибольшим, а на полюсах – наименьшим. Поэтому, составляющая силы тяжести от магнитного поля на полюсах космического тела оказывается больше, чем на его экваторе. Скорость движения вихря магнитного поля космического тела на полюсах тоже является не одинаковой, на северном полюсе она больше скорости его движения на южном полюсе, поэтому и составляющая силы тяжести от магнитного поля на северном полюсе будет больше, чем на южном. Т.к. диаметр вихрей электрического поля космического тела на поверхности значительно больше диаметра вихрей электрического поля частиц, то силы отталкивания электрического взаимодействия между частицами и ядром космического тела на его поверхности не возникают. Силы отталкивания неполного электрического взаимодействия между частицами и ядром космического тела, которые возникают в результате разности потенциалов электрического и магнитного полей космического тела с противоположных сторон частиц, на его поверхности тоже не возникают, т.к. на расстояниях, соизмеримых с размерами частиц, потенциал обоих полей космического тела на его поверхности является практически одинаковым. Но если сила отталкивания между частицами и ядром космического тела отсутствует, то под действием сил притяжения между ними, частицы должны были бы вдавливаться в ядро и превращаться в плазму. При этом должна была бы начаться цепная реакция, и всё оставшееся вещество тоже должно было бы перейти в плазму. Такая цепная реакция происходит в первичных космических телах при превращении их в звезду. Но этого не происходит, следовательно, в какой-то области космического тела сила отталкивания между частицами и ядром космического тела всё-таки возникает. Эта сила отталкивания может возникнуть на границе между плазмой ядра и веществом космического тела. В этой области космического тела напряжённость его магнитного и электрического полей резко увеличивается, и в этой его области с двух противоположных сторон частиц разность потенциалов этих полей уже возникает. Сила отталкивания, возникающая под действием этой разности потенциалов, будет пропорциональна сумме напряжённости этих полей. 79 Сила притяжения между частицами и ядром космического тела от гравитационного взаимодействия, тоже пропорциональна сумме напряжённости этих полей. И, следовательно, сила отталкивания неполного электрического взаимодействия и сила притяжения гравитационного взаимодействия будут равны, и поэтому будут уравновешивать друг друга. Однако на частицы, которые находятся в этой области космического тела, оказывают давление частицы, которые находятся за пределами этой области, и на которые действуют только силы притяжения к ядру космического тела. Чтобы уравновесить это давление, в этой области должна существовать ещё какая-то сила отталкивания между частицами и ядром космического тела. Это может быть только сила отталкивания электрического взаимодействия. Электрическое взаимодействие между частицами и ядром космического тела может возникать только, если диаметр вихрей электрического поля космического тела оказывается соизмеримым с диаметром вихрей электрического поля частиц. Такой диаметр вихри электрического поля космического тела могут иметь на границе между плазмой ядра и веществом, т.е. там, где происходит зарождение вихрей. Но если в этой области космического тела вихри его электрического поля являются соизмеримыми с вихрями частиц, то между вихрем электрического поля космического тела и магнитными полями частиц возникает уже не гравитационное, а магнитное взаимодействие. Это взаимодействие является более сильным, поэтому оно будет ориентировать оси частиц по направлению поступательного движения этих вихрей, т.е. в радиальном от центра космического тела направлении. Направление этих осей становится перпендикулярно потоку энергии магнитного поля космического тела. Поэтому силы притяжения от магнитного поля космического тела между частицами и ядром космического тела в этой его области возникать уже не будут. В результате, в этой области космического тела, между его ядром и частицами действуют следующие силы: сила притяжения магнитного взаимодействия от электрического поля космического тела, сила отталкивания электрического взаимодействия от электрического поля космического тела и сила отталкивания неполного электрического взаимодействия от обоих полей космического тела. Т.е. на границе между плазмой и веществом, сумма сил отталкивания между частицами 80 и ядром космического тела оказывается больше сил притяжения между ними. Вот эта большая сила отталкивания уравновешивает давление вышележащих частиц и предотвращает вдавливание частиц космического тела в плазму ядра. Первый слой частиц от ядра космического тела находится на таком расстоянии от ядра, на котором силы притяжения между частицами и ядром космического тела, а также давление от вышележащих частиц, равны силам отталкивания между частицами и ядром космического тела. Т.к. около ядра космического тела сила отталкивания между частицами и ядром космического тела является больше сил притяжения между ними, то и сила тяжести на частицы в этой области не действует, и, следовательно, в этой области они не имеют веса. 5.6. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Образование всех космических тел во Вселенной происходит почти одинаково. Начинается этот процесс с образования из плазмы выброса звезды атомов газа. Затем из этих атомов образуются первичные космические тела. В результате сжатия этих тел, атомы, из которых состоят эти тела, переходят в плазму и эти тела превращаются в звёзды. У этих звёзд тоже происходят выбросы плазмы, из которой опять образуются атомы, и т.д. Из плазмы выбросов самых первых образовавшихся звёзд – квазаров, образуются обычные звёзды, которые образуют галактики. Из плазмы выбросов звёзд образуются планеты, которые входят в состав звёздных систем. Из плазмы выбросов планет в состоянии звёзд образуются спутники планет. 2. Материя квазаров и звёзд постоянно находится в состоянии плазмы. Планеты и спутники планет со временем остывают, и их материя находится в двух состояниях: в ядре в состоянии плазмы, за пределами ядра в состоянии вещества. Если космическое тело является газовым, то вещество в нём находится в состоянии газа. Если космическое тело имеет твёрдое покрытие, то вещество в нём находится в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. 3. Сила тяжести, которая существует на остывших космических телах, является силой притяжения между ядром космических тел и частицами этого тела. 81 Глава 6. Влияние внешних полей на внутренние поля космического тела. Все космические тела имеют магнитное и электрическое поля, которые для каждого тела являются его внутренними полями. Эти внутренние поля подпитываются энергией от внешних источников. Внешними источниками являются окружающие данное тело другие космические тела, и, прежде всего, материнское космическое тело. Магнитные и электрические поля от внешнего источника будем называть внешними для космического тела полями. Рассмотрим, какое воздействие оказывают внешние поля на космическое тело. Основное влияние на космическое тело оказывают поля материнского космического тела, и в первую очередь электрическое поле материнского космического тела. 6.1. Движение во внешнем электрическом поле. Электрическое поле космического тела распространяется в виде бегущих волн, и движение волн происходит в форме импульсов. Что это такое было рассмотрено в начале второй главы. И вот в таком поле движутся космические тела. Рассмотрим, как будет изменяться напряжённость внешнего поля для космических тел, движущихся в таком поле. Импульсы имеют примерно постоянное расположение в пространстве относительно источника поля, т.е. начало и конец каждого импульса находятся примерно на одном и том же расстоянии от центра источника, и волны энергии, распространяющиеся от этого источника, движутся относительно импульсов. Когда волна энергии попадает в начало импульса, где вихрь имеет наименьший радиус, большая часть энергии волны оказывается сконцентрированной у оси конуса, и напряжённость поля в волне у оси конуса распространения заряда оказывается наибольшей. Когда волна энергии доходит до конца импульса, где вихрь имеет наибольший радиус, энергия волны равномерно распределяется по всей поверхности сечения конуса сферой отражения, и напряжённость поля в волне оказывается наименьшей. Затем, при переходе в следующий импульс, опять происходит концентрация энергии волны у оси конуса и резкое увеличение напряжённости поля в волне, и затем, опять плавное уменьшение её. 82 Т.е. при движении волны относительно импульсов напряжённость поля в волне на оси конуса распространения заряда то увеличивается, то уменьшается. При этом наибольшие и наименьшие значения напряжённости поля в волне в начале и в конце импульсов, с удалением импульса от источника поля, уменьшаются обратно пропорционально кубу расстояния. R a) r jadra r E b) r На рис. 6.1.а - изображён график изменения радиуса вихря в конусе распространения заряда электрического поля, от расстояния. На рис. 6.1.b – изображён график напряженности электрического поля на оси вращения вихря, от расстояния. У стенок же конуса распространения заряда изменение напряжённости поля в волне от изменения радиуса вихря в импульсе не происходит, и изменение напряжённости поля в волне в этой области конуса происходит в результате увеличения расстояния от источника поля. В результате, напряжённость поля в волне у стенок конуса на Рис. 6.1 83 протяжении импульса изменяется обратно пропорционально кубу расстояния от источника поля. И только в конце импульса, на сфере отражения, напряжённость поля в волне резко уменьшается. Затем на протяжении следующего импульса изменение напряжённости поля в волне опять происходит обратно пропорционально кубу расстояния от источника поля, а в конце импульса опять происходит резкое её уменьшение. Так происходит изменение напряжённости поля в волне. В промежутке же между волнами энергии, напряжённость поля изменяется обратно пропорционально кубу расстояния от источника поля, и значения напряжённости поля в этом промежутке меньше, чем значения напряжённости поля в волне и в начале и в конце импульса. Поэтому, если рассматривать напряжённость в любой точке этого поля, то она в результате движения через неё волн энергии, будет колебаться. При этом амплитуда колебаний напряжённости поля в точке, находящейся в начале импульса, будет больше амплитуды колебания в точке, находящейся в конце импульса. Космические тела тоже движутся относительно импульсов. И т.к. скорость движения волн энергии больше скорости движения космических тел, то волны также движутся относительно космических тел. Когда волна внешней энергии проходит через космическое тело, напряжённость внешнего для него поля увеличивается, когда волна внешней энергии уходит из космического тела, напряжённость внешнего для него поля уменьшается. Если волна внешней энергии настигает тело, которое движется по оси конуса распространения заряда, когда оно находится в начале импульса, то волна «прошивает» тело при наибольшей напряжённости поля в волне для этого импульса. Если волна внешней энергии настигает такое космическое тело, когда оно находится в конце импульса, то волна «прошивает» тело при наименьшей напряжённости поля в волне для этого импульса. При переходе космического тела в следующий импульс, напряжённость поля в волне, прошивающей это космическое тело, резко увеличивается, а затем, по мере продвижения космического тела относительно импульса, напряжённость поля в волне, прошивающей его, уменьшается пропорционально кубу расстояния от источника поля. Для космического тела, которое движется у стенки конуса распространения заряда, на протяжении всего импульса напряжённость 84 поля в волне, прошивающей это тело, плавно уменьшается обратно пропорционально расстоянию в кубе. И только когда происходит переход космического тела в следующий импульс, происходит резкое снижение напряжённости поля в прошивающей волне. В промежутках же между волнами энергии, где бы космическое тело ни двигалось, на оси конуса распространения заряда, или у стенки конуса, напряжённость внешнего для него поля оказывается наименьшей для той точки поля, в которой оно находится. Если космическое тело движется между осью конуса распространения заряда и стенкой конуса, то изменение амплитуды колебания напряжённости поля в волне, прошивающей космическое тело, имеет какие-то промежуточные значения между значениями напряжённости поля в волне, прошивающей космическое тело, которое движется у оси конуса распространения заряда и у стенки этого конуса. Т.е. напряжённость внешнего для космического тела поля колеблется, и амплитуда его колебаний является не постоянной, она тоже колеблется. Такое периодическое изменение амплитуды колебаний с частотой, значительно меньшей чем частота самих колебаний, называется амплитудной модуляцией колебаний. Следовательно, колебания напряжённости материнского электрического поля являются для дочернего космического тела колебаниями с амплитудной модуляцией. Пропорционально изменению напряжённости внешнего поля, происходит изменение величины подпитки внутренних полей космического тела, движущегося в этом внешнем поле, что вызывает изменение напряжённости его внутренних полей. Т.е. эти колебания внешнего поля вызывают также и колебания напряжённости внутренних полей космического тела. Если для космического тела напряжённость внешнего электрического поля растёт, то, получая от него большее количество энергии, растёт и напряжённость его магнитного поля и количество энергии, которое это поле может удерживать. Это приводит к тому, что количество энергии, которое поступает из магнитного поля в электрическое, уменьшается. Чем больше будет скорость роста напряжённости магнитного поля космического тела, тем больше энергии будет оставаться в его магнитном поле, и меньше энергии будет поступать в его электрическое поле. Т.е. количество поступаемой в электрическое поле космического тела энергии будет обратно 85 пропорционально скорости изменения напряжённости его магнитного поля. В результате, в зависимости от скорости изменения напряжённости внутреннего магнитного поля космического тела, возможны три варианта изменения напряжённости его внутреннего электрического поля. Если скорость роста напряжённости магнитного поля космического тела меньше скорости распространения энергии его электрического поля, то напряжённость электрического поля тоже растёт, но скорость этого роста меньше скорости роста напряжённости магнитного поля. Если скорость роста напряжённости магнитного поля равна скорости распространения энергии электрического поля, то количество энергии, которое поступает из магнитного поля в электрическое, не изменяется, и напряжённость электрического поля остаётся такой, какой была до начала роста напряжённости магнитного поля. Если же скорость роста напряжённости магнитного поля больше скорости распространения энергии электрического поля, то количество энергии, которое поступает из магнитного поля в электрическое, и напряжённость электрического поля уменьшаются. В этом случае, изменение напряжённостей магнитного и электрического полей космического тела происходит в противофазе. Если для космического тела напряжённость внешнего электрического поля уменьшается, то соответственно уменьшается и напряжённость его магнитного поля. Вместе с ней уменьшается и количество энергии, которое это поле может удерживать. Освобождающаяся отсюда энергия рассеивается в окружающее пространство в радиальных от центра тела направлениях, увеличивая тем самым количество энергии электрического поля космического тела. Это количество энергии будет тоже пропорционально скорости изменения напряжённости магнитного поля космического тела. Если скорость уменьшения напряжённости магнитного поля меньше скорости распространения энергии электрического поля, то напряжённость электрического поля тоже уменьшается, но она уменьшаться медленнее, чем напряжённость магнитного поля. Если скорость уменьшения напряжённости магнитного поля равна скорости распространения энергии электрического поля, то напряжённость электрического поля не изменяется. Если же скорость уменьшения напряжённости магнитного поля больше скорости распространения 86 энергии электрического поля, то напряжённость электрического поля увеличивается. В этом случае, изменение напряжённостей магнитного и электрического полей опять происходит в противофазе. 6.2. Выброс. Если изменение полей космического тела происходит в противофазе и напряжённость его магнитного поля уменьшается, то напряжённость его электрического поля увеличивается. Уменьшение напряжённости магнитного поля космического тела приводит к тому, что это поле уже не может больше удерживать прежнее количество плазмы, и часть её, получая импульс от быстро растущего электрического поля, отрывается от космического тела и выбрасывается в окружающее пространство. Вот такой отрыв части плазмы от звезды и является тем, что в предыдущей главе было названо выбросом. Т.к. для изменения напряжённости полей космического тела в противофазе скорость изменения напряжённости его полей должна быть больше скорости распространения энергии в этой среде, т.е. очень большой, то выброс у космического тела происходит в виде взрыва. Из этого следует, что выброс у космического тела происходит при определённой скорости изменения его магнитного поля. Скорость изменения напряжённости его магнитного поля пропорциональна скорости изменения напряжённости внешнего поля. Скорость изменения напряжённости внешнего поля пропорциональна разности между наибольшей напряжённостью поля в волне и наименьшей напряжённостью поля в промежутке между волнами. Эта разность является амплитудой колебания напряжённости внешнего для космического тела поля. Т.е. скорость изменения напряжённости внешнего для космического тела поля пропорциональна амплитуде колебания напряжённости этого поля. Амплитуда колебаний напряжённости поля в волне изменяется в результате удаления волны от источника поля, а для космического тела, движущегося по оси конуса распространения заряда, и от изменения радиуса вращения вихря в импульсе. Амплитуда колебаний напряжённости поля в волне с удалением волны от источника поля постоянно уменьшается, а амплитуда колебаний напряжённости поля в волне от изменения радиуса вращения вихря в импульсе в начале каждого импульса увеличивается, а затем на протяжении импульса уменьшается. В результате, наибольшая скорость изменения напряжённости внешнего поля для космического тела, движущегося по оси конуса распространения заряда, оказывается, когда волна внешнего 87 поля прошивает его в начале импульса. Соответственно и выброс у космического тела, движущегося по такой траектории, может происходить тоже, только когда волна внешнего поля прошивает его в начале импульса. При этом при входе волны внешнего поля в космическое тело напряжённость его магнитного поля увеличивается, а напряжённость его электрического поля уменьшается, что приводит сначала к сжатию космического тела. И только затем, когда волна внешнего поля уходит из космического тела и напряжённость его магнитного поля начинает уменьшаться, у него и происходит выброс. Наибольшая амплитуда колебания напряжённости внешнего поля для космического тела, движущегося у стенки конуса распространения заряда, возникает, когда волна внешнего поля выходит из космического тела в момент перехода его в следующий импульс. В этом случае напряжённость внешнего поля для космического тела уменьшается и от того, что волна внешней энергии уходит из него, и от того, что напряжённость внешнего поля резко уменьшается при переходе в следующий импульс. Следовательно, и выброс у космического тела, движущегося по такой траектории, может происходить тоже, только когда волна внешней поля выходит из космического тела в момент перехода его в следующий импульс. Для космического тела, движущегося между осью и стенкой конуса распространения заряда, наибольшая амплитуда колебания напряжённости поля в прошивающей волне внешней энергии, будет находиться в промежутке между концом и началом импульса или в начале импульса. И выбросы у тел, движущихся по такой траектории, будут проходить тоже в этом промежутке. 6.3. Величина выброса. Чем больше уменьшится напряжённость магнитного поля при выбросе, тем меньше будет масса плазмы, которую сможет оно удерживать, и больше будет масса плазмы в выбросе. Чем больше увеличится напряжённость электрического поля при выбросе, тем больше будет импульс, сообщённый выброшенной плазме, и тем дальше удалится выброс от космического тела. Т.е. величина выброса (его масса и дальность) пропорциональна амплитуде колебания напряжённости полей космического тела при выбросе, а, следовательно, и скорости изменения напряжённости его внутренних полей. Величина выброса зависит также и от массы космического тела. Масса космического тела пропорционально напряжённости его 88 магнитного поля. Предположим, что напряжённость внешнего для двух космических тел с разной массой (с разной напряжённостью магнитного поля) уменьшится на 10%, то и напряжённость магнитных полей этих космических тел тоже уменьшится на 10%. Однако 10% от поля с большей напряжённостью будет больше, чем 10% от поля с меньшей напряжённостью. Следовательно, амплитуда колебания напряжённости магнитного поля космического тела с большей напряжённостью будет больше, чем амплитуда колебания напряжённости магнитного поля космического тела с меньшей напряжённостью. Т.е. амплитуда колебания напряжённости полей у космического тела с большей массой будет больше, чем амплитуда колебания напряжённости полей у космического тела с меньшей массой. Соответственно и масса выброса при одинаковой амплитуде колебания напряжённости внешнего поля у космического тела с большей массой будет больше, чем у космического тела с меньшей массой. Совершая выбросы, масса космического тела уменьшается, а вместе с ней уменьшает и величина последующих выбросов. В звёздных системах, в которых из каждого выброса получается по одной планете, это должно выражаться в том, что размеры планет должны быть пропорциональны расстоянию планеты от звезды. Однако в нашей Солнечной системе эта закономерность соблюдается только для планет с твёрдым покрытием, а для газовых планет эта зависимость уже не соблюдается. Причиной невыполнения этой закономерности для газовых планет является уменьшение со временем размеров космических тел. Причины же уменьшения размеров космических тел будут рассмотрены в этой главе ниже. В результате выбросов у космических тел, а также других процессов, которые уменьшают их массу, напряжённость внутренних полей космических тел тоже уменьшается, а вместе с ней уменьшается и амплитуда колебаний напряжённости их внутренних полей. При определённой величине этой амплитуды выбросы у них прекращаются, и космические тела переходят в стабильную фазу. Колебания внешнего поля вызывают у них только колебания активности внутренних полей. Такие колебания активности внутренних полей происходит и у Солнца, они так и называются колебания Солнечной активности. Источником внешнего электрического поля для Солнца является центр галактики. Период таких колебаний в настоящее время составляет примерно одиннадцать лет. Колебания напряжённости электрического 89 поля происходят в результате движения энергии в виде волн и в результате движения космического тела относительно импульсов этого электрического поля. Период колебания напряжённости поля в волне энергии, с удалением волны от источника поля, не изменяется, поэтому он является таким же, как и в центре галактики, и не может составлять одиннадцать лет. Следовательно, изменение активности Солнца происходит в результате движения Солнца относительно импульсов электрического поля из центра галактики, и период импульса в области пространства, где сейчас находится Солнце, составляет примерно одиннадцать лет. Т.к. период импульса не является постоянным, то с удалением Солнца от центра галактики, он увеличивается. 6.4. Влияние амплитудной модуляции колебаний на космические тела. В материале, изложенном выше, было рассмотрено воздействие на космическое тело внешнего поля только от одного источника. В действительности же, все космические тела кроме квазаров находятся под воздействием внешних полей от нескольких источников. Для Солнца – это поля от квазара и поле от Протозвезды. Для планет Солнечной системы, это поля от Солнца, квазара и от поля Протозвезды. И поле от каждого источника имеет свою частоту и амплитуду колебаний напряженности. В результате сложения частот и амплитуд колебаний от всех источников, амплитудная модуляция колебаний напряжённости внешнего поля оказывается более сложной, чем амплитудная модуляция колебаний, которые были рассмотрены в начале главы. Но и для квазаров амплитуда колебаний напряжённости внешнего поля изменяется не только от движения их относительно импульсов поля Протозвезды, но и от колебаний заряда Протозвезды. Эти колебания заряда Протозвезды вызывают изменение скорости движения энергии её поля, и соответственно скорости изменения напряжённости поля в волнах энергии этого поля. Такая более сложная амплитудная модуляция колебаний напряжённости внешнего поля, оказывает своё влияние и на величину выбросов у космических тел, движущихся в зоне действия таких полей. Если космическое тело, у которого происходит выброс, находится в области, где амплитуда колебаний напряжённости внешнего поля между импульсами или в начале импульсов является наибольшей, то и величина выброса у него получается наибольшей. Когда космическое 90 тело попадает в область, где амплитуда колебаний внешнего поля между импульсами или в начале импульса является наименьшей, то и величина выброса у него тоже получается наименьшей. В результате, и величина выбросов, и размеры космических тел и в галактиках и в звёздных системах, образовавшихся из этих выбросов, получаются то больше, то меньше. Амплитудная модуляция колебаний напряжённости внешнего поля для квазаров хорошо видна на структуре спиральных галактик. Они состоят из более плотных и менее плотных рукавов. Плотные области галактики образовывались, когда напряжённость поля Протозвезды имело наибольшую величину, т.е. после того, как у Протозвезды происходил очередной выброс. В результате, количество плазмы, выбрасываемой квазаром, оказывалось наибольшим, и количество звёзд, образовавшихся из этой плазмы, тоже оказывалось наибольшим. Разряжённые области галактики образовывались, когда напряжённость поля Протозвезды имело наименьшую величину. По количеству плотных рукавов можно определить, сколько выбросов Протозвезды произошло за время существования той или иной галактики. В предыдущем параграфе было установлено, почему происходят колебания Солнечной активности. Причиной этих колебаний является движение Солнца относительно импульсов электрического поля из центра галактики. Эти колебания были рассмотрены, при неизменяющейся напряжённости электрического поля из центра галактики. На самом деле напряжённость этого поля изменяется, и изменяется она и от движения галактики относительно импульсов поля от Протозвезды, и от колебаний заряда Протозвезды. В результате, Солнечная активность имеет несколько периодов колебаний, самый наименьший из которых, и составляет примерно одиннадцать лет. Однако таких периодов колебаний Солнечной активности существует ещё как минимум два. В результате одного из таких периодов колебания Солнечной активности, и происходит периодическое глобальное изменение температуры нашей планеты. Наиболее вероятно, что глобальное изменение температуры нашей планеты происходит в результате движения нашей галактики относительно импульсов поля Протозвезды. 6.5. Внешнее поле от такого же космического тела. Но не только материнское космическое тело оказывает влияние на космическое тело. Электрические поля таких же, или даже меньших, 91 соседних космических тел тоже оказывают влияние на космическое тело. Взаимодействие таких космических тел происходит как взаимодействие между точечными зарядами с одинаковым знаком. Вихри электрического поля одного космического тела, ввинчиваются во встречные вихри электрического поля другого тела. И таким образом, происходит обмен энергией между этими телами. Когда максимальная напряжённость в волне от внешнего электрического поля, совпадает с максимальной напряжённостью в волне от внутреннего электрического поля космического тела, напряжённость внутреннего электрического поля в волне резко возрастает. Такое явление в современной физике называется резонансом. Это приводит к резкому увеличению амплитуды колебания в волне, и такая волна с увеличенной амплитудой движется в направлении наименьшего потенциала, существующего в этой области пространства. Направление наименьшего потенциала совпадает с направлением силовых линий электрического поля космического тела, имеющего большую напряжённость электрического поля (большую мощность). При взаимодействии космических тел одинакового типа, напряжённость от внутреннего электрического поля всегда больше напряжённости от внешнего электрического поля, т.к. напряжённость электрического поля в любой точке пространства, обратно пропорциональна кубу расстояния от источника этого поля. В результате, движение этой волны происходит в направлении силовых линий внутреннего электрического поля космического тела, в котором возникла такая волна. Такая волна в современной физике называется солитоном. Такую волну можно также назвать резонансной волной. Напряжённость поля в такой волне, по отношению к напряжённости электрического поля всего космического тела, является очень небольшой, и эта волна не затрагивает всё космическое тело, а имеет местный характер. Распространение резонансной волны происходит внутри конуса распространения заряда электрического поля космического тела, в котором возникает эта резонансная волна. Амплитуда колебания резонансной волны равна сумме амплитуд колебания обоих волн. Амплитуды колебания волн обратно пропорциональны расстоянию этих волн от их источников. Т.к. расстояние от внешнего источника много больше, чем от внутреннего источника, то амплитуда колебания волны от внутреннего источника больше амплитуды колебания волны от внешнего источника. Поэтому, 92 амплитуда колебания резонансной волны в основном зависит от амплитуды колебания волны от внутреннего источника поля, а, следовательно, и от расстояния от центра космического тела, в котором возникла резонансная волна. Она обратно пропорциональна расстоянию от центра космического тела до того места, где возникла такая волна. Из этого следует, что чем ближе к центру космического тела возникнет резонансная волна, тем больше будет её амплитуда колебания. Амплитуда колебаний резонансной волны будет зависеть также и от расстояния между космическими телами, которые являются источником этих волн. В результате резонансных волн, время от времени на Солнце в различных его частях происходят вспышки. На Земле от резонансных волн происходят землетрясения, извержения вулканов. Вероятно, что смерчи, а так же обычные циклоны и антициклоны, которые формируют погоду на планете, тоже образуются в результате резонансных волн, которые образуются на поверхности планеты. 6.6. Образование твёрдого покрытия. После остывания все космические тела становятся газовыми. Материя в этих телах находится в двух состояниях. В центре тела, в ядре – в состоянии плазмы, в остальной части тела – в газообразном состоянии. Но это уже не однородный газ, который получается из плазмы выбросов, а газ, состоящий из атомов разных элементов. Как происходило образование элементов на нашей планете, будет рассмотрено в главе «Элементы». Здесь только можно сказать, что образование элементов при остывании космических тел происходило слоями друг за другом, в той же последовательности, в какой они находятся в периодической таблице элементов. Чем тяжелее элемент, тем ближе к центру тела происходило его образование. Затем, в результате диффузии атомов, произошло перемешивание элементов, но большая концентрация атомов какого-то одного элемента на любом расстоянии от центра космического тела, как это происходит в атмосфере нашей планеты, тем не менее, остаётся. Т.к. при переходе плазмы в газ из плазмы образуются только атомы, то все элементы в газовых космических телах находятся в атомарном состоянии, т.е. в состоянии инертных газов. Известно, что для перехода газа в твёрдое состояние необходимо этот газ или охладить, или сжать, или сделать то и другое. Наиболее вероятным является вариант сжатия космического тела, поэтому рассмотрим здесь только этот вариант. Все варианты перехода газа в 93 твёрдое состояние будут рассмотрены в главе «Температура и давление». Сжатие газового космического тела может произойти, если сумма напряжённостей его магнитного и электрического полей значительно увеличится. Такое значительное увеличение напряжённости полей космического тела может произойти только, во время очередного выброса звезды, когда энергия, выброшенная звездой, удаляясь от неё в виде волны, проходит через уже существующее газовое космическое тело, сформировавшееся из предыдущего выброса. При этом напряжённость его магнитного поля увеличивается. Напряжённость же электрического поля космического тела или тоже увеличивается, или если она уменьшается, то уменьшается медленнее, чем увеличивается напряжённость магнитного поля, или она не изменяется. Во всех этих случаях сумма напряжённости обоих полей космического тела будет увеличиваться. Увеличение напряжённости полей космического тела приводит к увеличению сил притяжения между атомами космического тела и его ядром. С увеличением сил притяжения между атомами космического тела и его ядром, расстояния между атомами этого тела и его ядром уменьшаются. При этом уменьшаются и расстояния между атомами, а силы притяжения между атомами по отношению к силам отталкивания между ними увеличиваются. Более подробно процессы, которые происходят между атомами при сжатии газа, будут рассмотрены в главе «Температура и давление». При определённом отношении сил притяжения между атомами по отношению к силам отталкивания между ними, и происходит переход газа в жидкое и твёрдое состояние вещества. Переход атомов газа в другие агрегатные состояния происходит в результате образования между ними связей. Т.к. элементы в газовом космическом теле находятся в перемешанном состоянии, то образование связей происходит между атомами разных элементов. В результате образования этих связей, в космическом теле и возникают разные химические соединения. Такие связи могут образовываться только между атомами определённых элементов, и количество того или иного элемента в химическом соединении будет зависеть от валентности элементов. Поэтому атомы некоторых элементов могут оказаться в остатке. В этом случае связи образуются между атомами одного элемента. Такими 94 элементами на нашей планете оказались кислород и водород. Т.к. эти элементы находились на поверхности космического тела, где сила сжатия оказывается наименьшей, то они перешли только в жидкое состояние. После ухода волны внешней энергии от космического тела, силы притяжения между атомами космического тела и его ядром уменьшаются. С уменьшением этих сил, расстояния между атомами этого тела должны увеличиваться. Но если вещество находится в твёрдом состоянии, то силы связи между атомами твёрдого вещества являются значительно больше сил притяжения между атомами и ядром космического тела, и изменение сил притяжения между атомами космического тела и его ядром не влияют на состояние твёрдого вещества. В результате, расстояния между атомами твёрдых веществ, сохраняются, и на космическом теле остаётся твёрдое покрытие. Твёрдое покрытие находится на поверхности тела, где температура вещества, позволяет ему находиться в твёрдом состоянии. Под этим твёрдым покрытием находится мантия – расплавленное твёрдое вещество. Ядро тела, остаётся в состоянии плазмы, и именно температура плазмы поддерживает мантию в расплавленном состоянии. Т.к. расстояния между атомами веществ космического тела, перешедших в твёрдое состояние, не изменяются, то объём твёрдого вещества космического тела, после ухода волны внешней энергии от него оказывается таким, каким этот объём оказался при сжатии космического тела. Т.е. объём твёрдого вещества космического тела стал значительно меньше того объёма, которое это вещество имело в состоянии газа. В результате, и объём всего космического тела после образовании твёрдого покрытия на нём становится меньше того объёма, которое это тело имело до сжатия. Сила связи между атомами жидких веществ является значительно меньше силы связи между атомами твёрдых веществ, поэтому уменьшение сил притяжения между атомами и ядром космического тела, после ухода волны внешней энергии от космического тела, приводит к увеличению расстояний между атомами и ядром космического тела. Одновременно с этим, происходит также увеличение расстояния между атомами этих веществ, и часть этих веществ переходит обратно в состояние газа, образуя атмосферу космического тела. 95 Однако, как было установлено выше, размер космического тела при образовании твёрдого покрытия значительно уменьшается. В результате, атомы газа образовавшего атмосферу, после прекращения действия сил сжатия, под действием сил притяжения между частицами газа и ядром космического тела, а также под действием давления от вышележащих частиц, оказываются значительно ближе к центру космического тела, чем они были до его сжатия. При меньшем расстоянии атомов до центра тела, расстояния между атомами тоже оказываются меньше, а силы притяжения между атомами по отношению к силам отталкивания между ними, оказываются больше, чем были до сжатия тела. В результате, эти атомы, при переходе в газообразное состояние, не возвращается в атомарное состояние, и остаются соединёнными попарно в молекулах газа. Более подробно процессы, происходящие в космических телах при образовании твёрдого покрытия и атмосферы, тоже будут рассмотрены в главе «Температура и давление». После перехода в газообразное состояние, молекулы этих элементов располагаются над твёрдой поверхностью космического тела, в зависимости от их атомного веса. В результате диффузии молекулы газа разных элементов оказываются перемешанными, но концентрация различных газов в атмосфере по высоте не одинакова, и зависит она от атомного веса элемента. Чем больше атомный вес элемента, тем ближе располагается большая концентрация этого газа к поверхности космического тела. Сразу после образования твёрдого покрытия, поверхности космических тел оказываются ровными, а процентное содержание того или иного элемента в любой области коры оказывается зависимым от расстояния от этой области до центра космического тела. Затем, под воздействием сейсмических процессов (землетрясений, вулканических извержений), происходило перемешивание веществ и образование гор и впадин. Во впадинах на нашей планете собиралась вода, которая тоже образовалась при сжатии планеты в результате химической реакции между атомами водорода и кислорода. Эта вода образовала моря и океаны на планете. В нашей Солнечной системе волны внешней энергии при выбросах Солнца, которые вызывают образование твёрдого покрытия, проходили через все космические тела, существующие в ней. Однако 96 только у части из них образовалось такое покрытие. Причина этого следующая. Образование или не образование связей твёрдого вещества между атомами космического тела зависит от расстояния между атомами при сжатии космического тела. Расстояния между атомами при сжатии зависят от величины сжатия космического тела, а эта величина сжатия пропорциональна амплитуде колебания напряжённости внешнего поля в волне, прошивающей космическое тело. Амплитуда колебания напряжённости поля в волне, с удалением от источника поля, изменяется обратно пропорционально кубу расстоянию от источника. Поэтому, с увеличением расстояния от звезды до космического тела, величина сжатия этого тела, при прохождении через него волны внешнего поля, уменьшается. В результате, до какого-то определённого расстояния от звезды, величина сжатия космического тела от волны выброса, является достаточной для образования между атомами связей твёрдого вещества, и на космических телах, находящихся в этой области пространства, образуется твёрдое покрытие. На космических телах, находящихся за пределами этой области пространства, величина сжатия космического тела оказывается недостаточной для образования связей твёрдого вещества между атомами этих тел. В результате, газ в этих телах, при прохождении через них волны внешней энергии, переходит только в жидкое состояние. После ухода волны внешней энергии от выброса звезды из космического тела, сила притяжения между частицами жидкости и ядром космического тела, уменьшается. С уменьшением сил притяжения между ними, расстояния между атомами и ядром космического тела, а также между атомами, увеличиваются, и становятся такими, какими они были до сжатия космического тела. Вместе с расстояниями, становятся такими, какими они были до сжатия, силы притяжения и отталкивания между атомами. В результате, объём этих космических тел восстанавливается, а жидкость на этих космических телах переходит в газ. При этом газ в этих космических телах возвращается в состояние инертного газа. 6.7. Изменение массы и размеров космических тел. Все космические тела имеют постоянную подпитку энергией от материнского космического тела или от Протозвезды. Протозвезда не является космическим телом, но, тем не менее, является источником 97 энергии. Величина подпитки энергией пропорциональна напряжённости поля, от которого происходит подпитка, в той области пространства, в которой находится космическое тело. С удалением космического тела от материнского космического тела, напряжённость полей материнского космического тела уменьшается, а вместе с ним уменьшается и величина подпитки космического тела энергией. С уменьшением подпитки космических тел энергией, уменьшается напряженность их магнитных полей. С уменьшением напряжённости этого поля плазменных космических тел (квазаров и звёзд), оно не может больше удерживать прежнее количество энергии, и часть энергии этих тел рассеивается их электрическим полем в окружающее пространство. В результате, с удалением плазменного космического тела от материнского космического тела его масса, а вместе с ней и размеры этого тела, уменьшаются. Т.е. с удалением квазаров от Протозвезды и звёзд от квазаров, масса и размеры и квазаров и звёзд уменьшаются. С уменьшением размера звёзд, уменьшается и подпитка энергией планет звёздной системы, а вместе с ней уменьшается и напряжённость магнитного и электрического полей планет. Планеты состоят из частиц вещества. Для существования частиц тоже необходима подпитка их энергией, и величина подпитки должна быть пропорциональна массе частиц. Если же энергии для подпитки частиц не хватает, то вихрь магнитного поля частицы на положительном полюсе будет иметь недостаточный потенциал для движения его по замкнутой траектории. Поэтому частицы, которым не хватает энергии для подпитки, рассеивают свою энергию в окружающее пространство и исчезают. Граница планеты проходит в той области пространства, где напряжённость её полей становится недостаточной для подпитки частиц планеты энергией. С уменьшением напряжённости полей планет, её граница перемещается к центру планеты, а частицы, которые остаются за этой границей, в результате недостатка подпитывающей энергии, распадаются. При этом масса и размеры планет уменьшаются. В результате, самые дальние планеты в нашей Солнечной системе, которые должны были бы иметь самые большие размеры, в настоящее время имеют размеры намного меньшие, чем те размеры, которые они имели после образования. Причём размеры планет, уменьшаются обратно пропорционально расстоянию от планеты до Солнца. 98 Но среди планет с твёрдым покрытием, размер твёрдой части планеты остаётся неизменным, поэтому он остаётся пропорционален расстоянию от планеты до Солнца. Для твёрдой части этих планет такая закономерность сохраняется потому, что при сжатии планеты во время образования твёрдого покрытия, её вещество значительно переместилось к её центру, и у вещества твёрдой части таких планет появляется большой запас напряжённости подпитывающего поля. Кроме этого, между частицами твердого вещества существуют связи. По этим связям, энергия внешнего поля постоянно перемещается по веществу, и частицы, которые попадают в зону, где напряжённость внешнего поля является недостаточной, могут получать такую энергию от частиц, которые находятся в зоне, где напряжённость внешнего поля является достаточной. Для газообразной же части вещества этих планет уменьшение массы происходит, и это отражается и на общем размере планет. Такое уменьшение массы выражается в уменьшении плотности атмосферы планет, а уменьшение размеров выражается в уменьшении толщины атмосферы. У самой дальней планеты с твёрдым покрытием у Марса атмосферы уже нет. С уменьшением же расстояния от Солнца до планеты, плотность и толщина атмосферы у планет увеличивается. У спутников планет происходят такие же процессы изменения массы и размера, что и у планет. 6.8. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Напряжённость внешнего для космических макротел поля является переменной. Колебания напряжённости внешнего поля являются для космического тела колебаниями с амплитудной модуляцией. Такое изменение напряжённости внешнего поля приводит к различным процессам в космических макротелах. 2. Колебания напряжённости внешнего для космического макротела поля приводит к колебаниям напряжённости его внутренних полей. При этом напряжённость магнитного поля космического тела изменяется пропорционально напряжённости внешнего поля. Изменение же напряжённости электрического поля космического тела зависит от скорости изменения напряжённости его магнитного поля. При определенной амплитуде колебания напряжённости внешнего поля, изменение напряжённости внутренних полей космического тела происходит в противофазе, и если при этом напряжённость магнитного 99 поля космического тела, находящегося в состоянии плазмы, уменьшается, то у него происходит выброс. 3. Твёрдое покрытие на газовом космическом теле возникает в результате сжатия этого тела, когда при очередном выбросе звезды, волна внешней энергии от этого выброса, удаляясь от звезды, проходит через это тело. При определённой степени сжатия этого тела, газ в нём переходит в твёрдое и жидкое состояние. Твёрдое вещество образует твёрдое покрытие этого тела. Вещества, которые при сжатии космического тела перешли в жидкость, после ухода волны внешней энергии от космического тела переходят в газообразное состояние и образуют атмосферу этого тела. 4. Все космические тела подпитываются энергией от внешних источников, и с удалением космических макротел от центра Вселенной величина этой подпитки уменьшается. С уменьшением такой подпитки, уменьшаются и размеры этих тел. В этой главе было закончено также рассмотрение всех процессов, происходящих при существовании космических макротел во Вселенной. Из этого материала время существования всех космических макротел во Вселенной можно разделить на два основных периода. Первый период – это время, в течение которого происходит формирование первичного космического тела, превращение его в звезду и в течение которого у него происходят выбросы. Назовём этот период существования космических макротел активным. Второй период существования космических макротел – это время, в течение которого с космическими макротелами не происходит ни каких значительных изменений. Назовём этот период существования космических макротел стабильным. Для звёзд это период наступает, когда у них прекращаются выбросы. Для планет и спутников планет этот период наступает, когда они остывают или когда у них образуется твёрдое покрытие. Глава 7. Потенциал космических тел. 7.1. Потенциал частиц. Вещество может находиться в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. Изменение агрегатного состояния 100 вещества происходит в результате изменения отношения между силами отталкивания и силами притяжения между частицами. Если между частицами вещества, которое находится в газообразном состоянии, силы притяжения между частицами становятся больше сил отталкивания между ними, расстояния между частицами уменьшаются, и при определённом расстоянии между ними, вещество переходит в жидкое состояние. Если силы притяжения между частицами будут и дальше оставаться больше сил отталкивания, то расстояния между частицами будут продолжать уменьшаться, и при определённом расстоянии между ними вещество переходит в твёрдое состояние. Силы, возникающие между частицами, пропорциональны напряжённости полей, возбуждающих эти силы. Подробно зависимость сил, возникающих между частицами, и напряжённостью полей частиц будет рассмотрена в главе «Взаимодействие между частицами». Т.е. изменение агрегатного состояния вещества происходит в результате изменения отношения между напряжённостями электрического и магнитного полей частиц вещества. Следовательно, это отношение может характеризовать состояние вещества, а также частицы этого вещества. Поэтому, введём новую величину, характеризующую атомы и другие частицы, имеющие магнитное и электрическое поля, это отношение напряжённости электрического поля частиц Н к напряжённости их магнитного поля Е. Назовём это отношение – потенциалом частицы. При Н < Е – потенциал частиц оказывается меньше единицы. Такие частицы являются химически активными, а вещества, состоящие из этих частиц, будут находиться в твёрдом или жидком состоянии. Вещества из таких частиц могут также находиться в состоянии газа, при этом такие частицы будут входить в состав молекул газа. При Н > Е – потенциал частиц оказывается больше единицы. Такие частицы являются химически не активными, а вещества из этих частиц будут находиться в газообразном состоянии. При соединении атомов с потенциалом меньше единицы в молекулы, происходит образование общего для молекулы магнитного, а часто и электрического полей. Если потенциал новой частицы получается больше единицы, то такая частица становится химически не активной, и не образует больше связей с другими частицами. Если же потенциал новой частицы остаётся меньше единицы, то она остаётся химически активной и опять образует связи с другими частицами. 101 Отсюда, потенциал частицы – это величина, которая характеризует способность частицы к образованию связей. 7.2. Изменение потенциала частиц. Из материала изложенного выше следует, что потенциал частиц газа больше потенциала частиц жидкого и твёрдого вещества, а потенциал жидкого вещества больше потенциала твёрдого вещества. Для перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое, а из жидкого в газообразное, необходимо это вещество нагревать, т.е. увеличивать напряжённость внешнего для частиц этого вещества поля. При этом происходит увеличение потенциала частиц. Отсюда, потенциал частиц пропорционален напряжённости внешнего поля. При увеличении напряжённости внешнего поля, увеличивается напряжённость магнитного и электрического полей частиц. И увеличение напряжённости этих полей происходит пропорционально друг другу. Но если напряжённость этих полей изменяется пропорционально друг другу, то их отношение, т.е. потенциал частиц, не должен изменяться. Но, тем не менее, он изменяется. Следовательно, в частицах, при изменении напряжённости внешнего поля, происходят ещё какие-то изменения. Из материала четвёртой главы, напряжённость тороидального магнитного поля изменяется обратно пропорционально расстоянию в кубе, и при одинаковых расстояниях от центра частицы, на оси частицы в два раза больше, чем в плоскости её экватора. Т.е. это магнитное поле растянуто вдоль оси частицы. Эквипотенциальные поверхности такого поля снаружи нейтрального кольца в сечении по оси поля выглядят похожими на эллипсы, большая ось которых в два раза больше меньшей оси. Из выражения 4.1, напряжённость электрического поля частицы, в любой точке пространства, равна разности напряжённостей поля точечного заряда и магнитного поля в этой точке Н el.p. = Н t.z. – Е. Напряжённость поля точечного заряда во всех направлениях изменяется одинаково, и эквипотенциальные поверхности такого поля являются сферами. И т.к. напряжённость магнитного поля, при одинаковом расстоянии от центра частицы, на оси частицы в два раза больше, чем в плоскости экватора, то напряжённость электрического поля, при одинаковом расстоянии от центра частицы, на оси частицы будет в два раза меньше, чем в плоскости экватора. Т.е. эквипотенциальные 102 поверхности электрического поля у такой частицы будут сжаты вдоль оси частицы. В любой точке электронного облака на оси такой частицы напряжённость магнитного поля оказывается больше, чем напряжённость электрического поля. А в любой точке электронного облака в плоскости экватора наоборот, напряжённость электрического поля оказывается больше, чем напряжённость магнитного поля. И на оси такой частицы её потенциал оказывается меньше единицы, а в плоскости экватора – больше единицы. Взаимодействие между частицами в основном происходит через их полюса, т.е. по их осям, поэтому и потенциал частиц необходимо определять на их оси. Отсюда, потенциал этой рассматриваемой частицы является меньше единицы. Т.е. частица имеет потенциал меньше единицы, когда её магнитное поле растянуто вдоль её оси, а электрическое – сжато в этом направлении. Тогда, чтобы потенциал частицы был больше единицы, её магнитное поле должно быть сжато вдоль её оси, а электрическое – растянуто в этом направлении. При этом в плоскости экватора магнитное поле будет растянуто, а электрическое – сжато. Следовательно, при увеличении напряжённости внешнего поля, происходит или сжатие магнитного поля частицы вдоль её оси, или расширение его в плоскости экватора. Чтобы понять, что всё же происходит с магнитным полем частицы, необходимо разобраться, что же приводит к изменению формы магнитного поля частиц. Увеличение напряжённости внешнего для частиц поля приводит к увеличению подпитки частиц энергией и увеличению потенциала вихря магнитного поля частиц на их положительном полюсе. С увеличением потенциала вихря частиц на этом полюсе, траектории его поступательного движения (силовые линии магнитного поля) после выхода из нейтрального кольца начинают круче отклоняться от оси частиц и дальше удаляться от оси частиц в плоскости, перпендикулярной оси. При этом магнитное поле вдоль оси частиц изменяться не будет, а в плоскости экватора будет растягиваться. Из этого следует, что если для частиц с потенциалом меньше единицы увеличивать напряжённость внешнего поля, то её магнитное поле будет растягиваться в плоскости экватора, а электрическое поле будет растягиваться вдоль её оси. При этом форма обоих полей частиц будет приближаться к сферической. И когда форма обоих полей частиц становится сферической, напряжённость магнитного и электрического 103 полей частиц на одинаковом расстоянии от их центра на оси частиц становится равна напряжённости полей в плоскости экватора. При этом потенциал частиц становится равным единице. При дальнейшем увеличении напряжённости внешнего поля, магнитное поле частиц будет продолжать растягиваться в плоскости экватора, а электрическое растягиваться вдоль оси. При этом потенциал частиц будет продолжать увеличиваться и станет больше единицы. Очевидно, что такое растяжение магнитного поля частиц не может быть бесконечным. При какой-то определённой напряжённости этого поля, замкнутые силовые линий магнитного поля снаружи нейтрального кольца частиц разорвутся, и такой разрыв должен произойти в области экватора частиц. При разрыве замкнутых силовых линий, движение энергии частиц начинает происходить только в радиальных от центра частиц направлениях. В результате, энергия частиц рассеивается в окружающее пространство, и они перестают существовать. При этом энергия, которая существовала в частицах, переходит в другую форму её существования – в плазму. Назовём потенциал частиц, при котором происходит разрыв силовых линий магнитного поля, критическим потенциалом. Рассмотрим, какие ещё изменения происходят в частицах, при изменении напряжённости внешнего поля. Увеличение потенциала вихря магнитного поля на положительном полюсе частицы, при увеличении напряжённости внешнего поля, приводит к увеличению разности потенциалов между её полюсами. Эта разность потенциалов является разностью потенциалов внутреннего поля частицы. Из этого следует, что потенциал частицы пропорционален разности потенциалов её внутреннего поля. Что такое внутреннее поле частицы было рассмотрено в четвёртой главе. Увеличение напряжённости внешнего поля приводит также к увеличению давления потока внешней энергии на вихрь магнитного поля частицы, при их совместном движении внутри её нейтрального кольца. С увеличением этого давления, поток внешней энергии будет растягивать вихрь магнитного поля частицы вдоль её оси, увеличивая тем самым ширину её нейтрального кольца. Величина этого растяжения, а, следовательно, и ширина нейтрального кольца частицы, будут тоже пропорциональны напряжённости внешнего поля. Следовало бы ожидать, что увеличение ширины нейтрального кольца частиц приведёт к расширению магнитного поля вдоль их оси. 104 Но, как было установлено выше, увеличение потенциала вихря магнитного поля частиц после выхода его из нейтрального кольца частиц приводит к более крутому повороту силовых линий магнитного поля от оси частиц. Более крутой поворот силовых линий приводит к увеличению скорости изменения потенциала магнитного поля в направлении оси частиц. В результате, увеличение ширины нейтрального кольца частиц компенсируется более быстрым уменьшением потенциала магнитного поля вдоль их оси, и потенциал магнитного поля частиц вдоль оси на границе между частицами, не изменяется, или почти не изменяется. 7.3. Диаметр нейтрального кольца. Выше было установлено, что потенциал частиц пропорционален напряжённости внешнего поля. Однако многие вещества при одинаковой напряжённости внешнего поля, т.е. при одинаковых внешних условиях, находятся в разных агрегатных состояниях. Следовательно, частицы этих веществ при одинаковых внешних условиях имеют разный потенциал. А из этого следует, что потенциал частиц зависит не только от напряжённости внешнего поля, но также и от каких-то внутренних параметров частиц. Напряжённость внешнего поля пропорциональна скорости движения потока энергии этого поля. Следовательно, и потенциал частиц пропорционален скорости движения потока внешней энергии через нейтральное кольцо частиц. Однако скорость движения потока внешней энергии через нейтральное кольцо частиц зависит не только от напряжённости внешнего поля, она также зависит от диаметра нейтрального кольца частиц. Чем больше будет диаметр нейтрального кольца частиц, тем меньше будет скорость движения потока внешней энергии через это кольцо, и наоборот. Т.е. скорость движения потока внешней энергии через нейтральное кольцо частиц обратно пропорциональна диаметру их нейтрального кольца. Из этого следует, что параметром частиц, от которого зависит их потенциал, является диаметр нейтрального кольца частиц, и потенциал частиц обратно пропорционален этому диаметру. Следовательно, частицы разных веществ при одинаковых внешних условиях имеют разный потенциал потому, что имеют разный диаметр нейтрального кольца. Каким образом у атомов разных элементов образуется разный диаметр нейтрального кольца, будет рассмотрено в главе «Элементы». Здесь же уточним только, от чего зависит диаметр нейтрального кольца. 105 Нейтральное кольцо – это область частицы, которая разделяет два потока энергии магнитного поля частиц, движущихся навстречу друг другу. Каждый из этих потоков при движении создаёт давление в той области частицы, по которой он движется. Поэтому диаметр нейтрального кольца частиц устанавливается таким, при котором давление энергии внутри нейтрального кольца частиц оказывается равно давлению энергии снаружи их нейтрального кольца. 7.4. Графики изменения напряжённости полей частиц. Графики изменения напряжённости магнитного и электрического полей частицы, в общем случае, коротко уже были рассмотрены в четвёртой главе. Теперь рассмотрим эти графики более подробно (рис. 7.1). На этом рисунке изображены графики напряжённости магнитного и электрического полей частицы, которая имеет потенциал меньше единицы. Значения напряжённости электрического поля в плоскости экватора лежат между чёрной и зелёной линиями, а на оси частицы – между чёрной и синей линиями. На графике напряжённость электрического поля на оси частицы меньше напряжённости этого поля в плоскости экватора. С удалением от центра частицы, напряжённость электрического поля сначала растёт, и в точке «2» она достигает наибольшего значения, а затем начинает уменьшаться. В четвёртой главе было установлено, что скорость изменения напряжённости электрического поля частиц в области их электронного облака больше скорости изменении напряжённости их магнитного поля. Поэтому в точке «4» графики магнитного и электрического полей частиц, если их построить на одних осях координат, пересекаются. Точка «4» на оси частицы является точкой, в которой напряжённость электрического поля частиц равна напряжённости их магнитного поля. Удаляясь за эту точку от центра частицы по её оси, значения напряжённости магнитного поля уже становятся больше значений напряжённости электрического поля. В плоскости же экватора точкой, в которой напряжённость электрического поля частицы равна напряжённости их магнитного поля является точка «1». Удаляясь за эту точку от центра частицы в плоскости экватора, напряжённость электрического поля частицы становятся больше значений напряжённости её магнитного поля. 106 Н, Е 1 2 3 4 r Рис. 7.1 Зелёная линия – график изменения напряжённости магнитного поля частицы в плоскости экватора. Синяя линия – график изменения напряжённости магнитного поля на оси частицы. С определённого расстояния от центра частицы, на графике отмеченного точкой «3», все значения синей кривой в два раза больше значений зелёной кривой. Чёрная линия – график функции 1/r2. Если увеличивать напряжённость внешнего поля, то зелёная и черная линии на графике будут подниматься, а синяя линия в области электронного облака не будет изменяться. Когда напряжённость магнитного поля частицы на одинаковом расстоянии от её центра, на оси частицы и в плоскости её экватора становится одинаковой, синяя и зелёная кривые на рис. 7.1 сольются в одну линию. При дальнейшем увеличении напряжённости внешнего поля, синяя линия в области электронного облака будет оставаться не месте, а зелёная и чёрная линии будут продолжать подниматься. 7.5. Расстояния между частицами. Между частицами всегда существуют силы притяжения и силы отталкивания. На частицы также действуют силы притяжения частиц к ядру космического тела. В 107 результате действия всех этих сил, расстояния между частицами оказываются такими, при которых силы притяжения между частицами и ядром космического тела и силы притяжения между частицами, уравновешиваются силами отталкивания между ними. Это приводит к тому, что граница между частицами на рис. 7.1 проходит не в точке «4», где силы притяжения между частицами равны силам отталкивания между ними, а левее этой точки. При изменении внешних условий, изменяется форма магнитного и электрического полей частиц и их потенциал. Вместе с формой полей, изменяется их напряжённость на границе между частицами и силы, действующие между ними. Равновесие между силами притяжения и силами отталкивания нарушается, и под действием больших сил расстояния между частицами начинают изменяться. С изменением расстояний между частицами, начинает изменяться и напряжённость магнитного и электрического полей частиц на границе между ними, а вместе с ней начинают изменяться и силы притяжения и отталкивания между частицами. Т.к. напряжённость электрического поля частиц изменяется быстрее, чем напряжённость их магнитного поля, то с изменением расстояний между частицами, силы отталкивания между частицами изменяются быстрее, чем силы притяжения. В результате, при определённом расстоянии между частицами, силы отталкивания между частицами опять становятся равны силам притяжения между частицами и силам притяжения между частицами и ядром космического тела, и расстояния между частицами перестают изменяться. Поясним это на примере. Если напряжённость внешнего для вещества поля увеличивается, то электрическое поле частиц этого вещества растягивается вдоль их оси, а их магнитное поле в этом направлении остаётся без изменения. В результате, напряжённость электрического поля на границе между частицами становится больше напряжённости магнитного поля на этой границе, а силы отталкивания между частицами становятся больше сил притяжения между ними. Под действием больших сил отталкивания между частицами, расстояния между ними начинают увеличиваться. С увеличением расстояний между частицами напряжённость обоих полей частиц на границе между ними начинает уменьшаться, и напряжённость электрического поля уменьшается быстрее, чем напряжённость магнитного поля. Пропорционально напряжённости полей уменьшаются 108 и силы, возбуждаемые этими полями, и силы отталкивания между частицами уменьшаются быстрее, чем силы притяжения между ними. В результате, при определённом расстоянии между частицами, силы отталкивания между частицами опять становятся равны силам притяжения между ними, а также силам притяжения между частицами и ядром космического тела. Когда это происходит, расстояния между частицами перестают изменяться. 7.6. Потенциал космических макротел. Космические макротела, как и частицы, тоже имеют магнитное и электрическое поля, поэтому эти тела тоже можно характеризовать таким параметром, как потенциал. Все космические тела образуются примерно одинаково, поэтому потенциал космических макротел после образования должен быть таким же, как и потенциал атомов после их образования. Выясним, какой потенциал имеют атомы после их образования. В предыдущих главах было установлено, что при остывании космических тел, плазма, из которой они состояли, переходит в газ. В нашей Солнечной системе такими остывшими газовыми космическими телами являются газовые планеты и газовые спутники планет. Известно, что газ этих космических телах состоит из атомов. В этой главе было установлено, что если газ состоит из атомов, то атомы этого газа имеют потенциал больше единицы. Увеличиться после образования атомов, потенциал атомов газа этих космических тел не мог, т.к. для этого необходимо увеличение напряжённости внешнего поля. Однако в предыдущей главе было установлено, что напряжённость внешних полей для всех космических тел со временем только уменьшается. Из этого следует, что потенциал атомов газовых космических тел в настоящее время является не больше той величины, которую атомы этих тел имели после своего образования. Следовательно, атомы, а также космические макротела, после образования имеют потенциал больше единицы. Со временем, подпитка всех космических макротел внешней энергией уменьшается, поэтому их потенциал тоже должен уменьшаться. Потенциал космических тел зависит также от диаметра их нейтрального кольца. Поэтому чтобы установить, что происходит с потенциалом космических макротел, необходимо выяснить также, изменяется или нет со временем диаметр их нейтрального кольца. Чтобы разобраться во всём этом, необходимо найти процессы, в которых проявляется потенциал космических макротел. 109 Потенциал частиц проявляется при взаимодействии. Космические макротела находятся на очень больших расстояниях друг от друга, и взаимодействие происходит только между материнскими и дочерними космическими телами. Это взаимодействие включает в себя гравитационное и неполное электрическое взаимодействия. Потенциал же проявляется только, когда между космическими телами происходит магнитное и электрическое взаимодействия. Следовательно, через взаимодействие между космическими макротелами определить, что происходит с их потенциалом, невозможно. Единственными процессами, которые пока удалось найти, через которые проявляется потенциал космических макротел, являются их выбросы. В главе «Космическое тело» рассматривались выбросы у звёзд, которые имели форму кольца в плоскости экватора звёзд. Такая форма выброса образуется в результате того, что напряжённость электрического поля в момент выброса в плоскости экватора звезд, оказывается больше напряжённости магнитного поля, а на полюсах звёзд напряжённость магнитного поля оказывается больше напряжённости электрического поля. Такой выброс у звёзд может образоваться только, если в момент выброса звёзды имеют потенциал меньше единицы. Однако выброс у звёзд происходит в результате того, что напряжённость внешнего для них поля резко уменьшается, и это приводит к уменьшению их потенциала. Следовательно, до выброса звёзды могут иметь потенциал больше единицы. Выброс звёзд в виде кольца в плоскости экватора приводит к образованию вокруг них систем, в которых дочерние космические тела находятся в плоскости экватора материнского космического тела. Такие системы можно назвать плоскими космическими системами. Такими системами являются все звёздные системы, в том числе и Солнечная система, система планеты Земля и других планет Солнечной системы, которые имеют спутники. Плоскими системами также являются спиральные галактики. Однако кроме спиральных, существуют также эллиптические, шаровые, иглообразные и др. типы галактик. Шаровая галактика может образоваться, если выбросы у квазара будут происходить равномерно во все стороны, т.е. в виде сферы. Это может происходить только, если потенциал квазара в момент выброса оказывается равным единице. Иглообразная галактика может образоваться, если выбросы у квазара будут происходить в основном вдоль оси квазара. Такие выбросы у 110 квазара могут происходить только, если потенциал квазара в момент выбросов будет значительно больше единицы. Эллиптическая же галактика может образоваться, если выброс у квазара будет происходить во все стороны, но вдоль оси квазара он будет больше, чем в плоскости экватора. Для таких выбросов потенциал квазара в момент выброса должен быть больше единицы, но меньше чем при образовании иглообразной галактики. Однако может ли потенциал квазара в момент выброса быть больше единицы, если в этот момент времени происходит снижение напряжённости внешнего для него поля? Чтобы это выяснить, необходимо вспомнить, как происходят выбросы у квазаров. Квазары движутся в пространстве вдоль силовых линий электрического поля Протозвезды. График напряжённости поля Протозвезды изображён на рис. 6.1.b. Скорость движения квазаров меньше скорости движения волн электрического поля Протозвезды, поэтому волны электрического поля Протозвезды догоняют квазары и прошивают их. В результате, напряжённость поля Протозвезды для квазара то увеличивается, то уменьшается. Если квазар движется по оси конуса распространения заряда поля Протозвезды, то амплитуда колебаний напряжённости этого поля в волне для квазара является наибольшей. При большой амплитуде колебаний напряжённости внешнего поля, возникает также и большая амплитуда колебаний потенциала квазара. Выброс у космического тела происходит в результате того, что напряжённости его полей начинают изменяться в противофазе, и как только изменение полей начинает происходить таким образом, у космического тела и происходит выброс. При этом потенциал квазара не успевает уменьшиться значительно и в момент выброса может оставаться ещё значительно больше единицы. Величина потенциала квазара в момент выброса будет пропорциональна напряжённости поля Протозвезды в импульсе. Напряжённость этого поля изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния квазара от Протозвезды. Т.е. величина потенциала квазара в момент выброса будет обратно пропорциональна квадрату расстояния от Протозвезды до квазара. Пока квазар находится недалеко от Протозвезды, величина потенциала квазара в момент выброса оказывается значительно больше единицы, и выброс у квазара происходит только вдоль его оси. По мере удаления квазара от Протозвезды, его потенциал в момент выброса 111 уменьшается. Это приводит к тому, что плазма выброса квазара начинает разлетаться уже не только вдоль его оси, а также и в плоскости перпендикулярной оси. И чем дальше удаляется квазар от Протозвезды, тем меньше становится часть плазмы выброса в направлении оси квазара и больше становится часть плазмы выброса в плоскости перпендикулярной оси. В результате, форма галактики становится похожа на иглу, ось которой является осью квазара, и острые концы которой направлены в противоположные стороны. Если же квазар движется не по оси конуса распространения заряда поля Протозвезды, то чем дальше проходит его траектория от этой оси, тем меньше будет напряжённость поля Протозвезды на траектории движения квазара, и меньше будет амплитуда колебаний этого поля в волне. С уменьшением этих параметров поля Протозвезды на траектории движения квазара, будет уменьшаться и потенциал квазара в момент выброса. В результате, та часть плазмы, которая будет выбрасываться вдоль оси квазара, будет уменьшаться, а та часть плазмы, которая будет выбрасываться в плоскости перпендикулярной этой оси, будет увеличиваться. При этом форма галактик будет становиться эллиптической, и с удалением траектории квазара от оси конуса распространения заряда поля Протозвезды, будет приближаться к сферической. Если же квазар движется недалеко от стенки конуса распространения заряда поля Протозвезды, то амплитуда колебаний напряжённости поля в волне на протяжении всего импульса является небольшой и примерно одинаковой. И только при переходе в другой импульс амплитуда колебания напряжённости поля в волне резко увеличивается, что и приводит к выбросу у космического тела. В результате, потенциал квазара на протяжении всего импульса изменяется незначительно, и только в момент выброса, когда происходит переход в другой импульс, его потенциал резко уменьшается. Потенциал квазара, движущегося по такой траектории, в момент выброса будет всегда оказываться меньше единицы. Т.к. выбросы у всех видов звёзд происходят одинаково, то потенциал всех остальных видов звёзд в момент выброса изменяется также. Но т.к. у всех остальных видов звёзд выбросы происходят только в форме кольца в плоскости экватора, то, следовательно, потенциал всех остальных видов звёзд в промежутке между выбросами изменяется не значительно, и только в момент выброса резко уменьшается и 112 оказывается меньше единицы. Потенциал звёзд в момент выброса, как и потенциал квазаров, зависит от напряжённости внешнего поля в волне на траектории их движения. Звёзды совершают поступательное движение в радиальных от квазара направлениях и вращательное движение вокруг оси квазара. Все остальные виды космических тел в состоянии звёзд совершают только вращательное движение вокруг оси материнского космического тела. При вращательном движении, звезда движется поперёк поступательного движения волн внешнего поля, и её траектория проходит между осями соседних конусов распространения заряда внешнего электрического поля. При движении звёзды по такой траектории, амплитуда колебания напряжённости внешнего для неё поля в волне или незначительно уменьшается, если она совершает поступательное и вращательное движение, или является примерно одинаковой, если она совершает только вращательное движение. Соответственно и амплитуда колебания потенциала звезды на этом участке траектории или незначительно уменьшаются, или не изменяется. Когда же звезда попадает на сферу отражения электрического поля материнского космического тела, где амплитуда колебания напряжённости этого поля в волне резко увеличивается, то происходит резкое уменьшение её потенциала, и он становится меньше единицы. Теперь разберёмся с диаметром нейтрального кольца. Диаметр нейтрального кольца космического тела складывается таким, при котором давление внутри нейтрального кольца космического тела оказывается равно давлению снаружи нейтрального кольца. Удаление космического тела от источника внешнего поля, приводит к уменьшению напряжённости внешнего для него поля и уменьшению давления внутри его нейтрального кольца. Но этот процесс происходит очень медленно, поэтому одновременно происходит и уменьшение потенциала вихря магнитного поля космического тела снаружи его нейтрального кольца, а также уменьшение давления энергии этого вихря, снаружи нейтрального кольца. В результате, изменения диаметра нейтрального кольца космического макротела, при удалении космического тела от источника внешнего поля, происходить не будет. Однако уменьшение напряжённости внешнего для космического макротела поля происходит также во время выбросов, и во время выбросов возникает совсем другая ситуация. Выброс у космического 113 тела происходит в результате резкого уменьшения напряжённости внешнего для него поля. Резкое уменьшение напряжённость внешнего поля приводит к резкому уменьшению потока внешней энергии внутри нейтрального кольца космического тела и к резкому уменьшению давления в нём. При резком уменьшении давления внутри нейтрального кольца, давление энергии снаружи нейтрального кольца космического тела ещё какое-то время будет оставаться прежним. В результате, на какое-то время, давление энергии снаружи нейтрального кольца космического тела оказывается больше давления энергии внутри этого нейтрального кольца. В такой ситуации диаметр нейтрального кольца космического макротела уже не может оставаться неизменным, и в этот промежуток времени происходит его уменьшение. С уменьшением диаметра нейтрального кольца космического тела, давление внутри него начинает увеличиваться, и когда оно оказывается равно давлению снаружи нейтрального кольца, уменьшение диаметра нейтрального кольца прекращается. Уменьшение диаметра нейтрального кольца космического макротела приводит к увеличению скорости движения внешней энергии внутри его нейтрального кольца. Это увеличение скорости приводит к увеличению потенциала космического макротела. Т.е. выброс у космического макротела приводит к увеличению его потенциала. В результате, пока у космического макротела происходят выбросы, его потенциал после каждого выброса увеличивается, что компенсирует его уменьшение от уменьшения напряжённости внешнего поля. Когда же выбросы у космического макротела прекращаются, то тогда и начинается реальное снижение его потенциала в результате уменьшения напряжённости внешнего поля. 7.7. Неправильные галактики. Во Вселенной существуют также неправильные галактики. Этот материал не относится к теме потенциал космических тел, которая рассматривается в этой главе. Но в этой главе затронута тема образования галактик, и чтобы закончить эту тему, необходимо сказать несколько слов об образовании неправильных галактик. Неправильные галактики образуются из двух или более близко сформировавшихся квазаров, между магнитными и электрическими полями которых происходит взаимодействие. Это взаимодействие 114 изменяет форму полей квазаров, а также форму их выбросов, что и отражается на форме образующейся галактики. 7.8. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Потенциал частиц – это отношение напряженности электрического поля частиц к напряжённости их магнитного поля на оси частиц. Эта величина характеризует способность частиц к образованию связей между ними. 2. Потенциал частиц пропорционален напряжённости внешнего поля, и обратно пропорционален диаметру нейтрального кольца частиц. Ширина нейтрального кольца частиц и разность потенциалов их внутреннего поля пропорциональны потенциалу частиц. 3. При неизменных внешних условиях расстояния между частицами являются такими, при которых силы притяжения между частицами и между частицами и ядром планеты равны силам отталкивания между частицами. 4. При изменении внешних условий, изменяются силы притяжения и силы отталкивания между частицами. Под действием преобладающих сил между частицами, расстояния между ними начинают изменяться. При этом начинают изменяться и силы притяжения и отталкивания между частицами, и силы отталкивания между частицами изменяются быстрее, чем силы притяжения между ними. Это приводит к тому, что при определённом расстоянии между частицами силы отталкивания между ними опять становятся равны силам притяжения между частицами и силам притяжения между частицами и ядром планеты. 5. Потенциал всех космических тел после их образования оказывается больше единицы. Изменение потенциала космических тел происходит, если изменяются внешние для них условия. 6. Потенциал космических макротел проявляется при их выбросах. Если потенциал космического макротела в момент у него выбросов оказывается меньше единицы, то вокруг него возникает плоская космическая система. Такие космические системы могут возникать вокруг космического макротела любого типа. Другие типы космических систем могут возникать только у квазаров, если потенциал квазара в момент у него выбросов оказывается равным или больше единицы. 7. С удалением космических макротел от центра Вселенной напряжённость внешнего для них поля уменьшается, а вместе с ней уменьшается и их потенциал. Однако выбросы у космических макротел приводят к увеличению их потенциала, что компенсирует его 115 уменьшение от уменьшения напряжённости внешнего поля. В результате, пока у космического макротела происходят выбросы, его потенциал не изменяется, и только когда у космического макротела наступает стабильный период, начинается реальное снижение его потенциала. Глава 8. Состояния материи. Из предыдущих глав следует, что материя во Вселенной находится в двух основных состояниях. Одно из них – это состояние, в котором материя не состоит из частиц. В этом состоянии находятся плазма и поле (разряжённая плазма). Назовём это состояние материи недискретным состоянием. В недискретном состоянии находится большая часть материи Вселенной. Другое основное состояние материи – это материя, состоящая из частиц. Назовём это состояние дискретным состоянием. Материю в дискретном состоянии можно тоже разделить на две группы: материю состоящую из частиц имеющих массу покоя, она называется вещество, и материю состоящую из частиц не имеющие массу покоя (состоящую из квантов), она называется излучение. Вещество во Вселенной может находиться в трёх агрегатных состояниях: газ, жидкость и твёрдое вещество. Рассмотрим структуру вещества в этих агрегатных состояниях. 8.1. Газообразное состояние вещества. Вещество, частицы которого имеют потенциал больше единицы, находится в газообразном состоянии. Если атомы газа имеют потенциал больше единицы, то такой газ состоит из атомов. Такими газами являются инертные газы. Атомы этих газов между собой и с другими частицами не связаны никакими связями и имеют три степени свободы. Связаны они только силами притяжения с ядром планеты. Оси их магнитных полей сориентированы в пространстве примерно одинаково – в направлении потоков энергии от магнитного и электрического полей планеты. Потенциал атомов всех остальных газов, существующих в атмосфере нашей планеты, меньше единицы, и поэтому они соединены в молекулы по два атома в каждой. Потенциал молекул газа является уже 116 больше единицы, поэтому они тоже имеют три степени свободы, а оси их магнитных полей сориентированы в направлении потоков энергии от обоих полей планеты. Потоки от магнитного и электрического полей планеты перпендикулярны друг другу. Плотность потоков полей планеты и скорость их движения постоянно колеблются около какой-то средней для каждой точки пространства величины. Вместе с колебаниями этих параметров внешних полей, происходят колебания напряжённости внутренних полей частиц, а также колебания осей частиц. Эти колебания приводят к колебаниям сил притяжения и отталкивания и между частицами газа, и между частицами газа и ядром планеты. Колебания этих сил приводят и к колебаниям самих частиц. В результате, частицы газа постоянно находятся в движении. Сила притяжения на нашей планете направлена почти вертикально вниз, а результирующий вектор напряжённости полей планеты и результирующий вектор скорости потоков энергии от них направлены почти вертикально вверх. В результате, оси частиц газа колеблются около вертикального направления. 8.2. Жидкое состояние вещества. При снижении температуры газа, происходит уменьшение потенциала частиц этого газа, и при температуре конденсации он становится меньше единицы. При этом между частицами образуются связи. Образование этих связей происходит по осям частиц. В результате этих связей, частицы соединяются в цепочки, которые называются ассоциациями. При образовании связей между частицами, вихри частиц, входящих в цепочку, начинают переходить по оси цепочки от одной частицы к другой. Движение энергии по цепочке в форме вихря является движением заряда по цепочке, а движение заряда по цепочке является током. В пространстве цепочки ориентируются по силовым линиям внешних полей, и имеют примерно одинаковое направление. При движении тока по таким цепочкам, между ними в поперечном направлении возникают силы притяжения, как между проводами с одинаковым направлением тока. В результате действия этих сил притяжения, между цепочками частиц в жидкости должны были бы возникать связи, но между частицами соседних цепочек существуют силы отталкивания электрических полей частиц, которые уменьшают силы притяжения между цепочками. 117 Из предыдущей главы известно, что при уменьшении потенциала частиц, электрическое поле частиц в плоскости экватора растягивается, а магнитное сжимается, и когда потенциал частиц становится меньше единицы, напряжённость электрического поля частиц в плоскости экватора на любом расстоянии от оси частиц становится больше напряжённости магнитного поля частиц в этой плоскости. Однако при соединении частиц в цепочки напряжённость электрического поля частиц изменяется. Напряжённость электрических полей частиц пропорциональна количеству энергии, поступающей в это поле из магнитного поля частиц. А это количество энергии пропорционально количеству энергии, которое находится в магнитном поле частиц. Когда частицы соединяются в цепочки, часть энергии магнитных полей частиц начинает переходить от одной частицы к другой, и эта энергия становится не энергией магнитных полей частиц, а энергией магнитного поля цепочек. Магнитное поле цепочки является магнитным полем проводника с током, и вокруг этого поля электрического поля не возникает. Т.е. при соединении частиц в цепочки, количество энергии, находящейся в магнитном поле частиц, уменьшается. Соответственно уменьшается и количество энергии поступающей в электрическое поле частиц и напряжённость их электрических полей, а также силы отталкивания между частицами, которые эти поля возбуждают. Следовательно, при определённом отношении сил отталкивания между частицами соседних цепочек к силам притяжения между цепочками частиц, между цепочками частиц могут возникать связи. Однако если между цепочками частиц будут существовать связи, то жидкость не будет иметь такого свойства, как текучесть. Текучесть жидкости – это способность цепочек частиц жидкости перемещаться относительно друг друга. Следовательно, в жидкостях, которые обладают хорошей текучестью, связи между цепочками частиц не существуют. А это значит, что силы отталкивания между частицами являются больше сил притяжения между ними. Под действием этих больших сил отталкивания, цепочки частиц должны были бы постоянно удаляться друг от друга. Но на частицы жидкости действуют ещё и силы притяжения между ними и ядром планеты, которые уравновешивают эти большие силы отталкивания. В результате, расстояния между цепочками частиц в жидкости являются такими, при которых силы притяжения 118 между цепочками частиц и силы притяжения между частицами и ядром планеты уравновешиваются силами отталкивания между частицами соседних цепочек. С увеличением расстояния от центра планеты, сила притяжения между частицами и ядром планеты уменьшается, а расстояния между цепочками частиц увеличиваются. С увеличением расстояний между цепочками частиц, уменьшается плотность жидкости. Поэтому на уровне моря жидкости имеют большую плотность, чем на каком-то расстоянии над уровнем моря. Например, вода на уровне моря представляет собой реальную жидкость, а уже через несколько сотен метров над уровнем моря, жидкая вода находится в виде облаков. В облаках расстояния между цепочками молекул воды являются настолько большими, что они могут подолгу находиться в воздухе во взвешенном состоянии. И чем выше находятся облака над уровнем моря, тем более лёгкими и прозрачными они оказываются. Но если сила отталкивания между цепочками частиц больше сил притяжения между ними, то цепочки должны равномерно распределяться, хотя бы в горизонтальном направлении, по всему пространству, в котором они находятся, а не быть соединёнными в облака. Равномерно распределяться в пространстве цепочки частиц могут только, если отношение сил притяжения между цепочками к силам отталкивания между ними являются такими же, как и между другими частицами в атмосфере. И если цепочки воды в атмосфере находятся в виде облаков, то, следовательно, отношение сил притяжения между цепочками к силам отталкивания между ними, больше отношения сил притяжения к силам отталкивания между другими частицами воздуха. Пока молекулы воздуха имеют потенциал больше единицы, они, как и все другие частицы в состоянии газа, равномерно распределены в атмосфере. Когда же потенциал молекул воды становится меньше единицы, они соединяются в цепочки, которые затем и объединяются в облака. При соединении частиц в цепочки, они в каких-то пределах, могут перемещаться перпендикулярно оси цепочки, но движение частиц вдоль оси цепочки происходить уже не может. Вдоль оси цепочки частицы в жидкости могут двигаться только вместе с цепочкой. Следовательно, при соединении частиц в цепочки, они теряют одну степень свободы. 119 В пространстве цепочки занимают такое положение, при котором их положение является наиболее устойчивым. Устойчивым положение цепочек становится тогда, когда сила притяжения между всеми частицами, находящимися в цепочке, и ядром космического тела является одинаковой. Сила притяжения между частицами и ядром космического тела зависит от расстояния между частицами и ядром космического тела, и одинаковая эта сила притяжения будет, когда расстояние между частицами, находящимися в цепочке, и ядром космического тела является одинаковым. Одинаковое же расстояние между частицами в цепочке и ядром космического тела будет, когда цепочки в пространстве располагаются горизонтально. Отсюда, устойчивым положение цепочек в пространстве оказывается, когда они располагаются в нём горизонтально. При переходе газа в жидкость, силы притяжения между частицами по отношению к силам отталкивания между ними, увеличиваются, поэтому распада частиц газа не происходит. В результате, в состав цепочек жидкости входят те же частицы, что были в составе газа. Если газ состоял из молекул, то и цепочки в жидкости будут состоять из тех же молекул. Если же газ состоял из атомов, то цепочки будут состоять из атомов. Если частицы в жидкости соединены в цепочки, то следовало бы ожидать, что длина цепочек будет равна размерам сосуда, в котором находится жидкость. Однако это не так. Напряжённость внешнего поля в жидкости постоянно колеблется, вызывая колебания сил притяжения и отталкивания между частицами и цепочками частиц. Когда напряжённость внешнего поля в какой-то области жидкости становится такой, при которой силы отталкивания между частицами в цепочках превышают силы притяжения между ними, т.е. когда потенциал частиц оказывается больше единицы, происходит разрыв цепочек. Затем, когда напряжённость внешнего поля в этой области уменьшается, происходит соединение разорванных цепочек в этой области. В это же время, в соседних областях, где напряжённость внешнего поля достигает наибольшего значения, тоже происходит разрыв цепочек. Когда же напряжённость внешнего поля в них тоже уменьшается, то там тоже происходит соединение цепочек, при этом происходит разрыв цепочек в другой области жидкости, и т.д. Т.к. частицы в цепочках имеют две степени свободы, то под действием потоков энергии внешних полей, они, как и частицы газа, 120 совершают колебательные движения, но только в плоскости перпендикулярной оси цепочки. Это приводит к тому, что соединение разорванных цепочек может происходить не только с той из цепочек, с которой произошёл разрыв, но и с соседней разорванной цепочкой, если разрыв обоих цепочек произошёл в одном месте. В результате, длина цепочек в жидкости не равна длине сосуда, в котором находится жидкость, а значительно меньше её. Средняя длина цепочек зависит от расстояния между областями с наибольшей напряжённостью внешнего поля, она пропорциональна этому расстоянию. Известно, что частицы суспензии, находящиеся в жидкости, совершают в ней хаотическое движение, которое называется броуновское движение. Движение таких частиц в жидкости может происходить, если на них в направлении их движения действует какаято сила. Вот эта сила отталкивания, которая приводит к разрыву цепочек, и является силой, которая заставляет двигаться частицы суспензии в жидкости. Длина же пробега этих частиц по прямой, являются расстояниями между областями с наибольшей напряжённостью внешнего поля, и длина цепочек жидкости является примерно такой, как эти расстояния. Ассоциации частиц в жидкости могут принимать форму не только вытянутых цепочек. При определённых условиях, цепочки могут принимать форму замкнутых колец из нескольких частиц. Будем называть ассоциации частиц не замкнутых в кольца цепными ассоциациями, а ассоциации частиц замкнутых в кольца – кольцевыми ассоциациями. Поступательное движение вихря частиц вдоль оси цепочки в кольцевой ассоциации превращается в движение вихря по окружности. Движение вихря по окружности – это движения заряда по окружности. В результате такого движения энергии, вокруг кольцевой ассоциации возникает магнитное поле кольца с током. Напряжённость такого поля снаружи кольца изменяется обратно пропорционально кубу расстояния, поэтому такая структура имеет уже и электрическое поле. Имея собственное тороидальное магнитное и электрическое поля, кольцевые ассоциации становятся частицами, которые можно характеризовать таким параметром, как потенциал. Чтобы понять, какую величину имеет потенциал кольцевой ассоциации, сравним потенциал кольцевой ассоциации с потенциалом частиц, входящих в неё. 121 Потенциал частиц пропорционален величине подпитки частиц внешней энергией. Подпитка частиц, входящих в кольцевую ассоциацию, пропорциональна потоку внешней энергии, проходящему по осям частиц. В результате, потенциал частиц, входящих в кольцевую ассоциацию, пропорционален потоку внешней энергии, проходящему по осям этих частиц. Поток внешней энергии, движущийся по осям частиц входящих в кольцевую ассоциацию, создаёт вокруг кольцевой ассоциации тороидальное магнитное поле. Напряжённость этого поля пропорциональна величине подпитки кольцевой ассоциации внешней энергией. Потенциал кольцевой ассоциации тоже пропорционален величине подпитки кольцевой ассоциации внешней энергией. Следовательно, потенциал кольцевой ассоциации пропорционален напряжённости её магнитного поля. Напряжённость магнитного поля кольца с током пропорциональна току в кольце, и обратно пропорциональна диаметру кольца. Током в кольцевой ассоциации является поток энергии, который движется по осям частиц, входящих в кольцевую ассоциацию. Из этого, напряжённость магнитного поля кольцевой ассоциации пропорциональна потоку внешней энергии, который движется по осям частиц, входящих в кольцевую ассоциацию, и обратно пропорциональна диаметру кольца. Следовательно, и потенциал кольцевой ассоциации пропорционален потоку внешней энергии, движущемуся по осям частиц, входящих в кольцевую ассоциацию, и обратно пропорционален её диаметру. Т.е. потенциал кольцевой ассоциации численно равен потенциалу частиц, входящих в неё, делённому на диаметр кольцевой ассоциации. Из этого следует, что потенциал кольцевой ассоциации всегда в несколько раз меньше потенциала частиц входящих в кольцевую ассоциацию. Кольцевые ассоциации образуются в жидкости, поэтому частицы входящие в кольцевую ассоциацию имеют потенциал меньше единицы. Отсюда следует, что потенциал кольцевых ассоциаций значительно меньше единицы. При увеличении напряжённости внешнего поля, потенциал частиц входящих в кольцевую ассоциацию и потенциал кольцевой ассоциации увеличиваются. Но т.к. потенциал кольцевой ассоциации всегда меньше потенциала частиц входящих в неё, то когда потенциал частиц становится равным единице, потенциал кольцевых ассоциаций остается 122 ещё намного меньше единицы. При потенциале частиц больше единицы, кольцевые ассоциации распадаются, и этот распад происходит, когда потенциал кольцевых ассоциаций остаётся ещё намного меньше единицы. Следовательно, потенциал кольцевых ассоциаций всегда остаётся меньше единицы. Образуются кольцевые ассоциации из цепных ассоциаций. Скорость движения потоков внешней энергии в любом веществе постоянно колеблется. В тех областях жидкости, где в данный момент времени скорость движения потоков внешней энергии имеет наименьшее значение, потенциал частиц жидкости уменьшается, а подвижность цепочек в местах стыка частиц в цепочках увеличивается. При определённой подвижности цепочек в местах стыка частиц, под действием внешних полей происходит изгиб и замыкание каких-то цепочек в кольца. Наиболее устойчивым положение кольцевых ассоциаций в жидкости будет, когда они располагаются в ней горизонтально. При этом оси кольцевых ассоциаций оказываются направлены вертикально. В результате, оси кольцевых ассоциаций и оси частиц, находящихся в цепных ассоциациях, оказываются перпендикулярными. При таком положении осей цепных и кольцевых ассоциаций относительно друг друга, между ними не происходит взаимодействия, в результате, кольцевые ассоциации ведут себя в жидкости так, как будто они одни занимают весь объём пространства, в котором находится жидкость. Потенциал кольцевых ассоциаций меньше единицы, поэтому они соединяются в цепочки. Т.к. оси кольцевых ассоциаций имеют вертикальное направление, то и оси цепочек из кольцевых ассоциаций тоже оказываются направлены вертикально. В результате, кольцевые ассоциации образуют в жидкости ещё одну жидкость, которая находится между цепочками основной жидкости, и никак с ней не связана. Между осями цепочек из кольцевых ассоциаций тоже возникают силы притяжения, и возможно, что между соседними цепочками из кольцевых ассоциаций связей не возникает. Кольцевые ассоциации значительно изменяют свойства жидкости. Более подробно материал о кольцевых ассоциациях будет рассмотрен в главе «Вода». 8.3. Положение цепочек частиц в жидкости относительно друг друга. Напряжённость электрического поля вокруг цепочек из частиц является неодинаковой. В плоскостях, перпендикулярных оси цепочки и 123 проходящих через центр частиц, находящихся в цепочке, напряжённость электрического поля цепочек оказывается наибольшей. В плоскостях, перпендикулярных оси цепочки и проходящих в промежутке между частицами, напряжённость электрического поля цепочек оказывается наименьшей. Такое неравномерное распределение сил отталкивания вдоль оси цепочки проводит к тому, что при определённом положении цепочек относительно друг друга, положение цепочек может быть неустойчивым. Например, если положение цепочек относительно друг друга оказывается таким, при котором области с наибольшей напряжённостью электрических полей частиц соседних цепочек попадают в одни перпендикулярные оси цепочек плоскости, то сумма напряжённости электрических полей частиц в этих плоскостях в промежутке между цепочками, и силы отталкивания между цепочками в них, оказываются наибольшими. При этом области, с наименьшей напряжённостью электрических полей частиц соседних цепочек, тоже оказываются в одних перпендикулярных оси цепочек плоскостях. И сумма напряжённости электрических полей частиц в этих плоскостях в промежутке между цепочками, и силы отталкивания между ними, оказываются наименьшими. Такое положение цепочек относительно друг друга, не может быть устойчивым, в результате, под действием сил тяжести частиц и давлением выше находящихся частиц жидкости, цепочки частиц смещаются относительно друг друга. Это смещение продолжается до тех пор, пока области с наибольшей напряжённостью электрических полей частиц одной цепочки не попадают в области с наименьшей напряжённостью электрических полей частиц соседней цепочки. Когда это происходит, сумма напряжённости электрических полей частиц между соседними цепочками и сила отталкивания между ними уменьшается, и по всей длине цепочек становится одинаковой. Уменьшаются также силы притяжения между цепочками частиц. Сила же притяжения между частицами и ядром планеты остаётся прежней. В результате, равновесие сил притяжения между частицами и между частицами и ядром планеты и сил отталкивания между частицам соседних цепочек оказывается нарушенным. Под действием больших сил притяжения, расстояния между цепочками уменьшаются и становятся такими, при которых силы 124 отталкивания между цепочками, оказываются опять равны силам притяжения между ними и силам притяжения между частицами и ядром планеты. При этом положение цепочек относительно друг друга становится устойчивым, а расстояния между цепочками оказываются наименьшими. Если жидкость состоит из одинаковых частиц, то устойчивым положение цепочек относительно друг друга будет, когда частицы одной цепочки попадают в промежутки между частицами соседних цепочек. Если же жидкость состоит из разных частиц, например как расплав соли, то устойчивым положение цепочек относительно друг друга будет тогда, когда частицы с большим размером попадают в одну перпендикулярную оси цепочек плоскость, с частицами с меньшим размером. В результате в расплаве соли, частицы с большими размерами находятся в окружении частиц с меньшими размерами, а частицы с меньшими размерами находятся в окружении частиц с большими размерами. Такое положение цепочек частиц относительно друг друга, в какой-то степени препятствует свободному смещению цепочек относительно друг друга. Это препятствие смещению цепочек относительно друг друга и создаёт жидкостям такое свойство, как вязкость. Величина препятствия смещению цепочек относительно друг друга в жидкости будет обратно пропорциональна расстоянию между цепочками частиц. А расстояния между цепочками частиц обратно пропорциональны плотности жидкости. Следовательно, вязкость жидкости пропорциональна её плотности. Т.к. кольцевые ассоциации тоже соединены в цепочки, то устойчивым положение цепочек из кольцевых ассоциаций относительно друг друга становится тоже тогда, когда кольцевые ассоциации одной цепочки находятся в промежутках между кольцевыми ассоциациями соседних цепочек. Такое положение частицы относительно друг друга занимают также и в газе, т.к. и в газе такое положение частиц относительно друг друга тоже оказывается наиболее устойчивым. Выше были рассмотрены жидкости, в которых частицы имеют тороидальное магнитное и электрическое поля. Частицы таких жидкостей являются атомами или простыми молекулами. Однако существуют жидкости, которые состоят из сложных молекул. Пока не совсем понятно строение таких молекул, но, по всей видимости, они 125 имеют форму спирали, или цепочки из них имеют форму спирали. Если это так, то цепочки из таких частиц имеют магнитное поле соленоида. Такое магнитное поле имеет значительно большую напряжённость в расчёте на одну частицу входящую в молекулу, чем напряжённость магнитного поля в расчёте на одну частицу, частиц, расположенных в цепочку. Силы отталкивания между цепочками таких молекул возбуждаются электрическими полями атомов, входящих в эти молекулы, и являются примерно такими же, как и между атомами в обычной цепочке. В этом случае, напряжённость магнитного поля между цепочками молекул оказывается соизмерима с напряжённостью электрических полей атомов, входящих в молекулу, и в этом случае между цепочками таких молекул в жидкости могут возникать связи. Образование связей между цепочками жидкости резко увеличивает её вязкость, и, следовательно, резко уменьшает текучесть жидкости. 8.4. Твёрдое состояние вещества. При охлаждении жидкости происходит снижение потенциала её частиц, т.е. уменьшение сил отталкивания между частицами по отношению к силам притяжения между ними. С уменьшением этого отношения, расстояния между частицами в цепочках уменьшаются. Уменьшается также и расстояния между цепочками частиц, т.к. уменьшаются силы отталкивания между частицами соседних цепочек, по отношению к силам притяжения между цепочками и силам притяжения между частицами и ядром планеты. В кристаллических веществах, при кристаллизации, происходят изменения в структуре связей. Эти изменения будут рассмотрены в главе «Связи между частицами». В результате этих изменений, частицы теряют все три степени свободы, и колебания частиц в твёрдых веществах становится невозможными. Рис. 8.1 126 Силы притяжения между частицами, по отношению к силам отталкивания между ними, при переходе жидкости в твёрдое вещество увеличиваются, поэтому распада частиц и цепочек частиц на составляющие, при переходе жидкости в твёрдое вещество, не происходит. В результате, твёрдое вещество состоит из тех же частиц и тех же цепочек, из которых состояла жидкость. В зависимости от того, из каких частиц состояла жидкость, формируется тот или иной тип кристаллической решётки. Молекулы соли хлористого натрия, например, образуют кристалл, как на рис. 8.1. В этом случае образуется кубическая гранецентрированная решётка. В такой решётке, в плоскости перпендикулярной оси цепочек, частицы с меньшей массой находятся в окружении частиц с большей массой, а частицы с большей массой находятся в окружении частиц с меньшей массой. Как было установлено выше, именно при таком положении частиц соседних цепочек относительно друг друга, положение цепочек становится устойчивым. Если в цепочках находятся атомы одинакового размера, как например у атомов металлов, то цепочки будут располагаться относительно друг друга как на рис. 8.2. В такой кристаллической решётке атомы каждой цепочки попадают в промежутки между атомами соседних цепочек, т.к. только при таком положении частиц, имеющих одинаковые размеры, положение цепочек относительно друг друга становится устойчивым. Более подробно строение решёток будет рассматриваться в главе «Связи между частицами». Рис. 8.2 Т.к. скорости движения и плотность потоков энергии внешних полей, проходящих через вещество, имеет переменное значение, то в 127 жидкости постоянно существуют области с наибольшей и наименьшей напряжённостью внешнего поля. Начинается кристаллизация в тех областях жидкости, где напряжённость внешних полей оказывается наименьшей. В этих областях вещества потенциал частиц становится наименьшим, и именно в этих областях вещества его температура в первую очередь достигает температуры кристаллизации. Образование кристаллов может происходить примерно так. Центом кристаллизации становится частица с наименьшим потенциалом в такой области. У такой частицы отношение силы притяжения к силе отталкивания является наибольшим, поэтому к этой частице притягиваются ближайшие частицы из соседних цепочек. Сначала к центру кристаллизации притягивается одна ближайшая частица из соседней цепочки. При этом она тянет за собой всю цепочку, и расстояния между частицами из этой цепочки и частицей-центром кристаллизации уменьшается. Когда следующая частица из этой цепочки попадает в зону действия магнитного поля частицы-центра кристаллизации, она тоже притягиваются к ней. Затем следующая частица из этой цепочки попадает в зону действия магнитного поля частицы-центра кристаллизации, и т.д., пока вся цепочка не присоединится к этой частице-центру кристаллизации. Т.к. частица-центр кристаллизации тоже находится в цепочке, то эта соседняя цепочка не сможет присоединиться к этому центру кристаллизации, в результате фронтального взаимодействия. Присоединиться к ней она сможет, только если будет обвиваться вокруг неё. Т.е. присоединение цепочки частиц к центру кристаллизации будет происходить путём наматывания её на цепочку, в которой находится этот центр. Такая намотанная на центр кристаллизации цепочка, в зависимости от её длины, образует кольцо с током или соленоид с током. В результате, вокруг центра кристаллизации образуется магнитное поле кольца с током или магнитное поле соленоида. Напряжённость этого поля значительно больше напряжённости магнитного поля частицы, которая оказалась центром кристаллизации, и теперь уже не зависимо от напряжённости внешнего поля в этой области вещества, это магнитное поле становится центром кристаллизации. Ось этого магнитного поля будет проходить по оси цепочки, в которой находится частица-центр кристаллизации, и наматывание других цепочек из жидкой фазы вещества будет происходить уже на эту 128 цепочку. В результате, вокруг этой цепочки начинает расти структура, которая называется кристалл, а сама цепочка становится осью кристалла. С увеличением намотанных цепочек, увеличивается напряженность магнитного поля кристалла. Увеличение же напряжённости этого поля приводит к притяжению всё более дальних цепочек из жидкой фазы. Намотка на кристалл происходит не по одной цепочке, а одновременно нескольких цепочек из жидкой фазы вещества, поэтому эта намотка происходит не в один слой, а в несколько слоёв, и кристалл растёт не только в длину, но и в диаметре. Рост кристалла продолжается до тех пор, пока вокруг него существует жидкая фаза вещества. Изгиб наматываемых цепочек происходит в местах стыка частиц. Поэтому, первый слой намотанных цепочек образует в сечении не окружность, а многогранник, и следующие слои из цепочек в этом сечении будут укладываться параллельно этим граням. Эти грани становятся гранями кристалла. При этом в гранях кристалла частицы относительно друг друга занимают такое положение, при котором их положение становится устойчивым. Оси образующихся кристаллов принимают направление внутренних полей, возникающих в веществе. Т.к. все вещества, которые перешли в твёрдое состояние при обычных внешних условиях, не являются магнитами, то, следовательно, оси магнитных полей всех кристаллов в веществе имеют взаимно противоположные направления. Количество центров кристаллизации в веществе пропорционально частоте колебаний напряжённости внешнего поля. Чем больше эта частота, тем больше одновременно областей с наименьшей внешней энергией находится в единице объёма вещества. В результате, одновременно возникает и больше центров кристаллизации в единице объёма вещества, а его структура приобретает более мелкое зерно. Если в жидкости, кроме цепных ассоциаций находятся и кольцевые ассоциации, то при охлаждении жидкости до температуры кристаллизации происходит образование кольцевых ассоциаций по всему объёму жидкости. Лёд и графит являются такими веществами. Располагаться кольцевые ассоциации в твёрдом веществе будут так же, как на рис. 8.2. Разница будет только в том, что оси этих цепочек будут вертикальными, а плоскости, в которых находятся кольцевые ассоциации, горизонтальными. 129 У некоторых веществ, например у графита, расстояния между кольцевыми ассоциациями в цепочках оказываются значительно больше расстояний между частицами в кольцевых ассоциациях. Это приводит к тому, что и сила связи между частицами в плоскости кольцевых ассоциаций, оказываются значительно большее силы связи между кольцевыми ассоциациями в цепочке. В результате, у графита связи между кольцевыми ассоциациями (между плоскостями в которых располагаются кольцевые ассоциации) даже при небольшом усилии разрушаются. Алмаз, который как и графит состоит из атомов углерода, образуется при большой температуре и большом давлении. Большая температура делает кольцевые ассоциации более гибкими, а большее давление приводит к тому, что стыки частиц в кольцевых ассоциациях оказываются не в одной плоскости, как у графита, а в двух параллельных плоскостях. При этом один полюс частицы стыкуется с предыдущей частицей в одной плоскости, а другой полюс частицы стыкуется со следующей частицей в другой плоскости. В развёрнутом виде такая цепочка представляет собой зигзагообразную линию. Такое изменение формы кольцевой ассоциации приводит к тому, что расстояния между узлами кольцевых ассоциаций в соседних плоскостях становятся такими же, как и расстояния между узлами в цепочке кольцевых ассоциаций. В результате, связи, возникающие в алмазе между всеми соседними атомами, оказываются одинаковыми, и это делает алмаз одним из самых твёрдых веществ. Однако существуют вещества, в которых кристаллическая решётка не образуется. Такие вещества называются аморфными. Кристаллизация вещества происходит в результате того, что цепочки частиц в жидкости перемещаются к центру кристаллизации и наматываются на ось этого центра. Если же перемещение цепочек частиц в жидкости оказывается невозможным, то тогда кристаллизация этого вещества, при переходе жидкости в твёрдое состояние, и не будет происходить. Перемещение цепочек относительно друг друга характеризуется текучестью или вязкостью жидкости. В результате, кристаллизация при переходе жидкости в твёрдое состояние не происходит в тех жидкостях, которых имеют большую вязкость. Большую вязкость имеют жидкости, между цепочек частиц которых существуют связи, поэтому переход таких жидкостей в твёрдое 130 состояние происходит в результате увеличения силы связей между частицами и цепочками частиц. При нагревании вещества, в нём происходят обратные явления. Потенциал элементарных структур вещества, с повышением температуры, увеличивается. При температуре плавления, кристаллическая структура распадается на цепные или на цепные и кольцевые ассоциации. Элементарные структуры получают две или одну степени свободы. У аморфных веществ связи между цепочками частиц ослабевают. При температуре кипения, потенциал частиц становится больше единицы, цепочки и кольца распадаются на молекулы или атомы. И эти частицы получают уже три степени свободы. 8.5. Зависимость между потенциалом частиц и плотностью вещества. Изменение агрегатного состояния вещества происходит в результате изменения потенциала частиц этого вещества. При этом происходит и изменение плотности вещества. С увеличением потенциала частиц, плотность вещества уменьшается, с уменьшением потенциала – увеличивается. Т.е. изменение плотности вещества происходит обратно пропорционально изменению потенциала его частиц. 8.6. Недискретное состояние материи. К материи в недискретном состоянии относятся плазма и поле. Это одна и та же форма существования энергии и одно и то же состояние материи. Отличаются эти виды недискретного состояния плотностью энергии в них. До определённой величины плотности энергии этот вид недискретного состояния материи называется плазмой, а ниже этой величины – полем. Плазмой можно считать ту часть недискретного состояния энергии, которая может перейти в газ и излучение, т.е. в дискретное состояние материи. Полем же тогда можно будет считать ту часть недискретного состояния энергии, которая не переходит в дискретное состояние материи. Правда в этом случае, внешне определить какая часть космического тела относится к плазме, а какая к полю, невозможно. Если же разделить плазму и поле по признаку светимости, то в этом случае, для звёзд плазмой будет являться та её часть, которая светится. Эта часть звезды является ядром звезды. В этом случае, в космических телах, в состоянии плазмы можно будет считать только ядра этих тел. 131 На поверхности нашей планеты в естественных условиях плазма встречается в виде молний. Известно, что в молнии движение энергии происходит в форме импульсов, и длина импульса составляет около пятидесяти метров. Чтобы движение энергии происходило, таким образом, она должна двигаться в виде вихря, который через определённые расстояния отражается от окружающей среды. Т.е. движение энергии в канале молнии происходит примерно так же, как происходит её движение в конусе распространения заряда от точечного источника заряда. Плазменным телом являются также шаровые молнии. Известно, что шаровые молнии имеют форму тороида. Именно такая форма магнитного поля шаровой молнии и даёт ей возможность подпитываться энергией от внешнего поля и какое-то время существовать. Имея такую форму магнитного поля, шаровая молния имеет также и электрическое поле. Это поле создаёт между шаровой молнией и окружающими предметами силу отталкивания, которая защищает молнию какое-то время от столкновения с ними. Т.е. шаровая молния является космическим телом, и представляет собой увеличенную копию атома или уменьшенную копию звезды. Размер шаровой молнии значительно больше того размера, который мы видим, как светящийся шар. Та часть шаровой молнии, которая светится, является только её ядром. Образование шаровых молний может происходить примерно так же, как образование атомов. Образование атомов происходит из потоков энергии, отражённой на сферах отражения и движущихся навстречу друг другу. Следовательно, и образование шаровой молнии может происходить из потоков энергии, движущейся навстречу друг другу. Известно, что шаровые молнии встречаются после грозы, во время которой возникали обычные молнии, следовательно, образование шаровых молний происходит из плазмы обычной молнии. Движение энергии в обычной молнии происходит в форме импульсов, поэтому образование шаровой молнии происходит из двух импульсов обычной молнии, которые движутся навстречу друг другу. Один из этих импульсов (прямой импульс) является импульс, который движется вместе с другими импульсами в канале молнии. Другой импульс, движущийся навстречу прямому импульсу, может образоваться, когда молния при столкновении с поверхностью Земли отражается от неё. Если отражение происходит ровно на 180°, то отражённый импульс начинает двигаться в канале молнии навстречу 132 прямому импульсу. При столкновении этих импульсов и возникает шаровая молния. Шаровыми молниями являются также и то, что называется НЛО. НЛО тоже имеют форму тороида. Они, как и обычные шаровые молнии, появляются после грозы, а, следовательно, они образуются также, как обычные шаровые молнии. Как и все природные тела, имеющие тороидальное магнитное поле, они также имеют и электрическое поле. Магнитное поле НЛО позволяет им подпитываться энергией от внешних полей, а их электрическое поле защищает их от столкновения с окружающими телами, что и позволяет им существовать какое-то время. Т.к. НЛО являются довольно крупными космическими телами, то они имеют довольно высокую напряжённость магнитного и электрического полей. Электрическое поле этих космических тел создаёт излучение, диапазон частот которого может доходить до γ-излучения. Это электрическое поле у людей, попадающих в зону его действия, может вызывать сильные ожоги, а также вызывать галлюцинации, и иногда в виде инопланетян. По поводу же инопланетян можно сказать следующее. В нашей Солнечной системе развитая жизнь существует только на нашей планете. Из других звездных систем к нам прилететь никто никогда не сможет, т.к. в межзвёздном пространстве материя может существовать только в виде поля. Любое вещество (любое тело), попадающее в межзвёздное пространство, просто испаряется в нём, т.к. атомам этого вещества не будет хватать энергии для их подпитки, и это приведёт к их распаду. 8.7. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Между частицами газа не существует связей, и они имеют три степени свободы. Связаны они только силами притяжения с ядром планеты. Оси частиц газа в пространстве расположены вертикально. 2. При охлаждении газа до температуры конденсации, частицы газа соединяются в цепочки, и газ переходит в жидкость. При этом между цепочками жидкости, состоящими из простых частиц, связи не образуются, а между цепочками жидкости, которая состоит из сложных молекул, образуются. Наиболее устойчивым положение цепочек частиц в жидкости является, когда цепочки в ней располагаются горизонтально, а расположение цепочек относительно друг друга является таким, при котором частицы одной цепочки попадают в промежутки между 133 частицами соседних цепочек. Частицы в жидкости могут иметь форму не только вытянутых цепочек, но и цепочек, замкнутых в кольца. 3. При охлаждении жидкости, силы отталкивания между частицами по отношению к силам притяжения между ними уменьшаются, и при определённом отношении между ними, жидкость переходит в твёрдое состояние. В жидкостях, которые не имеют связей между цепочками частиц, происходит кристаллизация вещества, и такие вещества в твёрдом состоянии являются кристаллическими. В жидкостях, которые имеют связи между цепочками, кристаллизация не происходит, и переход в твёрдое состояние этих жидкостей происходит в результате увеличения силы взаимодействия между частицами и между цепочками частиц. Такие вещества в твёрдом состоянии являются аморфными. 4. Плазма и поле – это недискретное состояние материи. Отличаются они друг от друга плотностью энергии в них. До определённой величины плотности энергии это состояние материи является плазмой, а ниже этой величины – полем. Плазма на поверхности нашей планеты встречается в виде обычных молний, шаровых молний, а также НЛО. Глава 9. Температура и давление. 9.1. Температура вещества. Материя, в том числе и вещество, в любом состоянии характеризуется двумя параметрами: температурой и давлением. Температура и давление являются энергетическими характеристиками материи. Вещество состоит из частиц, и поэтому для вещества его температура и давление являются энергетическими характеристиками частиц этого вещества. К энергетическим характеристикам частиц относятся напряжённость их магнитного и электрического полей. Рассмотрим, какая же из этих характеристик частиц отражает температуру, а какая – давление. Измеряя температуру вещества, мы измеряем, какое количество тепла вещество отдаёт термометру. Тепло – это энергия, и тепло которое вещество отдаёт термометру, это энергия, которую частицы вещества рассеивают в окружающее пространство. Энергия частиц рассеивается 134 через их электрические поля. Следовательно, температура вещества является характеристикой электрических полей частиц вещества. Поле можно характеризовать потенциалом и напряжённостью. Температура является скалярной величиной. Из этих двух характеристик поля скалярной характеристикой является потенциал поля. Следовательно, температура вещества характеризует потенциал электрических полей частиц вещества. Она пропорциональна потенциалу электрических полей частиц этого вещества. Потенциал электрического поля частиц пропорционален напряжённости этого поля частиц, поэтому температура вещества может также характеризовать напряжённость электрического поля частиц. Однако при одной и той же температуре вещества, частицы разных веществ имеют разную напряжённость электрических полей. Измерять термометром можно только ту энергию частиц, которая уходит за их пределы, т.е. на границе частиц. Граница частиц проходит в той области между ними, где напряжённость результирующего магнитного поля равна нулю. В этой области результирующего магнитного поля, напряжённости собственных магнитных полей частиц равны. Между частицами также существует область, где напряжённость электрических полей обоих частиц тоже равны. Напряжённость электрических полей частиц в этой области и будем считать напряжённостью электрических полей частиц на их границе между ними. В результате, температура вещества характеризует потенциал, и напряжённость электрических полей частиц вещества, на границе между ними. Если быть более точным, то температура вещества равна потенциалу результирующего электрического поля на границе между частицами этого вещества. Из этого следует, что вещества, которые имеют одинаковую температуру, имеют одинаковую напряжённость электрических полей на границе между ними. Напряжённость электрических полей частиц на границе между ними пропорциональна напряжённости этих полей в центре частиц, и обратно пропорциональна кубу расстояния от центра частиц до этой границы. Следовательно, вещества, частицы которого имеют большую напряжённость электрических полей, при одинаковой температуре имеют большее расстояние между частицами. Плазменные тела тоже имеют электрическое поле, поэтому температура плазменных тел тоже пропорциональна потенциалу их 135 электрического поля на границе этих тел. Температура же плазменного тела в любой его точке будет пропорциональна потенциалу электрического поля в этой точке. Электрическое поле возникает, когда движение энергии происходит в форме вихря, при этом у энергии возникает такое свойство, как заряд. И величина заряда будет пропорциональна напряжённости поля. Из этого следует, что температура материи, если её энергия движется в форме вихря, пропорциональна также величине заряда. Однако энергия не всегда движется в состоянии вихря, а температура характеризует материю в любом состоянии. Следовательно, температура характеризует не только потенциал электрического поля, а потенциал любого поля, в том числе и гравитационного. Напомним, что гравитационным полем является поле, движение энергии которого происходит в безвихревой форме. Потенциал поля пропорционален динамической плотности энергии, следовательно, и температура тоже пропорциональна динамической плотности энергии. В результате, температура характеризует количество энергии, которое проходит через точку или область пространства за единицу времени. Такое определение для температуры материи является наиболее полным. Теперь зная, что такое температура вещества, можно объяснить некоторые процессы в веществе, связанные с его температурой. Чтобы не путать такие характеристики частиц, как потенциал частиц, и потенциал полей частиц, при исследовании процессов связанных с температурой, будем использовать вместо характеристики потенциал поля частиц характеристику напряжённость поля частиц. 9.2. Теплоёмкость. Между различными телами, и между телами и окружающим пространством, постоянно происходит теплообмен (энергообмен). В результате этого энергообмена, частицы вещества получают из окружающего пространства энергию, которая их подпитывает. Поглощают эту внешнюю энергию частицы, которые находятся на границе вещества и внешней среды. Затем эта энергия, в результате энергообмена между частицами, распределяется по частицам всего вещества. Этот энергообмен происходит через магнитные и электрические поля частиц. Обмен энергией между магнитными полями частиц происходит через магнитное взаимодействие между частицами. Обмен 136 энергией между электрическими полями частиц происходит через электрическое взаимодействие между частицами. В результате этого энергообмена, происходит выравнивание температуры в веществе. Частицы вещества, которые находятся на границе вещества и внешней среды, рассеивают часть своей энергии во внешнюю среду. Т.к. в результате энергообмена эти частицы получают энергию от всех частиц вещества, то через эти частицы в окружающую среду рассеивается энергия всего вещества. Будем называть эту энергию внутренней энергией вещества. Если температура внешней для вещества среды не изменяется, то количество получаемой веществом внешней энергии равно количеству рассеиваемой им внутренней энергии, и данное вещество находится в термодинамическом (тепловом) равновесии с окружающей средой. В этом случае, не происходит ни повышения, ни понижения температуры этого вещества. Если происходит увеличение температуры внешней для вещества среды, т.е. увеличение напряжённости внешних для вещества полей, то количество внешней энергии, получаемой веществом, увеличивается. При этом увеличивается напряжённость магнитного и электрического полей частиц этого вещества. Увеличение напряжённости электрического поля частиц на границе между ними приводит к увеличению температуры вещества и увеличению количества рассеиваемой им внутренней энергии. Увеличение напряжённости магнитного поля частиц, увеличивает количество энергии, которое это поле может удерживать, а это приводит к уменьшению количества энергии, которое в виде электрического поля распространяется от частиц в окружающее пространство. В результате, напряжённость электрического поля частиц увеличивается с меньшей скоростью, чем напряжённость их магнитного поля, а температура вещества увеличивается медленнее, чем температура окружающей вещество среды, от которой происходит нагревание. Если происходит уменьшение температуры внешней для вещества среды, т.е. уменьшение напряжённости внешних для вещества полей, то количество внешней энергии, получаемой веществом, уменьшается. При этом уменьшается напряжённость магнитного и электрического полей частиц этого вещества. Уменьшение напряжённости электрического поля частиц на границе между ними, приводит к уменьшению 137 температуры вещества и уменьшению количества рассеиваемой им внутренней энергии. Уменьшение напряжённости магнитного поля частиц, уменьшает количество энергии, которое это поле может удерживать. Освобождающаяся отсюда энергия, начинает рассеиваться в окружающее пространство, увеличивая тем самым напряжённость электрического поля частиц, а, следовательно, и температуру вещества. В результате, при охлаждении вещества, напряжённость электрического поля частиц тоже уменьшается, но уменьшается с меньшей скоростью, чем напряжённость магнитного поля частиц, а температура вещества уменьшается медленнее, чем температура окружающей вещество среды, от которой происходит охлаждение. Т.е. при нагревании вещества, его частицы получают больше энергии, чем рассеивают, а при охлаждении вещества, его частицы получают меньше энергии, чем рассеивают. Вот эта разница между количеством получаемой внешней энергией и количеством рассеиваемой внутренней энергией при нагревании и охлаждении является характеристикой, которая называется теплоёмкостью вещества. Отсюда, теплоёмкость вещества – это величина, характеризующая способность вещества удерживать определённое количество внешней энергии при его нагревании и отдавать определённое количество внутренней энергии при его охлаждении. Потребление энергии в веществе происходит магнитными полями частиц, а также, если вещество находится в твёрдом и жидком состоянии, магнитными полями цепочек частиц. Рассеивание же энергии происходит только электрическими полями частиц. Эти поля могут рассеивать только ту энергию, которая находится в магнитном поле частиц. Вокруг магнитного поля цепочек электрического поля не возникает, поэтому энергия, которая движется по магнитным полям цепочек, не рассеивается в окружающее пространство. В результате, количество энергии, которое вещество удерживает при увеличении напряжённости внешнего поля, для разных веществ является разным. Те вещества, в которых частицы соединены в цепочки, удерживают больше энергии, чем вещества, в которых частицы не соединены в цепочки. Веществами, в которых частицы соединены в цепочки являются твёрдые и жидкие вещества, в газообразных же веществах частицы не соединены в цепочки. Поэтому, теплоёмкость твёрдых и жидких веществ больше теплоёмкости газообразных веществ. Магнитные поля 138 имеют также кристаллы в кристаллических веществах, кольцевые ассоциации в жидкостях, в которых они существуют, и цепочки из них. Магнитные поля кристаллов и цепочек из кольцевых ассоциаций тоже только потребляют внешнюю энергию, и поэтому тоже увеличивают теплоёмкость вещества. 9.3. Температура фазового перехода. Известно, что во время перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое, его температура остаётся неизменной. Рассмотрим причины этого явления. При плавлении, отделившиеся от кристаллической структуры частицы, занимают уже больший объём, чем тот который они занимали в кристалле. Т.е. при плавлении вещества происходит увеличение расстояний между частицами. С увеличением расстояний между частицами, уменьшается напряжённость электрического поля между ними. Уменьшение же напряжённости электрического поля на границе между частицами приводит к уменьшению температуры в этой области вещества. В результате, при отделении частиц от общей массы нерастворенного вещества происходит уменьшение их температуры. В результате энергообмена между отделившимися частицами и частицами на поверхности нерастворённого вещества, т.е. находящихся на границе нерастворённого вещества и жидкости происходит также и понижение температуры этих частиц. Она становится ниже температуры плавления, поэтому отрыв следующих частиц от нерастворённого вещества дальше уже происходить не может. Чтобы произошёл отрыв следующих частиц, необходимо снова увеличить температуру вещества в зоне перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое, до температуры плавления, а для этого необходимо увеличить температуру всего вещества. При дальнейшем повышении температура вещества, когда температура в зоне перехода поднимается до температуры плавления, происходит отрыв следующих частиц от общей массы нерастворенного вещества и последующее охлаждение их и частиц в нерастворенном веществе, и т.д. Т.е. внешнее нагревание вещества, компенсируется охлаждением его в зоне перехода. В результате, температура вещества не будет изменяться, пока не закончится переход всех частиц вещества из твёрдого состояния в жидкое. Тоже самое происходит и при кипении вещества. Когда жидкость достигает температуры кипения, частицы, потенциал которых 139 становится больше единицы, отрываются от жидкости. Расстояния между этими отделившимися частицами и частицами в жидкости резко увеличиваются, а напряжённость электрических полей на границе этих частиц и их температура, резко уменьшается. Она становится ниже температуры кипения. Поэтому чтобы кипение продолжилось, необходимо снова увеличить температуру жидкости в зоне перехода жидкости в газ. При дальнейшем увеличении температуры жидкости, отделившиеся от жидкости новые частицы, снова охлаждают жидкость в этой зоне. Т.е. как и в предыдущем случае, внешнее нагревание вещества компенсируется охлаждением его в зоне перехода. В результате, температура жидкости при кипении, будет оставаться неизменной, пока не закончится процесс кипения. При охлаждении вещества происходят обратные явления. При конденсации газа (пара), элементарные структуры, перешедшие в жидкую фазу, резко увеличивают свою плотность. При этом увеличивается напряжённость их внутренних полей, в том числе и их электрического поля, и их температура. В результате энергообмена между этими частицами и частицами газа, находящимися на границе с жидкой фазой, увеличивается и температура этих частиц газа. Их температура поднимается выше температуры конденсации, и переход этих частиц газа в жидкость дальше происходить уже не может. Чтобы конденсация газа снова продолжилась, необходимо снова понизить температуру этого газа. Новое понижение температуры вызывает переход новых частиц газа в жидкость. Они опять повышают температуру, окружающих их частиц, и снова останавливают процесс конденсации. Т.е. повышение температуры вещества в зоне перехода, компенсирует его внешнее охлаждение. Если же перестать охлаждать этот газ (пар) дальше, то вещество будет находиться в двух агрегатных состояниях. И, если температура каких-то частиц газа понизится и произойдёт их конденсация, то повышение температуры от этой конденсации вызовет обратный переход такого же количества частиц из жидкости обратно в газ. При данной температуре, оба агрегатных состояния будут находиться в состоянии равновесия. При кристаллизации жидкости, частицы, перешедшие в твёрдое состояние, тоже резко увеличивают свою плотность со всеми вытекающими отсюда последствиями. В результате, температура 140 вещества также уменьшаться не будет, хотя мы будем продолжать охлаждать его. Это будет происходить до тех пор, пока не произойдёт переход всех частиц вещества из жидкого состояния в твёрдое. В общем случае постоянство температуры при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое можно сформулировать так: при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое в результате внешнего температурного воздействия, происходит резкое изменение плотности вещества в зоне перехода, которое вызывает изменение температуры в этой зоне, в направлении, противоположном внешнему температурному воздействию. Это зональное изменение температуры компенсирует внешнее температурное воздействие. В результате, температура вещества остаётся без изменения пока не произойдёт переход всех частиц вещества из одного агрегатного состояния в другое. 9.3. Испарение. Испарение жидкости происходит не только при температуре кипения, а при любой температуре. Это значит, что при любой температуре в жидкости находятся частицы, потенциал которых больше единицы. В веществе всегда существуют области с наибольшими и наименьшими значениями напряжённости внешнего поля. И если в области, где находится частица, возникает наибольшая напряжённость внешнего поля, то потенциал этой частицы резко увеличивается. Частицы, потенциал которых при этом становится больше единицы, силами отталкивания выбиваются из цепочек. Они уже не могут образовывать связи с остальными частицами жидкости, и поэтому ведут себя так же, как частицы газа. Между такими возбуждёнными частицами, как и между частицами газа, создаётся определённое давление, которое равномерно распределяет эти частицы по всему объёму жидкости. Будем называть такие частицы возбуждёнными. Те возбуждённые частицы, которые оказываются на поверхности жидкости, под действием этого давления покидают жидкость, т.е. испаряются. Такие частицы не могут долго находиться в возбуждённом состоянии, и в результате энергообмена переходят в обычное состояние. Однако в это же время происходит появления новых возбуждённых частиц. Поэтому количество возбуждённых частиц в жидкости при постоянной температуре остаётся постоянным, и давление, которое эти частицы создают в жидкости, тоже оказывается постоянным. 141 Если жидкость находится в закрытом сосуде, то пока давление возбуждённых частиц в жидкости, остаётся больше давления частиц газа над жидкостью, испарение этих частиц продолжается. Когда давление газа над жидкостью становится равно давлению возбуждённых частиц внутри жидкости, наступает равновесие. Сколько частиц вылетает из жидкости, столько же их, под действием давления в газе над жидкостью, переходит обратно в жидкость. Т.е. пар становится насыщенным при данной температуре. Если же жидкость находится в открытом сосуде, то возбуждённые частицы под действием давления между ними будут удаляться от поверхности жидкости. Поэтому давление между возбуждёнными частицами, внутри жидкости, постоянно будет больше давления таких же частиц вне жидкости, и испарение с её поверхности будет происходить постоянно. Чем выше температура жидкости, тем интенсивнее происходит процесс испарения, т.к. с увеличением температуры жидкости, увеличивается потенциал всех частиц жидкости, и частицам необходимо меньше внешней энергии, чтобы их потенциал стал больше единицы. С увеличением температуры, возбуждение частиц происходит не только в области, где возникает максимальная напряжённость внешнего поля, но и в соседних близко лежащих областях жидкости. Т.е. области образования возбуждённых частиц увеличиваются в объёме. И количество возбуждённых частиц в веществе будет пропорционально величине этого объёма. Когда эти области занимают весь объём жидкости, начинается кипение жидкости. Испарение, так же как и кипение, является эндотермическим процессом, и при испарении, как и при кипении, тоже происходит охлаждение вещества. Возбуждённые частицы в жидкости находятся между частицами жидкости. Давление в жидкости больше, чем давление в воздухе, поэтому расстояния между возбуждёнными частицами и частицами жидкости меньше, чем расстояния между возбуждёнными частицами вне жидкости. При выходе возбуждённых частиц из жидкости, расстояния между ними увеличивается, и это приводит к уменьшению их температуры. 9.4. Изменение температуры веществ при химических реакциях. Известно, что при химических реакциях происходит выделение или поглощение тепла (энергии). Движение энергии всегда происходит под действием разности потенциалов, и, следовательно, при 142 химических реакциях происходит изменение потенциала внутренней энергии вещества. Если в процессе реакции потенциал внутренней энергии образующихся веществ оказывается больше потенциала внутренней энергии веществ, вступающих в реакцию, то реакция происходит с выделением энергии. Если в процессе реакции потенциал внутренней энергии образующихся веществ оказывается меньше потенциала внутренней энергии веществ, вступающих в реакцию, то реакция проходит с поглощением энергии. Внутренняя энергия вещества – это сумма полных энергий частиц этого вещества. Полная энергия частиц – это сумма энергий магнитного и электрического полей частиц. Т.е. внутренняя энергия вещества – это сумма энергий магнитного и сумма энергий электрического полей частиц этого вещества. Если реакция проходит с выделением тепла, то, следовательно, сумма напряжённостей магнитных и сумма напряжённостей электрических полей частиц образующихся веществ, оказываются больше сумм напряжённостей этих полей частиц веществ, вступающих в реакцию. Если реакция проходит с поглощением тепла, то, следовательно, сумма напряжённостей магнитных и сумма напряжённостей электрических полей частиц образующихся веществ, оказываются меньше сумм напряжённостей полей частиц веществ, вступающих в реакцию. Суммы напряжённостей полей частиц в веществе пропорциональны напряжённости внешнего поля в нём и обратно пропорциональны расстоянию между частицами. Расстояния между частицами зависят от силы взаимодействия между ними. В процессе химической реакции происходит разрыв связей между частицами веществ, вступающих в реакцию, и образование связей с другими частицами. При этом силы взаимодействия между частицами и расстояния между ними изменяются. С изменением расстояний между частицами, изменяются и суммы напряжённостей полей частиц образующихся веществ. Если расстояния между частицами образующихся веществ становятся меньше расстояний между частицами в веществах, вступающих в реакцию, то суммы напряжённостей полей частиц увеличиваются. Если расстояния между частицами в образующихся веществах становятся больше расстояний между частицами в веществах, 143 вступающих в реакцию, то суммы напряжённостей полей частиц уменьшаются. Если суммы напряжённостей полей частиц при образовании новых связей увеличиваются, то потенциал внутренней энергии образующихся веществ становится больше потенциала внутренней энергии веществ, вступающих в реакцию. При этом в процессе химической реакции происходит выделение внутренней энергии, и полная энергия частиц уменьшается. В результате, и внутренняя энергия образующихся веществ оказывается меньше внутренней энергии веществ, вступающих в реакцию. Если суммы напряжённостей полей частиц при образовании новых связей уменьшаются, то потенциал внутренней энергии образующихся веществ становится меньше потенциала внутренней энергии веществ, вступающих в реакцию. При этом в процессе химической реакции происходит поглощение внешней энергии, и полная энергия частиц увеличивается. В результате, внутренняя энергия образующихся веществ оказывается больше внутренней энергии веществ, вступающих в реакцию. 9.5. Температура вещества, близкая к абсолютному нулю. Температура равная абсолютному нулю существует только за пределами Вселенной. При такой температуре нет энергии, а если нет энергии, то нет ни поля ни тем более частиц. Т.е. при естественной абсолютной температуре равной нулю не существует материи, а вещество не может существовать и при температурах близких к абсолютному нулю. Однако при искусственно созданной температуре близкой к абсолютному нулю, частицы сохраняются. Рассмотрим, почему сохраняются частицы при такой температуре. Температура вещества пропорциональна количеству энергии, которое вещество рассеивает в окружающую среду. Поэтому, если температура вещества приближается к абсолютному нулю, то, следовательно, количество энергии, которое рассеивается веществом, приближается к нулю. Рассеивание энергии происходит электрическими полями частиц. И если количество энергии, которое рассеивается веществом, приближается к нулю, то и количество энергии, которое рассеивается частицами вещества должно приближаться к нулю. Но при том строении, которое имеют частицы, они будут рассеивать энергию, пока не произойдет их распад. Следовательно, при температурах 144 близких к абсолютному нулю, энергия, которая рассеивается веществом, не равна энергии, которая рассеивается частицами этого вещества. Энергия, которая рассеивается частицами, с одной стороны является внутренней энергией вещества, с другой стороны она является внешней энергией для соседних частиц этого вещества. Поэтому часть этой энергии всегда поглощается магнитными полями соседних частиц, т.е. идёт на подпитку соседних частиц энергией. В результате, энергия, которая рассеивается веществом, всегда не равна энергии, рассеиваемой частицами этого вещества, и составляет только часть той энергии, которая ими рассеивается. Если вещество находится в термодинамическом равновесии с окружающей средой, то количество энергии, которое рассеивается веществом в окружающую среду равно количеству энергии, которое вещество получает из окружающей среды. Чем больше вещество получает внешней энергии из окружающей среды, тем больше оно отдаёт внутренней энергии в окружающую среду. При температурах близких к абсолютному нулю, количество энергии, которое вещество получает из окружающей среды, приближается к нулю, поэтому и количество энергии, которое рассеивается веществом в окружающую среду, тоже приближается к нулю. При этом энергия, которая при обычных внешних условиях рассеивается веществом в окружающую среду, при температурах близких к абсолютному нулю почти вся поглощается соседними частицами. В результате, внутренняя энергия вещества не уменьшается, и его частицы получают достаточное количество энергии для их существования в этих внешних условиях. Но почему внутренняя энергия вещества не рассеивается в окружающее пространство? Рассеивание энергии происходит под действием разности потенциалов. Потенциал среды за пределами зоны охлаждения вещества равен потенциалу полей планеты. Потенциал планеты в любой её области пропорционален её температуре в этой области. Т.к. температура за пределами зоны охлаждения значительно выше температуры в зоне охлаждения, то и потенциал среды за пределами зоны охлаждения значительно больше потенциала среды в зоне охлаждения. В результате, между частицами вещества в зоне охлаждения и окружающим пространством оказывается обратная разность потенциалов, которая не позволяет внутренней энергии вещества рассеиваться за пределы зоны охлаждения. 145 Если же вещество попадает в пространство, где потенциал внешнего поля оказывается близким к абсолютному нулю, например в межзвёздное пространство, то между веществом и окружающей средой возникает прямая разность потенциалов, в результате которой внутренняя энергия вещества начинает рассеиваться в окружающее пространство. При этом будет происходить уменьшение напряжённости магнитного и электрического полей частиц. При определённой напряжённости этих полей происходит распад частиц, и вещество, в состав которого входили эти частицы, престаёт существовать. 9.6. Давление. Давление в материи возникает под действием сил, следовательно, давление является силовой характеристикой материи. Частицы газа и жидкости давят на стенки и дно сосуда, а твёрдое тело давит на поверхность, на которой оно находится. Такое давление частиц газа, жидкости и твёрдого вещества возникает в результате действия сил притяжения между частицами вещества и ядром планеты, т.е. в результате действия силы тяжести частиц. Сила притяжения между частицами и ядром планеты возбуждается магнитными полями частиц, следовательно, давление в веществе является характеристикой магнитных полей частиц вещества. Оно пропорционально напряжённости магнитных полей частиц. Назовём давление в веществе от силы тяжести частиц естественным давлением. Частицы в газе и в жидкости смещаются под действием сил притяжения между частицами и ядром планеты, создавая при этом давление на нижележащие частицы. В твёрдых веществах, между частицами существуют жёсткие связи, при которых частицы не могут перемещаться относительно друг друга, поэтому они не могут давить на нижележащие частицы. В результате, в твёрдых веществах естественное давление отсутствует, а сила притяжения между частицами твёрдого тела и ядром планеты через жёсткие связи между частицами передаётся на поверхность, на которой это тело находится. Если вещество нагревать, то напряжённость магнитных полей частиц увеличивается, и если нагревать газ или жидкость в закрытом сосуде, то давление в них тоже будет увеличиваться. Однако если нагревать газ или жидкость, находящиеся в открытом сосуде, то давление в них изменяться не будет. Почему же в этом случае давление в веществе не увеличивается? В первом случае при нагревании вещества расстояния между частицами не изменяются, во втором же случае при нагревании 146 вещества расстояния между частицами увеличиваются. Силы, действующие между частицами, возникают на границе между ними, и они пропорциональны напряжённости полей, возбуждающих эти силы, на границе между частицами. С увеличением расстояний между частицами, увеличивается расстояние между центром частиц и границей, а, с увеличением этого расстояния, напряжённость магнитного поля на границе частиц уменьшается. В результате, увеличение напряжённости магнитного поля в центре частиц компенсируется уменьшением напряжённости этого поля на их границе, и увеличение давления в веществе не происходит. Если же расстояния между частицами не изменяются, то напряжённость магнитного поля на границе частиц изменяется пропорционально напряжённости этого поля в центре частиц, в результате, пропорционально изменяется и давление вещества. Из этого следует, что давление в жидкостях и газах зависит также от расстояния между частицами. Если расстояние между частицами увеличивается, то давление в веществе уменьшается, если же расстояния между частицами уменьшаются, то давление в веществе увеличивается. Т.е. давление в жидкостях и газах обратно пропорционально расстоянию между частицами. Т.к. в жидкостях и газах давление возникает от вышележащих частиц, то давление в них равно силам тяжести вышележащих частиц. С увеличением количества вышележащих частиц, расстояния между частицами уменьшаются, а давление в веществе увеличивается. Если же расстояния между частицами под действием вышележащих частиц изменяться не могут, как например в твёрдом веществе, то с увеличением количества вышележащих частиц увеличивается давление всего тела на нижележащую поверхность. Сила притяжения между частицами и ядром космического тела является внешней для вещества силой. Отсюда, естественное давление в веществе создаётся внешними для вещества силами. Но это относится только к веществу, т.е. к дискретному состоянию материи. Плазма относится к недискретному состоянию материи, и давление в плазме создаётся магнитным полем плазменного тела. Силы притяжения плазменного тела к материнскому космическому телу, на давление в плазме никакого влияния не оказывают, т.к. эти силы существуют между космическим телом и плазменным телом в целом. Магнитное поле плазменного тела, является его внутренним полем, 147 поэтому давление в плазменном теле создаётся внутренними силами этого тела. 9.7. Изменение давления в веществе. Давление в веществе можно изменять искусственно, если сжимать вещество или растягивать. При сжатии или растяжении происходит изменение расстояний между частицами. Обратно пропорционально изменению расстояний между частицами, происходит изменение напряжённости обоих полей частиц. А изменение напряжённости магнитных полей частиц, на границе между ними, и приводит к изменению давления в веществе. И сжатие, и растяжение вещества происходит под действием внешних для вещества сил. Т.е. искусственное изменение давления в веществе может происходить тоже только под действием внешних сил. Если при изменении давления газа, энергообмена (теплообмена) между газом и окружающей средой не происходит, то и полная энергия частиц этого газа не изменяется. В этом случае, потенциал частиц газа тоже не изменяется, а в результате изменения расстояния между частицами, происходит обратно пропорциональное изменение напряжённости и магнитного и электрического полей частиц газа. Пропорционально изменению напряжённости электрического поля частиц газа, изменяется температура газа. Т.е. в результате такого процесса пропорционально изменению давления в газе изменяется и температура газа. Такой процесс называется адиабатным. Если же при изменении давления газа, температура газа не изменяется, т.е. происходит энергообмен между газом и окружающей средой, то в этом случае, изменяется полная энергия частиц газа. Чтобы при увеличении давления в газе температура газа не изменялась, он должен отдавать свою энергию в окружающую среду, а при уменьшении давления в газе – он должен поглощать энергию из окружающей среды. В результате такого процесса, обратно пропорционально изменению давления в газе, изменяется полная энергия частиц. Такой процесс называется изотермическим. Пропорционально изменению полной энергии частиц, изменяется и их потенциал. Например, если при увеличении давления газа в сосуде, его температура не увеличивается, т.е. в результате энергообмена частицы газа отдают свою энергию в окружающую среду, то в результате уменьшения полной энергии частиц газа, происходит снижение их потенциала, и когда потенциал частиц газа становится меньше единицы, газ переходит в жидкость. 148 9.8. Атмосферное давление. Атмосферное давление на поверхности Земли не является постоянным. Установлено, что атмосферное давление зависит от плотности облаков в атмосфере. Чем больше плотность облаков, тем меньше атмосферное давление, чем меньше плотность облаков, тем больше атмосферное давление. Чем же можно объяснить такую зависимость? Давление в атмосфере возникает под действием силы притяжения между частицами газа, находящимися в атмосфере, и ядром планеты. Давление в атмосфере пропорционально этим силам притяжения. Эти силы притяжения пропорциональны напряжённости магнитных полей частиц, а также напряжённости полей планеты в области, где находятся частицы. Напряжённость любого поля пропорциональна скорости движения энергии этого поля. Скорость же движения энергии обратно пропорциональна плотности среды, по которой происходит это движение. Облака увеличивают плотность атмосферы, и, следовательно, уменьшают скорость движения энергии и напряжённость полей планеты в ней. Пропорционально напряжённости полей планеты уменьшается подпитка энергией полей частиц, находящихся в атмосфере, а также силы притяжения между частицами и ядром планеты и давление в атмосфере. Уменьшение же облачности приводит к уменьшению плотности атмосферы, что в свою очередь увеличивает скорость движения энергии и напряжённость полей планеты в ней. С увеличением напряжённости полей планеты, увеличивается напряженность полей частиц атмосферы, а также увеличиваются силы притяжения между частицами и ядром планеты, и также давление в атмосфере. 9.9. Образование твёрдого покрытия у газовых космических тел. Материал об образовании твёрдого покрытия у газовых космических тел кратко уже был рассмотрен в шестой главе. Теперь этот материал можно дополнить материалом, изложенным в последующих главах и материалом из этой главы. Чтобы газ перешёл в твёрдое состояние, необходимо этот газ или очень сильно охладить, или очень сильно сжать при энергообмене с окружающей средой, или то и другое. При охлаждении газа полная энергия атомов, и их потенциал, уменьшаются. Когда потенциал атомов становится меньше единицы, газ переходит в другие агрегатные состояния. 149 При сжатии газа, расстояния между атомами газа уменьшаются, что приводит к увеличению напряжённости и потенциала магнитного и электрического полей атомов. Если при этом потенциал окружающей среды не увеличивается, то потенциал обоих полей атомов оказывается больше потенциала окружающей среды. Под действием этой разности потенциалов, между атомами и окружающей средой возникает энергообмен, и часть энергии атомов рассеивается в окружающее пространство. В результате энергообмена, уменьшается полная энергия атомов и их потенциал. Когда же потенциал атомов становится меньше единицы, газ, как и в предыдущем случае, переходит в другие агрегатные состояния. Охлаждение газа космического тела может произойти, если будет уменьшаться температура космического тела, т.е. если будет уменьшаться напряжённость его электрического поля. Уменьшение напряжённости электрического поля космического тела может произойти, если произойдёт резкое увеличение напряжённости его магнитного поля. При этом скорость роста напряжённости магнитного поля должна быть больше скорости распространения энергии электрического поля. Если при этом сумма напряжённости обоих полей космического тела не будет изменяться, т.е. изменение напряжённости обоих его полей будет происходить строго в противофазе, то сила притяжения между атомами космического тела и его ядром не будет изменяться, и охлаждение космического тела будет происходить без его сжатия. Такое изменение напряжённости полей космического тела может произойти только, во время очередного выброса звезды, когда энергия, выброшенная звездой, удаляется от неё в виде волны. При прохождении этой волны через уже существующие космические тела, она вызывает у них довольно резкое увеличение напряжённости магнитного поля. И если при этом напряжённость электрического поля будет изменяться в противофазе, то и произойдёт охлаждение космического тела. Однако вероятность того, что изменение полей космического тела будет происходить строго в противофазе, является очень невысокой. Более вероятным является вариант, когда при увеличении напряжённости магнитного поля, напряжённость электрического поля будет тоже увеличиваться, но будет увеличиваться медленнее, чем напряжённость магнитного поля. Или, если напряжённость электрического поля будет уменьшаться, то будет уменьшаться 150 медленнее, чем будет увеличиваться напряжённость магнитного поля. Или, если при увеличении напряжённости магнитного поля напряжённость электрического поля изменяться не будет. При этом сумма напряжённостей обоих полей космического тела будет увеличиваться. Если сумма напряжённостей обоих полей космического тела увеличивается, то увеличивается подпитка энергией атомов этого космического тела. Это приводит к увеличению сил притяжения между атомами космического тела и его ядром и сжатию газа космического тела, т.е. сжатию космического тела. Электрическое поле – это поле, которое дополняет пространство снаружи нейтрального кольца космического тела энергией до максимально возможной плотности. И если напряжённость электрического поля, при увеличении напряжённости магнитного поля, не изменяется, или изменяется медленнее, чем напряжённость магнитного поля, то плотность энергии снаружи нейтрального кольца космического тела становится меньше её максимально возможной плотности. В результате, и потенциал электрического поля вокруг нейтрального кольца космического тела становится меньше его максимально возможного потенциала. Увеличение же напряжённости магнитного и электрического полей атомов, в результате уменьшения расстояния между ними во время сжатия, приводит к тому, что потенциал обоих полей атомов увеличивается, и становится больше потенциала электрического поля космического тела, в той его области, где находятся эти атомы. Под действием этой разности потенциалов, между атомами газа и космическим телом возникает энергообмен, и энергия атомов начинает рассеиваться в окружающее пространство, замещая энергию электрического поля космического тела. В результате, полная энергия атомов и их потенциал уменьшаются. Когда же потенциал атомов становится меньше единицы, то между ними возникают связи твёрдого или жидкого вещества. Т.к. космические тела состоят из смеси газов, то связи возникают между атомами разных элементов. Та часть газа космического тела, которая переходит в твёрдое состояние, образует твёрдое покрытие космического тела. Снижение потенциала атомов газа в космическом теле происходит по всему объёму космического тела одновременно, и такая реакция происходит мгновенно. 151 Химические реакции между разными элементами могут проходить только в определённых пропорциях, поэтому некоторые элементы из существующей смеси газов реагируют не полностью. В результате, в каких-то областях космического тела возникают не прореагировавшие остатки какого-то элемента. На нашей планете одним из таких элементов оказался кислород. Реакции кислорода произошли почти со всеми элементами, которые существуют на нашей планете. Больше всего атомов кислорода прореагировало с атомами водорода. В результате этой реакции образовалась вода, которая оказалась самым распространённым веществом на нашей планете. Однако кислород является самым распространённым элементом на нашей планете, и для реакции кислорода без остатка с атомами других элементов, атомов других элементов оказалось недостаточно, в результате, атомы кислорода оказались в остатке. При сжатии между атомами кислорода тоже образовались связи, и этот кислород перешёл в жидкое состояние. В самых верхних слоях газа планеты, находится только водород, т.к. атомам других элементов в этой области планеты энергии для их подпитки не хватает. При сжатии между этими атомами водорода тоже образовались связи, и этот водород тоже перешёл в жидкое состояние. Когда волна внешней энергии уходит от космического тела, сумма напряжённостей его магнитного и электрического полей уменьшается. Вместе с ней уменьшается и сила притяжения между частицами космического тела и его ядром. Однако силы притяжения между частицами твёрдого вещества значительно больше сил притяжения между частицами и ядром космического тела, поэтому уменьшение силы притяжения между частицами космического тела и его ядром не приводят к разрыву связей между частицами твёрдого вещества и переходу его обратно в состояние газа. Разрыв связей между частицами твёрдого вещества может произойти только, если увеличится потенциал частиц. Потенциал частиц может увеличиться, если напряжённость внешних для частиц полей увеличивается. Но напряжённость внешних для частиц полей увеличиться не может, т.к. волна внешней энергии уходит от космического тела, и подпитка космического тела внешней энергий и сумма напряжённости магнитного и электрического полей космического тела, уменьшается. 152 В результате, потенциал частиц твёрдого вещества, после ухода волны внешней энергии от космического тела, не увеличивается, и те вещества, которые оказались в твёрдом состоянии, так и остаются в этом состоянии. Т.к. связи между атомами этих веществ сохраняются, то и расстояния между атомами этих веществ не увеличиваются, в результате, и объём твёрдой части космического тела не изменяется. Он остаётся таким, каким он оказался в момент сжатия этого тела. В жидкостях же, уменьшение сил притяжения между частицами жидкости и ядром космического тела приводит к увеличению расстояния между частицами. С увеличением этих расстояний, напряжённость магнитных и электрических полей частиц жидкости уменьшается. На нашей планете, такими жидкостями оказалась вода, а также жидкий кислород и водород. С уменьшением напряжённости полей частиц жидкости, уменьшается и потенциал обоих полей частиц, он оказывается меньше потенциала энергии окружающей среды. Под действием этой разности потенциалов между окружающей средой и частицами начинает происходить энергообмен, в результате которого увеличивается полная энергия частиц жидкости и их потенциал. Если потенциал этих частиц становится больше единицы, то вещества, которые были в жидком состоянии, переходят в газообразное состояние. Но т.к. объём космического тела стал меньше, то частицы веществ, перешедших в газообразное состояние, после окончания процесса расширения, под действием сил притяжения между частицами и ядром космического тела, а также под давлением от вышележащих частиц, оказались на более близком расстоянии к ядру космического тела, чем были до его сжатия. При этом и расстояния между этими частицами оказываются меньше, чем они были до сжатия космического тела. Т.к. расстояния между частицами веществ, перешедшими в газообразное состояние, оказываются меньше, чем они были до сжатия космического тела, то внутренняя энергия этих частиц тоже оказывается меньше внутренней энергии этих частиц до сжатия космического тела. Пропорционально внутренней энергии частиц этих веществ, меньше оказывается и их потенциал. Он оказался меньше единицы. При тех внешних условиях, в которых оказались эти вещества после ухода волны внешней энергии от космического тела, потенциал больше единицы оказался только у частиц, состоящих из двух атомов. В результате, при распаде цепочек жидкости, атомы этих элементов 153 остались соединёнными попарно в молекулах газа, и газ на планетах с твёрдым покрытием, кроме инертных газов, стал состоять из молекул. На нашей планете такими газами оказались водород и кислород. Почему увеличивается потенциал молекул, по отношению к потенциалу атомов из которых они состоят, будет рассмотрено в главе «Элементы». Азот в атмосфере нашей планеты появился уже после образования на ней жизни. При гниении и разложении умерших животных и растений, он в свободном виде выделялся в атмосферу из белковых веществ, входящих в состав каждого животного и растения. Т.к. азот не является инертным газом, то его атомы в атмосфере нашей планеты тоже имеют потенциал меньше единицы, поэтому они, как и атомы большинства других газов, соединяются в молекулы по два атома, потенциал которых уже является больше единицы. Атомы же инертных газов, во время сжатия планеты, связей ни с атомами своего элемента, ни с атомами других элементов, не образовали, и во время сжатия оставались в атомарном состоянии. 9.10. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Температура материи характеризует количество энергии, проходящее через точку или область пространства за единицу времени. Для вещества, температура пропорциональна потенциалу электрических полей частиц этого вещества на границе между ними. 2. Между веществом и окружающей средой всегда происходит энергообмен. Если температура внешней для вещества среды не изменяется, то и температура вещества не изменяется, и количество энергии, которое вещество получает из внешней среды, равно количеству энергии, которое вещество отдаёт во внешнюю среду. При нагревании вещества, увеличивается напряжённость магнитных полей его частиц, и оно начинает удерживать больше энергии. При этом уменьшается количество энергии, рассеивающееся через электрическое поле частиц. При охлаждении вещества, напряжённость магнитных полей частиц уменьшается, и оно начинает отдавать энергию из этого поля, увеличивая количество энергии, рассеивающееся через электрическое поле частиц. Эта разница между количеством получаемой внешней энергией и количеством рассеиваемой внутренней энергией при нагревании и охлаждении является характеристикой, которая называется теплоёмкостью вещества. 3. При переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое в результате внешнего температурного воздействия, происходит 154 резкое изменение плотности вещества в зоне перехода, которое вызывает изменение температуры в этой зоне, в направлении, противоположном внешнему температурному воздействию. Это зональное изменение температуры вещества компенсирует внешнее температурное воздействие. В результате, пока вещество полностью не перейдёт из одного агрегатного состояния в другое, температура вещества остаётся без изменения. 4. В жидкости всегда находятся возбуждённые частицы, потенциал которых больше единицы. Такие частицы ведут себя в жидкости как частицы газа, и между ними, как и между частицами газа, возникает давление. Под действием этого давления, возбуждённые частицы, которые находятся на поверхности жидкости, покидают жидкость. Такой процесс и называется испарением. 5. В процессе химической реакции происходит разрыв связей между частицами веществ, вступающих в реакцию, и образование связей с другими частицами. При этом силы связи между частицами и расстояния между ними изменяются. С изменением расстояний между частицами, изменяются и суммы напряжённостей обоих полей частиц образующихся веществ. Если суммы напряжённостей обоих полей частиц увеличиваются, то в процессе химической реакции происходит выделение энергии. При этом полная энергия частиц уменьшается. В результате, и внутренняя энергия образующихся веществ оказывается меньше внутренней энергии веществ, вступающих в реакцию. Если суммы напряжённостей полей частиц уменьшаются, то в процессе химической реакции происходит поглощение внешней энергии. При этом полная энергия частиц увеличивается, а внутренняя энергия образующихся веществ оказывается больше внутренней энергии веществ, вступающих в реакцию. 6. При искусственных температурах вещества близких к абсолютному нулю, рассеивание внутренней энергии вещества не происходит, т.к. потенциал среды за зоной охлаждения намного больше потенциала среды в зоне охлаждения. Энергия же, которая рассеивается электрическими полями частиц вещества, потребляется магнитными полями соседних частиц этого вещества. При этом сохраняется внутренняя энергия вещества, полная энергия частиц и сами частицы. 7. Давление является силовой характеристикой материи. Для вещества давление пропорционально напряжённости магнитных полей 155 частиц вещества на границе между ними, для плазменных тел, давление пропорционально напряжённости магнитных полей плазменных тел. Глава 10. Взаимодействие между частицами. 10.1. Сила взаимодействия между частицами. Если частицы оказываются рядом друг с другом и их оси не перпендикулярны друг другу, то между ними всегда происходит взаимодействие, какой бы потенциал частицы не имели. Если взаимодействие происходит между частицами, потенциал которых больше единицы, то в этом случае связь между частицами не образуется. Если же взаимодействие происходит между частицами, потенциал которых оказывается меньше единицы, то между частицами образуется связь. Что такое связь между частицами будет рассмотрено в главе «Связи между частицами». Чем больше будет сила взаимодействия между частицами, тем меньше будет расстояние между ними. Расстояния между частицами не являются постоянными и изменяются при изменении внешних условий. Чем больше будет сила отталкивания между частицами, тем больше будут расстояния между ними. Чем больше будет сила притяжения между частицами, тем меньше будут расстояния между ними. Т.е. расстояния между частицами пропорциональны силе отталкивания и обратно пропорциональны силе притяжения между ними. Следовательно, сила взаимодействия между частицами пропорциональна силе притяжения между частицами, возникающей между ними при изменении внешних условий, и обратно пропорциональна силе отталкивания между частицами. Силы, действующие между частицами, пропорциональны напряжённости полей, возбуждающих эти силы, из этого следует, что сила взаимодействия между частицами пропорциональна напряжённости магнитного поля и обратно пропорциональна напряжённости электрического поля между ними, т.е. она обратно пропорциональна потенциалу частиц. Взаимодействие между частицами может быть фронтальным и касательным. Сначала рассмотрим фронтальное взаимодействие между частицами. 156 10.2. Плоскость контакта полей между частицами. Сила отталкивания между частицами пропорциональна разности потенциалов результирующего поля между частицами и снаружи частиц на прямой, проходящей через их центры. Сила притяжения между частицами пропорциональна разности потенциалов результирующего поля снаружи частиц и между частицами на этой же прямой. При взаимодействии частиц, в промежутке между ними возникает область, в которой потенциал результирующего поля или равен нулю, если это результирующее магнитное поле, или имеет наибольший потенциал, если это результирующее электрическое поле. И наибольшая разность потенциалов результирующего и магнитного и электрического поля возникает между областями, одна из которых является такой областью. Если через такую область каждого результирующего поля провести плоскость, перпендикулярную прямой проходящей через центры частиц, то напряжённость собственных полей этого вида от обоих частиц в этой плоскости будут равны. Назовём такую плоскость плоскостью контакта полей. Для магнитных полей частиц, такая плоскость будет проходить по границе между частицами. Напомним, что граница между частицами проходит в той области между ними, где происходит полное отражение вихрей магнитного поля частиц, и где напряжённость и потенциал магнитного поля частиц равен нулю. Если потенциалы взаимодействующих частиц одинаковые, то плоскость контакта магнитного и плоскость контакта электрического полей частиц будут совпадать и проходить по границе между ними. Если же взаимодействующие частицы имеют разный потенциал, то плоскость контакта магнитного и плоскость контакта электрического полей частиц не будут совпадать. Т.к. наибольшая разность потенциалов результирующего магнитного и результирующего электрического полей возникает между областями, одна из которых проходит через границу между частицами, или через плоскость контакта полей, то и наибольшие сила притяжения и сила отталкивания между частицами тоже возникает на границе между частицами или в плоскости контакта полей. 10.3. Сила притяжения между частицами. Сила притяжения между частицами возникает в результате магнитного взаимодействия. Такое взаимодействие между атомами было рассмотрено в главе «Строение атома». Рассмотрим это взаимодействие более подробно. На 157 рис. 10.1 изображено сечение магнитных полей частиц по их осям, при взаимодействии. В промежутке между частицами, движение вихрей магнитных полей обоих частиц происходит навстречу друг другу. При этом если плотность энергии магнитных полей частиц является достаточной, то происходит её отражение. Если плотность энергии магнитных полей частиц является не достаточной, то поток энергии от магнитного поля одной частиц просто проходит сквозь магнитное поле другой частицы. Снаружи частиц энергия магнитных полей частиц будет двигаться в одном направлении, и отражения её тоже происходить не будет. 1 1 0 Рис. 10.1 На рис. 10.1 чёрным цветом изображены эквипотенциальные линии магнитных полей обоих частиц, имеющих одинаковый потенциал. Стрелки показывают направление поступательного движения энергии. Зелёным цветом изображена поверхность отражения между частицами. Красным цветом изображено направление поступательного движения энергии внешнего поля. Синим цветом изображены магнитные потоки между частицами. В результате при отражении энергии в промежутке между частицами, происходит, где полное, а где частичное, отражение энергии магнитных полей частиц и изменение траекторий её движения. Отражённая часть энергии уходит в сторону соседней частицы, неотражённая часть энергии продолжает движение по своей траектории. 158 При прохождении магнитных потоков частиц относительно друг друга происходит увеличение или уменьшение скорости движения этих потоков. Форма результирующего магнитного поля, в обоих случаях, вокруг обоих частиц, будет одинаковая, поэтому будем рассматривать силу притяжения между частицами, когда происходит отражение энергии. Если через нейтральные кольца обоих частиц провести поверхность, то такая поверхность будет иметь форму цилиндра или усечённого конуса. По этой поверхности и происходит отражение энергии. Назовём эту поверхность поверхностью отражения. На рис 10.1 поверхность отражения в сечении выглядит в виде прямых линий зелёного цвета. При пересечении поверхности отражения плоскостью контакта частиц, образуется линия в форме окружности. На этой линии происходит полное отражение энергии вихрей обоих частиц, и на этой линии потенциал результирующего магнитного поля равен нулю. Снаружи частиц, в области их полюсов, движение вихрей от магнитных полей обоих частиц совпадает, и потенциал результирующего магнитного поля в этой области равен сумме потенциалов магнитных полей от обоих частиц. В результате, с противоположных сторон частиц возникает разность потенциалов, которая и возбуждает силу притяжения между частицами. Величина силы притяжения между частицами равна сумме составляющих этой силы от каждой частицы. Величина составляющей силы притяжения от каждой частицы, пропорциональна разности потенциалов результирующего поля в точках, находящихся на оси магнитного поля с противоположных сторон частицы, и потенциал собственного поля которых имеет одинаковую величину. Т.е. эти точки являются эквипотенциальными точками магнитного поля частицы. Точку, которая находится в промежутке между частицами, назовём внутренней эквипотенциальной точкой, а точку, которая находится снаружи частиц – внешней эквипотенциальной точкой. Если внутреннюю эквипотенциальную точку для обоих частиц выбрать общей, то она будет находиться в плоскости контакта магнитных полей частиц, т.к. напряжённости и потенциалы собственных полей в этой плоскости у обоих частиц равны. В этом случае, и во внешних эквипотенциальных точках, потенциалы собственных полей обоих частиц тоже будут равны. Назовём эквипотенциальную точку, находящуюся в плоскости контакта, нулевой эквипотенциальной точкой. 159 На рис. 10.1 она помечена цифрой «0». Внешние эквипотенциальные точки на рис. 10.1 помечены цифрой «1». Величина составляющей силы притяжения от одной частицы пропорциональна разности потенциалов результирующего магнитного поля между внешней и нулевой эквипотенциальными точками и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Разность потенциалов между двумя точками делённая на расстояние между ними является напряжённостью поля. Однако под действием разности потенциалов этого поля может происходить только перемещение частиц, движения же энергии под действием этой разности потенциалов не происходит. Следовательно, результирующие поля являются потенциальными полями. Потенциальное поле не имеет такой характеристики, как напряжённость поля. Поэтому будем использовать в этом выражении только такую характеристику поля, как разность потенциалов. В результате, величина составляющей силы притяжения от каждой частицы будет пропорциональна разности потенциалов между внешней и внутренней эквипотенциальными точками результирующего магнитного поля и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Полная величина силы притяжения между частицами будет пропорциональна удвоенной разности потенциалов между внешней и внутренней эквипотенциальными точками результирующего магнитного поля, и обратно пропорциональна расстоянию между внешними эквипотенциальными точками. Потенциал внутренней эквипотенциальной точки равен нулю. Расстояние между внешними эквипотенциальными точками равно удвоенному расстоянию между центрами частиц. В результате получаем, что величина силы притяжения между частицами пропорциональна потенциалу в любой внешней эквипотенциальной точке результирующего магнитного поля, и обратно пропорциональна расстоянию между частицами. Определим теперь силу притяжения между частицами через напряжённость собственных магнитных полей частиц. Потенциал результирующего поля во внешней эквипотенциальной точке пропорционален сумме потенциалов магнитных полей от каждой частицы в этой точке. Потенциал магнитных полей частиц в этой точке пропорционален напряжённости этих полей в этой точке. 160 Т.е. потенциал результирующего поля во внешней эквипотенциальной точке пропорционален сумме напряжённостей магнитных полей обоих частиц в этой точке. Тогда сила притяжения между частицами будет пропорциональна сумме напряжённостей магнитных полей обоих частиц в любой внешней эквипотенциальной точке результирующего магнитного поля, и обратно пропорциональна расстоянию между частицами. Напряжённость магнитных полей обоих частиц в этой точке будет пропорциональна напряжённости магнитных полей в центре частиц и обратно пропорциональна кубу расстояния от этой точки до центра каждой частицы. Расстояния от центра частиц до внешних эквипотенциальных точек будут пропорциональны расстоянию между частицами, т.к. с увеличением расстояний между частицами, будет увеличиваться и расстояние между внешними эквипотенциальными точками и центрами частиц. В результате получаем, что сила притяжения между частицами пропорциональна сумме напряжённостей магнитных полей частиц и обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами частиц. В этом выражении сила притяжения между частицами обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами частиц. Если сила изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния между частицами, то и напряжённость поля, которое возбуждает эту силу, тоже изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния между ними, т.к. напряжённость поля является силовой характеристикой поля. Из этого следует, что напряжённость результирующего магнитного поля частиц изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. 10.4. Магнитный поток между частицами. При взаимодействии между частицами энергия результирующего магнитного поля обоих частиц переходит от одной частицы к другой через плоскость контакта. Движение энергии магнитного поля через какую-либо поверхность, называется магнитным потоком. Величина магнитного потока равна произведению напряжённости магнитного поля на этой поверхности, на её площадь. Назовём магнитный поток, проходящий через нейтральное кольцо частицы магнитным потоком частицы, а магнитный поток между частицами, проходящий через плоскость контакта внутри поверхности отражения контактным магнитным потоком. Через плоскость контакта между частицами проходит и другой магнитный поток. Этот поток проходит снаружи поверхности 161 отражения, и направлен он противоположно контактному магнитному потоку. Назовём этот магнитный поток обратным магнитным потоком. В этом случае, контактный магнитный поток можно называть также прямым магнитным потоком. Магнитные потоки частиц, на рис. 10.1 изображены синими стрелками. Т.к. в результате взаимодействия между частицами их магнитные поля не увеличивают свою энергию и не теряют её, то количество энергии, которое магнитное поле одной частицы отдаёт магнитному полю другой частице в прямом магнитном потоке, равно количеству энергии, которое магнитное поле первой частицы получает от магнитного поля второй частицы в обратном магнитном потоке. Магнитный поток между частицами создаётся магнитными полями частиц, поэтому он зависит от напряжённости магнитных полей этих частиц. Сила притяжения тоже зависит от напряжённости магнитных полей частиц, следовательно, силу притяжения между частицами можно выразить также через магнитный поток между ними. Определим зависимость между силой притяжения между частицами и магнитным потоком между ними. Величина магнитного потока между частицами пропорциональна количеству энергии, одновременно отражающейся по всей поверхности отражения между этими частицами. Это количество энергии равно сумме количеств энергий, одновременно отражающихся в каждой точке на этой поверхности. Количество же энергии, отражающейся в каждой точке на поверхности отражения, пропорционально сумме напряжённостей полей от каждой частицы в этой точке. Сумма напряжённостей полей от каждой частицы в любой точке на поверхности отражения пропорциональна сумме напряжённостей магнитных полей в центре частиц и как установлено в предыдущем параграфе, обратно пропорциональна квадрату расстояния от центра каждой частицы до этой точки. Сумма расстояний от центра частиц до каждой из точек на поверхности отражения, равна расстоянию между частицами. В результате, количество энергии, одновременно отражающейся по всей поверхности отражения между частицами, будет пропорционально сумме напряжённостей магнитных полей в центре частиц и обратно пропорциональна квадрату расстояния между частицами. Отсюда величина магнитного потока между частицами, пропорциональны сумме напряжённостей магнитных полей в центре 162 частиц и обратно пропорционально квадрату расстояния между частицами. Т.е. и величина магнитного потока, и сила притяжения между частицами пропорциональны сумме напряжённостей магнитных полей частиц, и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Из этого следует, что сила притяжения между частицами пропорциональна магнитному потоку между ними. Если же отражения энергии магнитных полей частиц в промежутке между ними не происходит, то магнитный поток между частицами не образуется. 10.5. Сила отталкивания между частицами. Сила отталкивания между частицами возникает в результате электрического взаимодействия. Такое взаимодействие возникает между двумя точечными зарядами с одинаковым знаком. Оно было рассмотрено в первой главе. Это взаимодействие происходит через конуса распространения заряда, направленных навстречу друг другу. В первой главе было рассмотрено взаимодействие между одинаковыми точечными зарядами. Такие заряды имеют одинаковое количество конусов распространения заряда и одинаковый угол при вершине конусов. Разные частицы имеют разную величину заряда и могут иметь разное количество конусов распространения заряда, а, следовательно, и разный угол при вершине конусов. Рассмотрим взаимодействие двух частиц, с разными углами при вершине конусов распространения заряда. На рис. 10.2 изображено сечение таких конусов, проходящее по их оси. Угол конуса распространения заряда обратно пропорционален количеству конусов у частицы, т.е. чем больше конусов распространения заряда у частицы, тем меньше угол этих конусов, и наоборот. В конусе с меньшем углом, силы отталкивания возникают по всему сечению конуса плоскостью контакта, т.к. между вихрем этого конуса и вихрем конуса с большим углом, в плоскости контакта происходит только электрическое взаимодействие. В конусе с большим углом в плоскости контакта возникают разные виды взаимодействия. В области окрашенной в синий цвет, вихрь этого конуса будут взаимодействовать не с конусом взаимодействия, находящимся с ним на одной оси, а с соседними с ним конусами распространения заряда. Поступательное движение вихря этого конуса и вихрей этих соседних конусов распространения заряда происходит навстречу друг другу, а вращение вихрей происходит в одном направлении 163 (направление вращения вихрей показано стрелками на правом рисунке). В результате, в области, окрашенной в синий цвет, происходит отражение вихрей, и возникает магнитное взаимодействие. Т.е. в этой области между частицами возникает сила притяжения. 1 2 A B 2 1 Рис. 10.2 На рисунке, вершины конусов расположены в точках «А» и «В». Пунктирная линия 1-1 - плоскость контакта электрических полей частиц. В этой плоскости напряжённости полей от обоих конусов равны. Расстояние между точками 1 – это проекция на плоскость рисунка сечения конуса, с большим углом у вершины, плоскостью контакта. Такое сечение является кругом большего диаметра (правая часть рисунка). Расстояние между точками 2 – это проекция на плоскость рисунка сечения конуса, с меньшим углом у вершины, плоскостью контакта. Это сечение является кругом меньшего диаметра. Эта сила притяжения будет нейтрализовать часть силы отталкивания, которая должна была бы возникнуть в конусе взаимодействия с большим углом, если бы эта сила отталкивания возникала по всему сечению конуса взаимодействия плоскостью контакта. Из простых геометрический построений видно, что сила притяжения, возникающая в синей области, нейтрализует силу отталкивания, возникающей в области конуса, окрашенной в жёлтый цвет. И тогда сила отталкивания между частицами будут действовать 164 только в тех областях конусов, которые на рисунке имеют белый цвет. В этом случае, сила отталкивания между частицами будет пропорциональна количеству энергии электрических полей частиц, проходящих через сечение конуса взаимодействия меньшего диаметра плоскостью контакта. Расчёт силы отталкивания между двумя частицами является аналогичным расчёту силы притяжения между ними, поэтому сила отталкивания между частицами будет пропорциональна удвоенной напряжённости электрического поля частицы, имеющей меньший диаметр сечения плоскостью контакта и обратно пропорциональна квадрату расстояния между частицами. Т.е. она пропорциональна напряжённости электрического поля только одной частицы. 10.6. Электрический поток между частицами. Энергия электрических полей частиц, проходящая через сечение конуса взаимодействия плоскостью контакта, является энергией проходящей через поверхность. Эта энергия аналогична магнитному потоку между частицами. Поэтому для характеристики электрического взаимодействия между частицами введём здесь новую величину – электрический поток. Т.е. электрический поток – это количество энергии электрического поля проходящее через какую-то поверхность. В конусе распространения заряда, это количество энергии, проходящее через любое сечение конуса. Электрический поток равен произведению напряжённости электрического поля в таком сечении, на его площадь. Рассмотрим, как изменяется электрический поток в конусе распространения заряда у атомов. Электрическое поле появляется у атомов на определённом расстоянии от нейтрального кольца, и в этой области оно имеет наибольшую напряжённость. С удалением от этой области, напряжённость электрического поля в конусе уменьшается обратно пропорционально кубу расстояния от центра частицы. Площадь поперечного сечения конуса, с удалением сечения от центра частицы, увеличивается пропорционально квадрату расстояния от этой вершины. Произведение этих двух величин, с удалением от центра частицы, тоже уменьшается, но обратно пропорционально расстоянию в первой степени. Т.е. электрический поток в конусе распространения заряда изменяется обратно пропорционально расстоянию от центра частицы. При сечении конуса взаимодействия частицы плоскостью контакта, образуется поверхность, которая является кругом. Назовём электрический поток, проходящий через такую поверхность, 165 контактным электрическим потоком. А электрический поток, проходящий через сечение конуса взаимодействия меньшего диаметра плоскостью контакта, электрическим потоком взаимодействия. У частицы, которая имеет меньший контактный электрический поток, этот поток равен электрическому потоку взаимодействия. У частицы, которая имеет больший контактный электрический поток, электрический поток взаимодействия меньше контактного электрического потока. Используя эту новую характеристику электрического поля, сила отталкивания между двумя частицами пропорциональна электрическому потоку взаимодействия между частицами, или пропорциональна меньшему контактному электрическому потоку между ними. Диаметры сечения конусов плоскостью контакта могут быть также разными, даже если углы конусов при вершине являются одинаковыми. Они будут разными, если заряд в конусах взаимодействия частиц будет разный. В этом случае, плоскость контакта между частицами смещается в сторону частицы с меньшим зарядом в конусе взаимодействия. Электрический поток в сечении конуса распространения заряда атома, с удалением сечения от центра атома, изменяется обратно пропорционально расстоянию этого сечения от центра атома. Также изменяется и величина заряда в этом сечении конуса. Следовательно, электрический поток – это величина заряда в конусе распространения заряда атома. 10.7. Контактный потенциал. Если потенциал частицы выразить через её магнитный и электрический потоки, то её потенциал – это отношение электрического потока частицы в конусе взаимодействия, к её магнитному потоку. Эта характеристика, при неизменных внешних условиях, для каждой частицы является величиной постоянной, т.к. зависит только от напряжённости внешнего поля. При взаимодействии же частиц, потенциал частицы – это отношение электрического потока взаимодействия частицы к её контактному магнитному потоку. Это отношение, при неизменных внешних условиях, изменяется при взаимодействии с разными частицами. Поэтому назовём это отношение контактным потенциалом частицы, а отношение электрического потока частицы в конусах взаимодействия к её магнитному потоку – собственным потенциалом частицы. Отсюда, контактный потенциал частицы – это величина, которая при одинаковых внешних условиях характеризует способность частицы к образованию связей с разными частицами. 166 При изменении внешних условий, происходит пропорциональное изменение собственного потенциала частиц, между которыми происходит взаимодействие, и пропорциональное изменение меньшего контактного электрического потока, по отношению к контактному магнитному потоку частиц. Это ведёт к пропорциональному изменению сил отталкивания между частицами, по отношению к силам притяжения между ними, т.е. к пропорциональному изменению контактного потенциала между частицами. В результате, контактный потенциал между частицами пропорционален собственному потенциалу частиц. Частица, которая имеет меньший контактный электрический поток, имеет контактный потенциал равный её собственному потенциалу. Частица, которая имеет больший контактный электрический поток, имеет контактный потенциал меньше её собственного потенциала. Если же взаимодействие происходит между одинаковыми частицами, то их контактные потенциалы оказываются равны собственным потенциалам частиц, и контактный потенциал между одинаковыми частицами – это отношение контактного электрического потока частицы к её контактному магнитному потоку. Каждая частица имеет два полюса, поэтому она одновременно может взаимодействовать с двумя частицами. При взаимодействии частицы одновременно с двумя разными частицами, контактные магнитные потоки и контактные электрические потоки взаимодействия между ними будут разными, и эта частица с каждой взаимодействующей частицы будет иметь свой контактный потенциал. Т.е. одна частица может одновременно иметь два разных контактных потенциала. Чем больше будет разница между контактными электрическими потоками частиц при взаимодействии, тем меньше будет контактный потенциал частицы, с большим контактным электрическим потоком, и тем больше будет сила взаимодействия между частицами. Отсюда сила взаимодействия между частицами пропорциональна разности контактных электрических потоков частиц или обратно пропорциональна их контактным потенциалам. 10.8. Диффузия. Из этого материала следует, что сила взаимодействия между частицами с одинаковыми контактными электрическими потоками меньше силы взаимодействия между частицами с разными контактными электрическими потоками. Одинаковые контактные электрические потоки имеют одинаковые частицы или атомы одного элемента. Будем называть их родственными 167 частицами. Т.е. сила взаимодействия между родственными частицами, всегда меньше силы взаимодействия между неродственными частицами. Такая закономерность действительна для частиц с любым контактным потенциалом. Даже если контактный потенциал частиц больше единицы, т.е. если силы отталкивания между частицами больше сил притяжения между ними, силы отталкивания между родственными частицами по отношению к силам притяжения между ними, всегда больше сил отталкивания между неродственными частицами по отношению к силам притяжения между ними. Под действием больших сил отталкивания между родственными частицами по отношению к силам притяжения между ними, над силами отталкивания между неродственными частицами по отношению к силам притяжения между ними, и происходит такое явление как диффузия, т.е. проникновение частиц одного вещества между частицами другого вещества. 10.9. Образование молекул воды. Как пример взаимодействия между частицами, рассмотрим образование молекулы воды. В обычных условиях, потенциал атомов водорода и кислорода меньше единицы, и они находятся в составе молекул. Потенциал же молекул водорода и кислорода больше единицы. В результате, взаимодействие между молекулами водорода и кислорода выражается только в диффузии молекул. При повышении температуры газа происходит повышение потенциала, как молекул газа, так и потенциала атомов в этих молекулах. Когда контактный потенциал атомов обоих газов становится больше единицы, молекулы распадаются на атомы водорода и кислорода. При этом контактный потенциал между атомами водорода и кислорода оказывается меньше единицы, т.к. эти атомы являются неродственными частицами. В результате, между ними образуется связь, т.е. происходит образование химического соединения. Сначала образуется группа атомов ОН, это подтверждается тем, что такая группа существует и вне молекулы воды. Эта группа атомов имеет своё магнитное и электрическое поля, и свою силу взаимодействия с исходными частицами. И то, что образование связи частицы ОН происходит с атомом водорода, говорит о том, что сила взаимодействия между этой частицей и атомом водорода больше, чем между этой частицей и атомом кислорода. Величина силы взаимодействия между атомами разных элементов зависит от групп 168 элементов этих атомов в периодической таблице элементов. Эта зависимость будет рассмотрена в главе «Элементы». Присоединение атома водорода к частице ОН происходит со стороны кислорода, т.к. сила взаимодействия между водородом и кислородом, больше силы взаимодействия между атомами водорода. В результате получается молекула воды, которая состоит из трёх атомов. Посередине молекулы находится атом кислорода, по краям молекулы атомы водорода, и все они находятся на одной оси. Дальнейшее образование связей этой молекулы ни с атомами водорода, ни с атомами кислорода уже не происходит, следовательно, контактный потенциал между молекулой воды и этими атомами становится больше единицы. Почему происходит изменение потенциала частиц в процессе реакции и от чего зависит количество атомов в молекуле, будет тоже рассмотрено в главе «Элементы». 10.10. Взаимодействие атомов инертных газов с частицами. Атомы инертных газов ни между собой, ни с другими частицами связи не образуют. Это значит, что сила отталкивания между атомами инертных газов и другими частицами, и тем более между самими атомами инертных газов, всегда больше силы притяжения между ними. Сила отталкивания между частицами зависит от напряжённости электрического поля в конусе взаимодействия частицы с меньшим контактным электрическим потоком. Из двух взаимодействующих частиц, меньший контактный электрический поток имеет та частицы, у которой или угол при вершине конусов взаимодействия меньше, или если углы при вершинах конусов одинаковые, напряжённость электрического поля в этих конусах меньше, или и то и другое. Но углы при вершине конусов взаимодействия у атомов разных инертных газов разные. Эти углы такие же, как у атомов элементов того периода в периодической системе элементов, в котором находится инертный газ. А напряжённость электрического поля в конусах взаимодействия у всех инертных газов самая большая в периодах и примерно одинаковая. Этот материал будет рассматриваться в главе «Элементы». Т.е. напряжённость электрического поля в конусах взаимодействия у атомов инертных газов больше, чем у атомов всех других элементов и всех других частиц. Следовательно, они являются частицами с большим контактным электрическим потоком, и сила отталкивания между частицами зависит от напряжённости 169 электрического поля частицы, которая взаимодействует с атомом инертного газа. Но т.к. такая сила отталкивания возникает только при взаимодействии всех частиц с атомами инертных газов, то, следовательно, атомы инертных газов оказывают влияние на эту силу отталкивания. Атомы инертных газов из всех частиц имеют наибольшую напряжённость электрического поля в конусе взаимодействия. А это значит, что плоскость контакта электрических полей частиц при взаимодействии с атомами инертных газов оказывается сильно смещённой в сторону частицы неинертного газа. Плоскость контакта полей частиц проходит в той области частицы с меньшим контактным электрическим потоком, в которой напряжённости электрических полей обоих частиц равны. И здесь возникает только одна возможность, когда сила отталкивания между частицами, при любых внешних условиях, становится больше силы притяжения между ними. Это когда плоскость контакта электрических полей частиц попадает в ядро частицы неинертного газа, причём в ту его область, где напряжённость электрического поля частицы значительно превышает напряжённость её магнитного поля. Следовательно, именно в этой области ядра частицы неинертного газа и проходит плоскость контакта между электрическими полями частиц при взаимодействии частицы неинертного газа с атомами инертного газа. 10.11. Взаимодействие касательного типа между частицами. Существуют газы, у которых молекулы имеют четыре, пять и более атомов. Если атомы этих молекул будут расположены в цепочку, то магнитное поле такой молекулы будет являться магнитным полем проводника с током и электрического поля у такой молекулы возникать не будет. Вещество, состоящее из таких молекул, не может находиться в состоянии газа. Следовательно, атомы в молекулах газа, если количество атомов больше трёх, не могут располагаться в цепочку. Чтобы такая большая молекула могла находиться в состоянии газа необходимо, чтобы у неё возникало тороидальное магнитное поле. Каким может быть расположение атомов в большой молекуле, чтобы у неё возникало тороидальное магнитное поле, рассмотрим на примере молекулы метана. Химическая формула метана СН4. Такая молекула может отвечать необходимым требованиям, если вокруг атома углерода образуется кольцо из четырёх атомов водорода. Это кольцо должно 170 располагаться в плоскости экватора атома углерода. На рис. 10.3 изображена такая молекула в двух плоскостях. В такой молекуле происходит два типа взаимодействия. Между атомами водорода происходит фронтальный тип взаимодействия, а между цепочкой атомов водорода и атомом углерода происходит касательный тип взаимодействия. Взаимодействие между цепочкой атомов водорода и атомом углерода можно рассматривать в двух плоскостях. В плоскости, проходящей через ось молекулы, это будет взаимодействие между вращательным движением вихря, движущегося по цепочке атомов водорода, и поступательным движением вихря атома углерода, рис 10.3.b. a) b) Рис. 10.3 Рис. 10.3.а – сечение молекулы метана плоскостью по экватору атома углерода. Рис. 10.3.b – сечение молекулы метана по оси магнитного поля атома углерода. Синим цветом, изображён атом углерода, зелёным – атомы водорода, чёрными линиями изображены траектории вращательного и поступательного движения вихрей. У атомов водорода изображены силовые линии своих магнитных полей, а так же силовые линии магнитного поля всей цепочки. В промежутке между цепочкой атомов водорода и атомом углерода происходит отражение вихрей цепочки атомов водорода и атома углерода. По экватору атома углерода происходит полное отражение этих вихрей, и в этой области потенциал результирующего 171 магнитного поля равен нулю. В результате возникающей разности потенциалов между окружающей молекулу внешней средой и этой областью, между кольцом атомов водорода и атомом углерода возникает сила притяжения. Изменение траектории движения энергии в вихрях после отражения, приводит к образованию общего для кольца атомов водорода и атома углерода вихря. И этот вихрь становится вихрем тороидального магнитного поля молекулы. В другой плоскости, проходящей через плоскость экватора молекулы, происходит взаимодействие между вращательным движением вихря атома углерода и поступательным движением вихря по цепочке атомов водорода рис. 10.3.а. В этой плоскости тоже происходит столкновение и отражение вихрей. Сила отталкивания между атомом углерода и цепочкой атомов водорода возникает между атомом углерода и каждым атомом водорода отдельно. При этом сила отталкивания возникает при взаимодействии конусов распространения заряда находящихся на экваторе атомов. Т.к. взаимодействие атома углерода происходит сразу с четырьмя атомами водорода, то у атома углерода четыре конуса становятся конусами взаимодействия, а у атомов водорода в этом взаимодействии участвуют по одному. Величина силы отталкивания между атомом углерода и каждым атомом водорода, пропорциональна меньшему контактному электрическому потоку между атомами. Сила взаимодействия между кольцом атомов водорода и атомом углерода будет рассчитываться так же, как и сила взаимодействия между частицами при фронтальном взаимодействии. Т.е. сила взаимодействия между кольцом атомов водорода и атомом углерода будет пропорциональна силе притяжения между кольцом атомов водорода и атомом углерода и обратно пропорциональна силе отталкивания между ними. Из рисунка 10.3.b видно, что магнитное поле такой молекулы сжато вдоль её оси. В этом случае электрическое поле молекулы оказывается вытянутым вдоль этой оси. В результате, потенциал такой частицы будет больше единицы, и вещество, состоящее из таких частиц, будет находиться в газообразном состоянии. Такая же связь возникает между частицами и при растворении веществ. На границе частиц растворителя и растворяемого вещества, вокруг частиц растворяемого вещества образуется кольцо из частиц растворителя. Такая частица и называется сольватом. Как было 172 установлено выше, потенциал такой частицы получается больше единицы, и это приводит к отрыву образовавшегося сольвата от общей массы растворяемого вещества. Более подробно процесс растворения веществ будет рассмотрен в главе «Растворы». Т.к. молекула метана и сольваты имеют одинаковое строение, то молекулу метана можно считать сольватом, образующимся в результате растворения углерода в водороде. 10.13. Взаимодействие между ассоциациями частиц. Касательное взаимодействие происходит также между цепными ассоциациями в жидкости. Силы притяжения, которые возникают в результате этого взаимодействия между цепочками, уравновешиваются силами отталкивания между частицами, которые находятся в соседних цепочках. Расстояния между цепочками складываются такими, при которых силы притяжения между цепочками и между частицами и ядром космического тела, оказываются равны силам отталкивания между ними. Силы притяжения и отталкивания между цепочками возникают так же, как и в случаях, рассмотренных выше. Взаимодействие между кольцевыми ассоциациями частиц происходит так же, как и между элементарными частицами, т.к. эти структуры имеют магнитное и электрическое поля. Кольцевые ассоциации имеют потенциал всегда меньше единицы, поэтому они всегда соединены в цепочки. Взаимодействие между цепочками кольцевых ассоциаций является таким же, как между цепочками других частиц. 10.14. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Если частицы оказываются рядом друг с другом и их оси не перпендикулярны друг другу, то между ними всегда происходит взаимодействие. Сила взаимодействия между частицами пропорциональна силе притяжения между частицами и обратно пропорциональна силе отталкивания между ними. Наибольшие силы между частицами возникают на границе между ними. 2. Сила притяжения между частицами пропорциональна сумме напряжённостей магнитных полей частиц и обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами частиц. Она также пропорциональна магнитному потоку между частицами. 3. Сила отталкивания между частицами пропорциональна напряжённости электрического поля частицы, имеющей меньший диаметр сечения плоскостью контакта и обратно пропорциональна 173 квадрату расстояния между частицами. Т.е. она пропорциональна напряжённости электрического поля только одной частицы. Она также пропорциональна электрическому потоку взаимодействия между частицами. 4. При взаимодействии частиц потенциалом частицы является отношение электрического потока взаимодействия частицы к её контактному магнитному потоку. Это отношение, при одних и тех же внешних условиях при взаимодействии с разными частицами, является разным. Оно называется контактным потенциалом частицы. 5. Диффузия, т.е. проникновение частиц одного вещества между частицами другого вещества, происходит в результате того, что сила отталкивания между родственными частицами по отношению к силе притяжения между ними, всегда больше силы отталкивания между неродственными частицами по отношению к силе притяжения между ними. 6. Если молекула газа имеет количество атомов не больше трёх, то атомы в такой молекуле располагаются в цепочку, а взаимодействие между ними является фронтальным. Если молекула газа имеет количество атомов больше трёх, то атомы в такой молекуле располагаются, как в молекуле метана. В этой молекуле атомы водорода образуют вокруг атома углерода кольцо в плоскости его экватора. В этой молекуле между атомами водорода происходит фронтальное взаимодействие, а между атомом углерода и кольцом из атомов водорода происходит касательное взаимодействие. Глава 11. Связи между частицами. 11.1. Что такое связь между частицами. Связь между частицами – это такое взаимодействие, при котором энергия магнитного поля одной частицы переходит в магнитное поле другой частицы. При этом вокруг обоих частиц возникает общее магнитное поле. Одним из примеров перехода энергии магнитного поля одной частицы в магнитное поле другой частицы, является магнитный поток. Чтобы энергия магнитного поля одной частицы могла переходить в магнитное 174 поле другой частицы, потоки энергии магнитных полей от каждой частицы в промежутке между частицами должны отражаться друг от друга. Та энергия магнитного поля между частицами, которая отразится, и переходит в магнитное поле другой частицы. Остальная энергия магнитного поля частиц продолжает движение по силовым линиям собственного магнитного поля. Отражение энергии может происходить только, если она имеет достаточную упругость. Упругость энергии пропорциональна её плотности. Плотность энергии магнитного поля частиц пропорциональна напряжённости этого поля. Напряжённость магнитного поля частицы изменяется обратно пропорционально кубу расстояния от центра частицы, следовательно, и упругость энергии этого поля изменяется обратно пропорционально кубу расстояния от центра частицы. В результате, до определённого расстояния от центра частицы упругость энергии является достаточной для её отражения, дальше этого расстояния упругость энергии становится уже не достаточной для её отражения. Если частицы находятся на таком расстоянии друг от друга, на котором области с достаточной упругостью перекрывают друг друга, то в той области, где происходит это перекрытие, происходит отражение энергии. И чем больше будет эта область перекрытия энергии с достаточной упругостью, тем больше энергии будет отражаться в этой области, и тем больше будет сила связи между частицами (сила взаимодействия между ними). Величина области перекрытия энергии с достаточной упругостью обратно пропорциональна расстоянию между частицами. В тех областях магнитного поля между частицами, где энергия с достаточной упругостью от обоих частиц не перекрывает друг друга, магнитные потоки частиц при столкновении проходят сквозь друг друга. При этом они уменьшают скорость движения друг друга, что будет приводить к уменьшению потенциала результирующего поля между частицами в этих областях. Если же при взаимодействии частиц энергия с достаточной упругостью от обоих частиц не перекрывает друг друга вообще, энергия магнитных полей частиц при встрече будут просто проходить друг через друга. При этом будет происходить уменьшение скорости движения энергии этих потоков, что будет приводить к уменьшению потенциала результирующего поля между частицами и возникновению сил 175 притяжения между ними. Но образования общего магнитного поля вокруг частиц и образования связей между ними происходить не будет. 11.2. Виды связей. Связи между частицами образуются, когда потенциал частиц становится меньше единицы. Если частицы находятся на одной оси и между ними происходит фронтальное взаимодействие, то связь между частицами образуется по осям магнитных полей частиц. Такая связь образуется между атомами в цепочках, поэтому будем называть такую связь цепной. Такая связь образуется между атомами в молекулах газа, в ассоциациях атомов и молекул из которых состоят жидкости. Связь, которая образуется при касательном типе взаимодействия, будем называть касательной. Такая связь образуется между цепочками частиц в жидкости, между частицей растворённого вещества и цепочкой частиц растворителя (рис. 10.4). При касательной связи, магнитный поток между цепочками частиц или между частицей и цепочкой частиц не возникает, и переход энергии магнитного поля одной частицы в магнитное поле другой частицы происходит в результате образования вокруг цепочек частиц общего вихря. В твёрдых веществах, как и в жидкостях, частицы тоже соединены в цепочки. Но в отличие от многих жидкостей, между цепочками частиц твёрдых веществ существуют связи, и эти связи являются жёсткими. Что следует понимать под термином жёсткая связь? Жёсткая связь – это такая связь, при которой цепочки частиц являются жёстко зафиксированными друг относительно друга, т.е. при неизменных внешних условиях цепочки частиц не могут свободно перемещаться относительно друг друга или изгибаться в местах стыка частиц. При этих условиях и частицы в цепочках при неизменных внешних условиях тоже не могут перемещаться и изменять направление своих осей относительно друг друга. Сила связи между частицами в кристаллических веществах в разных направлениях является неодинаковой. Например, в кристалле каменной соли сила связи между частицами в направлении диагоналей кристалла в 2,5 раза больше, чем в направлении, перпендикулярном граням кристалла. Кристалл каменной соли имеет кубическую решётку, и оси цепочек атомов направлены в кристалле вдоль и перпендикулярно граням кристалла. Отсюда следует, что сила сцепления между частицами в кристалле каменной соли вдоль и перпендикулярно оси цепочек меньше силы сцепления между частицами, расположенными в 176 соседних цепочках и находящихся по диагонали друг к другу. Но это возможно только, если связь возникает непосредственно между частицами, находящимися по диагонали в разных цепочках. Касательное взаимодействие между ними таким образом происходить не может. Фронтальное же взаимодействие между ними таким образом может происходить, если магнитный поток, выходя из атома одной цепочки, по диагонали кристалла переходит в атом другой цепочки. При таком направлении магнитного потока, фронтальное взаимодействие между частицами, находящимися в одной цепочке, уже не сможет происходить, и сила взаимодействия по диагонали кристалла и будет являться наибольшей. Однако сила сцепления между частицами в кристалле соли в направлении всех диагоналей является одинаковой, следовательно, такое взаимодействие происходит одновременно между каждой частицей и всеми частицами, находящимися по диагонали в соседних цепочках. В кристаллических веществах каждая цепочка имеет три или четыре ближайшие соседние цепочки. Чтобы с частицами из каждой такой цепочки в направлении диагоналей происходило взаимодействие, магнитный поток, выходя из частицы, должен распадаться соответственно на три или четыре рукава, движение энергии в которых должно происходить по диагоналям кристалла к частицам в соседних цепочках. К каждой из таких частиц приходят также магнитные потоки из других соседних цепочек, и т.к. каждая частица имеет три или четыре соседних цепочки, то к каждой частице также приходят три или четыре магнитных потока, которые при входе в частицу, сливаются в один магнитный поток. Назовём такие связи диагональными связями. На рис. 11.1 изображёно сечение фрагмента кристаллической решётки с диагональными связями по осям цепочек. В плоскости рисунка в каждую частицу входит магнитный поток из двух рукавов от соседних цепочек. После прохождения через частицу, этот поток опять распадается на два рукава, которые уходят к частицам в соседних цепочках. 177 Рис. 11.1 На рис. 11.1 синим цветом, изображены частицы. Зелёными линиями, изображены магнитные потоки между частицами. Из рисунка видно, что движение магнитных потоков вдоль оси цепочек, при таком виде взаимодействия не происходит. В результате, и фронтального взаимодействия между частицами в цепочках тоже не происходит. Все магнитные потоки при таком взаимодействии движутся почти под прямым углом, а из этого следует, что и касательного взаимодействия между цепочками тоже не происходит. Если всё же в каких-то веществах магнитные потоки движутся не под прямым углом, то возникающее в этом случае касательное взаимодействие является очень слабым. Однако сила взаимодействия в направлении, перпендикулярном граням кристалла, всё же будет существовать, и она будет пропорциональна косинусу угла между диагоналями кристалла и перпендикуляром к этим граням. Диагональные связи приводят к тому, что сдвиг цепочек относительно друг друга и изгиб цепочек в местах стыка частиц становится невозможным, и это делает эти связи жёсткими. Но если в кристаллических веществах возникают такие диагональные связи, то возникает вопрос, как и почему они возникают? 11.3. Образование диагональных связей. Движение энергии всегда происходит в сторону наименьшего потенциала. Наименьший потенциал находится на отрицательном полюсе частиц. В веществе вокруг каждой частицы всегда находится несколько других частиц, и, следовательно, несколько точек с наименьшим потенциалом. Если расстояния до этих точек является разным, то движение энергии происходит в сторону ближайшей точки. Если же вокруг частицы на одинаковом расстоянии находятся несколько точек с одинаковым наименьшим потенциалом, то в этом случае поток энергии и должен распадаться на несколько рукавов. В жидкости расстояния между частицами в цепочке меньше, чем расстояния между частицами в соседних цепочках, поэтому, в жидкости движение магнитного потока от каждой частицы происходит в направлении частицы, находящейся впереди в этой цепочки. А чтобы понять, как формируются расстояния между частицами в твердом кристаллическом веществе, рассмотрим некоторые детали процесса образования кристаллов. 178 Образование кристаллов происходит в результате того, что цепочки жидкости наматываются на цепочку-ось кристалла. При этом изгиб цепочек жидкости происходит в местах стыка частиц в цепочке. Расстояния между частицами в такой намотанной цепочке оказываются такими, какие существуют между частицами в жидкости при этой температуре. Когда первый слой частиц намотается на ось кристалла, вокруг оси кристалла возникает магнитное поле соленоида, которое имеет значительно большую напряжённость магнитного поля частиц в цепочках жидкости. Следующий слой цепочек частиц жидкости ложится параллельно осям первого слоя цепочки образующегося кристалла. Укладка новых частиц происходит во впадины между частицами первого слоя, и расстояния между частицами второго и следующих слоёв в цепочках кристалла оказывается равно расстоянию между частицами в цепочках первого слоя. Расстояния же между цепочками в кристалле будут пропорциональны напряжённости магнитного поля кристалла, напряжённость которого значительно больше напряжённости магнитного поля, при котором образовался первый слой цепочек. В результате, расстояния между цепочками в кристалле оказываются значительно меньше расстояний между частицами в цепочке, и это приводит к тому, что ближайшие точки с наименьшим потенциалом оказываются в соседних цепочках. При этом сначала происходит образование диагональных связей с двумя соседними цепочками, во впадины которых укладывается эта цепочка, а затем, когда образуется следующий слой кристалла, происходит образование диагональных связей и с цепочками из этого следующего слоя. Количество рукавов, на которые распадается магнитный поток выходя из частицы, зависит от того, какое количество соседних цепочек находится в ближайшем окружении каждой цепочки. Если в кристаллической решётке вокруг каждой цепочки располагаются три соседних цепочки частиц, то магнитный поток будет распадаться на три рукава. Если в кристаллической решётке вокруг каждой цепочки располагаются четыре соседних цепочки частиц, то магнитный поток будет распадаться на четыре рукава. Существуют также вещества, у которых вокруг каждой цепочки, располагаются четыре соседних цепочки частиц, но магнитный поток в которых распадается на два рукава. 179 Если же при переходе вещества из жидкого состояния в твёрдое кристаллизация вещества не происходит, то расстояния между частицами в цепочке остаются меньше расстояний между соседними цепочками. В результате, у аморфных веществ диагональные связи между частицами не образуются. 11.4. Связи в кристаллических решётках. Рассмотрим строение связей в некоторых кристаллических решётках. На рис. 11.2 изображена кубическая объёмоцентрированная решётка. Магнитные потоки между атомами такой кристаллической решётки проходят не только в плоскости рисунка, но и в плоскости перпендикулярной рисунку, т.е. между атомами находящимися в плоскости рисунка и атомами, находящимися за плоскостью и перед плоскостью рисунка. Эти магнитные потоки изображены жёлтыми пунктирными линиями. Вид этого фрагмента сбоку, т.е. в плоскости, перпендикулярной плоскости рисунка, будет выглядеть так же, как и этот рисунок. В такой решётке магнитный поток, выходя из атома, распадается на четыре рукава. На рисунке 11.2 изображено сечение решётки по осям цепочек. Синими кружками изображены атомы, находящиеся в плоскости рисунка. Чёрными кольцами изображены атомы, находящиеся за плоскостью, и перед плоскостью рисунка. Зелёными линиями изображены магнитные потоки, проходящие в плоскости рисунка, на рисунке он состоит из двух рукавов. Жёлтыми линиями изображены магнитные потоки, проходящие в плоскости, перпендикулярной рисунку. 180 Рис. 11.2 На рис. 11.3 изображена гексагональная решётка. В такой решётке магнитный поток, выходя из атомов, распадается на три рукава. Рис. 11.3 В левой части рисунка изображено сечение решётки, перпендикулярное осям цепочек, и проходящее через центры атомов, окрашенных в синий цвет. Чёрными кольцами изображены атомы, находящиеся перед плоскостью и за плоскостью рисунка. Зелёными линиями изображены плоскости, в которых проходят связи между атомами. В правой части рисунка изображено сечение решётки по плоскостям, по которым проходят магнитные потоки атомов, и образуются связи между ними. Т.е. это сечение по зелёным линиям левого рисунка. Это сечение проходит не в одной плоскости, а в 181 нескольких плоскостях, и в правой части рисунка изображена развёртка этих плоскостей. Штриховыми линиями изображены оси цепочек, зелёными линиями изображены магнитные потоки, проходящие в этом сечении. Вернёмся ещё раз к кристаллической решётке соли. На рис. 11.4 изображена кристаллическая решётка соли. Это кубическая гранецентрированная решётка. Синим кружками, изображены атомы металла, а жёлтыми кружками – атомы галогена. На этом рисунке, расположение атомов отличается от расположения атомов на предыдущих рисунках. Здесь центры атомов соседних цепочек, находятся в одних плоскостях, перпендикулярных осям цепочек. Причины такого строения кристаллической решётки уже были рассмотрены в главе «Состояния материи». Рис. 11.4 На рис. 11.4 слева изображено сечение кристалла соли по осям цепочек в плоскости, в которой проходят связи между атомами металла. В правой части рисунка изображено сечение кристалла по осям цепочек в плоскости, перпендикулярной плоскости левого рисунка. В этой плоскости проходят связи между атомами галогена. Связи между атомами металла изображены зелёным цветом, а связи между атомами галогена изображены голубым цветом. В кристаллической решётке соли вокруг каждой цепочки частиц располагаются четыре соседних цепочки частиц, поэтому магнитные потоки от каждой частицы должны были бы распадаться на четыре рукава. Но если магнитные потоки будут распадаться на четыре рукава, то в промежутке между осями цепочек они будут пересекаться. При пересечении, большие магнитные потоки будут выдавливать меньшие магнитные потоки. В результате, равновесие между 182 магнитными потоками атомов разных элементов установится только тогда, когда магнитные потоки от атомов одного элемента будут двигаться в одной плоскости, а магнитные потоки от атомов другого элемента будут двигаться в другой плоскости. Подтверждением того, что движения магнитных потоков между атомами разных элементов в кристаллической решётке соли происходит во взаимно перпендикулярных плоскостях, является поляризация света некоторыми солями. Если один из потоков в такой кристаллической решётке является прозрачным для света, а другой нет, то в этом случае свет проходит только в одной плоскости. Такое явление и называется поляризацией света. Прозрачным для света оказывается такой магнитный поток, у которого расстояния между витками вихря равны длине световой волны (расстоянию между фотонами). Т.е. когда поток света и магнитный поток являются когерентными. Расстояния между витками вихря пропорциональны скорости движения вихря, а скорость движения вихря пропорциональна напряжённости магнитных полей атомов. Т.к. атомы разных элементов имеют разную напряжённость магнитных полей, то и скорость движения магнитных потоков между атомами разных элементов является тоже разной. В результате, движение магнитных потоков в каждой из плоскостей в такой решётке происходит со своей скоростью, а прозрачность или непрозрачность магнитного потока атомов элемента для света зависит от напряжённости магнитных полей этих атомов. 11.5. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Связь между частицами возникает, когда энергия магнитного поля одной частицы переходит в магнитное поле другой частицы. При этом вокруг обоих частиц возникает общее магнитное поле. 2. Связи между частицами могут быть цепные, касательные и диагональные. При диагональных связях, магнитные потоки, выходя из частиц, распадаются не несколько рукавов, и переходят по диагонали к частицам в соседних цепочках. Диагональные связи между частицами приводят к тому, что при неизменных внешних условиях смещение цепочек относительно друг друга и изгиб цепочек в местах стыка частиц становится невозможным, и это делает эти связи жёсткими. 3. Образование диагональных связей между частицами возникает в результате того, что расстояния между частицами в соседних цепочках, при кристаллизации вещества, становятся меньше расстояния между 183 частицами в цепочке. В веществах, в которых не происходит кристаллизация, диагональные связи не образуются. Глава 12. Элементы. Все существующие элементы сведены в периодическую таблицу, и в зависимости от заряда атомов и других свойств элементов занимают в ней определённое место. Эта таблица разделена на ряды, периоды и группы. В этой главе рассмотрим, как происходит изменение напряжённости полей атомов и их потенциала в рядах, периодах и группах, и как свойства элементов связаны с напряжённостью полей атомов и их потенциалом. В этой главе рассмотрим так же, как происходило образование элементов на нашей планете. 12.1. Вес и заряд атомов. Вес атома – это сила притяжения между атомом и ядром планеты. Эта сила притяжения возникает в результате подпитки атомов энергией от обоих полей планеты. Сила притяжения между атомами и ядром планеты пропорциональна напряжённости полей планеты в области, где находятся атомы, и напряжённости магнитного поля атомов. Напряжённость магнитного поля атомов не является величиной постоянной, она изменяется при изменении внешних условий и пропорциональна напряжённости внешних полей. В результате, и вес атомов при изменении внешних условий тоже изменяется, он тоже пропорционален напряжённости внешних полей. Заряд атомов пропорционален напряжённости электрического поля атомов. Напряжённость электрического поля атомов пропорциональна напряжённости их магнитного поля, и, следовательно, заряд атомов тоже изменяется при изменении внешних условий, и тоже пропорционален напряжённости внешних полей. Следовательно, и вес и заряд атомов не являются постоянными величинами, и изменяются в зависимости от внешних условий в определенном диапазоне. Т.е. при изменении внешних для вещества условий, например при нагревании вещества, происходит не только увеличение расстояний между частицами и уменьшение его плотности, но и увеличение веса и заряда частиц. 184 Т.к. в периодической таблице элементов, с увеличением порядкового номера элемента, происходит увеличение заряда атомов, а также, за небольшим исключением, происходит увеличение веса атомов, то, следовательно, с увеличением порядкового номера элемента, происходит увеличение напряжённости электрического и магнитного полей атомов. Все существующие элементы образовались из одного и того же состояния материи – из плазмы, и, тем не менее, все они имеют разные физические и химические свойства. Появление разных свойств у разных элементов может произойти только, если образование атомов разных элементов происходит при разных внешних условиях. Внешние условия – это температура и давление. Температура в плазме создаётся электрическим полем планеты, давление в плазме создаётся его магнитным полем. Следовательно, свойства, которые имеют элементы, оказались зависимыми от напряжённости электрического и магнитного полей планеты в том месте, где происходило их образование. Элементы состоят из атомов, и свойства элементов могут зависеть только от энергетических характеристик атомов. Такими характеристиками являются напряжённость магнитного и электрического полей атомов. И если свойства элементов оказались зависимыми от напряжённости электрического и магнитного полей планеты в том месте, где происходило их образование, то, следовательно, напряжённость магнитного и электрического полей атомов сформировалась в зависимости от напряжённости магнитного и электрического полей планеты в том месте, где произошло их образование. Т.е. напряжённость полей образовавшихся атомов оказалась пропорциональна напряжённости полей планеты в том месте, где произошло образование этих атомов. Это подтверждается изменением напряжённости полей планеты от расстояния и расположением элементов, которые в газообразном состоянии находятся в атмосфере Земли. Напряжённость полей планеты, если двигаться от верхних слоёв атмосферы к поверхности планеты, увеличивается. Также, если двигаться от верхних слоёв атмосферы к поверхности планеты, увеличивается порядковый номер, а также вес и заряд атомов, у элементов, которые в газообразном состоянии находятся в атмосфере Земли. В верхних слоях атмосферы располагается только водород, который имеет порядковый номер 1. В более низких слоях наибольшую 185 концентрацию имеет азот, который имеет порядковый номер 7. В нижних слоях атмосферы водорода уже нет, но появляется кислород, который имеет порядковый номер 8, и наибольшая концентрация кислорода существует в наиболее низких местах поверхности планеты. Т.е. напряжённость полей атомов элементов, которые находятся в газообразном состоянии, если двигаться от верхних слоёв атмосферы к поверхности планеты, тоже увеличивается. Т.к. все элементы на планете после их образования находились в газообразном состоянии, то, следовательно, атомы всех остальных элементов на ней тоже располагались таким же образом. Переход плазмы в газ происходит в результате остывания плазмы, а, следовательно, остывания планеты. Остывание планеты может происходить только постепенно, начиная с поверхности, поэтому образование элементов, при охлаждении планеты, начиналось на поверхности планеты, и постепенно перемещалось в её глубь. При этом последовательность образования элементов получается такой же, какая существует в периодической таблице элементов. Поверхности планеты с одинаковой напряжённостью поля имеют примерно сферическую форму, поэтому образование элементов при остывании планеты происходило примерно сферическими слоями. Затем в результате диффузии происходило перемешивание слоёв, но, тем не менее, наибольшая концентрация каждого элемента сохраняется на каком-то определённом расстоянии от центра планеты. Однако увеличение напряжённости магнитного и электрического полей планеты, с уменьшением расстояния до центра планеты, происходит непрерывно, а вес и заряд атомов, с увеличением порядкового номера элемента, изменяются дискретно. Почему же изменение веса и заряда атомов разных элементов происходит таким образом? Образование атомов происходит из квантов, образующихся на сферах отражения электрического поля планеты. С увеличением напряжённости электрического поля планеты, происходит увеличение массы квантов, образующихся на сферах отражения в зоне перехода плазмы в газ. Вместе с массой квантов увеличивается и масса атомов, образующихся из этих квантов. Пропорционально увеличению массы атомов, увеличивается напряжённость их магнитного и электрического полей, а вместе с ними их вес и заряд. Следовательно, увеличение веса и 186 заряда образующихся атомов, с увеличением напряжённости электрического поля планеты, происходит непрерывно. Но изменение напряжённости полей атомов происходит при любом изменении внешних условий, и при этом они не становятся атомами другого элемента. Их свойства при этом не изменяются, а изменяется только ширина нейтрального кольца и их потенциал. Если эти атомы попадут в область планеты с другой напряжённостью поля, то они останутся атомами этого же элемента, но их вес и заряд изменится. Следовательно, только увеличение напряженности магнитного и электрического полей атомов не приводит к переходу их в другой элемент, и для того чтобы произошло изменение свойств атомов, необходимы качественные изменения в состоянии атомов. В седьмой главе было установлено, что атомы разных элементов отличаются друг от друга разной величиной диаметра нейтрального кольца. Изменение диаметра нейтрального кольца является уже качественным изменением в состоянии атомов, и, следовательно, с увеличением напряжённости полей планеты, вместе с увеличением напряжённости полей атомов, периодически происходит и изменение диаметра их нейтрального кольца. Диаметр нейтрального кольца атомов является таким, при котором давление энергии внутри нейтрального кольца атомов оказывается равно давлению энергии снаружи их нейтрального кольца. Давление энергии внутри и снаружи нейтрального кольца изменяется пропорционально напряжённости внешнего поля, и с увеличением напряжённости полей планеты, давление внутри и снаружи нейтрального кольца атомов увеличивается. Пропорционально напряжённости внешнего поля увеличивается также и потенциал атомов. В седьмой главе было установлено также, что потенциал атомов может увеличиваться только до определённой величины, которая называется критическим потенциалом. Когда потенциал образовавшихся атомов оказывается равен критическому, происходит разрыв силовых линий их магнитного поля, и только что образовавшиеся атомы начинают распадаться. При разрыве силовых линий, а такой разрыв начинается на поверхности атомов в плоскости их экватора, энергия с разорванных силовых линий начинает уходить в окружающее пространство. При этом плотность энергии, и её давление снаружи нейтрального кольца атома, резко уменьшаются. В результате, снаружи и внутри нейтрального 187 кольца атомов возникает разность давлений, и под действием большего давления энергии внутри нейтрального кольца, происходит увеличение диаметра нейтрального кольца атомов. Увеличение диаметра нейтрального кольца приводит к уменьшению скорости движения вихря магнитного поля атомов внутри его нейтрального кольца и уменьшению потенциала атомов. С уменьшением их потенциала, силовые линии магнитного поля атомов восстанавливаются, и давление снаружи нейтрального кольца перестаёт уменьшаться. Когда давление энергии внутри нейтрального кольца и снаружи его опять становится одинаковым, увеличение диаметра нейтрального кольца прекращается. При этом напряжённость магнитного и электрического полей атомов остаётся такой, какой она было до разрыва силовых линий, т.к. напряжённость полей атомов пропорциональна только напряжённости внешнего поля. Вот это изменение потенциала атомов при неизменной напряжённости их магнитного и электрического полей и приводит к изменению их свойств, в результате, эти атомы оказываются атомами другого элемента. После изменения диаметра нейтрального кольца атомов и перехода их в другой элемент, дальнейшее увеличение напряжённости полей планеты опять приводит к увеличению веса, заряда и потенциала образующихся атомов теперь уже этого элемента. Когда потенциал образующихся атомов и этого элемента становится равным критическому, опять происходит разрыв силовых линий магнитного поля образовавшихся атомов и переход их в другой элемент, имеющий следующий номер в периодической таблице элементов, и т.д. Если при разрыве силовых линий изменение диаметра нейтрального кольца атомов оказывается незначительным, то и изменение свойств этих атомов тоже оказывается незначительным. Такие атомы называются изотопами и относятся к одному элементу. Когда же атомы разных элементов попадают в область планеты с одинаковой напряжённостью внешнего поля, то изменение веса и заряда атомов каждого последующего в периодической таблице элемента, по отношению к весу и заряду атомов предыдущего элемента, получается дискретным. 12.2. Другие свойства элементов. Изменение веса и заряда атомов элементов, с увеличением порядкового номера в периодической таблице элементов, носит за небольшим исключением линейный характер. Это значит, что и изменение напряжённости магнитных и 188 электрических полей атомов элементов, с увеличением порядкового номера элемента в периодической таблице, носит тоже линейный характер. Все остальные физические и химические свойства элементов изменяются периодически, и элементы с одинаковыми свойствами, собраны в группы. К физическим свойствам элементов, кроме веса и заряда, относятся также размер атомов, плотность элементов, температуры плавления и кипения и др. К химическим свойствам относятся валентность элементов, способность элементов образовывать определённые химические соединения, сила взаимодействия между атомами разных элементов и др. Определим, от каких энергетических характеристик атомов зависят физические и от каких – химические свойства элементов. Для этого рассмотрим, как изменяются физические, кроме веса и заряда, и химические свойства элементов в периодической таблице, и какие энергетические характеристики атомов изменяются таким же образом. Рассмотрим это для элементов второго и третьего периодов, т.к. эти периоды имеют один ряд и в этих периодах легче проследить все закономерности этих изменений. Размеры атомов элементов и все другие физические константы элементов, кроме плотности элементов, а также веса и заряда их атомов, с начала периода и примерно до его середины уменьшаются, а затем с середины и до конца периода увеличиваются. Плотность же элементов наоборот, с начала периода и примерно до его середины увеличивается, а затем с середины и до конца периода уменьшается. Т.е. плотность элементов изменяется обратно пропорционально всем физическим константам элементов, кроме веса и заряда атомов. И изменение этих физических констант элементов в периодах происходит в виде волны. С одной из этих физических констант элементов, с плотностью элементов, связан потенциал атомов элементов. Он обратно пропорционален плотности элемента. И, следовательно, он пропорционален всем остальным физическим константам элемента, кроме веса и заряда их атомов. Следовательно, изменение всех физических свойств элементов, кроме веса и заряда их атомов, в периодах происходит в результате изменения потенциала атомов элементов, и потенциал атомов элементов определяет физические свойства элементов. Из химических свойств элементов, валентность элементов изменяется пропорционально номеру группы, т.е. в периодах изменение 189 валентности носит линейный характер, а при переходе в следующий период, изменение валентности происходит скачком. Переход элементов от щелочных металлов до галогенов в периодах происходит тоже линейно, а при переходе в следующий период, изменение галогена на щелочной металл происходит тоже скачком. К химическим свойствам относится также сила взаимодействия между атомами, поэтому выясним, как изменяется сила взаимодействия между атомами разных элементов в периодах. Из курса химии известно, что наиболее бурно происходят реакции между щелочными металлами и галогенами. Следовательно, сила взаимодействия между атомами элементов первой и седьмой групп является наибольшей. Если поочерёдно рассматривать взаимодействие между элементами каждой группы, следующей за первой, и элементами седьмой группы, то активность взаимодействия между элементами этих групп уменьшается, т.е. уменьшается сила взаимодействия между атомами элементов этих групп. Отсюда, сила взаимодействия между атомами в периодах изменяется тоже линейно, а при переходе в следующий период она изменяется тоже скачком. Следовательно, все химические свойства элементов в периодах изменяются линейно, а при переходе в следующий период изменяются скачком. Но напряжённость полей атомов не изменяется таким образом: в периодах таблицы – линейно, а при переходе из одного периода в другой – скачком, к тому же напряжённости полей и потенциал атомов отвечают за физические свойства элементов. А это значит, что существует ещё какая-то энергетическая характеристика атомов, которая с увеличением порядкового номера элемента изменяется таким образом. Из главы «Взаимодействие между частицами», сила взаимодействия между атомами пропорциональна разности контактных электрических потоков между атомами. Контактный электрический поток атома пропорционален заряду в конусе взаимодействия атома. А этот заряд равен заряду атома, делённому на количество конусов распространения заряда у него. Заряд атомов элементов, с увеличением порядкового номера элемента, увеличивается. И если количество конусов распространения заряда у атомов элементов, находящихся в одном периоде остаётся неизменным, то с увеличением порядкового номера элемента в периоде, заряд в конусах распространения заряда атомов элементов этого периода и контактный электрический поток атомов будет тоже увеличиваться. 190 При таком изменении величины заряда в конусах распространения заряда, наибольшая разность контактных электрических потоков, и наибольшая сила взаимодействия, будет между атомами элементов первой и седьмой групп в периоде, а изменение силы взаимодействия в периодах будет носить линейный характер. Следовательно, изменение химических свойств элементов в периоде связано с изменением заряда в конусах распространения заряда атомов этих элементов. Чтобы эти условия соблюдались для всех периодов, заряд в конусах распространения заряда атомов элемента первой группы каждого последующего периода, должен уменьшаться по сравнению с зарядом в конусах распространения заряда атомов элемента седьмой группы предыдущего периода. Но так как заряд атомов элементов при переходе из одного периода в другой увеличивается, то чтобы заряд в конусах распространения заряда атомов при этом уменьшался, количество конусов распространения заряда у атомов элементов каждого последующего периода должно увеличиваться. Отсюда следует, что атомы элементов каждого последующего периода имеют большее количество конусов распространения заряда, чем атомы элементов предыдущего периода, а изменение химических свойств у элементов происходит в результате изменения заряда в конусах распространения заряда атомов этих элементов. 12.4. Образование элементов. Периодическое изменение свойств элементов может происходить, только если при охлаждении планеты происходит также периодическое изменение напряжённости её полей. Напряжённость полей планеты пропорциональна напряжённости внешних для неё полей. Основными внешними полями для планет являются поля звезды, и для нашей Солнечной системы такими полями являются электрическое и магнитное поля Солнца. Планеты движутся вокруг звезды по эллиптическим орбитам. На такой орбите расстояние от планеты до звезды периодически изменяется, а вместе с ним, периодически изменяется и напряжённость полей звезды на орбите планеты. Периодическое изменение полей звезды на орбите планеты происходит также в результате периодического изменения активности звезды, для Солнца – это периодическое изменение Солнечной активности. Теперь, когда основные факторы, влияющие на свойства элементов, определены, можно составит общую картину, как 191 происходило образование элементов на нашей планете, и как вообще происходит образование элементов в остывающих космических телах. При снижении напряжённости внешних для планеты полей, происходит снижение её температуры. Когда температура плазмы на границе плазмы и другого агрегатного состояния снижается до температуры перехода плазмы в газ, то на этой границе начинает происходить образование атомов. С углублением зоны перехода плазмы в газ, эта зона перемещается в область с более высокой напряжённостью полей планеты. В зоне с более высокой напряжённостью электрического поля образуются кванты с большей энергией, и это приводит к образованию атомов с большим весом и зарядом, и с большим потенциалом. Когда потенциал образующихся атомов становится критическим, происходит разрыв силовых линий магнитного поля атомов и увеличение диаметра их нейтрального кольца. С увеличением диаметра нейтрального кольца, потенциал образующихся атомов резко снижается, и начинается образование атомов другого элемента, имеющего следующий порядковый номер в периодической таблице элементов. Изменение напряжённости полей планеты, при изменении расстояния от планеты до звезды в результате движения планеты по эллиптической орбите, приводило к изменению тех физических свойств элементов, которые носят волновой характер. На первой половине витка планеты вокруг звезды расстояние от неё до звезды увеличивается, а потенциал планеты уменьшается. В это же время, с углублением зоны перехода плазмы в газ, происходит увеличение напряжённости полей планеты. В результате, на первой половине витка планеты одновременно происходило уменьшение потенциала атомов элементов, образующихся на этом участке траектории планеты, а также увеличение веса и заряда атомов этих элементов. На второй половине витка планеты вокруг звезды расстояние от неё до звезды уменьшается. И на этом участке траектории планеты одновременно происходит увеличение потенциала планеты, и увеличения напряжённости полей планеты от углубления зоны перехода плазмы в газ. В результате, на второй половине витка происходило увеличение потенциала атомов элементов, образующихся на этом участке траектории планеты, а также увеличение веса и заряда атомов этих элементов. 192 На нашей планете, за один виток вокруг звезды, т.е. за один год, получалось такое количество элементов, которое входит в один ряд периодической таблицы. Начинается и заканчивается ряд в точке, где планета имеет наименьшее расстояние до звезды, и наибольшую температуру плазмы. В этой точке в результате высокой температуры плазмы, её переход в газ прекращался. Затем, с удалением планеты от звезды, начинался очередной цикл её остывания, и образование нового ряда элементов. Таким образом, образовались второй и третий периоды таблицы. Период активности Солнца, во время образования этих периодов таблицы, колебался около одного Земного года. При образовании второго периода, период Солнечной активности был немного меньше одного года, а при образовании третьего периода, период Солнечной активности был немного больше одного года. Поэтому эти периоды заканчиваются за один ряд. Затем, произошло резкое удаление Солнца от квазара. Такое резкое удаление Солнца может произойти только от ударной волны при очередном выбросе квазара. Это удаление Солнца от квазара привело к увеличению периода колебания активности Солнца. В результате, четвёртый и пятый периоды образовались, когда период Солнечной активности колебался около двух земных лет. При таком периоде колебания Солнечной активности, переход с четвёртого ряда в пятый и с шестого в седьмой происходил на минимальном уровне Солнечной активности, и напряжённость электрического поля Земли и её температура при этом переходе, была значительно ниже, чем при переходе с третьего ряда в четвёртый и с пятого ряда в шестой. Поэтому разрыва процесса перехода плазмы в газ, когда расстояние от планеты до звезды было минимальным, не происходило, и образование четвёртого и пятого периодов происходило в течение двух лет. В результате меньшей напряжённости полей Земли при переходе с четвёртого ряда в пятый и с шестого ряда в седьмой, этой напряжённости поля оказалось не достаточно для образования атомов металлоидов и инертных газов в конце ряда, и образования атомов щелочных металлов в начале ряда. Поэтому четвёртый и шестой ряды не закончились металлоидами и инертными газами, а пятый и седьмой ряды начались не со щелочных металлов. 193 При образовании первого ряда таблицы, период Солнечной активности колебался около полугода. В течение года, когда образовался этот ряд, переход плазмы в газ происходил в начале первой половины года, здесь образовался элемент водород, и в конце второй половины года, здесь образовался элемент гелий. В середине же года, в результате увеличения Солнечной активности произошло увеличение температуры планеты, и в зоне перехода плазмы в газ её температура была выше температуры перехода. Поэтому в середине этого года образование элементов на нашей планете не происходило. Начиная с шестого периода, количество элементов в периоде значительно увеличивается, а это значит, что увеличивается количество элементов образовывавшихся за год. Количество элементов за какой-то промежуток времени зависит от частоты возникновения критического потенциала у образующихся атомов. Критический потенциал у атомов возникает примерно через одинаковые интервалы напряжённости внешнего электрического поля. И если количество элементов, возникающих за год, увеличивается, то, следовательно, увеличивается скорость изменения напряжённости электрического поля планеты. Скорость увеличения напряжённости электрического поля планеты на графике напряжённости электрического поля от расстояния пропорциональна углу наклона графика к оси расстояний. Увеличение угла наклона этого графика к оси расстояний происходит при приближении графика к границе между электронным облаком и ядром планеты. Следовательно, начиная с шестого периода, зона перехода плазмы в газ приближается к этой области электрического поля планеты. Когда зона перехода плазмы в газ подходит вплотную к ядру планеты, где напряжённость её электрического поля резко увеличивается, то и температура плазмы в ней резко увеличивается. В результате, переход плазмы в газ прекращается, и ядро газового космического тела остаётся в состоянии плазмы. 12.5. Валентность элементов. Одним из химических свойств элементов является валентность. Валентностью элемента называется величина, показывающая какое количество атомов водорода, может присоединить или заместить атом данного элемента. Рассмотрим, от чего зависит эта величина. Из курса химии известно, что если молекула образуется из атомов элементов первой и седьмой групп, то она состоит из двух атомов, и валентность обоих элементов в такой молекуле будет равна единице. 194 Если молекула образуется из атомов элементов первой и шестой, или элементов второй и седьмой групп, то в конечном итоге она будет состоять из трёх атомов. В такой молекуле один элемент будет иметь валентность равную единице, другой элемент будет иметь валентность равную двум. Если группы элементов, из которых образуется молекула, будут и дальше сближаться, то количество атомов в молекуле и валентность элементов в ней будет увеличиваться. В предыдущих главах было установлено, что если между атомами в молекуле существует цепная связь, т.е. если они соединены в цепочку, то молекула может состоять только из двух или трёх атомов. Если же молекула состоит из большего количества атомов, то между атомами в ней существует одновременно цепная и касательная связь. Для того чтобы понять, от чего зависит валентность элементов, необходимо разобраться, как происходит образование молекул. Пока нет полного понимания, как образуются молекулы, в которых между атомами существует одновременно касательная и цепная связь, поэтому рассмотрим только образование молекул с цепной связью между атомами. В главе «Взаимодействие между частицами» частично уже был рассмотрен материал об образовании таких молекул. Однако для более полного исследования этого вопроса в той главе, было недостаточно материала. Материал этой главы даёт возможность более полно исследовать этот процесс. Образование молекул происходит в результате реакций присоединения. Такие реакции происходят между элементами, которые во время реакции находятся в атомарном состоянии. В обычных условиях в атомарном состоянии находятся только инертные газы, но они являются инертными. Все остальные вещества находятся или в составе молекул или в составе цепочек жидких и в составе цепочек твёрдых веществ. Чтобы они перешли в атомарное состояние необходимо их нагреть до высокой температуры. При обычных же внешних условиях такие реакции не происходят. В реакциях же замещения, происходит только замещение одних атомов, или групп атомов, другими в уже существующих молекулах. Молекула, состоящая из трёх частиц, образуется в два этапа. Сначала образуется частица, состоящая из двух атомов разных элементов, т.к. сила взаимодействия между ними больше силы взаимодействия между атомами одного элемента. Напомним, что сила 195 взаимодействия между частицами пропорциональна разности контактных электрических потоков между ними, и разность контактных электрических потоков между атомами разных элементов больше разности контактных электрических потоков между атомами одного элемента. Назовём такую частицу промежуточной частицей. Такая частица имеет своё магнитное и электрическое поля, которые образуют вес и заряд этой новой частицы. Т.к. образовавшаяся промежуточная частица затем присоединяет ещё одну из исходных частиц, то, следовательно, она имеет контактный потенциал к исходным частицам меньше единицы. Присоединение к промежуточной частице происходит той исходной частицы, с которой у неё сила взаимодействия будет больше, т.е. с которой у неё разность контактных электрических потоков будет больше. Промежуточная частица, в зависимости от веса и заряда частицы, будет занимать какое-то место в периодической таблице элементов. И сила взаимодействия у промежуточной частицы будет больше с атомом того элемента, между группой которого и группой промежуточной частицы в таблице, расстояние будет больше. Поясним этот материал на примере. Дополним пример образования молекул воды, рассмотренный в главе «Взаимодействие между частицами». Сначала из атомов кислорода и водорода образуется промежуточная частица ОН. Определим её место в периодической таблице элементов. Как формируется заряд частиц, состоящей из нескольких атомов, пока не ясно, вес же таких частиц примерно равен сумме весов атомов, входящих в частицу. Т.е. примерный вес такой частицы будет равен 1 + 16 = 17 у.е. Такой вес промежуточная частица будет иметь, если в процессе реакции не происходит ни выделения, ни поглощения тепла. Однако в процессе этой реакции происходит выделение большого количества тепла (энергии). Если происходит выделение энергии, то вес образовавшейся частицы должен быть меньше суммарного веса исходных частиц. Однако вес молекулы воды такой же, как сумма весов атомов, входящих в неё. Поэтому возникает вопрос, откуда берётся энергия, которая выделяется в процессе реакции? Чтобы такая реакция могла протекать, необходимо очень сильно нагреть исходные частицы, и при нагревании исходных частиц происходит поглощение ими этой внешней энергии. После образования же связей между частицами эта поглощённая энергия выделяется 196 обратно во внешнюю среду, и количество выделяемой атомами внутренней энергии после образования связей равно количеству поглощённой ими внешней энергии перед реакцией. В результате, вес частиц после такой реакции оказывается равен весу исходных частиц до реакции, т.е. 17 у.е. Частица с таким весом будет находиться во втором периоде между элементами шестой и седьмой групп. Наибольшая разность контактного электрического потока этой частицы будет с контактным электрическим потоком атома водорода, т.к. он находится в первой группе, а атом кислорода – в шестой группе. В результате, группа атомов ОН образует связь с атомом водорода, что и приводит к образованию молекулы Н2О. Такая молекула уже имеет контактный потенциал к исходным частицам больше единицы, и дальнейшее присоединение исходных частиц к ней не происходит. Рассмотрим ещё несколько примеров. При образовании молекулы из атомов углерода и кислорода образуется промежуточная частица СО. Вес такой частицы равен 12 + 16 = 28 у.е. Частица с таким весом будет находиться в четвёртой группе, углерод находится тоже в четвёртой группе, а кислород – в шестой. Наибольшая разность контактного электрического потока этой частицы будет с контактным электрическим потоком атома кислорода. В результате, частица СО присоединяет атом кислорода, что приводит к образованию молекулы СО2. Если же атомов кислорода в окружающем среде при температуре реакции будет недостаточно, то промежуточная частица СО становится молекулой. При образовании молекулы из атомов меди и кислорода образуется промежуточная частица CuО. Вес такой частицы равен 63,54 + 16 = 79,54. Частица с таким весом будет находиться в седьмой группе. Медь находится в первой группе, а кислород – в шестой. Наибольшая разность контактного электрического потока этой частицы будет с контактным электрическим потоком атома меди. В результате, образуется молекула Cu2О. В последних двух примерах для упрощения использовался примерный вес промежуточной частицы, т.е. не учитывалось выделение или поглощение энергии в процессе реакции. Связь между исходными частицами образуется в результате того, что контактный потенциал этих частиц друг к другу оказывается меньше единицы. После образования молекулы, или промежуточной частицы а затем молекулы, контактный потенциал молекулы оказывается больше единицы. Т.е. при образовании связи между частицами, контактный 197 потенциал образовавшейся частицы увеличивается по сравнению с контактным потенциалом исходных частиц. Почему же увеличение количества атомов в составе частицы приводит к увеличению контактного потенциала частиц? Контактный потенциал частицы пропорционален её собственному потенциалу. Собственный же потенциал частицы пропорционален величине подпитки её внешней энергией. Подпитка частицы энергией происходит при прохождении потока внешней энергии совместно с вихрем частицы внутри её нейтрального кольца. Величина подпитки будет пропорциональна длине траектории их совместного движения. Если частица состоит из нескольких атомов, между которыми существует цепная связь, то суммарная длина этой траектории будет больше, чем длина такой траектории в отдельных атомах, из которых она состоит. Следовательно, и подпитка такой частицы энергией и её потенциал будут больше, чем подпитка атомов, из которых она состоит, энергией и их потенциал. Однако при переходе вихря из нейтрального кольца одного атома в нейтральное кольцо другого атома, часть его энергии, в промежутке между атомами, отклоняется от оси частицы и не попадает в нейтральное кольцо следующего атома. При этом эта часть вихря уносит с собой часть энергии, полученной от внешнего потока энергии, и величина подпитки частицы энергией уменьшается. Чем больше будет расстояние между атомами в молекуле, тем большая часть энергии вихря будет отклоняться от оси частицы в промежутке между атомами и тем меньше будет общая величина подпитки частицы энергией. Расстояние между атомами в молекуле зависит от силы взаимодействия между ними. Чем больше будет сила взаимодействия между атомами, тем меньше будет расстояние между ними. Т.е. расстояние между атомами в молекуле обратно пропорционально силе взаимодействия между ними. Сила взаимодействия между атомами пропорциональна разности контактных электрических потоков атомов при взаимодействии. Разность контактных электрических потоков пропорциональна расстоянию между группами периодической таблицы, в которых находятся элементы. В результате, расстояния между атомами оказываются обратно пропорциональны расстоянию между группами элементов в периодической таблицы. С увеличением расстояния между группами элементов, расстояния между атомами этих элементов в молекуле уменьшаются, а величина 198 подпитки молекулы и её потенциал увеличиваются. Наибольшее расстояние между группами имеют элементы первой и седьмой групп, в результате, потенциал взаимодействия молекулы, состоящей из атомов этих элементов, оказывается больше единицы. Элементы первой и шестой или второй и седьмой групп имеют меньшее расстояние между группами, поэтому расстояние между атомами в частице, состоящей из двух атомов элементов этих групп, оказывается больше, чем расстояния между атомами в молекуле из атомов элементов первой и седьмой групп. Соответственно и потенциал взаимодействия такой частицы оказывается меньше, чем потенциал взаимодействия молекулы, состоящей из атомов элементов первой и седьмой групп. Её потенциал взаимодействия оказывается уже меньше единицы. Потенциал взаимодействия частицы из атомов этих элементов будет больше единицы только, если количество частиц в ней оказывается равно трём. И хотя в молекулах, с большим количеством атомов, атомы не расположены в цепочку, как следует из химических опытов, такая закономерность сохраняется и для них тоже. 12.6. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Вес атомов пропорционален напряжённости магнитного поля атомов, заряд атомов пропорционален напряжённости электрического поля атомов. 2. Остальные физические свойства элементов зависят от потенциала атомов элементов, химические свойства элементов зависят от величины заряда в конусе распространения заряда электрического поля атомов. 3. Образование элементов происходило из плазмы в результате охлаждения планеты. Охлаждение планеты происходило постепенно, начиная с поверхности, и образование элементов начиналось на поверхности планеты, и постепенно перемещалось в её глубь. При этом последовательность образования элементов получалась такой же, какая существует в периодической таблице элементов. 4. Изменение свойств элементов происходило в результате изменения напряжённости магнитного и электрического полей планеты, которые изменялись в результате движения их по эллиптической орбите и изменения Солнечной активности. 5. За один оборот вокруг Солнца, на Земле образовывалось такое количество элементов, которое входит в один ряд периодической 199 системы элементов. Исключением является только первый ряд этой таблицы. 6. Валентность элементов при образовании химических соединений зависит от расстояния между группами элементов в периодической системе элементов. Глава 13. Вода. Вода – самое распространённое вещество на Земле. Вода также является средой, в которой зародилась жизнь. Поэтому очень важно понимать, что представляет собой вода, и какие процессы происходят в ней. Образование воды на нашей планете произошло вместе с образованием твёрдого покрытия на ней, в результате сжатия газа, из которого состояла планета. В результате сжатия, при энергообмене с окружающей средой, потенциал атомов, из которых состоял газ на планете, стал меньше единицы, и из атомов водорода и кислорода, которые находились рядом, и произошло образование молекул воды. 13.1. Кольцевые ассоциации в воде. Вода имеет аномальные свойства. Одно из них – это её наибольшая плотность при температуре 4°С, другое её такое свойство – это её наибольшая теплоёмкость среди твёрдых и жидких веществ. Теплоёмкость – это способность вещества задерживать энергию при нагревании. Задерживают энергию в веществе магнитные поля частиц и магнитные поля цепочек частиц. Однако все жидкие и твёрдые вещества состоят из частиц и цепочек частиц, но их теплоёмкости значительно меньше теплоёмкости воды. Следовательно, вода имеет ещё какие-то образования, которые не имеют другие жидкие вещества, и которые при нагревании могут задерживать большое количество энергии, а при охлаждении отдавать её. Одной из форм твёрдого состояния воды являются снежинки. Снежинки имеют форму плоских шестигранников. Такая форма твёрдого состояния воды может получиться, если центрами кристаллизации в воде будут какие-то структуры из молекул воды в форме плоских шестигранников. Такими структурами могут быть цепочки из шести молекулы воды, образующих кольцо. Эти структуры в главе «Состояния материи» были названы кольцевыми ассоциациями. Поступательное движение энергии в кольцевых ассоциациях по оси магнитных полей молекул воды является вращательным движением 200 по окружности. При таком движении энергии, вокруг кольцевых ассоциациях возникает тороидальное магнитное поле кольца с током. Вокруг тороидального магнитного поля возникает электрическое поле. В результате, кольцевые ассоциации представляют собой обычные частицы, которые можно характеризовать таким параметром, как потенциал. Материал об этом был рассмотрен в главе «Состояния материи». Напряжённость магнитных полей кольцевых ассоциаций и цепочек из них значительно больше напряжённости магнитных полей молекул воды и цепочек из них, поэтому магнитные поля цепочек из кольцевых ассоциаций могут поглощать значительно большее количество энергии, чем магнитные поля цепочек из молекул воды, и тем самым могут значительно увеличивать теплоёмкость воды. Следовательно, именно кольцевые ассоциации и цепочки из них и обеспечивают воде её высокую теплоёмкость. Рассмотрим, почему возникают кольцевые ассоциации в воде. 13.3. Образование кольцевых ассоциаций в воде. Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода. Атом кислорода находится в середине молекулы, а атомы водорода – по краям молекулы, и оси всех трёх атомов находятся на одной прямой. Т.к. размеры атомов водорода значительно меньше размера атома кислорода, то магнитное поле молекулы воды выглядит как на рис. 13.1. Снаружи такое магнитное поле выглядит как сфера с двумя выпуклостями на оси. Рис. 13.1 201 На рис. 13.1 изображена молекула воды в сечении по оси магнитного поля молекулы. Чёрным цветом изображены эквипотенциальные линии магнитных полей атомов. Синим цветом изображены эквипотенциальные линии магнитного поля молекулы. Напряжённость электрического поля в любой области молекулы равна разности напряжённости поля точечного заряда, центр которого находится в центе молекулы, и напряжённости магнитного поля. Эквипотенциальные поверхности поля точечного заряда имеют форму сфер, а эквипотенциальные поверхности магнитного поля имеют форму сферы с выпуклостями на полюсах молекулы. Следовательно, электрическое поле молекулы имеет форму сферы с впадинами на полюсах. Т.е. электрическое поле молекулы на полюсах имеет напряжённость значительно меньшую, чем в других её областях. Такая форма магнитного и электрического полей даёт возможность цепочкам из молекул воды в жидком состоянии иметь в местах стыка высокую подвижность, такую же, как в шарнирном соединении. При определённой подвижности цепочек в местах стыка молекул, эти цепочки могут изгибаться до угла в 120° между осями молекул и меньше. Эта высокая подвижность цепочек из молекул воды в местах стыка молекул и позволяет цепочкам, под действием потоков внешней энергии, имеющим вертикальное направление, замыкаться в кольца по шесть молекул. Подвижность цепочек в местах стыка молекул увеличивается, если силы притяжения между молекулами будут увеличиваться, а силы отталкивания между ними будут уменьшаться. Т.е. подвижность цепочек в местах стыка молекул воды не является величиной постоянной, она обратно пропорциональна потенциалу молекул воды. Из этого следует, что образование кольцевых ассоциаций может происходить, если потенциал молекул воды в цепных ассоциациях будет не больше какой-то определённой величины. Если же потенциал молекул воды в существующих кольцевых ассоциациях становится больше этой величины, то увеличившиеся при этом силы отталкивания между молекулами в цепочке, по отношению к силам притяжения между ними, выпрямляют цепочки кольцевых ассоциаций, и это приводит к разрыву колец, т.е. к распаду кольцевых ассоциаций. Назовём потенциал молекул воды, при котором происходит образование, и меньше которого возможно существование кольцевых ассоциаций, потенциалом перехода. 202 Кольцевая ассоциация является плоской фигурой, поэтому устойчивым положение кольцевых ассоциаций будет только, если в воде они будут располагаться горизонтально. При этом оси их магнитных полей будут располагаться вертикально. Оси же молекул воды в цепных ассоциациях располагаются горизонтально. Т.е. оси молекул воды первых и вторых ассоциаций будут находиться под углом 90° друг к другу. При таком расположении их осей друг к другу, взаимодействия между кольцевыми ассоциациями и молекулами в цепных ассоциациях происходить не может. Это значит, что связи между ними не образуются и кольцевые ассоциации могут свободно перемещаться по всему объёму воды. Т.к. взаимодействие между кольцевыми и цепными ассоциациями не происходит, то и внутрь кольцевых ассоциаций молекулы воды попасть не могут, и внутри кольцевых ассоциаций молекул воды нет. В результате этого, кольцевые ассоциации занимают больший объём в пространстве, чем такое же количество молекул в цепных ассоциациях. Занимая больший объём, они имеют меньшую плотность, чем молекулы воды в цепных ассоциациях. Имея меньшую плотность, кольцевые ассоциации имеют меньший удельный вес, чем такое же количество молекул воды в цепных ассоциациях, и поэтому выдавливаются водой на её поверхность. Кольцевые ассоциации всегда имеют потенциал намного меньше единицы, поэтому они соединяются в цепочки. Т.к. оси кольцевых ассоциаций в воде располагаются вертикально, то и цепочки из кольцевых ассоциаций в воде располагаются тоже вертикально, т.е. они имеют в воде одинаковое направление. А т.к. они имеют одинаковое направление, то между цепочками кольцевых ассоциаций возникают силы притяжения, которые уравновешиваются силами отталкивания, возбуждаемые электрическими полями кольцевых ассоциаций. В результате, между кольцевыми ассоциациями в воде возникают такие же связи, какие существуют между частицами жидкости. Частицы этой жидкости будут располагаться между молекулами воды в цепочках и не будут связаны с ними. Т.к. частицы этой жидкости легче молекул воды в цепочках, то располагаться эта жидкость будет у поверхности воды. 13.4. Концентрация кольцевых ассоциаций в воде. Возможность образования кольцевых ассоциаций зависит от потенциала молекул воды. Потенциал молекул воды зависит от напряжённости 203 внешних для молекул воды полей, а, следовательно, и от температуры воды. Магнитные и электрические поля кольцевых ассоциаций тоже являются внешними полями для молекул воды, поэтому они тоже будут влиять на потенциал молекул воды. В результате, потенциал молекул в воде будет пропорционален не только напряжённости внешнего естественного поля, т.е. температуре окружающей среды, а также и напряжённостей магнитных и электрических полей кольцевых ассоциаций в воде. Т.к. кольцевые ассоциации сконцентрированы в воде не равномерно, то наибольшая напряжённость их полей будет в той области объёма воды, где их концентрация является наибольшей. В той же области объёма воды, где их концентрация является наименьшей, и напряжённостей их полей будет наименьшей. Т.е. наибольшая напряжённость полей кольцевых ассоциаций будет у поверхности воды, а наименьшая напряжённость полей кольцевых ассоциаций будет в тех областях воды, которые наиболее удалёны от её поверхности. Пока потенциал всех молекул воды является меньше потенциала перехода, по всему объёму воды происходит образование кольцевых ассоциаций. В результате меньшего удельного веса, они поднимаются к поверхности воды и, под действием сил притяжения между кольцевыми ассоциациями, притягиваются к основной группе кольцевых ассоциаций. С увеличением количества кольцевых ассоциаций в воде увеличивается напряжённость их полей, а вместе с ней увеличивается и потенциал молекул воды. Когда потенциал молекул воды, в области объёма воды, где концентрация кольцевых ассоциаций является наибольшей, становится больше потенциала перехода, в этой области начинается распад кольцевых ассоциаций. При этом в области объёма воды, где концентрация кольцевых ассоциаций остаётся наименьшей, потенциал молекул воды остаётся меньше потенциала перехода, и в этой области продолжает происходить образование кольцевых ассоциаций. В результате, в воде начинают одновременно происходить два процесса, процесс образования кольцевых ассоциаций и процесс распада кольцевых ассоциаций. Распад кольцевых ассоциаций приводит к уменьшению напряжённости полей кольцевых ассоциаций в воде и уменьшению потенциала молекул воды. Образование кольцевых ассоциаций приводит к увеличению напряжённости полей кольцевых ассоциаций в воде и увеличению потенциала молекул воды. 204 Когда количество распадающихся кольцевых ассоциаций становится равно количеству образующихся кольцевых ассоциаций, в воде устанавливается динамическое равновесие между этими процессами, и количество кольцевых ассоциаций в ней становится постоянным при этой температуре. При увеличении температуры воды, увеличивается потенциал молекул по всему её объёму. Это приводит к тому, что количество распадающихся кольцевых ассоциаций увеличивается, а количество образующихся кольцевых ассоциаций уменьшается. В результате, динамическое равновесие между образующимися и распадающимися кольцевыми ассоциациями в воде нарушается, и количество кольцевых ассоциаций в ней уменьшается. При этом и напряжённость полей кольцевых ассоциаций в воде тоже уменьшаться. С уменьшением напряжённости этих полей, увеличение потенциала всех молекул воды замедляется, что приводит к замедлению уменьшения количества распадающихся кольцевых ассоциаций и к ускорению роста количества образующихся кольцевых ассоциаций. В результате, через какое-то время, количество распадающихся кольцевых ассоциаций опять становится равно количеству образующихся кольцевых ассоциаций. При этом количество кольцевых ассоциаций в воде оказывается меньше, чем оно было до увеличения температуры. Т.е. увеличение температуры воды приводит к уменьшению количества кольцевых ассоциаций в ней. При уменьшении температуры воды, потенциал молекул воды уменьшается. При этом количество образующихся кольцевых ассоциаций увеличивается, а количество распадающихся кольцевых ассоциаций уменьшается. Это приводит к тому, что динамическое равновесие между образующимися и распадающимися кольцевыми ассоциациями нарушается, и количество кольцевых ассоциаций в воде начинает увеличиваться. При этом и напряжённость полей кольцевых ассоциаций в воде начинает увеличиваться. С увеличением напряжённости этих полей, уменьшение потенциала всех молекул воды замедляется, что приводит к замедлению роста количества образующихся кольцевых ассоциаций и к ускорению уменьшения количества распадающихся кольцевых ассоциаций. В результате, через какое-то время, количество распадающихся кольцевых ассоциаций опять становится равно количеству образующихся кольцевых ассоциаций. При этом их количество воде оказывается 205 больше, чем оно было до уменьшения температуры. Т.е. уменьшение температуры воды, приводит к увеличению количества кольцевых ассоциаций в ней. Следовательно, количество кольцевых ассоциаций (средняя концентрация кольцевых ассоциаций) в воде обратно пропорционально её температуре. 13.5. Плотность воды. Кольцевые ассоциации занимают больший объём в воде, чем такое же количество молекул воды в цепных ассоциациях, и увеличение количества кольцевых ассоциаций в ней, увеличивает объём воды. Т.е. объём воды пропорционален количеству кольцевых ассоциаций в ней. Количество кольцевых ассоциаций в воде обратно пропорционально её температуре. Следовательно, и изменение объёма воды от изменения количества кольцевых ассоциаций в ней, происходит обратно пропорционально её температуре. v 0 4 Рис. 13.2 t C На рис. 13.2 зелёная прямая – график изменения объёма воды в результате изменения потенциала молекул воды. Это график прямо пропорциональной функции. Синяя кривая – график изменения объёма воды в результате изменения количества кольцевых ассоциаций. Это график обратно пропорциональной функции. Чёрная кривая – график фактического изменения объёма воды. Он образуется в результате сложения значений первых двух графиков. 206 Изменение объёма воды, при изменении её температуры, происходит также и от изменения потенциала молекул воды. Это изменение объёма воды происходит пропорционально изменению температуры. Следовательно, в воде при изменении её температуры происходят два противоположных процесса, влияющих на её объём, в результате которых, при увеличении температуры воды от 0° до 4°С, происходит уменьшение объёма воды, а после 4°С – его увеличение. При 4°С вода занимает наименьший объём и имеет наибольшую плотность. На рис. 13.2 изображены графики изменения объёма воды от изменения температуры. 13.6. Замерзание воды. При замерзании воды происходит увеличение её объёма. Увеличение объёма воды при уменьшении её температуры, может происходить только в результате появления новых кольцевых ассоциаций. При этом в воде исчезают цепочки из молекул воды, и вода становится состоящей только из кольцевых ассоциаций. Т.к. кольцевые ассоциации являются шестигранниками, то структура воды становится упорядоченной, как в кристаллических веществах. В тоже время, диагональных связей, ни между молекулами воды, ни между кольцевыми ассоциациями, в воде не возникает. В результате, лёд с одной стороны не является классическим кристаллическим веществом, а с другой стороны не является аморфным веществом. Замерзание воды начинается на её поверхности, где концентрация кольцевых ассоциаций является наибольшей, и образование новых кольцевых ассоциаций происходит между уже существующими кольцевыми ассоциациями. Т.к. кольцевые ассоциации образуются только тогда, когда потенциал молекул воды становится равным потенциалу перехода, то, следовательно, при 0°С потенциал всех молекул воды становится равным потенциалу перехода. Когда вода находится в жидкой фазе, то между кольцевыми ассоциациями находятся молекулы воды в цепочках, которые уменьшают силу взаимодействия между кольцевыми ассоциациями в цепочках. Горизонтальные слои кольцевых ассоциаций, под действием сил возбуждаемых внешними полями в воде, смещаются относительно друг друга, тоже мешая образованию жёстких связей между кольцевыми ассоциациями в вертикальном направлении. При 0°С молекул воды в цепочках между кольцевыми ассоциациями не остаётся, и связи между кольцевыми ассоциациями в цепочках и между цепочками кольцевых 207 ассоциаций становятся жёсткими, что и приводит к переходу воды в твёрдую фазу. Т.к. при замерзании воды происходит увеличение её объёма, то, следовательно, происходит увеличение расстояний между молекулами воды. Это должно было бы приводить к уменьшению напряжённости магнитного и электрического полей молекул воды при замерзании. Уменьшение напряжённости электрического поля молекул воды должно было бы приводить к уменьшению температуры воды в зоне перехода из жидкого состояния в твёрдое, и дальнейшему уменьшению температуры воды во время перехода из жидкого состояния в твёрдое. Т.е. следовало бы ожидать, что в воде не будет сохраняться постоянная температура при переходе из жидкого состояния в твёрдое. Однако в воде при переходе из жидкого состояния в твёрдое, как и в других веществах, сохраняется постоянная температура. Причины этого следующие. При переходе воды из жидкого состояния в твёрдое, хотя и происходит увеличение её объёма, расстояния между молекулами воды в кольцевых ассоциациях уменьшаются. Затем уменьшаются расстояния между кольцевыми ассоциациями, а также между цепочками кольцевых ассоциаций. Увеличение расстояний в воде происходит только в результате перехода цепочек из молекул воды в кольцевые ассоциации. Однако и здесь уменьшения напряжённости электрического поля по отношению к напряжённости магнитного поля не происходит, т.к. если потенциал частиц меньше единицы, то в плоскости экватора частиц, напряжённость их электрического поля больше напряжённости магнитного поля. И с уменьшением температуры, эта разница в напряжённости полей увеличивается. В результате, всё это и приводит к увеличению температуры в зоне перехода из жидкого состояния в твёрдое, и это увеличение температуры, компенсирует внешнее охлаждение воды. 13.7. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Строение молекул воды является таким, что при соединении их в цепочки, в местах стыка молекул, они имеют высокую подвижность. Это позволяет цепочкам из молекул воды, при определённых внешних условиях, образовывать кольцевые ассоциации из шести молекул. Объём занимаемый кольцевой ассоциацией больше объёма занимаемого таким же количеством молекул воды в цепной ассоциации. 2. Кольцевых ассоциации и цепочки из них потребляют значительно большее количество внешней энергии при нагревании, чем 208 такое же количество молекул воды в цепных ассоциациях, что и создаёт воде такое свойство, как высокую теплоёмкость. 3. Количество кольцевых ассоциаций обратно пропорционально температуре воды. Поэтому в воде при изменении её температуры происходят два противоположных процесса, влияющих на её объём. Пропорциональное изменение объёма воды в результате изменения потенциала молекул воды, и обратно пропорциональное изменение объёма воды в результате изменения количества кольцевых ассоциаций в ней. При этом при увеличении температуры воды от 0° до 4°С, происходит уменьшение объёма воды, а после 4°С – его увеличение. При 4°С вода занимает наименьший объём и имеет наибольшую плотность. Глава 14. Растворы. 14.1. Растворение твёрдых и жидких веществ в жидкостях. Известно, что растворение большей части твёрдых веществ и жидкостей в жидкостях сопровождается поглощением тепла. При растворении же некоторых жидкостей и всех газов происходит выделение тепла. Используя эти и другие экспериментальные данные, попробуем разобраться в процессах, происходящих при растворении. Чтобы частицы твёрдого вещества могли растворяться, они должны отделяться от общей массы вещества, а для этого их потенциал должен становиться больше единицы. Но при тех внешних условиях, в которых находятся частицы твёрдого вещества, это произойти не может. Однако если вокруг частицы растворяемого вещества в области её экватора образуется кольцо из частиц растворителя, то образуется новая частица, в состав которой входит частица растворяемого вещества. Эта частица будет похожа на частицу, которая изображена на рис 10.4. Она имеет тороидальное магнитное и электрическое поля. Магнитное поле такой частицы оказывается сжатым вдоль оси частицы, а электрическое растянуто вдоль этой оси. Такая частица имеет потенциал уже больше единицы. Т.к. такой вариант растворения твёрдого вещества в жидкостях является единственно возможным, то, следовательно, растворение твёрдого вещества в жидкостях происходит именно таким образом. Такая образовавшаяся из частиц растворяемого вещества и частиц 209 растворителя частица, в общем случае называется сольватом, а когда растворителем является вода – гидратом. Растворение веществ во всех жидкостях происходит примерно одинаково, поэтому будем рассматривать здесь процессы, происходящие при растворении веществ в воде. Но почему вокруг частицы растворяемого вещества образуется кольцо из частиц растворителя? Потенциал частиц твёрдого растворяемого вещества значительно ниже потенциала частиц растворителя, поэтому частицы растворителя, контактирующие с частицами растворяемого вещества, будут притягиваться к частице растворяемого вещества. При этом они тянут за собой и цепочки, в которой они находится. При уменьшении расстояния между ними, другие частицы из этой цепочки тоже попадают зону действия магнитного поля этих частиц растворяемого вещества, и тоже притягиваются к ней. Частицы растворяемого вещества и частицы растворителя находятся в составе цепочек, поэтому присоединение частиц растворителя к частицам растворяемого вещества может происходить только в области экватора частиц в результате касательного взаимодействия. Кольца же из частиц растворителя могут образоваться только вокруг тех частиц, которые имеют свободный полюс. Для аморфного вещества это вокруг тех частиц, которые находятся на конце цепочки. Затем, когда первые частицы растворяемого аморфного вещества отделяются из цепочки, происходит образование колец вокруг следующей частицы из этой цепочки, и т.д. У кристаллического вещества свободный полюс может быть только у частиц, которые находятся на поверхности кристалла на стыке граней. После отделения этих частиц от кристалла, появляются другие частицы на поверхности кристалла, которые имеют свободный полюс, и теперь уже вокруг этих частиц образуются кольца из частиц растворителя, и т.д. Изучение свойств разбавленных растворов показало, что гидраты ведут себя в растворе, как частицы газа в свободном пространстве. А это значит, что связи между гидратами и молекулами воды в цепочках не образуются. Гидрат является плоской фигурой, поэтому в воде гидраты могут располагаться только горизонтально, т.к. только тогда их положение будет устойчивым. При таком положении гидратов, оси их магнитных полей будут иметь вертикальное направление. Оси же магнитных полей цепочек молекул воды имеют горизонтальное 210 направление. Т.е. оси магнитных полей гидратов и оси магнитных полей цепочек молекул воды являются перпендикулярными друг к другу. Если же оси частиц перпендикулярны друг другу, взаимодействия между ними не происходит. Т.к. в растворе гидраты не связаны с молекулами воды в цепочках, то под действием сил отталкивания между ними, они равномерно распределяется по всему объёму раствора. Через силы отталкивания между гидратами, они создают в растворе давление. Имея потенциал больше единицы, гидраты под действием этого давления, должны были бы покидать раствор (испаряться). Но на гидраты кроме этого давления действуют ещё и силы притяжения к планете, т.е. вес гидратов. Эта сила притяжения пропорциональна напряжённости внешнего поля. Напряжённость поля пропорциональна скорости движения энергии этого поля, а скорость движения энергии обратно пропорциональна плотности среды, по которой происходит это движение. Плотность воды больше, чем плотность воздуха, поэтому и вес гидратов в воде меньше, чем в воздухе. Как только гидраты, под действием сил отталкивания между ними, достигают поверхности раствора, и выходят из окружения молекул воды, вес их резко увеличивается, и гидраты тонут в растворе. С погружением гидратов в раствор, вес их опять уменьшается. В результате, первый слой гидратов располагается от поверхности раствора на таком расстоянии, на котором силы отталкивания между гидратами уравновешиваются весом гидратов этого первого слоя. При растворении твёрдых веществ в жидкостях, растворяемое вещество попадает в окружение частиц растворителя, и напряжённость внешнего поля для них резко уменьшается. Это приводит к уменьшению потенциала частиц растворяемого вещества, к снижению температуры этого вещества, а вместе с ним, и температуры раствора. Появление в растворе гидратов имеющих высокий потенциал, ведёт к увеличению температуры раствора. В результате, процесс растворения по тепловому эффекту состоит из двух процессов. Первый – снижение температуры раствора за счёт снижения потенциала частиц растворяемого вещества. Второй процесс – увеличение температуры раствора за счёт образования гидратов. Т.к. при растворении большинства твёрдых веществ и жидкостей в процессе растворения 211 температура раствора снижается, то тепловой эффект от первого процесса преобладает над тепловым эффектом от второго процесса. При снижении температуры раствора в процессе растворения, происходит снижение потенциала всех частиц раствора, в том числе и потенциала образующихся гидратов. Когда потенциал образующихся гидратов становится меньше единицы, они перестают отрываться от основной массы растворяемого вещества, и процесс растворения прекращается. Раствор становится насыщенным при данной температуре. Если теперь увеличить температуру раствора, то увеличится потенциал всех его структур, в том числе и гидратов, и процесс растворения возобновляется. Если же раствор довести до кипения, то потенциал молекул воды становится больше единицы. Цепочки из молекул воды разрываются, и молекулы воды начинают испаряться. При испарении воды, из раствора выделяется растворённое вещество. Агрегатное состояние выделяемого вещества будет такое, какое оно может быть при существующих внешних условиях. Если же искусственно снижать температуру насыщенного раствора, то снижение потенциала гидратов в растворе приводит к тому, что силы притяжения между ними по отношению к силам отталкивания увеличиваются, а расстояния между гидратами уменьшаются. Когда потенциал гидратов становится меньше единицы, в растворе начинается кристаллизация растворённого вещества, и оно выделяется из раствора. При сближении гидратов, увеличивается напряжённость их магнитного и электрического полей. Это увеличение происходит обратно пропорционально расстоянию между ними. Увеличение напряжённости электрического поля гидратов приводит к увеличению потенциала молекул воды, входящих в состав гидратов. При этом силы отталкивания между молекулами воды, которые входят в состав гидратов, по отношению к силам притяжения между ними, увеличиваются. При определённой величине этого отношения, кольцо из молекул воды в составе гидратов разрывается, и гидраты перестают существовать. После разрыва кольца из молекул воды, потенциал растворённых частиц резко уменьшается, он становится таким, каким он может быть у частиц этого вещества в этих внешних условиях, и между частицами растворённого вещества начинается кристаллизация. 212 Увеличение электрического поля гидратов при их сближении, приводит к увеличению температуры раствора в зоне кристаллизации, и это в свою очередь приводит к замедлению кристаллизации. И если температуру раствора дальше не понижать, то через какое-то время кристаллизация прекращается и между кристаллическим веществом и гидратами наступает состояние динамического равновесия. При таком равновесии, если в растворе какое-то количество частиц растворённого вещества кристаллизуется, то такое же их количество в форме гидратов снова переходит в раствор. Иногда, при выделении растворенного вещества из раствора, гидраты не распадаются и выделяются из раствора в виде кристаллогидратов. Это происходит, если сила связи между молекулами воды, которые находятся в составе цепочки вокруг частицы растворённого вещества, и частицей растворённого вещества оказывается больше, чем сила связи между молекулами воды в цепочках, входящих в состав гидратов. В этом случае, силы выпрямляющие цепочку оказываются меньше сил связи между молекулами воды, которые находятся в цепочке, и частицей растворённого вещества и эти силы связи не дают гидратам распадаться. При разрушении гидратов потенциал образующихся частиц получается меньше потенциала гидратов, и это выражается в снижении температуры раствора. Т.е. процесс кристаллизации по тепловому эффекту тоже делится на два процесса. При сближении гидратов происходит нагревание раствора, при их распаде – охлаждение раствора. Конечный тепловой эффект должен быть обратным тепловому эффекту при растворении. Т.е. если при растворении происходило охлаждение раствора, то при выделении растворённого вещества из раствора должно происходить нагревание раствора. Растворение жидкости в жидкости должно происходить аналогично растворению твёрдых веществ в жидкости. Растворителем при этом будет являться та жидкость, частицы которой образуют кольцо, а растворяемым веществом – та жидкость, вокруг частиц которой образуется это кольцо. Растворение одной жидкости в другой похоже на начало процесса кристаллизации в жидкости при охлаждении. Там тоже цепочки жидкости наматываются на частицу, которая оказывается центром кристаллизации. Частицей, которая становится центром кристаллизации, оказывается частица, которая в данный момент времени имеет 213 наименьший потенциал. Следовательно, и при растворении жидкости в жидкости, частицами, вокруг которых будут образовываться кольца, будут являться частицы, которые имеет наименьший потенциал. В результате, растворяемой жидкостью будет та жидкость, частицы которой имеют меньший потенциал. Соответственно, жидкость, частицы которой имеют больший потенциал, будет являться растворителем. Частицы жидкости, которая является растворителем, наматываются на одну из частиц жидкости, которая является растворяемым веществом. Потенциал образовавшейся частицы оказывается больше единицы. В результате, под действием сил отталкивания между этой частицей и соседними в цепочке с ней частицами, она вырывается из цепочки, в которой находится, и под действием этих же сил равномерно распределяется по всему объёму раствора. В веществе всегда происходят колебания напряжённости внешнего поля, в результате чего потенциал всех его частиц постоянно колеблется. Те частицы растворяемой жидкости, потенциал которых в данный момент времени оказывается наименьшим, и притягивают к себе частицы растворителя. Вот из этих частиц растворяемой жидкости и образуются сольваты. 14.2. Кольцевые ассоциации в водных растворах. Когда растворителем является вода, то в растворе кроме молекул воды в цепочках и гидратов находятся также кольцевые ассоциации. Оси кольцевых ассоциаций, как и оси гидратов, имеют вертикальное направление, поэтому между гидратами и кольцевыми ассоциациями возникает взаимодействие. Потенциал гидратов значительно больше потенциала кольцевых ассоциаций, между такими частицами контактный потенциал всегда оказывается меньше единицы, и между ними всегда образуется связь. При этом гидраты и кольцевые ассоциации соединяются в цепочки. Т.к. сила отталкивания между родственными частицами по отношению к силам притяжения между ними всегда больше силы отталкивания между неродственными частицами по отношению к силам притяжения между ними, то гидраты и кольцевые ассоциации в этих цепочках располагаются поочерёдно, за гидратом идёт кольцевая ассоциация, за ней снова гидрат, за этим гидратом опять кольцевая ассоциация, и т.д. 214 Эти цепочки имеют одинаковое вертикальное направление, поэтому между цепочками тоже образуются связи. В результате, кольцевые ассоциации и гидраты образуют в воде структуру в виде жидкости, которая расположена между молекулами воды, но не связана с ними. Т.к. контактный потенциал между кольцевыми ассоциациями и гидратами меньше единицы, то под действием сил притяжения между ними, они должны сгруппироваться в какой-то области раствора. При этом гидраты в растворе, т.к. они связаны в цепочки, не будут вести себя как частицы газа в свободном пространстве. На самом же деле гидраты, особенно при небольшой концентрации раствора, ведут себя в растворе как частицы газа в свободном пространстве. А это может быть только, если кольцевых ассоциаций в растворе нет. Из этого следует, что появление гидратов в растворе разрушает кольцевые ассоциации. Но что может быть причиной этого разрушения? Распад кольцевых ассоциаций происходит, только если потенциал молекул воды в них становится больше потенциала перехода. Между гидратами и кольцевыми ассоциациями в процессе взаимодействия происходит энергообмен. В результате этого энергообмена, потенциал гидратов уменьшается, а потенциал кольцевых ассоциаций и молекул воды в них увеличивается. Т.к. других причин распада кольцевых ассоциаций найти не удалось, то, следовательно, это увеличение потенциала молекул воды в кольцевых ассоциациях и приводит к их распаду. Известно, что даже при небольших концентрациях раствора гидраты ведут себя в растворе как частицы газа. Это значит, что даже при небольшой концентрации раствора, кольцевых ассоциаций в растворе нет. С уменьшением концентрации раствора, т.е. с уменьшением количества гидратов в растворе следовало бы ожидать, что напряжённость полей гидратов в растворе уменьшится, и этой напряжённости будет недостаточно для распада всех кольцевых ассоциаций. Однако с уменьшением количества гидратов в растворе, их внутренняя энергия увеличивается, а вместе с ней увеличивается и напряжённость их полей. Почему это происходит, будет рассмотрено в следующей главе «Свойства растворов». В результате, уменьшение количества гидратов в растворе компенсируется увеличением 215 напряжённости их полей, и общая напряжённость полей гидратов в растворе не изменяется. Однако если понижать температуру раствора, то при определённой температуре водные растворы всё же замерзают. Замерзание воды происходит только, когда все молекулы воды соединяются в кольцевые ассоциации. Следовательно, при температурах близких к температуре замерзания раствора, кольцевые ассоциации появляются в растворе. При этом между ними и гидратами образуются связи, а это значит, что при температуре близкой к температуре замерзания, гидраты в растворе уже не ведут себя как частицы газа в свободном пространстве. 14.3. Растворение газов в жидкостях. При растворении газов в жидкостях всегда происходит выделение тепла, т.е. всегда происходит нагревание раствора. Другая особенность растворения газов – это уменьшение растворимости газов с увеличением температуры раствора. Рассмотрим, чем можно объяснить эти особенности. Частицы газа, находящиеся над жидкостью, под действием давления этого газа проникают в жидкость. Плотность жидкости больше плотности газа, в результате, и напряжённость внешнего поля в жидкости меньше напряжённости внешнего поля в газе. Уменьшение напряжённости внешнего поля приводит к снижению потенциал частиц газа, что в свою очередь приводит к снижению температуры жидкости. В то же время, появление в жидкости частиц, потенциал которых значительно больше потенциала частиц жидкости, увеличивает температуру жидкости. И то, что температура жидкости при этом увеличивается, говорит о том, что снижение температуры жидкости от снижения потенциала частиц газа оказывается меньше, чем увеличение температуры жидкости от появления частиц с большим потенциалом. В предыдущем параграфе было установлено, что образование сольватов может происходить только с частицами, потенциал которых меньше потенциала частиц растворителя. Т.е. чтобы цепочки из частиц растворителя могли замыкаться в кольца вокруг частиц газа, частицы газа должны иметь потенциал меньше потенциала частиц растворителя. Но такое снижение потенциала частиц газа, приводило бы к значительному понижению температуры жидкости, чего на самом деле не происходит. Следовательно, кольца из частиц растворителя вокруг частиц газа не образуются, а, следовательно, и сольваты из частиц газа в жидкости не образуются. Но тогда это значит, что частицы газа в жидкости 216 находятся в таком же состоянии, в котором они находятся над поверхностью жидкости. Если всё же считать растворение образованием сольватов, то тогда нахождение таких частиц в жидкости можно назвать не растворением, а поглощением. В главе «Состояния материи» было установлено, что оси частиц газа в пространстве располагаются вертикально, следовательно, оси частиц газа и в жидкости тоже располагаются вертикально. Оси же цепочек жидкости располагаются горизонтально. В результате, взаимодействия между частицами газа и частицами жидкости не происходит, и частицы газа в жидкости ведут себя так же, как частицы газа в свободном пространстве. Т.е. они имеют три степени свободы относительно друг друга, и могут свободно перемещаться по жидкости. При этом, как и частицы газа над жидкостью, они создают в жидкости между собой давление. Пока давление газа в жидкости меньше давления газа над жидкостью, то в результате разности давлений газа над жидкостью и в жидкости, частицы газа проникают в жидкость. Когда же давление газа в жидкости становится равно давлению газа над жидкостью, то проникновение частиц газа в жидкость прекращается, и жидкость становится насыщенной газом. Если повысить давление газа над жидкостью, то опять возникает разность давлений газа над жидкостью и в жидкости, и проникновение частиц газа в жидкость опять возобновляется. Из этого следует, что масса газа, поглощенного жидкостью, пропорциональна давлению газа над этой жидкостью. Давление газа в жидкости пропорционально потенциалу частиц газа в ней. Потенциал частиц газа в жидкости меньше потенциала частиц газа над жидкостью. В результате, и давление, создаваемое каждой частицей газа в жидкости, меньше давления, создаваемого каждой частицей газа над жидкостью, и при одинаковом давлении газа в жидкости и над жидкостью, плотность частиц газа в жидкости будет больше плотности частиц газа над жидкостью. При увеличении температуры жидкости, потенциал всех частиц в жидкости увеличивается, в том числе и частиц газа, находящихся в ней. Пропорционально потенциалу частиц газа в жидкости, увеличивается и давление газа в жидкости, оно становится больше давления газа над жидкостью. Разность давлений газа в жидкости и над жидкостью, приводит к выдавливанию частиц газа из жидкости в газ над жидкостью. С уменьшением частиц газа в жидкости, расстояния между ними 217 увеличиваются, а напряжённости их магнитных и электрических полей уменьшаются. С уменьшением напряжённости электрических полей частиц газа, давление газа в жидкости уменьшается. Когда давление газа в жидкости становится равно давлению газа над жидкостью, выдавливание частиц газа прекращается, и жидкость опять становится насыщенной газом при этой температуре. Следовательно, увеличение температуры жидкости приводит к уменьшению концентрации газа в жидкости. Если уменьшать температуру жидкости, то потенциал всех частиц в жидкости уменьшается, в том числе и частиц газа, находящихся в ней. Пропорционально потенциалу частиц газа, уменьшается и давление газа в жидкости, оно становится меньше давления газа над жидкостью. В результате разности давлений газа в обоих средах, частицы газа начинают проникать в жидкость, и давление газа в жидкости увеличивается. Когда давление газа в жидкости становится равно давлению газа над жидкостью, проникновение частиц газа в жидкость прекращается, и жидкость становится насыщенной газом при этой температуре. Следовательно, уменьшение температуры жидкости приводит к увеличению концентрации газа в ней. Отсюда, концентрация газа в жидкости обратно пропорциональна её температуре. Известно, что разные газы при одной и той же температуре, имеют разную концентрацию в жидкости. Концентрация газа в жидкости зависит от потенциала частиц газа в ней. Частицы разных газов, при одной и той же температуре, имеют разные потенциалы, в результате, и концентрация разных газов в одной и той же жидкости, при одной и той же температуре, будет тоже разная. 14.4. Парциальное давление газов в жидкостях. Если над жидкостью находится смесь газов, то и в жидкости тоже будет находиться смесь газов. Т.к. газы в жидкости ведут себя также как газы над жидкостью, то каждый газ в жидкости, так же как и газ над жидкостью, создаёт свою часть общего давления в ней. Силы отталкивания между родственными частицами по отношению к силам притяжения между ними всегда больше сил отталкивания между не родственными частицами по отношению к силам притяжения между ними. Под действием большего отношения этих сил между частицами одного газа по отношению к отношению этих сил между частицами разных газов, частицы каждого газа занимают весь 218 объём жидкости, и каждый газ будет равномерно распределён в этом объёме. Т.е. между неродственными частицами в жидкости происходит такое же явление, как и между неродственными частицами над жидкостью. Это явление называется диффузией. Давление, создаваемое каждым газом в жидкости, будет пропорционально концентрации этого газа в смеси и потенциалу частиц этого газа при данной температуре. Т.к. давление каждого газа в смеси над жидкостью называется парциальным, то и давление каждого газа в жидкости тоже следует называть парциальным. 14.5. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Растворение веществ может происходить только в результате образования кольца из частиц растворителя вокруг частицы растворяемого вещества. Такая образовавшаяся частица имеет потенциал больше единицы, и это происходит к отрыву её от общей массы растворяемого вещества. Оси гидратов в растворе располагаются вертикально, поэтому взаимодействия между гидратами и молекулами воды не происходит. 2. Кольцевые ассоциации, которые находятся в воде, при образовании гидратов, от взаимодействия с ними, распадаются. В результате, взаимодействия гидратов в растворе с другими частицами не происходит, и ведут они себя в растворе, как частицы газа в свободном пространстве. 3. При попадании частиц газа в жидкость, образования сольватов с частицами газа не происходит, в результате, частицы газа в жидкости находятся в таком же состоянии, как и над жидкостью. Взаимодействия частиц газа в жидкости с частицами жидкости не происходит, поэтому частицы газа в жидкости могут свободно перемещаться по жидкости. 4. Частицы газа в жидкости, как и частицы газа над жидкостью создают в ней давление. Если давление газа над жидкостью и в жидкости не одинаковое, то под действием большего давления, частицы газа из среды с большим давлением перемещаются в среду с меньшим давлением. Если давление газа в обоих средах становится одинаковое, то жидкость становится насыщенная газом. 5. Если же над жидкостью находится смесь газов, то давление каждого газа в жидкости, как и газа над жидкостью, будет являться парциальным. 219 Глава 15. Свойства растворов. 15.1. Осмос. В предыдущей главе было установлено, что гидраты в растворе создают давление. Но давление в растворе создают также и молекулы воды. Т.к. взаимодействия между гидратами и молекулами воды в растворе не происходит, то молекулы воды в растворе создают такое давление, какое это количество молекул воды может создать в объёме, занимаемом этим раствором. Гидраты в растворе тоже создают такое давление, какое это количество гидратов может создать в объёме, занимаемом этим раствором. Т.е. их давления аналогичны парциальному давлению газов в смеси. Поэтому давление гидратов и давление воды в растворе тоже можно называть парциальными. Общее давление в растворе равно сумме давления гидратов и давления молекул воды. Величина же давления воды в растворе равна разности общего давления в растворе и давления гидратов. Если воду и водный раствор какого-нибудь вещества разделить полупроницаемой перегородкой, то давление воды с одной стороны перегородки и давление раствора с другой стороны перегородки будет одинаковое, а давление воды с обоих сторон перегородки будет разное. Давление в чистой воде будет больше, чем давление воды в растворе. При парциальном давлении, каждое вещество, создающее это давление, ведёт себя так, как будто оно одно занимает объём равный объёму всего раствора. Поэтому, эту ситуацию можно представить так, что с обоих сторон полупроницаемой перегородки находится чистая вода. Но с одной стороны перегородки её давление является больше, а с другой – меньше. Под действием этой разности давлений, молекулы воды из области с большим её давлением, через полупроницаемую перегородку, начинают проникать в область с меньшим её давлением. Т.е. молекулы воды с той стороны полупроницаемой перегородки, где находится чистая вода, проникают на ту сторону полупроницаемой перегородки, где находится водный раствор. Это движение продолжается до тех пор, пока давление воды с обоих сторон перегородки не станет одинаковым. Такое явление называется осмосом. А разность давлений воды с обоих сторон перегородки – осмотическим давлением. Это давление равно давлению создаваемому гидратами, т.е. парциальному давлению гидратов. Поэтому величина осмотического 220 давления прямо пропорционально количеству гидратов в растворе, т.е. концентрации растворённого вещества. Это также установлено и опытным путём. Установлено также, что осмотическое давление пропорционально абсолютной температуре раствора. Объясняется это так. Осмотическое давление раствора пропорционально давлению гидратов. Давление гидратов пропорционально их потенциалу, потенциал же гидратов пропорционален их температуре, которая равна температуре раствора. Температура раствора пропорциональна напряжённости внешних для раствора полей, а напряжённость внешнего поля пропорциональна абсолютной температуре. 15.2. Давление пара растворов. По причине меньшего давления воды в растворе уменьшается и давление её насыщенного пара над раствором. Меньшее давление воды в растворе – это меньшее количество молекул воды не входящих в состав гидратов, в том же объёме пространства. А с уменьшением количества таких молекул воды, уменьшается и количество возбуждённых молекул воды в растворе. В результате, давление, создаваемое возбуждёнными молекулами воды в растворе, будет ниже, чем давление возбуждённых молекул воды в таком же объёме чистой воды. Давление пара жидкости пропорционально давлению возбуждённых частиц в жидкости. Поэтому равновесие между давлением пара воды над раствором и давлением возбуждённых молекул воды в растворе наступит при более низком давлении этого пара. Напомним, что насыщенным пар становится, когда давление пара над жидкостью становится равно давлению возбуждённых частиц в жидкости, и испарение возбуждённых частиц прекращается. По этой же причине, меньшего давления воды в растворе, кипение растворов происходит при более высоких температурах. Жидкость начинает кипеть при такой температуре, при которой давление её насыщенного пара, а, следовательно, и давление возбуждённых частиц в жидкости, достигает величины внешнего давления. Для чистой воды такой температурой является 100°С. Т.к. давление возбуждённых частиц в растворе, при любой температуре ниже давления таких же частиц в чистой воде, то при температуре 100°С давление возбуждённых молекул воды будет ниже величины внешнего давления. Поэтому, чтобы довести это давление в растворе до величины внешнего давления нужно нагревать раствор выше температуры 100°С. 221 Замерзание раствора происходит при такой температуре, при которой потенциал всех молекул воды в нём становится равным потенциалу перехода. При таком потенциале молекул воды, распад кольцевых ассоциаций в растворе становится невозможным, и возникают условия, при которых все молекулы воды в нём переходят в кольцевые ассоциации. Кольцевые ассоциации в растворе соединены в цепочки с гидратами, и это увеличивает потенциал кольцевых ассоциаций и потенциал молекул воды в кольцевых ассоциациях. Это приводит к тому, что при температуре 0°С, потенциал не всех молекул воды в растворе оказывается меньше потенциала перехода. И чтобы ещё понизить потенциал молекул воды в растворе необходимо понизить температуру раствора ниже 0°С. Возможно, что в каких-то растворах образование кольцевых ассоциаций вообще начинается только при температуре раствора ниже 0°С. 15.3. Растворы электролитов. Известно, что электролиты, растворённые в воде, создают значительно большее осмотическое давление, чем эквимолекулярные количества всех остальных веществ, растворённых в воде. Гидраты в растворах неэлектролитов образуются с молекулами вещества, а в растворах электролитов – с более мелкими структурами вещества, а именно, с отдельными атомами или группами атомов. В результате этого при растворении электролитов образуется большее количество гидратов, чем в эквимолекулярных растворах неэлектролитов. Т.к. молекулы могут состоять из 2, 3 и т.д. атомов или групп атомов, то и количество гидратов, образующихся в растворах электролитов, будет в целое число раз больше, чем количество гидратов в эквимолекулярных растворах неэлектролитов. Следовало бы ожидать, что и осмотическое давление в растворах электролитов будет в целое число раз больше осмотического давления в эквимолекулярных растворах неэлектролитов. На самом деле это не так. Отношение осмотического давления в растворах электролитов к осмотическому давлению в эквимолекулярных растворах неэлектролитов, которое называется изотоническим коэффициентом, является дробным числом, но с разбавлением раствора приближается к целым числам. Следовательно, осмотическое давление в расчёте на один гидрат в растворах электролитов меньше осмотического давления в растворах неэлектролитов. 222 Осмотическое давление в растворах равно давлению гидратов в растворе. Давление гидратов в растворе пропорционально их потенциалу взаимодействия между ними. В растворе неэлектролитов находятся гидраты только одного вида. Между частицами одного вида потенциал взаимодействия равен собственному потенциалу частиц. Собственный потенциал гидратов является больше единицы, поэтому и потенциал взаимодействия между этими гидратами тоже является больше единицы. При таком потенциале взаимодействия, связи между гидратами не образуются, и гидраты создают в растворе такое давление, как частицы газа в нём. В растворе электролитов находятся гидраты нескольких видов. Между частицами разных видов, потенциал взаимодействия оказывается меньше собственного потенциала частиц. В результате, хотя в растворе электролитов собственный потенциал гидратов больше единицы, потенциал взаимодействия между гидратами оказывается меньше единицы. Если потенциал взаимодействия между гидратами является меньше единицы, то между гидратами образуется связь. В результате, гидраты в растворе электролитов соединяются в цепочки. Отношение сил отталкивания по отношению к силам притяжения между гидратами одного вида больше отношения сил отталкивания по отношению к силам притяжения между гидратами разных видов, в результате, располагаются гидраты разных видов в цепочках поочерёдно друг за другом. Оси гидратов направлены вертикально, поэтому и цепочки гидратов оказываются вертикальными. При одинаковом направлении цепочек, между ними тоже возникают силы притяжения. В результате, в растворе возникает подвижная структура в виде жидкости, которая расположена между цепочек молекул воды, но не связанная с ними. Расстояния между гидратами в этой жидкости являются такими, при которых силы притяжения между гидратами и цепочками гидратов уравновешиваются силами отталкивания между ними. Т.к. потенциал взаимодействия между гидратами в растворе электролитов меньше единицы, т.е. меньше, чем у гидратов в растворе неэлектролитов, то и осмотическое давление в расчёте на один гидрат в растворах электролитов тоже меньше осмотического давления в растворах неэлектролитов, а изотонический коэффициент является дробным числом. Если концентрация гидратов в растворе электролитов является небольшой, то гидраты в растворе должны образовать компактную 223 группу, которая соберётся в какой-то небольшой области раствора. Гидраты имеют потенциал значительно больше потенциала молекул воды, поэтому в этой области раствора напряженность, а также потенциал их магнитного и электрического полей оказывается значительно больше напряжённости и потенциала полей молекул воды в растворе. В результате, между областью раствора, где собралась компактная группа гидратов, и областями раствора, где гидратов нет, возникает разность потенциалов. Под действием этой разности потенциалов, на цепочки гидратов и гидраты в цепочках действуют силы, выталкивающие их из области с большим потенциалом в область с меньшим потенциалом. Под действием этих сил, расстояния между гидратами увеличиваются. С увеличением расстояний между гидратами, потенциал в области раствора, где находятся гидраты, уменьшается. Одновременно, с увеличением расстояний между гидратами, уменьшаются также напряжённости магнитных и электрических полей гидратов. Уменьшение напряжённости магнитных и электрических полей гидратов, проводит к нарушению энергодинамического равновесия между гидратами и водой, и гидраты начинают поглощать большее количество внешней энергии из окружающего их пространства, т.е. из воды. Увеличение количества внешней энергии для гидратов, проводит к увеличению их внутренней энергии и к увеличению напряжённости и потенциала их магнитного и электрического полей. Увеличение потенциала полей гидратов опять приводит к возникновению разности потенциалов между областями, где плотность гидратов больше и где плотность гидратов меньше, и возникновению сил, выталкивающих их из области с большим потенциалом в область с меньшим потенциалом. Это опять приводит к увеличению расстояний между гидратами, и к снижению потенциала в области раствора с большей плотностью гидратов, и т.д. В результате, расстояния между гидратами будут увеличиваться до тех пор, пока гидраты равномерно не заполнят весь объём раствора. При этом полная энергия гидратов, их потенциал и потенциал взаимодействия между ними увеличивается. Это приводит к тому, что хотя потенциал взаимодействия между гидратами является меньше единицы, располагаются они по всему объёму раствора всегда равномерно. При разбавлении раствора электролитов, в результате процессов описанных выше, напряжённость обоих полей гидратов, и их потенциал, 224 начинает увеличиваться. С увеличением потенциала гидратов, увеличивается давление создаваемое гидратами в растворе, а вместе с ним и осмотическое давление раствора, в расчёте на один гидрат. При бесконечном разбавлении растворов электролитов, т.е. при стремлении концентрации растворов электролита к нулю, потенциал взаимодействия гидратов в них будет стремиться к единице, а изотонические коэффициенты растворов будут стремиться к целым числам. При этом, как бы ни была мала концентрация растворов, это отношение не становится равно целым числам, т.к. потенциал взаимодействия между гидратами разных частиц не становится равным единице, хотя расстояния между гидратами могут увеличиваться значительно. Из этого материала следует, что изотонические коэффициенты растворов электролитов пропорциональны потенциалу взаимодействия между гидратами в этих растворах. 15.4. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Давление молекул воды и давление гидратов в растворе является парциальным, поэтому молекулы воды в растворе создают свою часть общего давления в нём. В результате, давление в чистой воде оказывается больше давления воды в растворе. Под действием разности давления в чистой воде и давления воды растворе, и возникает такое явление как осмос. 2. Меньшее давление воды в растворе уменьшает и давление её насыщенного пара над раствором. По этой же причине, меньшего давления воды в растворе, кипение растворов происходит при температурах более высоких, чем кипение воды, а замерзание растворов происходит при температурах более низких, чем замерзание воды. 3. Потенциал взаимодействия между гидратами в растворе неэлектролитов больше единицы, поэтому гидраты в растворе неэлектролитов ведут себя, как частицы газа в свободном пространстве. Потенциал взаимодействия гидратов в растворе электролитов меньше единицы, поэтому между гидратами в растворе электролитов образуются связи. В результате, отношение давления в растворах электролитов к осмотическому давлению в эквимолекулярных растворах неэлектролитов, которое называется изотоническим коэффициентом раствора электролитов, является дробным числом. Изотонический коэффициент раствора электролитов, пропорционален потенциалу взаимодействия между гидратами в этих растворах. 225 Глава 16. Электрический ток. 16.1. Что такое электрический ток. Если к концам какого-нибудь тела подключить источник тока, то между электродом с большим потенциалом и частицами тела, контактирующими с этим электродом, возникает разность потенциалов. Под действием этой разности потенциалов энергия источника тока переходит в частицы тела. Движение энергии по частицами может происходить только внутри нейтрального кольца частиц и только от отрицательного полюса к положительному, поэтому она попадает в те частицы вещества, отрицательный полюс которых направлен в сторону этого электрода. В те частицы, которые направлены положительным полюсом в сторону этого электрода, энергия источника тока попасть не может, т.к. происходит её столкновение с потоком энергии, который движется внутри нейтрального кольца этих частиц, и энергия источника тока выдавливается в сторону от этих частиц. Частицы твёрдых и жидких веществ соединены в цепочки, поэтому дальше энергия источника тока, под действием разности потенциалов между электродом и частицами тела, движется по этим цепочкам, переходя из одной частицы в другую. Т.к. эта энергия несёт заряд, то, следовательно, движение её в веществе происходит в виде вихрей. В твёрдых веществах все потоки энергии взаимно уравновешены. Это значит, что в кристаллах цепочки частиц имеют форму, подобную спирали, а оси кристаллов в веществе имеют взаимно противоположные направления. При таком сторении твёрдых веществ, внешняя энергия в них не может иметь направленное движение. Но если под действием разности потенциалов между электродом с большим потенциалом и частицами тела, между частицами в соседних цепочках будут возникать новые временные связи в направлении наименьшего потенциала, то энергия источника тока начинает распространяться по этим возникающим связям в этом направлении. В результате, через какое-то время она заполняет всё тело. Назовём эти временные связи связями проводимости. Когда энергия источника тока доходит до электрода с меньшим потенциалом, то она через этот электрод уходит за пределы тела. В результате, в этой области тела сохраняется самый низкий потенциал этой энергии, и пока к этому концу тела присоединён электрод с 226 меньшим потенциалом, движение энергии будет происходить в этом направлении. Такой поток энергии и является тем, что называется электрическим током. Движение энергии источника тока в теле создаёт в нём электрическое поле. Назовём это поле внешним электрическим полем. Рассмотрим, как возникают связи проводимости. При движении через частицы вещества, внешнее электрическое поле, как и любое внешнее поле, подпитывает эти частицы энергией. Это приводит к увеличению потенциала частиц и увеличению их подвижности. Внешнее электрическое поле, как и любое внешнее поле, проходя через частицы, разворачивает оси частиц, насколько позволяет их подвижность, в направлении силовых линий этого поля. Частицы вещества находятся под воздействием не только внешнего электрического поля, но как минимум ещё и под воздействием внешнего естественного поля и магнитного поля кристаллов. И если частицы находятся в зоне действия нескольких полей, то разворот осей частиц происходит в направлении результирующего вектора напряжённости этих полей. Напряжённость внешнего электрического поля является значительно больше напряжённость внешнего естественного поля и магнитного поля кристаллов, а также других внешних полей, которые не несут заряд. Поэтому результирующий вектор напряжённости этих полей будет направлен по направлению силовых линий внешнего электрического поля, и поворот осей частиц, если подвижность частиц позволяет, будет происходить тоже в этом направлении. Разворот осей частиц в направлении силовых линий внешнего электрического поля, позволяет магнитному потоку частиц двигаться в этом направлении и при встрече с частицами, находящимися в этом направлении и отрицательный полюс которых направлен навстречу этому магнитному потоку, образовывать с ними связи. Вместе с магнитным потоком частиц в этом направлении будет двигаться и поток энергии внешнего электрического поля. Если же оси частиц вещества не разворачиваются в направлении силовых линий внешнего электрического поля, то движение энергии источника тока происходит только в приграничной к электроду с большим потенциалом области тела, и электрический ток в веществе не возникает. Движение энергии источника тока в эту область тела будет продолжаться до тех пор, пока потенциал полей частиц в этой области 227 не становится равен потенциалу электрода с большим потенциалом. Когда это происходит, движение энергии источника тока в этом теле прекращается. Вещества, в которых возникает электрический ток, называются проводниками. Вещества, в которых не возникает электрический ток, называются диэлектриками. Существует также большая группа веществ, у которых электрический ток возникает только при определённых условиях. Такие вещества называются полупроводниками. Электрический ток в полупроводниках возникает, например, если полупроводник нагревать. Нагрев полупроводника приводит к дополнительной подпитке частиц полупроводника внешней энергией и дополнительному увеличению потенциала частиц полупроводника и их подвижности. И т.к. при этом в полупроводнике возникает ток, то, следовательно, это дополнительное увеличение подвижности частиц позволяет осям частиц полупроводника развернуться в направлении силовых линий внешнего электрического поля. А это в свою очередь позволяет образоваться связям проводимости между частицами в соседних цепочках. При отсутствии же дополнительного внешнего воздействия, подвижность частиц в полупроводниках, для разворота в направлении силовых линий внешнего электрического поля, оказывается недостаточной. Из этого следует, что проводники, полупроводники и диэлектрики отличаются друг от друга подвижностью частиц в кристаллической решётке. Наибольшей подвижностью обладают частицы проводников. Разворот осей частиц проводника происходит под действием только одного внешнего электрического поля. Разворот осей частиц полупроводника происходит под действием внешнего электрического поля и дополнительного внешнего воздействия. Разворот же осей частиц диэлектрика не происходит не при каких внешних воздействиях. В современной физике электрод с большим потенциалом называется положительный электрод, а электрод с меньшим потенциалом – отрицательный электрод. Если перевести название электродов на принятые в современной физике, то движение энергии внешнего электрического поля в веществе происходит от положительного электрода к отрицательному. 16.2. Электрический ток в металлах. Из твёрдых веществ, проводниками в основном являются металлы. Величина тока в 228 проводнике пропорциональна напряжению, приложенному на его концах, и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Рассмотрим, что это такое электрическое сопротивление. Движение энергии внешнего электрического поля в твёрдых веществах происходит только по тем частицам, у которых отрицательный полюс направлен навстречу потоку этой энергии. Эта энергия входит в отрицательный полюс частиц, а выходит из их положительного полюса. Проходя через частицы, она подпитывает эти частицы энергией. Эта подпитка увеличивает потенциал на положительном полюсе этих частиц, что в свою очередь увеличивает разность потенциалов их внутреннего поля. Из внутренних полей частиц образуются внутренние поля цепочек, по которым проходит энергия внешнего электрического поля. Назовём эти цепочки цепочками проводимости. Внутренние поля частиц в цепочках проводимости направлены противоположно внешнему полю, и внутренние поля цепочек проводимости тоже направлены противоположно внешнему электрическому полю. Разность потенциалов внутреннего поля такой цепочки равна сумме разностей потенциалов частиц входящих в цепочку. Т.е. она пропорциональна средней разности потенциалов внутреннего поля частиц вещества и количеству частиц в цепочке. Внутренние поля цепочек создают внутреннее поле проводника. Разность потенциалов внутреннего поля проводника будет равна средней разности потенциалов внутренних полей цепочек проводимости, находящихся в сечении проводника. Внутреннее поле проводника увеличивает потенциал на отрицательном электроде, уменьшая тем самым разность потенциалов между электродами. Пропорционально уменьшению этой разности потенциалов, уменьшается скорость движения энергии внешнего электрического поля в проводнике и электрический ток в нём. Т.е. электрическое сопротивление проводника – это поле, которое образуют внутренние поля частиц, по которым проходит энергия внешнего электрического поля. Движения энергии под действием этого внутреннего поля по осям частиц проводника не происходит. Это поле только уменьшает разность потенциалов между электродами. Следовательно, это поле является потенциальным полем, а потенциальное поле характеризуется только разностью потенциалов на концах этого поля. 229 Ток в проводнике численно равен напряжённости результирующего поля, под действием которого в проводнике и происходит движение энергии источника тока. Напряжённость результирующего поля в проводнике равна фактической разности потенциалов на концах проводника, делённой на среднюю длину цепочек проводимости. Т.к. подпитка частиц энергией происходит не только от внешнего электрического поля, но и от внешнего естественного поля, то и внутреннее поле частиц имеет две составляющие. Одна составляющая внутреннего поля частиц – это составляющая от внешнего электрического поля, другая его составляющая – это составляющая от внешнего естественного поля. Соответственно, и электрическое сопротивление проводника имеет две составляющие: одну составляющую от внешнего электрического поля, другая – от внешнего естественного поля. Величина подпитки частиц энергией от внешнего электрического поля пропорциональна напряжённости этого поля, поэтому разность потенциалов составляющей внутреннего поля частиц проводника от внешнего электрического поля, разность потенциалов составляющей внутреннего поля проводника от этого поля и составляющая сопротивления проводника от этого поля пропорциональны напряжённости внешнего электрического поля. Напряжённость внешнего электрического поля пропорциональна напряжению на концах проводника, отсюда и сопротивление проводника тоже пропорционально напряжению на концах проводника. Считается, что график зависимости тока от напряжения может быть прямой линией, если температура проводника является постоянной. Однако, температура проводника пропорциональна напряжённости электрического поля частиц проводника, а она пропорциональна величине подпитки частиц внешней энергией. Подпитка частиц проводника энергией от внешнего электрического поля начинается даже при самом минимальном напряжении на концах проводника, и температура проводника начинает увеличиваться тоже при самом минимальном напряжении на концах проводника. Т.е. температура проводника при изменении напряжёния на концах проводника, не может быть постоянной. А из этого следует, что и график зависимости тока от напряжения не может быть прямой линией. 230 Он является кривой линией, которая, с увеличением напряжения на концах проводника, сгибается к оси напряжения. 16.3. Зависимость электрического сопротивления от материала, температуры, длины и площади поперечного сечения проводника. Опытным путем установлено, что электрическое сопротивление проводника зависит от материала, температуры, длины и площади поперечного сечения проводника. Электрическое сопротивление проводника пропорционально разности потенциалов внутреннего поля проводника. Разность потенциалов внутреннего поля проводника пропорциональна разности потенциалов внутренних полей частиц проводника, а разность потенциалов внутренних полей частиц пропорциональна потенциалу частиц. При одинаковых внешних условиях, частицы разных материалов имеют разные потенциалы, в результате, и разность потенциалов внутреннего поля проводника и его электрическое сопротивление при одинаковых внешних условиях у проводников из разных материалов оказываются разные. Изменение температуры проводника приводит к пропорциональному изменению потенциала его частиц, а, следовательно, и к пропорциональному изменению разности потенциалов составляющей внутреннего поля проводника от внешнего естественного поля. При этом составляющая внутреннего поля проводника от внешнего электрического поля не изменяется. Т.е. изменение электрического сопротивления проводника может происходить также при изменении только одной составляющей электрического сопротивления, в данном случае составляющей электрического сопротивления от внешнего естественного поля. Изменение площади поперечного сечения проводника приводит к пропорциональному изменению количества цепочек проводимости в сечении. Т.к. разность потенциалов на концах проводника не изменилась, то и количество энергии, которое перемещается по проводнику, тоже не изменилось, и изменение количества цепочек проводимости в сечении приводит к обратно пропорциональному изменению количества энергии внешнего электрического поля, проходящей через каждую такую цепочку. Это изменение количества энергии приводит к пропорциональному изменению величины подпитки частиц этих цепочек энергией внешнего электрического поля. Это в свою очередь приводит к пропорциональному изменению разности потенциалов 231 составляющей внутреннего поля частиц проводника и внутреннего поля проводника от внешнего электрического поля, а также составляющей электрического сопротивления проводника от этого поля. Разность же потенциалов составляющей внутреннего поля частиц и составляющей внутреннего поля проводника от внешнего естественного поля не изменяется, т.к. количество энергии внешнего естественного поля, проходящее через каждую частицу и количество частиц в этих цепочках, не изменяется. В результате, и составляющая электрического сопротивления проводника от этого поля тоже не изменяется. В этом случае, изменение электрического сопротивления проводника происходит тоже только от одного поля. При этом электрическое сопротивление проводника изменяется обратно пропорционально изменению площади поперечного сечения проводника. Увеличение длины проводника приводит к увеличению количества частиц в цепочках проводимости. С увеличением количества частиц в этих цепочках, увеличивается длина траекторий движения энергии внешнего электрического поля в проводнике. Разность же потенциалов внешнего электрического поля на концах проводника остаётся неизменной. В результате, напряжённость внешнего электрического поля в проводнике уменьшается. Уменьшение напряжённости внешнего электрического поля в проводнике уменьшает подпитку частиц проводника энергией этого поля, а, следовательно, уменьшает разность потенциалов составляющей внутреннего поля частиц проводника от внешнего электрического поля. Увеличение же количества частиц в цепочках проводимости компенсирует уменьшение этой разности потенциалов внутреннего поля частиц. В результате, разность потенциалов составляющей внутреннего поля цепочек проводимости от внешнего электрического поля, при увеличении длины проводника, не изменяется. Соответственно не изменяется и разность потенциалов составляющей внутреннего поля проводника от внешнего электрического поля и составляющая электрического сопротивления проводника от этого поля. Т.е. изменение длины проводника не влияет на разность потенциалов составляющей внутреннего поля проводника от внешнего электрического поля и составляющей электрического сопротивления проводника от этого поля. 232 Подпитка же частиц от внешнего естественного поля, при изменении длины проводника, остаётся неизменной, вместе с ней остаётся неизменной и разность потенциалов составляющей внутреннего поля частиц от внешнего естественного поля. Однако, с изменением количества частиц в цепочках, составляющая разности потенциалов внутреннего поля проводника от внешнего естественного поля изменяется пропорционально изменению количества частиц в цепочках. Вместе с ней изменяется и составляющая электрического сопротивления проводника от этого поля. В результате, изменение длины проводника приводит к пропорциональному изменению электрического сопротивления проводника. 16.4. Электрический ток в жидкостях. Если в жидкость опустить два электрода и подключить их к источнику тока, то энергия источника тока по осям цепочек частиц жидкости от положительного электрода начинает распространяться во все стороны, создавая электрическое поле. Если энергия источника тока доходит до отрицательного электрода, то через этот электрод она уходит из жидкости, и у отрицательного электрода сохраняется наименьший потенциал. Поэтому вся энергия, распространяющаяся по жидкости, в итоге стекает к этому электроду, и все траектории её движения заканчиваются у этого электрода. Двигаясь по жидкости, энергия источника тока выстраивает цепочки частиц вдоль силовых линий возникающего электрического поля. При этом в жидкости появляется составляющая внутреннего поля жидкости от естественного внешнего поля. Проходя через частицы, энергия источника тока увеличивает разность потенциалов внутреннего поля частиц, и у них появляется составляющая внутреннего поля от внешнего электрического поля. От внутренних полей частиц в жидкости возникает внутреннее поле жидкости, которое направлено противоположно внешнему электрическому полю. Под действием внутреннего поля частиц, между частицами жидкости и положительным электродом возникают силы притяжения. Движение энергии источника тока по частицам происходит в виде вихря. При движении в виде вихря, между потоком энергии источника тока и электрически полем в конусе взаимодействия частиц возникает электрическое взаимодействие. Это взаимодействие возбуждает между потоком внешней энергии и частицами силы отталкивания. Т.к. поток внешней энергии идёт от положительного электрода, то эти силы отталкивания можно считать силами отталкивания между 233 положительным электродом и частицами. Т.е. между частицами жидкости и положительным электродом возникают силы притяжения и силы отталкивания. Частицы жидкости подвижны, поэтому они могут смещаться под действием этих сил. Под действием сил притяжения между положительным электродом и частицами, они могут смещаться к положительному электроду. Под действием сил отталкивания между положительным электродом и частицами, они могут смещаться от положительного электрода к отрицательному. Т.к. потенциал частиц жидкости меньше единицы, то силы притяжения между частицами и положительным электродом оказываются больше сил отталкивания между ними. Под действием большей силы притяжения, происходит смещение частиц жидкости к положительному электроду. При этом плотность жидкости и давление в ней у положительного электрода увеличиваются, а у отрицательного электрода – уменьшаются. Это разница давления жидкости у электродов аналогична разнице давления жидкости на поверхности жидкости и на дне сосуда. Давление в жидкости возникает под действием силы тяжести частиц жидкости. Сила тяжести – это тоже сила притяжения, но только к ядру планеты. Давление в жидкости пропорционально сумме сил тяжести вышележащих частиц. На поверхности жидкости вышележащих частиц нет, поэтому давление жидкости на её поверхности равно атмосферному давлению. На дне сосуда число вышележащих частиц является наибольшим, поэтому и давление жидкости на дне сосуда является наибольшим. По аналогии с давлением в жидкости от силы тяжести частиц, давление в жидкости от внешнего электрического поля у положительного электрода пропорционально силам притяжения к положительному электроду всех частиц, находящихся между положительным и отрицательным электродами. Изменение давления жидкости у электродов приводит к пропорциональному изменению напряжённости электрических полей частиц у этих электродов, а это приводит к пропорциональному изменению потенциала жидкости у них. Потенциал жидкости у положительного электрода увеличивается, а у отрицательного электрода – уменьшается. В результате, в жидкости между электродами появляется ещё одно внутреннее поле, направленное противоположно первому 234 внутреннему полю. Это поле тоже является потенциальным. Назовём это внутреннее поле внутренним полем перемещения. Внутреннее же поле, которое возникает в результате подпитки частиц энергией от внешнего электрического поля, назовём основным внутренним полем. Изменение напряжённости электрических полей частиц жидкости у электродов приводит к пропорциональному изменению сил отталкивания между частицами жидкости. Силы отталкивания между частицами у положительного электрода увеличиваются, а у отрицательного электрода – уменьшаются. В результате, результирующая сила отталкивания между частицами, которая без внешнего электрического поля в жидкости направлена вверх, меняет своё направление и становится направленной от положительного электрода к отрицательному. Т.к. эта результирующая сила отталкивания между частицами направлена от положительного электрода к отрицательному, то можно считать эту результирующую силу, силой отталкивания между частицами и положительным электродом. Т.е. в результате перемещения частиц к положительному электроду, между положительным электродом и частицами жидкости возникает дополнительная сила отталкивания. Перемещение частиц в жидкости к положительному электроду продолжается до тех пор, пока сила отталкивания между частицами и положительным электродом, не уравновесит силу притяжения между ними. Рассмотрим подробнее, как это происходит. Энергия источника тока, проходя через частицу, увеличивает разность потенциалов основного внутреннего поля частицы и возбуждает силу притяжения между этой частицей и положительным электродом. Под действием этой силы, она перемещается в направлении положительного электрода, увеличивая потенциал у этого электрода и уменьшая потенциал у отрицательного электрода. При этом перемещении, через силы отталкивания между частицами, она давит на все частицы, лежащие между ней и положительным электродом. Это давление дополнительно увеличивает величину перемещения этих частиц к положительному электроду, увеличивая тем самым разность потенциалов внутреннего поля перемещения, а также силу отталкивания между всеми частицами, находящимися между этой частицей и положительным электродом, и положительным электродом. 235 Пока происходит это перемещение частиц, энергия источника тока переходит в следующую по цепочке частицу жидкости, увеличивая разность потенциалов основного внутреннего поля, и возбуждая у этой частицы тоже силу притяжения к положительному электроду. Под действием этой силы притяжения, она тоже начинает перемещаться к положительному электроду. При этом она тоже давит на все частицы, лежащие между ней и положительным электродом, и увеличивает также и их перемещение. Это перемещение вызывает увеличение разности потенциалов поля перемещения и увеличение силы отталкивания между этой частицей и положительным электродом, а также и между всеми частицами, расположенными между положительным электродом и этой частицей, и положительным электродом, и т.д. Т.е. сила отталкивания между каждой частицей и положительным электродом зависит от сил притяжения всех частиц, и определить зависимость отдельно силы отталкивания между каждой частицей и положительным электродом от силы притяжения только между этой частицы и положительным электродом, невозможно. Поэтому для исследования процессов, происходящих в веществе при прохождении через него энергии источника тока, будем использовать только общую силу притяжения между частицами и положительным электродом, и общую силу отталкивания между ними. Общая сила притяжения между частицами и положительным электродом равна сумме всех сил притяжения между частицами и положительным электродом. Будем называть их просто силой притяжения между частицами и положительным электродом и силой отталкивания между частицами и положительным электродом. Пока энергия источника тока распространяется по жидкости, сила притяжения между частицами и положительным электродом, а также сила отталкивания между ними, увеличиваются. И рост силы притяжения между частицами и положительным электродом опережает рост силы отталкивания между ними. При этом сила притяжения между каждой частицей и положительным электродом остаётся постоянной, а рост силы притяжения между частицами и положительным электродом происходит в результате увеличения количества частиц, через которые прошла энергия внешнего электрического поля. Увеличение разности потенциалов основного внутреннего поля, при распространении энергии источника тока по жидкости, увеличивает 236 потенциал на отрицательном электроде и уменьшает разность потенциалов результирующего поля в ней. Увеличение же разности потенциалов внутреннего поля перемещения увеличивает разность потенциалов результирующего поля в жидкости. В результате, внутреннее поле перемещения в жидкости нейтрализует основное внутреннее поле в ней, и напряжённость результирующего поля в жидкости остаётся равна напряжённости внешнего электрического поля. Это приводит к тому, что энергия источника тока доходит до отрицательного электрода и в жидкости возникает электрический ток. Когда энергия источника тока доходит до отрицательного электрода, рост разности потенциалов основного внутреннего поля в жидкости прекращается. Перемещение частиц к положительному электроду в жидкости продолжается ещё какое-то время, пока сила отталкивания между положительным электродом и частицами не уравновесит силу притяжения между ними. Когда это происходит, рост разности потенциалов внутреннего поля перемещения тоже прекращается. Силы притяжения и отталкивания между положительным электродом и частицами возникают также и в твёрдых веществах при движении через них энергии источника тока. Но между частицами твёрдых веществ существуют жёсткие связи, которые не дают частицам перемещаться под действием этих сил. Поэтому эти силы не оказывают влияния на процессы, происходящие в твёрдых веществах, и они не рассматривались в материале об электропроводности металлов. 16.5. Электропроводность воды. Но электрический ток возникает не во всех жидкостях. Выше была рассмотрена жидкость, которая состоит из одинаковых частиц. Частицы такой жидкости имеют одинаковый потенциал, и в таких жидкостях всегда возникает электрический ток. Но существуют жидкости, которые состоят из разных частиц, и которые имеют разный потенциал. Одной из таких жидкостей является вода. Вода состоит из молекул воды в цепочках и кольцевых ассоциаций. При распространении энергии источника тока в воде, цепочки молекул воды и оси кольцевых ассоциаций разворачиваются в направлении силовых линий возникающего в ней электрического поля. В результате, в направлении этих силовых линий, между кольцевыми ассоциациями возникают новые цепочки. Т.к. между кольцевыми ассоциациями и цепными ассоциациями нет взаимодействия, то при 237 движении энергии источника тока по жидкости в каждой группе частиц возникают свои основные внутренние поля, и между частицами каждой группы и положительным электродом возникают своя сила притяжения и сила отталкивания. Частицы обоих групп имеют потенциал меньше единицы, поэтому сила притяжения между положительным электродом и частицами обоих групп оказывается больше силы отталкивания между ними. Под действием силы притяжения, кольцевые и цепные ассоциации перемещаются к положительному электроду. Каждая группа частиц перемещается в воде независимо друг от друга, поэтому от каждой группы частиц в воде возникают свои внутренние поля перемещения. Величина перемещения частиц в жидкости под действием внешнего электрического поля, пропорциональна силе притяжения между частицами и положительным электродом и обратно пропорциональна силе отталкивания между ними. Силы притяжения и отталкивания между частицами и положительным электродом пропорциональны соответственно напряжённостям магнитного и электрического полей частиц на границе между ними. Отсюда, величина перемещения частиц жидкости обратно пропорциональны потенциалу частиц. Из этого следует, что если в жидкости находятся частицы с разным потенциалом, то частицы с меньшим потенциалом имеют большую величину перемещения в жидкости, чем частицы с большим потенциалом. Т.к. потенциал кольцевых ассоциаций значительно меньше потенциала молекул воды в цепочках, то величина перемещения кольцевых ассоциаций будет значительно больше величины перемещения молекул воды в цепочках. В результате, все кольцевые ассоциации оказываются сконцентрированы у положительного электрода, а у отрицательного электрода остаются только молекулы воды в цепочках. Эта концентрация кольцевых ассоциаций у положительного электрода не увеличивает внутренний потенциал воды у этого электрода, а уменьшает его. Отсутствие же кольцевых ассоциаций у отрицательного электрода увеличивает внутренний потенциала воды у этого электрода. В результате, результирующее внутреннее поле перемещения в воде оказывается направлено от отрицательного электрода к положительному, т.е. противоположно внешнему электрическому полю. 238 Это поле, через силы отталкивания между частицами, возбуждает между частицами и отрицательным электродом силу отталкивания. Под действием этой силы отталкивания, перемещение всех частиц в воде, в том числе и кольцевых ассоциаций, к положительному электроду увеличивается, увеличивая тем самым разность потенциалов этого поля перемещения. Увеличение разности потенциалов поля перемещения, приводит к дальнейшему увеличению плотности кольцевых ассоциаций у положительного электрода, что в свою очередь приводит к дальнейшему увеличению разности потенциалов поля перемещения, и т.д. Т.е. перемещение частиц в воде возбуждает цепную реакцию, при которой увеличение плотности кольцевых ассоциаций у положительного электрода увеличивает разность потенциалов поля перемещения, а увеличение разности потенциалов этого поля увеличивает плотность кольцевых ассоциаций у положительного электрода. Такая цепная реакция создаёт в воде эффект запирания полем перемещения энергии внешнего электрического поля. Одновременно с этим, пока энергия внешнего электрического поля распространяется по воде, происходит и рост разности потенциалов основного внутреннего поля. Когда суммарная разность потенциалов внутреннего поля перемещения и основного внутреннего поля становится равна разности потенциалов внешнего электрического поля, распространение энергии внешнего электрического поля в воде прекращается. В результате, она не доходит до отрицательного электрода, и электрический ток в воде не возникает. Однако диэлектрические свойства воды сохраняются только до определённой напряжённости внешнего электрического поля. Внешнее электрическое поле подпитывает молекулы воды энергией. При определённой напряжённости внешнего электрического поля, потенциал молекул воды становится больше потенциала перехода. Когда это происходит, кольцевые ассоциации в воде распадаются, вода теряет свои диэлектрические свойства, и в ней появляется электрический ток. Напряжённость внешнего электрического поля пропорциональна напряжению на электродах и обратно пропорциональна расстоянию между электродами. В результате, при высоком напряжении на электродах или при небольшом расстоянии между ними и происходит пробой воды. 239 Как следует из этого материала, возникновение или не возникновение электрического тока в жидкостях зависит от направления внутреннего поля перемещения в жидкости. Если в жидкости внутреннее поле перемещения направлено противоположно основному внутреннему полю, то оно уменьшает разность потенциалов основного внутреннего поля, и в жидкости возникает электрический ток. Если же в жидкости направление внутреннего поля перемещения совпадает с направлением основного внутреннего поля, то суммарная разность потенциалов внутренних полей запирает энергию внешнего электрического поля, и ток в такой жидкости не возникает. 16.6. Электрический ток в расплавах солей. Если в расплав соли опустить два электрода и подключить их к источнику тока, то энергия источника тока, как и в других жидкостях, по осям цепочек частиц расплава от положительного электрода начинает распространяться во все стороны, создавая электрическое поле. Эта энергия, двигаясь по расплаву, ориентирует цепочки частиц в расплаве по направлению силовых линий возникающего электрического поля. При движении энергии источника тока по жидкости, в ней возникает основное внутреннее поле, и сила притяжения между молекулами соли и положительным электродом. Между ними возникает также и сила отталкивания. Потенциал молекул соли является меньше единицы, и сила притяжения между молекулами соли и положительным электродом оказывается больше силы отталкивания между ними. В результате, молекулы соли, под действием большей силы притяжения, перемещаются к положительному электроду. При перемещении молекул, в расплаве соли возникает внутреннее поле перемещения, и дополнительная сила отталкивания между молекулами соли и положительным электродом. Поле перемещения уменьшает разность потенциалов основного внутреннего поля, поэтому энергия внешнего электрического поля доходит до отрицательного электрода и в расплаве соли возникает электрический ток. Молекулы соли состоят из атомов щелочного металла и галогена, связи между которыми при температуре расплава очень слабые, поэтому цепочки молекул в расплаве можно рассматривать, как цепочки из атомов металла и галогена. Располагаются они в цепочках поочередно, т.е. таким образом, что между атомами одного элемента находится атом другого элемента. 240 Под действием внешнего электрического поля в расплаве, силы притяжения и отталкивания возникают не только между положительным электродом и молекулами соли, а также между положительным электродом и атомами обоих этих элементов. Атомы металла и галогена имеют разный потенциал, и сила притяжения к положительному электроду будет больше у атомов, имеющих меньший потенциал, а сила отталкивания от положительного электрода будет больше у атомов, имеющих больший потенциал. Пока энергия внешнего электрического поля распространяется по расплаву, сила притяжения между частицами в расплаве и положительным электродом и сила отталкивания между ними увеличиваются, и рост силы притяжения между частицами и положительным электродом опережает рост силы отталкивания между ними. Когда энергия внешнего электрического поля доходит до отрицательного электрода, рост силы притяжения заканчивается, рост же силы отталкивания продолжается ещё какое-то время. Рост силы отталкивания должен продолжается до тех пор, пока она не уравновесит силу притяжения между молекулами соли и положительным электродом. Но при таком равновесии сил между молекулами соли и положительным электродом, сила отталкивания между атомами с большим потенциалом и положительным электродом будет больше силы притяжения между ними, а сила отталкивания между атомами с меньшим потенциалом будет меньше силы притяжения между ними. Поэтому рост силы отталкивания между частицами в расплаве и положительным электродом продолжается только до тех пор, пока сила отталкивания между атомами с большим потенциалом и положительным электродом остаётся меньше силы притяжения между ними, а также сил взаимодействия между атомами в цепочках. При этом атомы обоих элементов совместно перемещаются к положительному электроду. Но когда сила отталкивания между атомами с большим потенциалом и положительным электродом становится больше силы притяжения между ними, а также сил взаимодействия между атомами в цепочках, атомы с большим потенциалом вырываются из цепочек, и под действием силы отталкивания между ними и положительным электродом выталкиваются к отрицательному электроду. При этом сила отталкивания между молекулами соли и положительным электродом, а 241 также между атомами с меньшим потенциалом и положительным электродом, остаётся меньше силы притяжения между ними. Наибольшей сила отталкивания между атомами с большим потенциалом и положительным электродом оказывается непосредственно у положительного электрода, поэтому и выдавливание из цепочек происходит только тех атомов с большим потенциалом, которые первыми находятся в цепочках от положительного электрода. После того как эти атомы с большим потенциалом выдавливаются из цепочек, плотность расплава у положительного электрода уменьшается. Это приводит к уменьшению силы отталкивания между частицами расплава и положительным электродом. Сила же притяжения между частицами расплава и положительным электродом остаётся неизменной. Под действием этой силы притяжения, цепочки молекул соли опять перемещаются к положительному электроду. В результате этого перемещения, сила отталкивания между молекулами соли, а также атомами, входящими в молекулы, и положительным электродом опять увеличивается. Когда сила отталкивания между атомами с большим потенциалом и положительным электродом, у положительного электрода опять становится больше силы притяжения между ними и сил взаимодействия между атомами, атомы с большим потенциалом, которые оказываются первыми расположены от положительного электрода, опять вырываются из цепочек и под действием силы отталкивания перемещаются к отрицательному электроду. Затем цикл опять повторяется, и т.д. В результате, сила отталкивания между частицами и положительным электродом в расплаве перестаёт расти, и начинает колебаться между двумя значениями, при этом равновесия силы притяжения между частицами и положительным электродом и силы отталкивания между ними в расплаве не наступает. Это приводит к тому, что пока по расплаву соли течёт электрический ток, молекулы соли перемещаются к положительному электроду, а атомы с большим потенциалом перемещаются от положительного электрода к отрицательному электроду. При этом атомы с меньшим потенциалом остаются у положительного электрода, т.к. сила притяжения между ними и положительным электродом постоянно остаётся больше силы отталкивания между ними. Пока атомы металла и галогена контактируют друг с другом, они находятся в состоянии расплавленной соли. Но когда у электродов 242 скапливаются атомы только одного элемента, то между ними возникают связи, которые могут возникать только между атомами этого элемента при данной температуре и давлении. В результате, эти элементы выделяются из расплава на электродах. У положительного электрода выделяются атомы с меньшим потенциалом, а у отрицательного электрода выделяются атомы с большим потенциалом. Из опытов известно, что при прохождении тока через расплавленную соль, на положительном электроде выделяется галоген, а на отрицательном электроде выделяется щелочной металл. Потенциал атомов щелочных металлов меньше потенциала атомов галогенов, т.к. плотность щелочных металлов больше плотности галогенов. Поэтому стоило бы ожидать, что на положительном электроде будет выделяться щелочной металл, а на отрицательном электроде галоген. Однако, при взаимодействии атомов разных элементов, способность образования связей между ними характеризуется не их собственными потенциалами, а их потенциалами взаимодействия. При взаимодействии атомов разных элементов, атомы элемента имеющего больший собственный потенциал, всегда имеют меньший потенциал взаимодействия, а атомы, имеющие меньший собственный потенциал, всегда имеют больший потенциал взаимодействия. Это и приводит к тому, что у положительного электрода выделяются атомы галогена, имеющие меньший потенциал взаимодействия и больший собственный потенциал. А у отрицательного электрода выделяются атомы металла, имеющие больший потенциал взаимодействия и меньший собственный потенциал. После того, как атомы металла вырываются из цепочек, взаимодействие между ними и атомами галогена прекращается. В результате, атомы металла становятся атомами с меньшим потенциалом. Движение таких атомов уже не может происходить под действием сил отталкивания от положительного электрода. Однако такой атом в момент отрыва от цепочки получает импульс от сил отталкивания между ним и положительным электродом, и его движение дальше происходит уже под действием этого импульса. Сила отталкивания между атомом металла и положительным электродом направлена вдоль цепочки к отрицательному электроду. При движении в этом направлении, атом металла натыкается на атом галогена, и под действием сил отталкивания между ними выталкивается в сторону от оси цепочки. В результате действия этих двух сил 243 отталкивания, вектор импульса, полученный атомом металла, оказывается направлен по диагонали к оси цепочки. Двигаясь таким образом, атом металла проходит между двумя атомами галогена и сталкивается с таким же атомом металла в одной из соседних цепочек. При столкновении атомов, импульс от движущегося атома передаётся неподвижному атому. В результате потери импульса, этот атом не может дальше двигаться к отрицательному электроду и остаётся в этом месте цепочки. Атом же металла, получивший этот импульс, возбуждается и вырывается из цепочки. И теперь уже этот возбуждённый атом металла начинает перемещаться к отрицательному электроду. Он тоже может двигаться только по диагонали к оси цепочки, т.к. вектор импульса, который он получил, имеет такое направление. Этот возбуждённый атом металла тоже проходит между двух атомов галогена и тоже сталкивается с атомом металла, находящегося в соседней цепочке. При столкновении опять происходит передача импульса неподвижному атому, этот атом возбуждается и вырывается из цепочки. Если в один неподвижный атом металла одновременно ударяют два атома движущихся в одной плоскости из соседних цепочек, то эти атомы рикошетом отскакивают от него под тем же углом к оси цепочки, под которым они двигались до столкновения. Вектор импульса этих атомов становится направленным в сторону цепочки, из которой они были выбиты, и эти атомы металла возвращаются в свои цепочки. Там они опять сталкиваются с атомом металла, и т.д. Как видно из этого материала, атомы веществ, перемещающихся в расплаве и выделяющихся на электродах, не являются носителями электрического тока. Перемещение атомов этих веществ и выделение их на электродах является сопутствующим процессом, при движении энергии источника тока по расплаву. 16.7. Электрический ток в растворах. Если в раствор опустить два электрода и подключить их к источнику тока, то в растворе начинают происходить такие же процессы, которые происходят в других жидкостях под действием внешнего электрического поля. При прохождении энергии внешнего электрического поля по цепочкам молекул воды, они разворачиваются вдоль силовых линий этого поля. Внешнее электрическое поле возбуждает между молекулами воды и положительным электродом силу притяжения и силу отталкивания. 244 При прохождении энергии внешнего электрического поля через гидраты, их оси тоже разворачиваются вдоль направления силовых линий поля, и они выстраиваются в цепочки вдоль этих силовых линий. Под действием внешнего электрического поля, между гидратами и положительным электродом тоже возникают сила притяжения и сила отталкивания. Плотность гидратов в растворе значительно меньше плотности молекул воды в нём, поэтому и перемещение гидратов, и разность потенциалов внутреннего поля перемещения создаваемого гидратами в растворе, оказываются значительно больше перемещения молекул воды и разности потенциалов внутреннего поля перемещения создаваемого молекулами воды. В результате этого, все процессы происходящие в растворах, оказываются зависящими только от перемещений, происходящих с гидратами. Т.к. перемещение молекул воды в растворах не оказывает существенного воздействия на процессы, происходящие в растворах, то для упрощения ситуации будем считать, что раствор состоит только из гидратов. В растворе неэлектролитов находятся гидраты только одной частицы, которые имеют потенциал больше единицы. Силы отталкивания, которые возникают между такими гидратами и положительным электродом, оказываются больше сил притяжения между ними. Это приводит к тому, что при распространении энергии внешнего электрического поля по раствору, гидраты смещаются к отрицательному электроду. Потенциал гидратов больше единицы, поэтому при смещении их к отрицательному электроду, потенциал раствора у этого электрода увеличивается, а у положительного электрода уменьшается. Возникающее от этого перемещения гидратов поле перемещения оказывается направлено против внешнего электрического поля. Т.к. оба внутренних поля от гидратов в растворе направлены против внешнего электрического поля и рост этих полей ничем не сдерживается, то их суммарная разность потенциалов растёт до тех пор, пока не становится равна разности потенциалов внешнего электрического поля. Когда это происходит, движение энергии внешнего электрического поля в растворе прекращается, и электрический ток в нём не возникает. В растворах электролитов находятся как минимум гидраты двух частиц с разными потенциалами. И хотя гидраты в растворе имеют 245 собственный потенциал больше единицы, потенциал взаимодействия между гидратами разных частиц, оказывается меньше единицы. В результате, гидраты в растворе соединяются в цепочки таким образом, что между двумя гидратами одной частицы находится гидрат другой частицы, и связи между гидратами возникают такие же, какие существуют между частицами жидкости. Т.к. потенциал взаимодействия между гидратами оказывается меньше единицы, то сила притяжения между гидратами и положительным электродом оказывается больше силы отталкивания между ними, и перемещение гидратов в растворе электролитов происходит к положительному электроду. При перемещении гидратов в растворе возникает внутреннее поле перемещения, которое направлено от положительного электрода к отрицательному. Это поле уменьшает разность потенциалов основного внутреннего поля, поэтому энергия внешнего электрического поля доходит до отрицательного электрода и в растворе возникает электрический ток. При распространении энергии внешнего электрического поля по раствору сила притяжения и сила отталкивания между гидратами и положительным электродом увеличиваются, но, как и в предыдущих случаях, рост силы притяжения между ними опережает рост силы отталкивания. Когда энергия внешнего электрического поля доходит до отрицательного электрода, сила притяжения между гидратами и положительным электродом перестаёт увеличиваться, а сила отталкивания между ними ещё какое-то время продолжает увеличиваться. Это увеличение силы отталкивания должно происходить до тех пор, пока сила отталкивания между гидратами и положительным электродом не уравновесит силу притяжения между ними. Но гидраты разных частиц имеют разные потенциалы, поэтому и силы, действующие между разными гидратами и положительным электродом, тоже являются разными. Сила притяжения между гидратами и положительным электродом является больше для гидратов с меньшим потенциалом взаимодействия, а сила отталкивания между гидратами и положительным электродом является больше для гидратов с большим потенциалом взаимодействия. Поэтому рост силы отталкивания между гидратами и положительным электродом продолжается только до тех пор, пока сила отталкивания между гидратами с большим потенциалом взаимодействия 246 и положительным электродом остаётся меньше силы притяжения между ними, а также сил взаимодействия между гидратами в цепочках. Когда же сила отталкивания между гидратами с большим потенциалом взаимодействия и положительным электродом становится больше сил притяжения между ними и сил взаимодействия между гидратами, гидраты с большим потенциалом взаимодействия вырываются из цепочек и под действием силы отталкивания между ними и положительным электродом начинают перемещаться к отрицательному электроду. Это происходит у положительного электрода, т.к. наибольшая сила отталкивания между гидратами и положительным электродом возникает у этого электрода. При этом сила отталкивания между гидратами с меньшим потенциалом взаимодействия и положительным электродом остаётся меньше силы притяжения между ними. Когда гидраты с большим потенциалом взаимодействия покидают свои места в цепочках, то плотность раствора у положительного электрода уменьшается. Вместе с плотностью раствора, уменьшаются сила отталкивания между гидратами и положительным электродом. Сила же притяжения между гидратами и положительным электродом не изменяется. Под действием этой силы притяжения, цепочки гидратов опять перемещаются к этому электроду, и сила отталкивания между гидратами и положительным электродом опять увеличивается. Когда сила отталкивания между гидратами с большим потенциалом взаимодействия и положительным электродом опять становится больше силы притяжения между ними и сил взаимодействия между гидратами, гидраты с большим потенциалом взаимодействия опять вырываются из цепочек и начинают перемещаться к отрицательному электроду. Их места занимают следующие в цепочках гидраты, и т.д. В результате, в растворе начинают происходить колебания величины силы отталкивания между гидратами и положительным электродом. При этом сила притяжения между гидратами и положительным электродом, для гидратов с меньшим потенциалом взаимодействия так и остаётся больше силы отталкивания между ними. Движение гидратов с большим потенциалом взаимодействия к отрицательному электроду происходит так же, как движение атомов с большим потенциалом взаимодействия к отрицательному электроду в расплаве соли. Т.е. гидрат с большим потенциалом взаимодействия, 247 который вырывается из цепочки у положительного электрода, перемещается под действием импульса полученного от сил отталкивания по диагонали к соседней цепочке. Там он сталкивается с таким же гидратом. При столкновении с ним, он передаёт свой импульс этому гидрату и остаётся на его месте в цепочке. Дальше к отрицательному электроду перемещается гидрат получивший импульс. Он тоже перемещается только до следующего гидрата с большим потенциалом взаимодействия в соседней цепочке, передаёт ему свой импульс и остаётся на его месте, и т.д. После того, как первые гидраты с большим потенциалом взаимодействия вырываются из цепочек, то в цепочках у положительного электрода оказываются рядом два гидрата с меньшим потенциалом взаимодействия. Потенциал взаимодействия этих гидратов резко увеличивается и становится равным их собственному потенциалу. Гидраты имеют собственный потенциал больше единицы, поэтому сила отталкивания между гидратами становится больше силы притяжения между ними. Под действием этой силы отталкивания гидрат, который находится ближе к положительному электроду, прижимается этой силой отталкивания к нему. Прижатие же гидратов с большим потенциалом взаимодействия к отрицательному электроду происходит под действием импульса, который они получают, когда их выбивают из цепочек. Электроды являются твёрдым веществом, поэтому потенциал частиц вещества электродов меньше потенциала частиц раствора, а силы притяжения между частицами вещества электродов по отношению к силам отталкивания между ними больше, чем между частицами раствора. Под действием сил притяжения от частиц электродов и сил, прижимающих гидраты к электродам, расстояния между гидратами, прижатыми к электроду, и частицами электродов, становятся меньше, чем между частицами в растворе. С уменьшением этих расстояний, напряжённость обоих полей гидратов увеличивается. Пропорционально увеличению напряжённости полей увеличивается и потенциал частиц, входящих в гидраты. С увеличением потенциала молекул воды входящих в гидраты, гидраты распадаются, а частицы, которые входили в состав этих гидратов, выделяются на электродах. На положительном электроде выделяются частицы, которые были в составе гидратов с меньшим потенциалом взаимодействия, а на отрицательном электроде выделяются частицы, 248 которые были в составе гидратов с большим потенциалом взаимодействия. Потенциал гидратов пропорционален потенциалу частиц растворённого вещества. В результате, частицы, гидраты которых имели меньший потенциал взаимодействия, имеют больший собственный потенциал, и выделяются на положительном электроде. А частицы, гидраты которых имели больший потенциал взаимодействия, имеют меньший собственный потенциал, и выделяться на отрицательном электроде. Как и в случае с расплавленной солью, при прохождении электрического тока в растворах, гидраты не являются переносчиками энергии. Движение гидратов в растворе является процессом, сопутствующим движению энергии источника тока по раствору. Известно, что при разбавлении раствора, ток в нём увеличивается. Ток в растворе пропорционален напряжённости результирующего поля в нем. При разбавлении раствора, уменьшается концентрация гидратов в растворе. При этом расстояния между гидратами увеличиваются, а сила отталкивания между гидратами уменьшается. С уменьшением силы отталкивания между гидратами, уменьшается и сила отталкивания между положительным электродом и гидратами. Сила же притяжения между гидратами и положительным электродом не изменяется, т.к. она пропорциональна только напряжённости внешнего поля в растворе. Под действием большей силы притяжения, гидраты перемещаются к положительному электроду, и это приводит к увеличению разности потенциалов внутреннего поля перемещения в растворе. Внутреннее поле перемещения в растворе электролитов направлено против основного внутреннего поля и совпадает с направлением внешнего электрического поля, поэтому увеличение разности потенциалов внутреннего поля перемещения в растворе приводит к увеличению напряжённости результирующего поля в нем, что в свою очередь проводит к увеличению тока в растворе. При увеличении же концентрации раствора, величина перемещения гидратов к положительному электроду уменьшается. С уменьшением величины перемещения гидратов, уменьшается разность потенциалов поля перемещения и напряжённость результирующего поля в растворе, и это приводит к уменьшению тока в растворе. 16.8. Слабые электролиты. Электролиты делятся на сильные и слабые. Растворы сильных электролитов сохраняют высокую 249 электропроводность даже при очень больших концентрациях. Электропроводность растворов слабых электролитов быстро падает с увеличением концентрации. Причиной низкой электропроводности раствора слабого электролита может быть только то обстоятельство, что это вещество вообще не является электролитом. В растворе такого вещества находятся гидраты только одной частицы. А электропроводность раствора слабого электролита возникает в результате того, что в нём при небольшой концентрации сохраняется какое-то количество кольцевых ассоциаций. Пока в растворе существуют кольцевые ассоциации, в нём находится две группы частиц с разным потенциалом, и такой раствор оказывается раствором электролита. Сохранение кольцевых ассоциаций в растворе возможно, если потенциал гидратов оказывается примерно равным единице. При соединении гидратов в цепочки с кольцевыми ассоциациями, потенциал гидратов уменьшается, и при небольшой концентрации таких гидратов в растворе, суммарная напряжённость полей гидратов оказывается не достаточной для увеличения потенциала всех молекул воды выше потенциала перехода. При увеличении же концентрации раствора, потенциал всех молекул воды в кольцевых ассоциациях становится больше потенциала перехода, и это приводит к распаду кольцевых ассоциаций в растворе. Когда все кольцевые ассоциации распадаются, в растворе остаётся только одна группа частиц, и раствор становится раствором неэлектролита. Потенциал гидратов в растворе пропорционален потенциалу частиц растворённого вещества, и, следовательно, слабые электролиты – это неэлектролиты, частицы которых имеют потенциал ниже какой-то определённой величины. Неэлектролиты, частицы которых имеют потенциал выше этой величины, являются обычными неэлектролитами. 16.9. Электрический ток в газах. Если между двумя электродами поместить газ и электроды подключить к источнику тока, то энергия этого источника в виде внешнего электрического поля, начинает распространяться по частицам газа от положительного электрода к отрицательному. Эта энергия, выходя из положительного электрода, доходит до первых от электрода частиц газа и попадает в их отрицательный полюс. Пройдя через частицы внутри нейтрального кольца, эта энергия 250 движется к следующим частицам, и т. д. По мере продвижения этой энергии по газу, оси частиц газа в этом поле разворачиваются вдоль направления силовых линий поля, а частицы газа выстраиваются в цепочки. Под действием внешнего электрического поля в газе возникает основное внутреннее поле, которое возбуждает силу притяжения между частицами газа и положительным электродом. В результате электрического взаимодействия между частицами газа и потоком энергии внешнего электрического поля, между ними возникает также сила отталкивания. Т.к. поток энергии внешнего электрического поля идёт от положительного электрода, то эту силу отталкивания можно считать силой отталкивания между частицами газа и положительным электродом. Потенциал частиц газа больше единицы, поэтому сила отталкивания между частицами газа и положительным электродом оказывается больше силы притяжения между ними. Под действием этой силы отталкивания, частицы газа перемещаются к отрицательному электроду, увеличивая при этом плотность газа, а вместе с ней и потенциал у отрицательного электрода. В результате, внутреннее поле перемещения, которое возникает между электродами, оказывается направлено против внешнего электрического поля. Из этого следует, что оба внутренних поля, которые возникают в газе, оказываются направлены против внешнего электрического поля. Когда суммарная разность потенциалов обоих внутренних полей становится равна разности потенциалов внешнего электрического поля, разность потенциалов результирующего поля в газе становится равна нулю, и дальнейшее движение энергии внешнего электрического поля в газе прекращается. Чтобы в газе мог возникнуть электрический ток, необходимо уменьшить разность потенциалов или обоих внутренних полей, возникающих в нём, или хотя бы разность потенциалов какого-то одного внутреннего поля. Разность потенциалов основного внутреннего поля зависит только от напряжённости внешнего электрического и внешнего естественного полей, поэтому разность потенциалов этого поля, не уменьшая напряжённости внешнего поля, уменьшить нельзя. Разность же потенциалов внутреннего поля перемещения пропорциональна величине перемещения частиц, и если уменьшить величину 251 перемещения частиц, то можно уменьшить и разность потенциалов этого внутреннего поля. Уменьшить величину перемещения частиц можно, если увеличить силы отталкивания между частицами. Эти силы отталкивания можно увеличить, если возбудить частицы газа. Это можно сделать, облучая газ ультрафиолетовым, рентгеновским или радиоактивным излучением, нагревая его и т.д. Такое внешнее возбуждающее воздействие не зависит от внешнего электрического поля и приводит к одинаковому увеличению потенциала всех частиц газа и одинаковому увеличению сил отталкивания между всеми частицами газа. В результате такого внешнего возбуждающего воздействия, величина перемещения частиц газа к отрицательному электроду и разность потенциалов внутреннего поля перемещения уменьшаются. При определённой величине внешнего возбуждающего воздействия, разность потенциалов внутреннего поля перемещения становится такой, при которой суммарная разность потенциалов внутренних полей оказывается меньше разности потенциалов внешнего электрического поля. Разность потенциалов результирующего поля в газе становится больше нуля, и в нем возникает электрический ток, который называется несамостоятельным газовым разрядом. График изменения тока в газе от внешнего напряжения можно разделить на четыре участка. На первом участке, где внешнее напряжение между электродами имеет небольшие значения, ток в газе прямо пропорционален этому внешнему напряжению и график тока от напряжения является почти прямой линией. На втором участке график тока от напряжения начинает опускаться вниз, а на третьем участке ток перестаёт изменяться. График тока от напряжения на этом участке проходит параллельно оси напряжений. Такой ток называется током насыщения. На четвёртом участке график тока от напряжения становится прямой линией, резко подымающейся вверх. Рассмотрим причины такой неравномерной зависимости тока от внешнего напряжения между электродами. Ток в газе пропорционален разности потенциалов результирующего поля, а эта разность потенциалов равна разности потенциала на положительном электроде и потенциала на отрицательном электроде. Потенциал на положительном электроде равен внешнему напряжению. Потенциал на отрицательном электроде равен сумме потенциалов на этом электроде от основного внутреннего поля и от внутреннего поля перемещения. 252 При увеличении внешнего напряжения, увеличивается потенциал на положительном электроде, а также напряжённость внешнего электрического поля в газе и подпитка частиц газа энергией этого поля. Это приводит к увеличению потенциала частиц газа, увеличению разности потенциалов их внутреннего поля и разности потенциалов основного внутреннего поля в газе, а также потенциала на отрицательном электроде. В результате, потенциал от основного внутреннего поля на отрицательном электроде изменяется пропорционально потенциалу на положительном электроде. Потенциал от внутреннего поля перемещения на отрицательном электроде пропорционален величине перемещения частиц. Величина перемещения частиц пропорциональна силе отталкивания между положительным электродом и частицами, и обратно пропорциональна силам отталкивания между частицами. Сила отталкивания между положительным электродом и частицами пропорциональна величине подпитки частиц энергией от внешнего электрического поля. Эта величина подпитки пропорциональна напряжённости результирующего поля. Следовательно, сила отталкивания между положительным электродом и частицами пропорциональна напряжённости результирующего поля. Силы же отталкивания между частицами пропорциональны внешнему возбуждающему воздействию. Пока сила отталкивания между положительным электродом и частицами является меньше сил отталкивания между частицами, перемещение частиц к отрицательному электроду не происходит. Если перемещения частиц не происходит, то потенциал на отрицательном электроде от поля перемещения не изменяется, и потенциал на отрицательном электроде изменяется только пропорционально потенциалу основного внутреннего поля на этом электроде. Потенциал же от основного внутреннего поля изменяется пропорционально потенциалу на положительном электроде. В результате, разность потенциалов результирующего поля и ток в газе увеличиваются, а график тока от напряжения проходит по первому участку. С увеличением внешнего напряжения, сила отталкивания между положительным электродом и частицами увеличивается, а силы отталкивания между частицами не изменяются, т.к. не изменяется величина внешнего возбуждающего воздействия. Когда сила отталкивания между положительным электродом и частицами 253 становятся больше сил отталкивания между частицами, начинается перемещение частиц к отрицательному электроду, и потенциал на отрицательном электроде начинает увеличиваться и от основного внутреннего поля и от поля перемещения. Это приводит к увеличению скорости роста потенциала на отрицательном электроде. В результате, график тока от напряжения переходит на второй участок. На этом участке угол наклона графика к оси напряжений является не постоянным. С увеличением внешнего напряжения, этот угол уменьшается. Угол наклона графика любой функции характеризует скорость изменения функции, при изменении независимой переменной, к оси независимой переменной, и угол наклона графика тока от напряжения к оси напряжений характеризует скорость изменения тока при изменении напряжения. Следовательно, на этом участке графика скорость увеличения тока, а значит и скорость увеличения разности потенциалов результирующего поля, уменьшаются. Скорость увеличения тока зависит от скорости перемещения частиц. Чем быстрее перемещаются частицы, тем быстрее увеличивается потенциал на отрицательном электроде и тем медленнее увеличивается разность потенциалов результирующего поля и ток. Т.е. скорость изменения тока обратно пропорциональна скорости перемещения частиц к отрицательному электроду. Скорость перемещения частиц пропорциональна силе отталкивания между положительным электродом и частицами. Эта сила отталкивания пропорциональна напряжённости результирующего поля в газе. Напряжённость результирующего поля между электродами изменяется обратно пропорционально расстоянию от положительного электрода, поэтому и силы отталкивания между положительным электродом и частицами изменяются обратно пропорционально расстоянию от положительного электрода, и наибольшие силы отталкивания между положительным электродом и частицами возникают тоже у положительного электрода. В результате, эти силы отталкивания становятся больше сил отталкивания между частицами сначала у этого электрода, и перемещение частиц к отрицательному электроду тоже начинается у положительного электрода. Затем, по мере увеличения внешнего напряжения, область, где силы отталкивания между положительным электродом и частицами становятся больше сил отталкивания между частицами, перемещается к 254 отрицательному электроду. С перемещением этой области к отрицательному электроду, увеличивается количество частиц, которые перемещаются к отрицательному электроду. А т.к. при перемещении, перемещающиеся частицы давят на все частицы, лежащие между ними и отрицательным электродом, то с увеличением количества перемещающихся частиц, увеличивается и скорость перемещения всех частиц. При этом скорость увеличения тока и угол наклона графика тока от напряжёния уменьшается. Перемещение частиц газа к отрицательному электроду приводит к уменьшению расстояния между частицами, увеличению напряжённости электрического поля частиц и появлению силы отталкивания между отрицательным электродом и частицами. Эта сила отталкивания тоже будет уменьшать скорость перемещения частиц. На третьем участке графика, ток в газе, а, следовательно, и разность потенциалов результирующего поля в нём перестают изменяться. Это может происходить, если скорость увеличения потенциала на отрицательном электроде становится равна скорости увеличения потенциала на положительном электроде. А это в свою очередь может происходить только, если при увеличении внешнего напряжения, все силы, существующие между частицами, перестают изменяться. Однако при увеличении внешнего напряжения, силы, существующие между частицами и между частицами и электродами, не могут не изменяться. Следовательно, на этом участке графика в газе начинают происходить процессы, которые нейтрализуют изменение сил, существующих между частицами. Нейтрализовать рост этих сил можно только, если при увеличении внешнего напряжения количество частиц газа между электродами будет уменьшаться. При этом увеличение внешнего напряжения будет по прежнему приводить к росту этих сил между остающимися частицами и между остающимися частицами и электродами. Но каким образом количество частиц между электродами может уменьшаться? Может быть под действием сил отталкивания между частицами они будут выдавливаться из пространства между электродами в направлении, перпендикулярном силовым линиям внешнего электрического поля? Энергия внешнего электрического поля движется между электродами по цепочкам частиц газа в виде вихря, поэтому между 255 этими цепочками возникают силы притяжения. И эти силы притяжения пропорциональны величине подпитки частиц газа внешней энергией, а, следовательно, и внешнему напряжению. Если поверхность электродов является плоской, то внутри потока энергии внешнего электрического поля, под действием этих сил притяжения, эти цепочки выстраиваются перпендикулярно поверхности электрода и проходят параллельно друг другу. На поверхности потока энергии внешнего электрического поля, под действием разности потенциалов внутри потока и снаружи его, происходит какое-то отклонение цепочек частиц газа наружу от потока. Но выдавливание частиц газа из этого пространства невозможно. Потенциал частиц газа больше единицы. Когда потенциал частиц больше единицы, напряжённость магнитного поля частиц в плоскости экватора больше напряжённости их электрического поля в этой плоскости, и силы притяжения между частицами в этой плоскости тоже больше сил отталкивания между ними. При увеличении расстояний между цепочками, силы притяжения и силы отталкивания между частицами уменьшаются, и силы отталкивания уменьшаются быстрее, чем силы притяжения между ними. В результате, с увеличением расстояний между цепочками частиц газа, отношение сил притяжения к силам отталкивания между ними увеличивается. Уменьшение количества частиц газа может происходить также, если частицы газа начнут переходить в плазму. В плазме не существует сил и внутренних полей, которые бы препятствовали движению энергии, и с переходом частиц газа в плазму, силы, которые существовали между ними и между ними и электродами, будут исчезать. Этот вариант является единственным возможным вариантом, при котором силы между частицами и между частицами и электродами при увеличении внешнего напряжения перестают изменяться. Поэтому остаётся выяснить, почему частицы газа начинают переходить в плазму. Под действием сил отталкивания между положительным электродом и частицами газа, расстояния между частицами постоянно уменьшаются. Это уменьшение расстояния может происходить только до тех пор, пока расстояния между частицами являются больше размера сферы, на которой напряжённость электрического поля частиц является наибольшей. Эта сфера находится внутри ядра частиц. Когда расстояния между частицами становятся меньше размера этой сферы, граница между частицами переходит в ту область частиц, где электрического 256 поля частиц уже нет, и силы отталкивания между частицами отсутствуют. При исчезновении сил отталкивания между частицами, под действием сил притяжения между ними, границы между частицами и сами частицы исчезают, и вещество становится плазмой. Наибольшее сжатие газа происходит у отрицательного электрода, поэтому процесс перехода частиц газа в плазму начинается у этого электрода. По мере увеличения внешнего напряжения на электродах и сил сжимающих частицы, канал из плазмы распространяется от отрицательного электрода к положительному. И пока плазма распространяется между электродами и между ними остаётся газ, сумма сил от остающихся частиц не будут изменяться, а график тока от напряжения будет проходить параллельно оси напряжений. Когда весь газ между электродами переходит в плазму, ток между электродами начинает расти опять прямо пропорционально напряжённости внешнего электрического поля, а график тока от напряжения между электродами переходит на четвёртый участок. Если теперь прекратить внешнее возбуждающее воздействие в пространстве между электродами, то ток между электродами всё равно будет продолжаться. Такой ток называется самостоятельным газовым разрядом. На самом деле, этот ток проходит уже не в газе, а в плазме. Появление плазмы в газе сопровождается свечением, и такое свечение всегда возникает у отрицательного электрода. Такое свечение возникает при коронном и кистевом разряде вокруг предметов, которые оказались в роли электрода с меньшим потенциалом. Молния тоже начинается у электрода с меньшим потенциалом. Если молния возникает между облаком и землёй, то плазма молнии возникает у земли, которая имеет меньший потенциал, чем облако. Затем канал из плазмы растёт вверх к облаку, и когда этот канал достигает облака, то и происходит основной разряд молнии из облака к земле по этому каналу. Второй способ уменьшить величину перемещения частиц газа и вызвать электрический ток в газе – это при высоком напряжении на электродах сильно понизить давление газа. В результате снижения давления газа, при энергообмене газа с окружающей средой, происходит увеличение внутренней энергии частиц газа и их потенциала. Этот материал рассматривался в главе «Температура и давление». Т.е. уменьшение давления в газе тоже приводит к возбуждению частиц газа и увеличению сил отталкивания между частицами газа, не связанных с внешним электрическим полем. 257 Эти силы отталкивания между частицами сдерживают перемещение частиц к отрицательному электроду, и снижают разность потенциалов поля перемещения между электродами. В результате, в сильно разряженном газе возникает электрический ток, который называется тлеющий газовый разряд. Если в стеклянной трубке, в которой существует тлеющий газовый разряд, при неизменном напряжении продолжать снижать давление газа, то когда потенциал частиц газа становится критическим, газ начинает переходить в плазму. В трубке сначала возникает кистевой разряд, затем появляется тонкий извилистый светящийся канал, соединяющий электроды. При определенном давлении, когда весь газ переходит в плазму, свечение заполняет всю трубку, а у отрицательного электрода в трубке возникают тёмные слои, которые чередуются со светлыми слоями. Такое чередование тёмных и светлых слоёв возникает в результате интерференции плазмы. Та часть плазмы, которая не попадает на отрицательный электрод, отражается от торцевой части трубки, и движется в противоположном направлении. Движение плазмы происходит в виде импульсов. При сложении встречных импульсов, в одних областях трубки происходит усиление импульса, а в других – его ослабление. В тех областях трубки, где произошло усиление импульса, области остаются светлыми, в тех же областях трубки, где произошло ослабление импульса, возникают темные области. 16.10. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Ток – это движение энергии источника тока по частицам проводника. Двигаясь по частицам проводника, энергия внешнего поля разворачивает оси частиц, насколько позволяет их подвижность, в направлении силовых линий этого поля. При этом между частицами проводника возникают связи проводимости в этом направлении. В общем случае, возникновение электрического тока в веществе зависит от подвижности частиц веществе, и в зависимости от их подвижности, вещества делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. 2. Электрическое сопротивление проводника – это поле, которое образуют внутренние поля частиц, по которым проходит энергия внешнего электрического поля. Это поле направлено противоположно внешнему электрическому полю. Оно уменьшает потенциал на отрицательном электроде, уменьшая тем самым фактическую разность потенциалов между электродами. Пропорционально уменьшению 258 разности потенциалов между электродами, уменьшается и электрический ток в проводнике. 3. В жидкостях и газах под действием внешнего электрического поля происходит смещение частиц, и в них возникает ещё одно внутреннее поле – поле перемещения. Если внутреннее поле перемещения в жидкости или газе направлено по направлению основного внутреннего поля, то ток в этих веществах не возникает. Если внутреннее поле перемещения в жидкости или газе направлено против направления основного внутреннего поля, то внутреннее поле перемещния нейтрализует основное внутреннее поле, и в этих вещества возникает электрический ток. Глава 17. Ещё некоторые явления связанные с электричеством. В окружающем нас мире, мы часто сталкиваемся с различными явлениями, связанными с электричеством. Части из этих явлений уже было дано объяснение в предыдущих главах. Ещё несколько явлений связанных с электричеством, рассмотрим в этой главе. 17.1. Статическое электричество. В жизни каждого человека не раз возникали случаи, когда при соприкосновении с определёнными предметами между его рукой и этими предметами проскакивает искра. Это обычно происходит в помещениях с низкой влажностью воздуха. При этом возникают неприятные ощущения, как при ударе током. Искра – это движение энергия. Энергия движется от тела с большим потенциалом энергии к телу с меньшим потенциалом энергии. Следовательно, потенциал энергии, распространяющейся от тела человека, является больше потенциала энергии, распространяющейся от предметов, окружающих его. Потенциал энергии, распространяющийся от тела человека и от предметов, пропорционален температуре этих тел. Тело человека имеет температуру больше температуры предметов, окружающих его, поэтому и потенциал энергии, распространяющийся от тела человека, является больше потенциала энергии, распространяющейся от предметов окружающих его. 259 Если воздух в помещении, в котором находится человек, имеет достаточную влажность, то такой воздух является проводником, и энергия из тела человека постоянно рассеивается в окружающее пространство. Если же воздух в помещении, в котором находится человек, имеет низкую влажность, то такой воздух энергию почти не проводит, и если человек долго находится в таком помещении, то в его теле накапливается достаточно большое количество энергии. В результате, между телом человека и окружающей средой оказывается значительная разность потенциалов. При соприкосновении с диэлектриками, эта энергия тоже не уходит из тела человека, и эта разность потенциалов между телом и окружающей средой сохраняется. Но если в это время прикоснуться к предмету, который является проводником и который имеет большую ёмкость или заземлён, то при приближении руки к этому предмету, на каком-то расстоянии от него, под действием разности потенциалов между заряженным телом и этим предметом, происходит пробой воздуха, и энергия, накопленная в теле человека, в виде искры, переходит в этот предмет. В результате, происходит разряд тела человека. Т.к. этот предмет является проводником, то энергия уходит от места поступления её в этот предмет и разность потенциалов между телом человека и этим предметом сохраняется до тех пор, пока все излишки энергии, накопленные в теле, не уходят из него. При этом если энергии накопилось достаточно много, то сила тока, возникающая при таком разряде, оказывается значительной, и этот разряд вызывает неприятные ощущения. Но не только тело человека заряжается статическим электричеством. Например, если мехом потереть по стеклу, то мех и стекло начинают притягиваться друг к другу. Считается, что они при этом получают заряд. Заряд – это свойство энергии, движущейся в форме вихря. Энергия, которая рассеивается и от меха и от стекла, не движется в форме вихря, следовательно, эти предметы не имеют заряда. Поэтому этот термин можно употреблять только условно, понимая, что на самом деле эти предметы заряда не имеют. Притяжение между телами может происходить, если между ними происходит магнитное или гравитационное взаимодействие. Магнитное взаимодействие может происходить между телами, от которых энергия распространяется в форме вихря. Гравитационное же взаимодействие 260 между телами происходит, если одно тело подпитывает частицы другого тела энергией. Такая подпитка может происходить, если потенциал энергии одного тела, оказывается больше потенциала энергии другого тела. Если такие тела находятся рядом, то частицы тела, потенциал энергии которого является меньше, будет поглощать энергию от тела, потенциал энергии которого является больше. До того как мех и стекло потёрли друг о друга, они не притягивались друг к другу, и, следовательно, потенциал энергии меха и стекла был примерно одинаковым. Из этого следует, что неодинаковым потенциал энергии меха и стекла стал после трения между ними. Следовательно, при трении этих предметов энергия от вещества, потенциал энергии которого стал меньше, перешла в вещество, потенциал энергии которого стал больше. При трении, происходит соприкосновение частиц одного вещества с частицами другого вещества. Частицы разных веществ имеют разную напряжённость магнитного и электрического полей, и при соприкосновении таких частиц, между ними возникает взаимодействие, в результате которого энергия от частиц, которые имеют большую напряжённость этих полей, будет переходить к частицам, которые имеют меньшую напряжённость этих полей. Мех является органическим веществом, а стекло – неорганическим веществом. Частицы органических веществ имеют меньший потенциал, чем частицы неорганических веществ, поэтому энергия от частиц стекла переходит к частицам меха. В результате, после выхода из соприкосновения частиц меха и стекла, потенциал частиц меха становится больше того потенциала, который они должны иметь при этих внешних условиях, а потенциал частиц стекла становится меньше того потенциала, который они должны иметь при этих внешних условиях. Это приводит к тому, что частицы меха начинают рассеивать излишки энергии, а частицы стекла начинают поглощать недостаток энергии. Если эти тела сближать, то на определённом расстоянии друг от друга, частицы стекла начинают потреблять энергию, которая рассеивается частицами меха. В результате, мех и стекло начинают притягиваться. Будем считать, что тело, частицы которого имеют потенциал больше того потенциала, который они должны иметь при этих внешних условиях, и которое отдаёт излишки энергии в окружающее 261 пространство, условно положительно заряженным. Тело же, частицы которого имеют потенциал меньше того потенциала, который они должны иметь при этих внешних условиях, и которое потребляет недостаток энергии из окружающего пространства будем считать условно отрицательно заряженным. И в случае меха и стекла, мех оказывается положительно заряженным, а стекло – отрицательно заряженным. Известно, что тела, заряженные таким образом и имеющие одинаковый знак заряда, отталкиваются друг от друга. Известно также что тело, имеющее такой заряд любого знака, притягивает к себе незаряженное тело. Отталкивание тел происходит, если потенциал энергии распространяющейся от тел в промежутке между телами оказывается больше потенциала этой энергии снаружи тел. При этом между ними может происходить электрическое или неполное электрическое взаимодействие. Электрическое взаимодействие может происходить только между телами, энергия от которых распространяется в форме вихря, т.е. которые имеют электрический заряд. Энергия от обычных тел, которые окружают нас, не распространяется в форме вихря, поэтому между ними может происходить только неполное электрическое взаимодействие. Если таким двум телам сообщить одинаковый заряд, то потенциал энергии в промежутке между телами и снаружи тел будет равен сумме потенциалов энергии от обоих тел. И в промежутке между телами, потенциал энергии будет больше потенциала энергии снаружи тел. Для положительно заряженных тел, такое увеличение потенциала энергии в промежутке между телами является очевидным, т.к. положительно заряженные тела отдают энергию в окружающее пространство. Для отрицательно же заряженных тел, такое увеличение потенциала энергии в промежутке между телами не является очевидным, т.к. отрицательно заряженные тела поглощают энергию из окружающего пространства. Поэтому необходимо пояснить, почему происходит увеличение потенциала энергии в промежутке между отрицательно заряженными телами. Потенциал энергии пропорционален динамической плотности энергии, т.е. он пропорционален количеству энергии, проходящей через единицу объёма за единицу времени. Эта энергия поглощается отрицательно заряженным телом через его поверхность, поэтому это 262 количество энергии будет пропорционально площади поверхности тела. В промежутке между телами поглощение энергии из окружающей среды происходит обоими телами, поэтому площадь поверхности, поглощающей энергию из этого промежутка, оказывается примерно в два раза больше площади поверхности снаружи тел. В результате, и количество энергии, проходящее через единицу объёма за единицу времени в промежутке между телами оказывается примерно в два раза больше, чем снаружи тел. Теперь рассмотрим притяжение заряженного и незаряженного тел. Если рядом находятся два тела, одно из которых имеет заряд любого знака, а другое не заряжено, то одно из этих тел имеет больший потенциал энергии, а другое меньший. Если из двух тел одно является положительно заряженным, а другое не заряжено, то телом, энергия которого имеет больший потенциал, является положительно заряженное тело, а телом, энергия которого имеет меньший потенциал, является незаряженное тело. Если из двух тел одно является отрицательно заряженным, а другое не заряжено, то телом, энергия которого имеет больший потенциал, является незаряженное тело, а телом, энергия которого имеет меньший потенциал, является отрицательно заряженное тело. Если такие тела находятся рядом, то тело, которое имеет меньший потенциал, будет поглощать энергию, распространяющуюся от тела которое имеет больший потенциал, и это будет приводить к притяжению этих тел. 17.2. Поле вокруг проводника с током. Вокруг проводника с постоянным током существует вихревое поле, которое также называется магнитным полем. Как возникает такое поле? При движении энергии внешнего электрического поля по проводнику, происходит подпитка частиц проводника, по которым происходит это движение, энергией этого поля. При этом происходит нарушение энергодинамического равновесия между веществом проводника и окружающей проводник средой, и между ними возникает разность потенциалов. Под действием этой разности потенциалов, часть энергии источника тока рассеивается из проводника в окружающую среду. Рассеивание энергии из проводника может происходить только частицами, расположенными на поверхности проводника. Эти частицы рассеивают энергию как электрическими, так и магнитными полями. Оси конусов распространения заряда электрических полей соседних частиц за пределами проводника пересекаются, и вихри этих конусов за 263 пределами проводника перемешиваются. В результате, эта энергия электрического поля вокруг проводника не образует. Вихри магнитных полей цепочек проводимости, образуют вокруг проводника один общий для проводника вихрь. Этот вихрь образуется так же, как образуется общий вихрь вокруг параллельных проводов с одинаковым направлением тока. Вот этот вихрь и создаёт вокруг проводника вихревое поле. Вихрь этого поля захватывает также энергию, которую рассеивают и электрические поля частиц, и эта энергия тоже становится энергией вихревого поля проводника. Поступательное движение вихря этого поля происходит как вдоль оси проводника, так и перпендикулярно оси проводника. В результате обоих видов движения, траектории движения рассеивающейся энергии представляют собой раскручивающуюся спираль. Вокруг проводника с переменным током, как и вокруг проводника с постоянным током, тоже возникает магнитное поле. Но т.к. ток в проводнике является переменным, то и магнитное поле, которое возникает вокруг проводника, тоже оказывается переменным. Каждое колебание напряжённости электрического поля в проводнике вызывает появление волны магнитного поля вокруг проводника. Эти волны переменного магнитного поля вокруг проводника, под действием разности потенциалов возникающей между той стороной волны, которая обращёна к проводнику, и той стороной волны, которая обращёна в противоположную от проводника сторону, движутся от проводника. Наибольшая напряжённость поля в волне, с удалением волны от проводника, уменьшается обратно пропорционально расстоянию волны от проводника. В сечении, перпендикулярном оси проводника, такие волны выглядят как кольца, диаметр которых, с удалением волны от проводника, увеличивается, а плотность энергии и её потенциал в кольцах уменьшается. Считается, что переменное магнитное поле в свою очередь возбуждает в окружающей проводник среде переменное электрическое поле, которое в свою очередь в этой среде возбуждает опять переменное магнитное поле, и т.д. Т.е. вокруг проводника с переменным током возникает электромагнитное поле, в котором колебания напряжённости магнитного и электрического полей происходят в противофазе. Считается также, что это поле, как и любое другое поле, переносит 264 энергию, а также импульс. Проверим, существует ли такое поле вокруг проводника с переменным током. Магнитное поле, распространяясь в среде, состоящей из частиц, т.е. в веществе, подпитывает частицы этого вещества энергией. При этом происходит подпитка частиц вещества энергией этого поля и увеличение напряжённости их магнитных и электрических полей. Т.к. магнитное поле является переменным, то напряжённость обоих внутренних полей частиц вещества будет колебаться вместе с напряжённостью переменного магнитного поля. Если частота колебаний переменного тока является невысокой, то и частота колебаний напряжённости магнитного поля тоже будут являться невысокой, и колебания магнитного и электрического полей частиц вещества будут происходить в одной фазе. Следовательно, в этом случае электромагнитное поле вокруг проводника не возникает. Однако если увеличивать частоту колебаний переменного тока, то вместе с ней будет увеличиваться частота переменного магнитного поля вокруг проводника, а фазы колебаний магнитного и электрического полей частиц вещества будут расходиться. При определённой частоте переменного магнитного поля, колебания магнитного и электрического полей частиц вещества начнут происходить в противофазе. Вот такие колебания полей частиц вещества внешне уже похожи на то, что в современной физике называется электромагнитным полем. Однако эти колебания являться колебаниями напряжённости полей частиц, и за пределы частиц они не выходят. Поэтому они не будут переносить энергию и импульс, а, следовательно, не могут считаться полем. Кроме этого, такие колебания напряжённости полей частиц могут возникать только в веществе, т.е. в материи, которая состоит из частиц. В межпланетном, в межзвёздном и межгалактическом пространстве, т.е. там, где нет частиц, даже такие колебания возникать не будут. В таком пространстве будет распространяться только переменное магнитное поле. Если же в зоне действия переменного магнитного поля оказывается замкнутый проводник, или если замкнутый проводник перемещается в постоянном магнитном поле, то в таких проводниках возникает электрический ток, который называется индукционным током. Если в проводнике возникает электрический ток, то, следовательно, в нём возникает и электрическое поле. Однако это поле 265 распространяется только в проводнике. За пределами этого проводника энергия этого поля не распространяется. Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводнике от переменного магнитного поля, тоже является переменным. Вокруг проводника с переменным индукционным током тоже возникает своё переменное магнитное поле. Если в зону действия этого переменного магнитного поля тоже поместить замкнутый проводник, то в нём тоже возникает переменный индукционный ток. И т.д. Однако, если в зону действия этого поля попадает непроводник или не замкнутый проводник, то это чередование полей прерывается. Поэтому такое чередование полей тоже нельзя назвать единым электромагнитным полем, хотя такие поля и зависят друг от друга. Следовательно, в действительности никакого единого электромагнитного поля в природе не существует. 17.3. Индукционный ток. Рассмотрим, как возникает индукционный ток в проводнике, который движется в постоянном магнитном поле между полюсами постоянного магнита. Между полюсами такого магнита, от северного полюса к южному, движется поток энергии, который называется магнитным потоком. Известно, что индукционный ток в проводнике возникает в направлении, перпендикулярном направлению магнитного потока. Ток – это направленное движение энергии в проводнике по осям магнитных полей его частиц. И если индукционный ток возникает в направлении, перпендикулярном направлению магнитного потока, то, следовательно, оси частиц, по которым проходит этот ток, располагаются перпендикулярно направлению внешнего магнитного потока. Этот внешний магнитный поток, проходя через вещество проводника, взаимодействует с частицами проводника. Т.к. оси частиц, в которых возникает индукционный ток, располагаются перпендикулярно этому потоку, то взаимодействие этого потока с вихрем этих частиц внутри их нейтрального кольца происходить не может. Однако он может взаимодействовать с вихрем этих частиц снаружи нейтрального кольца частиц, в области их электронного облака. На рис. 17.1 изображена частица проводника, находящегося в таком внешнем магнитном поле. Ось магнитного поля частицы расположена перпендикулярно рисунку, и энергия внутри нейтрального кольца частицы движется от нас. Из рисунка видно, что внешний поток энергии обтекает частицу с обоих сторон. Та часть энергии внешнего 266 потока, которая движется навстречу движению вихря частицы, отражается от него и изменяет направление своего движения. В результате, большая часть внешнего потока, обтекает частицу с той стороны, с которой направление движения этого потока совпадает с направлением движения вихря частицы. При этом плотность энергии с этой стороны частицы увеличивается, а с противоположной стороны частицы – уменьшается. В области «А» плотность энергии оказывается меньше средней плотности энергии в магнитном потоке. В области «В» плотность энергии оказывается больше средней плотности энергии в этом потоке. В результате увеличения разности плотности энергии в этих областях потока, скорость движения энергии между этими областями увеличивается и становится больше средней скорости движения энергии в потоке. Увеличение скорости движения энергии происходит в потоке с большей плотностью энергии. После прохождения вокруг частицы, энергия обоих потоков опять сливается в один общий поток с одинаковой скоростью движения энергии в потоке. B A Рис. 17.1 На рис. 17.1 изображёна частица, ось которой направлена перпендикулярно плоскости рисунка в направлении от нас. Чёрными стрелками изображён поток внешнего магнитного поля. Синими стрелками показано направление вращения вихря частицы. Синее кольцо – нейтральное кольцо частицы. На рисунке слева изображены траектории движения магнитного потока и вихря частицы без учёта взаимодействия между ними. На рисунке справа изображены траектории движения результирующего магнитного потока вокруг 267 частицы. Зелёными кругами изображены области с большей и меньшей плотностью энергии. Двигаясь совместно с вихрем частицы, внешний поток с большей плотностью энергии, увеличивает скорость вращательного движения вихря частицы снаружи её нейтрального кольца. Это увеличение скорости движения вихря снаружи нейтрального кольца частицы, увеличивает общую скорость движения вихря частицы, в том числе и внутри нейтрального кольца. В результате, такой поток внешней энергии, проходя через проводник, подпитывает частицы проводника, оси которых направлены не по направлению магнитного потока, энергией. Таким образом происходит также подпитка частиц энергией и от внешнего естественного поля, если оси частиц имеют направление, не по направлению потока внешнего поля. В твердом веществе частицы располагаются таким образом, что оси частиц имеют взаимно противоположные направления, и увеличение потока энергии по осям частиц не вызывает образование направленного движения энергии в проводнике (рис.17.2). Рис. 17.2 На рис. 17.2 изображены частицы, находящиеся во внешнем магнитном потоке, с противоположным направлением осей. Слева рисунка изображена частица, ось которой направлена от нас. Справа рисунка изображена частица, ось которой направлена к нам. При перемещении проводника между полюсами постоянного магнита, вместе с проводником движутся и его частицы. Если проводник перемещать не вдоль направления движения потока внешней энергии, то траектории движении частиц будут пересекать траектории движения потока (силовые линии поля). В результате взаимодействия вихрей 268 частиц с потоком внешней энергии, траектории движения внешней энергии будут какое-то время смещаться вместе с частицами, и только затем разрываться и соединяться сзади частиц. Поэтому впереди, по ходу движения частиц, плотность внешней энергии в потоке увеличивается. Это приводит к увеличению скорости движения энергии впереди частиц, по ходу их движения. Сзади, по ходу движения частиц, плотность внешней энергии в потоке уменьшаются, а вместе с ней уменьшается и скорость движения энергии этого потока (рис.17.3). При этом подпитка внешней энергией частиц, у которых поток внешней энергии с большей плотностью находится впереди по ходу их движения, увеличивается (рис.17.3 слева). Подпитка внешней энергией частиц, у которых поток внешней энергии с большей плотностью находится сзади по ходу их движения, уменьшается (рис. 17.3 справа). Пропорционально подпитке, изменяются скорости движения вихрей внутри нейтрального кольца частиц, а, следовательно, изменяется и величина потоков энергии внутри нейтрального кольца частиц. Рис. 17.3 На рис. 17.3 изображены те же частицы, что и на рис. 17.2, синими стрелками на рисунке показано направление движения частиц. В результате, потоки энергии внутри нейтрального кольца частиц, проходящие через частицы с взаимно противоположным направлением осей, становятся неодинаковыми, и в проводнике возникает направленное движение энергии. Такое движение энергии в проводнике и является тем, что называется индукционным током. Направление индукционного тока в проводнике совпадает с направлением большего потока энергии, проходящего внутри 269 нейтрального кольца частиц. На рисунке 17.3 частица с большим потоком энергии внутри нейтрального кольца находится слева. Её поток внутри нейтрального кольца направлен от нас, поэтому и индукционный ток на этом рисунке направлен тоже от нас. Из этого рисунка, направление индукционного тока при перемещении проводника во внешнем магнитном поле, можно определить по правилу правой руки. Если правую руку расположить таким образом, чтобы внешний магнитный поток входил в ладонь, а большой палец указывал направление движения проводника, то остальные пальцы руки укажут направление индукционного тока. Сила этого тока пропорциональна разности плотности потоков внешней энергии впереди и сзади частиц. Эта разность плотности потоков пропорциональна скорости движения проводника во внешнем магнитном поле, т.к. чем больше скорость движения проводника, тем больше становится плотность потока внешней энергии впереди частиц, и меньше становится плотность потока внешней энергии сзади частиц. Отсюда, индукционный ток в проводнике пропорционален скорости движения проводника во внешнем магнитном поле. Наибольший индукционный ток в проводнике возникает в направлении, в котором изменение разности потенциалов индукционного тока является наибольшим. Наибольшим изменение разности потенциалов индукционного тока в проводнике является в направлении, которое является перпендикулярным эквипотенциальным поверхностям этого тока. Эквипотенциальные поверхности этого тока располагаются в плоскостях, в которых движется внешний магнитный поток, и которые являются перпендикулярными направлению движения проводника. В результате получаем, что наибольший индукционный ток в проводнике возникает в направлении, которое является перпендикулярным направлению движения энергии во внешнем магнитном потоке и направлению движения проводника. Наибольший же ток в проводнике возникает, когда направление проводника является перпендикулярным направлению движения энергии во внешнем магнитном потоке и направлению движения проводника. Ток возникает в веществе, если между частицами вещества под действием разности потенциалов внешнего электрического поля возникают связи проводимости. Связи проводимости между частицами возникают, когда оси частиц, под действием внешнего электрического 270 поля разворачиваются в направлении силовых линий этого поля. Разворот осей частиц происходит потому, что увеличивается подвижность частиц в результате подпитки их энергией внешнего электрического поля. Внешний магнитный поток, проходя через проводник, тоже подпитывает частицы проводника энергией. Подвижность частиц тоже увеличивается, и оси частиц, в которых возникает индукционный ток, разворачиваются в направлении, в котором скорость движения энергии индукционного тока оказывается наибольшей. Наибольшей скорость движения энергии индукционного тока оказывается в направлении, в котором возникает наибольший индукционный ток. В результате, оси индуцированных частиц разворачиваются в направлении, перпендикулярном направлению движения энергии во внешнем магнитном потоке и направлению движения проводника. При этом и связи проводимости между частицами возникают тоже в этом направлении. Теперь рассмотрим, что происходит в неподвижном проводнике, при изменении напряжённости внешнего магнитного поля вокруг проводника. Поместим неподвижный проводник между полюсами подковообразного магнита. Между полюсами этого магнита от северного полюса к южному движется поток энергии, который подпитывает частицы проводника, оси которых располагаются не по направлению магнитного потока, энергией. При изменении напряжённости магнитного поля подковообразного магнита, происходит изменение плотности энергии этого поля вокруг проводника. При увеличении напряжённости магнитного поля, плотность энергии вокруг проводника увеличивается. При уменьшении напряжённости магнитного поля, плотность энергии магнитного поля вокруг проводника уменьшается. Увеличение плотности энергии вокруг проводника происходит в результате увеличения количества энергии, поступающей от оси поля. Уменьшение плотности энергии происходит в результате уменьшения количества энергии, поступающей от оси поля. Ось магнитного поля в подковообразном магните проходит через центр подковы, поэтому изменение плотности энергии в магнитном потоке происходит перпендикулярно движению магнитного потока между полюсами. При этом вместе с плотностью энергии, перпендикулярно движению энергии в магнитном потоке между 271 полюсами, происходит и перемещение эквипотенциальных и силовых линий поля. Силовые линии такого магнитного поля, в плоскости перпендикулярной оси поля, выглядят как раскручивающаяся от оси поля спираль. При перемещении силовых линий магнитного потока, в результате взаимодействия магнитного потока с вихрями частиц, они на какое-то время задерживаются частицами, а затем разрываются и соединяются с другой стороны частиц. При этом плотность энергии в потоке, обтекающем частицу со стороны, откуда происходит перемещение силовых линий магнитного потока, и скорость движения энергии в нём оказываются больше, чем плотность энергии в потоке, обтекающем частицу со стороны, куда происходит перемещение силовых линий магнитного потока, и скорость движения энергии в нём (рис.17.4). В результате, подпитка внешней энергией частиц, у которых поток с большей плотностью находится с той стороны частиц, откуда происходит перемещение силовых линий магнитного потока, оказывается больше (рис.17.4 слева), чем подпитка внешней энергией частиц, у которых поток с большей плотностью находится с той стороны частиц, куда происходит перемещение силовых линий магнитного потока (рис.17.4 справа). Пропорционально подпитке, устанавливается скорость движения энергии внутри нейтрального кольца частиц, а, следовательно, и величина потока энергии внутри их нейтрального кольца. Рис. 17.4 На рис. 17.4 тоже изображены те же частицы, что и на рис. 17.2, чёрными стрелками на этом рисунке показано направление перемещения силовых линий магнитного потока. 272 Т.е. поток энергии, проходящий через частицы с взаимно противоположным направлением осей, в таком переменном магнитном поле тоже оказывается не одинаковым, и в проводнике возникает индукционный ток. При этом магнитный поток и силовые линии поля в этом потоке ориентируют оси частиц перпендикулярно направлению внешнего магнитного потока и направлению, в котором смещаются силовые линии этого потока. В результате, индукционный ток оказывается направлен перпендикулярно внешнему магнитному потоку и направлению, в котором смещаются силовые линии этого потока. Направление тока, как и в предыдущем случае, совпадает с направлением большего потока энергии, проходящего внутри нейтрального кольца частиц. На рисунке 17.4 такая частица находится слева, её ось направлена от нас, поэтому и ток на этом рисунке направлен тоже от нас. Из этого рисунка, направление индукционного тока при изменении напряжённости внешнего магнитного поля, можно определить по правилу левой руки. Если левую руку расположить таким образом, чтобы поток энергии входил в ладонь, а большой палец указывал направление, в котором смещаются силовые линии этого потока, то остальные пальцы руки укажут направление индукционного тока. Индукционный ток в этом случае пропорционален скорости перемещения силовых линий внешнего магнитного потока. Скорость же перемещения силовых линий магнитного потока будет пропорциональна частоте колебания напряжённости переменного магнитного поля. Т.е. индукционный ток в этом случае будет пропорционален частоте колебания напряжённости переменного магнитного поля. Наибольший индукционный ток в проводнике возникает, если направление проводника совпадает с направлением наибольшего индукционного тока в проводнике. Т.е. если направление проводника оказывается перпендикулярно направлению внешнего магнитного потока и направлению, в котором перемещаются силовые линии магнитного потока. 17.4. Сверхпроводимость. При температурах близких к абсолютному нулю, в некоторых веществах возникает такое явление, как сверхпроводимость. Это явление было открыто на замкнутом проводнике из твёрдой ртути, который помещался между полюсами электромагнита. При выключении тока в обмотке электромагнита, в проводнике возникал индукционный ток, который при обычных 273 условиях быстро затухал. Но если температура проводника была ниже критической температуры, то индукционный ток продолжал идти по проводнику без ослабления очень долгое время. Рассмотрим, что происходит в этом опыте в таком проводнике. В результате подпитки частиц проводника энергией от изменяющегося магнитного поля, оси частиц, насколько позволяет их подвижность, ориентируются в направлении, перпендикулярном потоку энергии этого поля, образуя между частицами связи проводимости. И по ним, в направлении перпендикулярном потоку внешней энергии и направлению перемещения силовых линий магнитного потока, начинает двигаться энергия магнитных полей частиц, создавая в проводнике индукционный ток. Потенциал этой энергии больше потенциала энергии в окружающей среде, поэтому часть этой энергии рассеивается из проводника в окружающее пространство, создавая вокруг него вихревое поле. Источником энергии этого индукционного тока является переменное магнитное поле, поэтому этот индукционный ток может существовать только до тех пор, пока вокруг проводника существует такое поле. При температурах проводника выше критической, если переменное магнитное поле вокруг проводника исчезает, то связи проводимости между частицами разрушаются, энергия индукционного тока рассеивается в окружающее пространство, и индукционный ток в проводнике затухает. При температуре же ниже критической, ток по проводнику идёт и после исчезновения переменного магнитного поля, следовательно, при этих внешних условиях у проводника появляется какой-то другой источник тока. Ток – это направленное движение энергии в форме вихря по осям цепочек проводимости, т.е. по осям цепочек частиц. Движение энергии в форме вихря по осям цепочек частиц всегда происходит в твёрдом и жидком веществе, и, следовательно, в любом твёрдом и жидком веществе уже существуют микротоки. Источником энергии этих микротоков является внешнее естественное поле. Но т.к. цепочки частиц в веществе не соединены последовательно и не замкнуты, то эта энергия направленного движения в веществе не образует и ток в нём не возникает. Однако если соединить все цепочки в веществе последовательно, так чтобы энергия в них могла двигаться в одном направлении и замкнуть их, то тогда энергия магнитных полей частиц, двигаясь по ним 274 в форме вихря, будет создавать в этом веществе ток. Это тоже будет индукционный ток. И источником этого тока будут внешнее естественное поле, которое подпитывает частицы проводника энергией. Однако из этого следует, что если в проводнике возникают связи проводимости от электрического или индукционного тока, то в нём также возникает и индукционный ток от внешнего естественного поля. И, следовательно, любой ток, идущий по проводнику, имеет две составляющие: составляющую тока от искусственного источника энергии, и составляющая тока от внешнего естественного поля. И в этом опыте индукционный ток тоже имеет две составляющие: составляющая тока от переменного магнитного поля и составляющая тока от внешнего естественного поля. Следовательно, когда при температуре ниже критической переменное магнитное поле исчезает, в проводнике остаётся индукционный ток от внешнего естественного поля. Существовать такой ток может только, если в проводнике, после затухания индукционного тока от внешнего переменного магнитного поля, связи проводимости между частицами остаются. Следовательно, при температуре ниже критической в сверхпроводниках возникают условия, при которых эти связи проводимости между частицами не разрушаются. Распад связей проводимости в веществе происходит в результате разворота осей частиц по направлению потоков энергии, от которых происходит подпитка частиц внешней энергией. В кристаллических веществах подпитка энергией частиц происходит непосредственно от магнитных полей кристаллов, которые в свою очередь подпитываются энергией от внешних естественных полей. И чтобы связи проводимости в веществе не распадались, сила взаимодействия в этих связях должна быть больше силы, которая ориентирует оси частиц в направлении потоков энергии магнитных полей кристаллов. С уменьшением температуры проводника, т.е. с уменьшением напряжённости внешнего естественного поля, напряжённость магнитного поля кристаллов уменьшается. С уменьшением же его напряжённости, уменьшается и сила, которая ориентирует оси частиц в направлении потоков энергии магнитных полей кристаллов. В тоже время увеличивается подпитка частиц энергией от магнитного и электрического полей соседних частиц. Это было установлено в главе «Температура и давление». Подпитка от магнитных полей соседних частиц происходит через магнитные потоки между 275 частицами, в том числе и через магнитные потоки между частицами, в связях проводимости. Это увеличение магнитных потоков, увеличивает силы взаимодействия между частицами в связях проводимости, которые укрепляют эти связи. Т.е. при уменьшении температуры вещества, силы связи между частицами в цепочках проводимости увеличиваются, а силы, которые ориентируют оси частиц по направлению потоков энергии магнитных полей кристаллов, уменьшаются. В результате, при температуре ниже критической, в некоторых веществах силы взаимодействия между частицами в цепочках проводимости становятся больше сил, ориентирующих оси частиц по направлению потоков энергии магнитных полей кристаллов. Такое изменение сил, ориентирующих оси частиц, и приводит к тому, что в этих веществах связи проводимости, после затухания индукционного тока от переменного магнитного поля, не распадаются. Опытным путем установлено, что сверхпроводимость возникает только у веществ, которые являются плохими проводниками. Чем можно объяснить такую зависимость? Чтобы оси частиц, после ухода из вещества внешнего переменного магнитного поля, не разворачивались в направлении потоков энергии магнитных полей кристаллов, сила взаимодействия между частицами в связях проводимости должна быть больше сил, ориентирующих оси частиц по направлению потоков энергии магнитных полей кристаллов. Т.е. сила взаимодействия между частицами в связях проводимости должна быть больше какой-то определённой величины. Сила взаимодействия между частицами пропорциональна силе притяжения между ними. А сила притяжения между частицами пропорциональна разности потенциалов внутренних полей этих частиц, это следует из материала десятой главы. Отсюда, сила взаимодействия между частицами пропорциональна разности потенциалов внутренних полей этих частиц. Разность же потенциалов внутренних полей частиц является источником электрического сопротивления вещества. Следовательно, чтобы сила взаимодействия между частицами в связях проводимости была больше той определённой величины, о которой говорилось выше, электрическое сопротивление вещества тоже должно быть больше какой-то определённой величины. Т.е. это вещество должно иметь достаточно большое электрическое сопротивление. 276 Установлено также, что один и тот же элемент, если у него возникает несколько кристаллических решёток, в зависимости от структуры кристаллической решётки, может быть, а может и не быть сверхпроводником. Сила взаимодействия между частицами в связях проводимости зависит не только от разности потенциалов внутренних полей частиц, но и от расстояния между ними при этих связях, а эти расстояния зависят от типа кристаллической решётки, в котором находятся атомы этого элемента. С изменением типа кристаллической решётки изменяются расстояния между частицами и цепочками частиц в кристалле, а вместе с ними, и расстояния между частицами в цепочках проводимости, и сила взаимодействия между частицами в связях проводимости. И как было установлено выше, от величины этой силы и зависит, возникает, или не возникает сверхпроводимость в веществе. Как видно из этого материала, сопротивление вещества в этом опыте при температуре ниже критической не становится равно нулю, и, следовательно, это явление не является сверхпроводимостью. В этом опыте происходит генерация тока в проводнике от внешнего естественного поля, поэтому это явление можно было бы назвать самогенерацией тока, а проводник в этом опыте – проводникомгенератором. 17.5. Электроосмос. Это явление можно наблюдать на следующем опыте. Для проведения этого опыта необходимо взять U-образную стеклянную трубку и насыпать в неё песок, так чтобы он в горизонтальной части трубки образовал перегородку между её вертикальными частями. Затем нужно налить в трубку воды до половины её вертикальных частей. Т.к. песок пропускает воду, то уровень воды в обоих вертикальных частях трубки установится одинаковый. Затем, опустить в обе вертикальные части трубки в воду электроды и подключить их к источнику тока. После этого вода из трубки с положительным электродом начнёт переходить в трубку с отрицательным электродом, и уровень воды в трубке с положительным электродом опустится, а в трубке с отрицательным электродом поднимется. Такое явление и называется электроосмосом. Изменение уровня воды в трубках может происходить только в результате изменения давления воды в них. Давление воды в трубке с положительным электродом во время проведения этого опыта увеличилось. Давление же воды в трубке с отрицательным электродом 277 или уменьшилось, или осталось без изменения, или если увеличилось, то значительно меньше, чем в трубке с положительным электродом. Давление воды в трубках пропорционально весу молекул воды в них. Вес молекул воды пропорционален напряжённости их магнитного поля, а напряжённость магнитного поля молекул воды пропорциональна напряжённости внешнего поля в трубках. При подключении электродов к источнику тока, в воде, кроме внешнего естественного поля, возникает также внешнее электрическое поле, и напряжённость магнитного поля молекул в трубках будет пропорциональна также напряжённости этого электрического поля. Т.к. напряжённость естественного внешнего поля в обоих трубках является одинаковой, то необходимо выяснить, какой является напряжённость электрического поля в трубках. Песок является диэлектриком, и энергия источника тока не движется по частицам песка. Через песок энергия движется только по молекулам воды, которые находятся между частицами песка. Это резко уменьшает количество энергии, которое попадает в трубку с отрицательным электродом. Пропорционально количеству энергии электрического поля, которая движется в трубках с разных сторон песчаной перегородки, в них устанавливается и напряжённость этого поля. Поэтому напряжённость электрического поля с той стороны перегородки, где находится положительный электрод, оказывается больше напряжённости этого поля с той стороны перегородки, где находится отрицательный электрод. В результате, и вес молекул воды и давление воды в трубке с положительным электродом оказывается больше веса молекул воды и давления воды в трубке с отрицательным электродом. Вот под действием этой разности давлений с обоих сторон песчаной перегородки, молекулы воды из трубки с положительным электродом и перемещаются в трубку с отрицательным электродом. При перемещении молекул воды, вес воды в трубке с положительным электродом уменьшается, а в трубке с отрицательным электродом увеличивается. Пропорционально весу, изменяется и давление воды в трубках с обоих сторон песчаной перегородки. Когда давление воды с обоих сторон этой перегородки становится одинаковым, перемещение молекул воды из трубки с положительным электродом в трубку с отрицательным электродом прекращается. 17.6. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 278 1. Переход энергии от одного тела к другому происходит в результате разности в напряжённости полей частиц этих тел. При таком переходе тело, в которое перешла энергия, становится условно положительно заряженным, а тело, из которого ушла энергия, становится условно отрицательно заряженным. Если сближать таких два тела, имеющих одинаковый знак заряда, то потенциал поля в промежутке между телами оказывается больше потенциала поля с наружи тел, и между этими телами возникает сила отталкивания. Т.к. эти тела не имеют электрического заряда, то это будет сила отталкивания неполного электрического взаимодействия. Если же сближать два тела, заряженные таким образом и имеющих разные знаки заряда, или одно заряженное, а другое не заряженное, то частицы тела имеющего меньший потенциал начинают поглощать энергию, распространяющуюся от тела с большим потенциалом. При этом между ними возникает гравитационное взаимодействие, и эти тела начинают притягиваться друг к другу. 2. Если по проводнику течёт электрический ток, то потенциал энергии проводника становится больше потенциала энергии окружающей среды. Под действием этой разности потенциалов, часть энергии источника тока рассеивается в окружающее пространство, создавая вокруг него вихревое поле, которое называется также магнитным полем. Если электрический ток является постоянным, то и магнитное поле вокруг проводника тоже является постоянным. Если электрический ток является переменным, то вокруг проводника возникает переменное магнитное поле. Электромагнитное же поле в природе не существует. 3. Магнитный поток, обтекая частицы, оси которых располагаются перпендикулярно магнитному потоку, по поверхности частиц, подпитывает их энергией. Если магнитный поток является переменным, то подпитка частиц, оси которых имеют с взаимно противоположные направления, является неодинаковым, и в проводнике возникает направленное движение энергии, которое называется индукционным током. 4. Любой ток в проводнике имеет две составляющие: составляющую от искусственного источника тока и составляющую от естественного внешнего поля. И при обычных условиях, если исчезает составляющая от искусственного источника тока, связи проводимости в проводнике распадаются, а вместе с ними, исчезает и составляющая от 279 естественного внешнего поля. В сверхпроводниках же, при температуре ниже критической, когда энергия от искусственного источника тока уходит из проводника, связи проводимости не распадаются, и в сверхпроводнике остаётся составляющая от естественного внешнего поля. При этом электрическое сопротивление проводника не становится равно нулю. Глава 18. Элементарные частицы. Термин элементарные частицы означает простейшие частицы, т.е. наименьшие частицы, из которых состоит вещество. К настоящему времени открыто около трёхсот различных частиц, большая часть из которых не являются составляющими вещества. 18.1. Классификация частиц. Большинство из этих частиц сразу после образования распадаются, т.к. они являются неустойчивыми. Неустойчивые частицы – это частицы, которые не могут существовать при существующих внешних условиях. Поэтому все элементарные частицы можно разделить на две группы – это устойчивые и неустойчивые частицы. Устойчивых частиц в коре и атмосфере Земли тоже не мало. Их можно разделить также на две группы: частицы имеющие массу покоя, и частицы, не имеющие массу покоя. К частицам, имеющим массу покоя, относятся атомы всех существующих элементов, их больше двухсот. Вот только эти частицы и являются составляющими вещества. Наименьшие из них – это атомы водорода. Протон и нейтрон – это два различных состояния атома водорода. Протон – это обычное состояние атома водорода в существующих внешних условиях. В этих условиях атомы водорода имеют потенциал меньше единицы, поэтому 280 являются химически активными и могут находиться только в составе молекул. Нейтрон – это возбуждённое состояние атома водорода. В этом состоянии атомы водорода имеют потенциал больше единицы и являются нейтральными. Это состояние атомов водорода в существующих внешних условиях является неустойчивым. Через какоето время после возбуждения, излишки энергии уходят из нейтронов в окружающую среду, и они становятся протонами, которые затем соединяются в молекулы. Электроны, фотоны и другие частицы, не имеющие массу покоя, это кванты энергии. Образуются они в возбуждённых частицах имеющих массу покоя, или в плазменных космических телах, в результате отражения вихрей электрического поля космических тел на сферах отражения. Часть отражённой энергии, скорость поступательного движения которой больше скорости поступательного движения вновь формирующегося из отражённой энергии вихря, определёнными порциями (квантами) уходит за пределы космического тела в виде излучения. Подробно как происходит образование квантов, рассматривалось во второй главе. 18.2. Кванты. Квант представляет собой небольшое скопление энергии. Потенциал этого скопления энергии больше потенциала энергии среды, по которой он движется. Под действием этой разности потенциалов, энергия кванта распространяется в окружающее пространство, образуя поле. Скорость распространения энергии этого поля пропорциональна его напряжённости. Скорость же движения самого кванта пропорциональна напряжённости поля, в котором он образовался. Напряжённость поля, в котором образовался квант, значительно больше напряжённости поля кванта, поэтому и скорость движения кванта значительно больше скорости распространения вихрей его собственного поля. В результате, квант обгоняет вихрь своего поля, и поступательное движение его вихря может происходить только в сторону, противоположную направлению его движения. При этом квант приобретает форму конуса, вершина которого направлена по направлению его движения. Т.к. энергия поля кванта распространяется в форме вихря, то квант похож на отрезок раскручивающейся спирали, ось которой совпадает с траекторией его движения. Имея форму конуса и вихревое движения 281 энергии в нём, кванты при движении ввинчиваются в потоки внешней энергии, что увеличивает их проникающую способность. Потенциал вихревого поля кванта впереди кванта равен нулю. В носовой части кванта он имеет наибольшее значение. С распространением вихря кванта от его начала к хвосту, диаметра вихря кванта увеличивается, а потенциал его вихревого поля уменьшается. Та область кванта, где потенциал его вихря становится равным потенциалу среды, в которой он движется, является концом кванта. Квант также можно сравнить с кометой, сзади которой развивается её хвост. Но у кометы этот хвост не имеет жёсткой связи с самой кометой, поэтому он не оказывает никакого влияния на движение кометы. У кванта же этот хвост является телом кванта, поэтому он действует как руль. Если кванты движутся не по направлению потока внешней энергии, как это происходит в электрическом поле, в котором они образовались, а под каким-то углом к направлению потока внешней энергии, то внешний поток будет давить на боковую поверхность квантов. Давление внешнего потока энергии на разные части кванта будут неодинаковое, оно будет пропорционально площади поверхности частей кванта, контактирующей с этим потоком. У конуса, которым является квант, боковая поверхность тоже имеет форму конуса. При такой форме, площадь боковой поверхности хвостовой части кванта больше площади боковой поверхности его носовой части. В результате, давление потока внешней энергии на хвостовую часть кванта будет больше, чем на его носовую часть. Под действием этой разности давлений, хвост кванта разворачивается в направлении движения потока внешней энергии, а носовая его часть разворачивается навстречу этому потоку. 282 a) Рис. 18.1 b) На рис. 18.1 синим цветом изображены траектории поступательного движения внешнего потока энергии. Зелёным цветом изображён квант. Чёрными стрелками показано направление поступательного движения его вихря, красными – силы, действующие на квант со стороны внешнего потока энергии. В результате, движение квантов в потоке внешней энергии происходит в направлении большего потенциала, или если движение происходит между электродами в электрическом поле, то в сторону положительного электрода (рис. 18.1). Заряд же кванта на направление его движения не влияет. Поле, в котором кванты образовались, также не оказывает влияния на их движение, т.к. скорость движения квантов больше скорости движения вихрей этого поля. Свет от далёких звёзд, а также другие излучения от них, идут к нам миллионы, и даже миллиарды лет. А это значит, что кванты могут существовать миллиарды лет. Энергия всех частиц рассеивается в окружающее пространство, поэтому существовать все частицы, в том числе и кванты, могут только, если происходит подпитка их внешней энергией. Рассеивание энергии квантами происходит в сторону, противоположную направлению их движения, и в стороны, перпендикулярные направлению их движения. В направлении движения квантов, рассеивания их энергии не происходит, т.к. скорость квантов больше скорости движения энергии при энергообмене. Кванты движутся в потоке, поэтому при распространении энергии в направлении, перпендикулярном направлению движения квантов, их энергия отражается от энергии квантов, движущихся сбоку, т.к. вихри квантов 283 имеют одинаковое направление вращательного движения. В результате, потерь энергии квантов в этом направлении не происходит. Энергия квантов, которая рассеивается в сторону противоположную направлению их движения, не отчего не отражается, поэтому эту энергию кванты теряют. Однако кванты в потоке движутся в цепочках друг за другом, и эта энергия подпитывает кванты, которые движутся сзади. В результате, все кванты, кроме тех которые движутся в потоке первыми, имеют внешнюю подпитку энергией, и только первые в потоке кванты, остаются без подпитки внешней энергией. Не имея подпитки, кванты, которые движутся в потоке первыми, через какое-то время рассеивают свою энергию и исчезают. Затем первыми становятся те кванты, которые были вторыми. Когда эти кванты тоже рассеют свою энергию, они тоже исчезают, и следующие в цепочках кванты становятся первыми, и т.д. В результате, исчезновение квантов происходит только по фронту волны излучения. А т.к. кванты движутся значительно быстрее, чем распространяется энергия при энергообмене, то прежде чем они исчезают, они преодолевают огромные расстояния. Все излучения во Вселенной распространяются от точечных источников, поэтому движение квантов происходит в радиальных от этих источников направлениях. При движении в радиальных направлениях, происходит уменьшение плотности квантов в потоке, и это приводит к уменьшению энергии квантов, с увеличением расстояния от источника излучения. Если же излучение происходит в форме луча, а такое излучение может быть только искусственным, то энергообмен потока квантов с окружающей средой происходит через боковую поверхность луча. Здесь потери энергии квантов будут пропорциональны площади боковой поверхности луча. Т.к. вихри у квантов в потоке вращаются в одну сторону, то между цепочками квантов в потоке возникают силы притяжения, которые и не дают квантам, движущимся в луче, рассеиваться в направлении, перпендикулярном движению потока. Однако энергия квантов имеет определённый потенциал, и если движение квантов происходит в форме луча, то между потоком квантов и окружающим пространством возникает разность потенциалов. Эта разность потенциалов возбуждает силы, которые будут выталкивать кванты в сторону перпендикулярную направлению их движения. Если эти силы отталкивания оказываются больше сил 284 притяжения между цепочками квантов, то происходит отклонение какой-то части цепочек квантов от прямолинейной траектории, и попадание их в область тени. Когда же кванты попадают во внешнюю среду, потенциал энергии которой больше наибольшего потенциала вихря кванта, то кванты в такой среде оказываются пространством с меньшей динамической плотностью. В результате энергообмена между внешней средой и квантами, внешняя энергия заполняет это пространство с меньшей динамической плотностью, и кванты перестают существовать. Т.е. внешняя среда с большим потенциалом энергии (с большей динамической плотностью энергии) чем у квантов поглощает их. Однако если кванты движутся в вихревом поле, расстояние между витками которого равно расстоянию между квантами и скорость поступательного движения которого равна скорости движения квантов, то тогда поглощения квантов этим полем не происходит. Такое поле оказывается для квантов прозрачным. 18.3. Характеристики излучений. Основными характеристиками излучения является частота излучения, а также скорость движения, масса и заряд квантов этого излучения. Излучения образуются в электрическом поле любого космического тела, если его возбудить. В настоящее время наиболее изученными являются излучения атомов. Поэтому рассмотрим характеристики излучений, которые возникают в атомах. Для большинства элементов известны полные спектры излучения. При сравнении этих спектров видно, что чем больше масса и заряд атомов элемента, тем больше частота излучения, с которой начинается этот спектр. И наоборот, чем меньше масса и заряд атомов элемента, тем меньше частота излучения, с которой начинается этот спектр. У атомов самых тяжёлых элементов (радиоактивных элементов) спектр излучения начинается с γ-излучения, а у атомов водорода спектр излучения начинается с излучения в видимом спектре диапазона частот. Частота каждого излучения пропорциональна напряжённости электрического поля на сфере отражения, где происходит образование квантов этого излучения. Наибольшей частотой обладает γ-излучение, затем по мере уменьшения частоты, идёт рентгеновское излучение, электронное излучение и фотонное излучение. Следовательно, в этой же последовательности от центра атома возникают и эти излучения. 285 Часть излучений в спектре излучения атомов, которые имеют наибольшую частоту, образуются в ядре атомов, другая часть излучений атомов образуются в их электронном облаке. В атомах тяжёлых элементов, определить в какой области атома образуется то или иное излучение можно по проникающей способности этого излучения. Проникающая способность излучения пропорциональна величине импульса, который кванты получают при своем образовании. Величина этого импульса пропорциональна скорости движения энергии на сфере отражения, на которой происходит образование этих квантов. А скорость движения энергии на сфере отражения в свою очередь пропорциональна напряжённости электрического поля атома на этой сфере. Из этого следует, что величина импульса квантов пропорциональна напряжённости электрического поля на сфере отражения, на которой происходит образование этих квантов. Наибольшую напряжённость электрического поля атомы имеют в области своего ядра, следовательно γ-излучение и рентгеновское излучение, которые имеют наибольшую проникающую способность, образуются в ядре атома. Электронное и фотонные излучения обладают низкой проникающей способностью. Следовательно, электронное излучение возникает или в ядре, на границе его с электронным облаком, или в электронном облаке. Фотонное же излучение возникает в электронном облаке атомов. Скорость движения квантов тоже пропорциональна величине импульса, полученного ими при образовании. Т.е. она тоже должна быть пропорциональна напряжённости электрического поля атома на сфере отражения. Поэтому уменьшение скорости движения квантов тоже должно происходить в той же последовательности, что и уменьшение частоты излучения. Наибольшую скорость движения должны иметь кванты γ-излучения, затем, по мере убывания скорости идут кванты рентгеновского излучения, затем электроны, и затем фотоны. Но электроны имеют скорость движения меньше скорости фотонов видимого света. В катодных лучах, которые являются потоком электронов, скорость электронов примерно в два раза меньше скорости света. β-частицы, которые тоже считаются электронами, при радиоактивном излучении почти достигают скорости фотонов света, но т.к. данных о скорости фотонов света, образующихся в атомах радиоактивных элементов нет, то будем пока считать, что скорость электронов примерно в два раза меньше скорости света. Т.е. в 286 действительности, изменение скорости движения квантов не происходит в той же последовательности, что и уменьшение частоты излучения. Импульс частицы – это произведение массы частицы на её скорость, и скорость движения квантов будет пропорциональна импульсу квантов и обратно пропорциональна их массе. Из этого следует, что если импульс электронов является не намного больше импульса фотонов света, а скорость фотонов света почти в два раза больше скорости электронов, то масса электронов должна быть больше чем в два раза больше массы фотонов света. Чтобы понять, как изменяется скорость движения квантов, с удалением сферы отражения на которой они образуются от центра атома, необходимо выяснить, как изменяется масса квантов образующихся на этих сферах. Масса кванта равна массе отражённой на сфере отражения энергии, скорость которой больше скорости вновь формирующегося из отражённой энергии вихря. Эта масса энергии пропорциональна разности напряжённости электрического поля на сфере, где начинается отражение энергии, и напряжённости электрического поля в точке, где скорость отражённой энергии становится не больше скорости вновь формирующегося импульса. В этой точке происходит отделение кванта от отражённой энергии, скорость которой оказывается не больше скорости движения вновь формирующегося импульса, поэтому назовём эту точку точкой отделения. Эта разность напряженностей электрического поля, делённая на расстояние между сферой отражения и точкой отделения, является скоростью изменения напряжённости электрического поля в этой области поля. Скорость изменения напряжённости электрического поля на графике напряжённости электрического поля от расстояния, пропорциональна углу наклона графика к оси расстояний. Следовательно, и масса квантов пропорциональна углу наклона графика напряжённости электрического поля от расстояния к оси расстояний, в точке графика, где он пересекается со сферой отражения. По углу наклона, график напряжённости электрического поля можно разделить на три основных участка. Первый участок находится в ядре атома, на этом участке график круто опускается вниз. Третий участок находится в области электронного облака атома. На этом участке график идёт почти параллельно оси расстояний и напряжённость поля в этой области графика изменяется незначительно. 287 Второй участок находится на границе ядра и электронного облака, на этом участке происходит изгиб графика. На первом и третьем участках угол наклона графика к оси расстояний изменяется очень незначительно. Следовательно, и масса квантов образующихся на этих участках электрического поля, на разных сферах отражения, тоже изменяются очень не значительно. Поэтому, чтобы упростить ситуацию, массу квантов образующихся на каждом из этих участков будем считать одинаковой. А т.к. угол наклона графика к оси расстояний на первом участке значительно больше угла наклона графика к оси расстояний на третьем участке, то и масса квантов образующихся на первом участке значительно больше массы квантов образующихся на третьем участке. На втором же участке графика, т.е. при переходе с первого участка графика на третий, угол наклона графика уменьшается. И если на этом участке возникают сферы отражения, то на нём происходит значительное уменьшение массы образующихся квантов. Импульс же квантов пропорционален напряжённости электрического поля на сфере отражения, на которой происходит образование квантов. В результате, скорость квантов, образующихся на первом и третьем участках графика, изменяется пропорционально только напряжённости электрического поля на этих участках. При переходе графика с первого на третий участок, т.е. на втором участке графика, если на нём происходит образование квантов, то масса квантов, образующихся на этом участке, резко уменьшается. Импульс квантов тоже уменьшается, но скорость его уменьшения значительно меньше скорости уменьшения массы квантов. В результате, на втором участке происходит резкое увеличение скорость движения образующихся квантов, и в начале третьего участка она оказывается значительно больше скорости движения квантов, образующихся в конце первого участка. Отношение массы квантов образующихся на первом участке к массе квантов образующихся на третьем участке, будет равно отношению угла наклона графика к оси расстояний на первом участке к углу наклона графика к оси расстояний на третьем участке. Это отношение является намного больше двух. Поэтому скорость квантов, образующихся в конце первого участка, будет больше чем в два раза меньше скорости квантов, образующихся в начале третьего участка. 288 Отсюда следует, что электроны образуются в области ядра атома около границы с электронным облаком, а кванты света – в области электронного облака, но возможно не вначале этого облака, а немного дальше, т.к. между электронным излучением и фотонным излучением находится излучение ультрафиолетового диапазона. При этом образование квантов ультрафиолетового диапазона происходит или на втором участке графика напряжённости электрического поля, или в начале третьего участка. Если образование ультрафиолетового излучения происходит в начале третьего участка графика, то скорость движения квантов ультрафиолетового излучения будет больше скорости движения квантов света. Графики напряжённости электрического поля от расстояния атомов всех элементов имеют одинаковую форму, а поэтому имеют и одинаковые углы наклона, одинаковых участков графика, к оси расстояний, и одинаковую скорость изменения напряжённости электрического поля, на одинаковых участках графика. В результате, и масса квантов, образующихся на одинаковых участках графика напряжённости электрического поля в атомах всех элементов, является одинаковой. Импульс же квантов и скорость их движения пропорциональны напряжённости электрического поля атомов. Напряжённость электрического поля атомов каждого элемента пропорциональна порядковому номеру элемента в периодической таблице элементов. И с увеличением порядкового номера элемента, увеличивается величина импульса и скорость движения квантов, образующихся на одинаковых участках графика напряжённости электрического поля атомов. Примером этого являются электроны в катодных лучах и βчастицы при радиоактивном излучении. И те и другие частицы имеют одинаковую массу, но т.к. напряжённость электрического поля атомов радиоактивных элементов значительно больше напряжённости электрического поля атомов, которые излучают катодные лучи, то и скорость движения β-частиц значительно больше скорости движения электронов в катодных лучах. Графики напряжённости электрического поля от расстояния не только атомов, но и всех космических тел имеют одинаковую форму, а, следовательно, и одинаковые углы наклона одинаковых участков графика к оси расстояний, и одинаковую скорость изменения напряжённости электрического поля на одинаковых участках графика. А 289 это значит, что и масса квантов, образующихся на одинаковых участках графика электрического поля атомов и электрического поля космических макротел тоже должна быть одинаковой. Но на самом деле это не так. Масса квантов, образующихся в космических макротелах, значительно больше массы квантов, образующихся в атомах. Масса квантов, образующихся на одинаковых участках графика электрического поля атомов и электрического поля космических макротел, может быть одинаковой только в том случае, если угол наклона графика к оси расстояний на первом и третьем участках вообще не изменяется. В действительности же угол наклона графика к оси расстояний и на первом и на третьем участках, хотя очень незначительно, но изменяется. А, следовательно, и масса квантов, образующихся на этих участках, хотя очень незначительно, но тоже изменяется. И т.к. угол наклона графика на этих участках, с удалением от центра источника этого поля, уменьшается, то и масса квантов, образующихся на этих участках, тоже уменьшается. Это уменьшение массы происходит пропорционально напряжённости электрического поля на сферах отражения, где происходит образование квантов. Из этого следует, что с изменением напряжённости электрического поля на сферах отражения космических тел пропорционально изменяется и масса квантов и скорость их движения. Но тогда масса квантов, образующихся на одинаковых участках графика напряжённости электрического поля атомов разных элементов, не является одинаковой. А это значит, что и масса электронов в катодных лучах и β-частиц в радиоактивном излучении тоже является разной. Однако разницу в их массах зарегистрировать до сих пор не удалось. И это говорит о том, что эта разница является настолько небольшой, что определить её практически не возможно. В тоже время скорость движения электронов в катодных лучах почти в два раза меньше скорости движения β-частиц в радиоактивном излучении. Из этого следует, что хотя и изменение массы квантов, и изменение скорости квантов, происходит пропорционально изменению напряжённости электрического поля, изменение массы квантов происходит значительно медленнее, чем изменение скорости их движения. Поэтому в атомах, которые имеют незначительную по сравнению с космическими макротелами напряжённость электрического поля, изменение массы квантов от изменения напряжённости электрического 290 поля является столь незначительным, что массу квантов, образующихся на одинаковых участках графика напряжённости электрического поля атомов, можно считать одинаковой. В космических же макротелах изменение напряжённости электрического поля на одинаковых участках графика напряжённости этого поля уже приводит к заметному изменению массы квантов. Это изменение массы квантов отражается на массах атомов, которые образуются из этих квантов при охлаждении космических макротел. На нашей планете масса самых тяжёлых атомов более чем в двести раз больше массы самых лёгких атомов. Образование атомов происходит в области электрического поля планеты, которая проходит по третьему участку графика изменения напряжённости её электрического поля, следовательно, и массы квантов, образующихся в начале этой области электрического поля планеты и её конце, больше чем в двести раз отличаются друг от друга. Процесс образования атомов рассматривался в самом начале этой работы, но тогда для полного исследования этого процесса, было недостаточно материала. Материал этой главы даёт возможность дополнить представление об этом процессе, поэтому рассмотрим ещё один аспект этого процесса. Атомы образуются из двух квантов, которые образовались на соседних сферах отражения и которые движутся навстречу друг другу. Кванты движутся навстречу друг другу с определённой скоростью, и образование из них атомов может произойти только, если при столкновении квантов сила отталкивания между ними сможет уравновесить импульс квантов. Если же этого не произойдёт, то от удара кванты разрушаются. Т.е. образование атомов может произойти только при определённом отношении силы отталкивания, возникающей между квантами при столкновении, к импульсу квантов. Сила отталкивания между квантами пропорциональна напряжённости вихревого поля квантов, а напряжённость вихревого поля квантов пропорциональна массе квантов. Импульс же квантов тоже пропорционален массе квантов, а также скорости их движения. Но т.к. масса квантов изменяется значительно медленнее чем скорость движения квантов, то изменение импульса будет происходить в основном в результате изменения скорости движения квантов. Поэтому, чтобы упростить ситуацию будем считать, что импульс квантов изменяется только в результате изменения скорости движения квантов. 291 И тогда образование атомов происходит только из тех квантов, которые имеют определённое отношение массы квантов к скорости их движения. Образование атомов начинается, когда температура плазмы уменьшается до определённой величины. Температура плазмы уменьшается пропорционально напряжённости электрического поля космического тела. При уменьшении напряжённости этого поля, уменьшается и масса квантов и скорость их движения. Но т.к. масса квантов уменьшается значительно медленнее, чем скорость движения квантов, то с уменьшением напряжённости электрического поля космического тела на сфере отражения происходит увеличение отношения массы квантов, образующихся на этой сфере, к скорости их движения. Когда это отношение в образующихся квантах становится достаточным для предотвращения разрушения квантов при столкновении, то в космическом макротеле и начинается перехода плазмы в газ. 18.4. Заряд квантов. То, что кванты всех излучений имеют заряд, подтверждается тем, что мы имеем информацию и о квантах и об излучениях. Информацию о них мы получаем в результате взаимодействия квантов с окружающей средой. Взаимодействие частиц может происходить, только если движение энергии частиц происходит в форме вихря, а при движении энергии в такой форме у неё возникает заряд. Если бы кванты не имели заряда, то взаимодействие между ними и окружающей средой не происходило бы, и мы бы просто ничего не знали об их существовании. Заряд квантов γ-излучения и рентгеновского излучения проявляется в засвечивании фотопластинки, в способности вызывать флуоресценцию, в воздействии на клетки живых организмов, и т.д. Заряд фотонов видимого света проявляется в том, что он возбуждает окончания зрительных нервов в сетчатке глаза, вызывает фотоэффект, и т.д. Однако до настоящего времени удалось определить только заряд электронов. Считается, что кванты других излучений заряда не имеют. Рассмотрим, почему же пока не удалось определить заряд квантов других излучений. Заряд частиц чаще всего определяется в магнитном поле, силовые линии которого направлены перпендикулярно направлению движения частиц. При таком направлении траектории частицы по отношению к силовым линиям поля, между вихрем частицы 292 и магнитным потоком происходит касательное взаимодействие (рис. 18.2). С той стороны частицы, с которой направление вращения вихря частицы совпадает с направлением магнитного потока, происходит увеличение плотности энергии. С противоположной стороны, где направление вращения вихря частицы происходит против направления движения магнитного потока, плотность энергии уменьшается. В результате, под действием разности плотности энергии с двух сторон частицы, на неё действует сила, выталкивающая её из области с большей плотностью энергии в область с меньшей плотностью энергии. Под действием этой силы и происходит отклонение частицы от прямолинейной траектории. Такое отклонение частицы от прямолинейной траектории и позволяет говорить о том, что частица имеет заряд. Рис. 18.2 На рис. 18.2 изображены две частицы, летящие от нас. У частицы слева – правое вращение вихря, у частицы справа – левое вращение вихря. Зелёной стрелка показывает направление силы действующей на частицу. Если частица имеет правое вращение вихря по ходу её движения, как на рис. 18.2 слева, частица будет перемещаться влево. Если частица имеет левое вращение вихря по ходу её движения, как на рис. 18.2 справа, частица будет перемещаться вправо. Сила, действующая на частицу, будет пропорциональна скорости вращательного движения вихря частицы и напряжённости поля в магнитном потоке. Из этих двух параметров, с зарядом частицы связана только скорость вращательного движения её вихря. Однако вихревая форма движения имеет две составляющие: поступательную и вращательную 293 составляющие движения. Поэтому любой заряд, и заряд кванта в том числе, можно разложить на две составляющие: поступательную составляющую заряда и вращательную составляющую заряда. Поступательная составляющая заряда кванта пропорциональна скорости поступательного движения вихря кванта, а вращательная – скорости вращательного движения вихря кванта. В рассмотренном выше методе, определялась только одна составляющая заряда, это его вращательная составляющая, другую же составляющую заряда, его поступательную составляющую, этим методом определить нельзя. Поэтому и полную величину заряда частиц этим методом определить тоже нельзя. Следовательно, и заряд электронов, если он определялся в магнитном поле, является неполным, и в действительности заряд электронов является больше. Скорость вращательного движения вихря кванта пропорциональна напряжённости вихревого поля кванта, а она в свою очередь пропорциональна плотности энергии в вихре кванта. Т.к. вихрь кванта направлен в сторону, противоположную движению кванта, то с увеличением скорости движения кванта, вихрь растягивается в сторону, противоположную движения кванта и плотность энергии в вихре уменьшается. А вместе с ней, уменьшается и скорость вращательного движения вихря кванта. Скорость поступательного движения вихря кванта тоже должна была бы быть пропорциональна плотности энергии в вихре кванта. Но это могло бы быть, если бы квант не двигался. Однако квант движется, и скорость движения кванта значительно больше скорости поступательного движения вихря кванта, в результате, поступательное движение вихря кванта происходит тоже в направлении движения кванта. При этом скорость поступательного движения вихря кванта в основном зависит от скорости движения кванта, и почти не зависит от плотности энергии в вихре. Чтобы упростить ситуацию, будем считать, что скорость поступательного движения вихря кванта зависит только от скорости движения кванта, и она пропорциональна скорости движения кванта. И тогда, скорость вращательного движения вихря кванта будет обратно пропорциональна скорости его поступательного движения. Электроны, из квантов излучений которые образуются в атоме, имеют наименьшую скорость движения, и, следовательно, наибольшую скорость вращательного движения их вихря. Соответственно, поступательная составляющая заряда электрона имеет наименьшую 294 величину, а вращательная составляющая заряда электрона имеет наибольшую величину. Кванты же других излучений имеют большую скорость движения и соответственно большую поступательную составляющую заряда и меньшую вращательную составляющую заряда. Поэтому для отклонения квантов других излучений от прямолинейной траектории в магнитном поле, требуется значительно большая напряжённость магнитного поля, чем та напряжённость, при которой измерялся заряд электронов. Вращательная составляющая заряда кванта пропорциональна напряжённости его вихревого поля. Напряжённость вихревого поля кванта пропорциональна его массе. В результате, кванты, имеющие одинаковую массу, например электроны в катодных лучах и β-частицы при радиоактивном излучении, имеют и одинаковую вращательную составляющую своего заряда. Поэтому в одинаковом магнитном поле они имеют одинаковую величину отклонения от прямолинейной траектории. Но т.к. полный заряд частиц включает в себя и поступательную составляющую заряда, то полный заряд β-частицы при радиоактивном излучении является больше полного заряда частиц в катодных лучах. Существует ещё один метод измерения заряда электронов. Этот метод заключается в том, что в специальную камеру, в которой сверху и снизу находятся пластины конденсатора, впрыскивают мельчайшие капельки масла, которые под действием собственного веса медленно падают. Затем эту камеру облучают рентгеновскими лучами и подключают пластины конденсатора к источнику тока. Те капли масла, которые получают при облучении заряд, падают медленнее или зависают неподвижно. Некоторые из них даже поднимаются вверх к положительно заряженной пластине конденсатора. Считается, что при облучении воздух в камере ионизируется, ионы воздуха прилипают к каплям масла и сообщают им свой заряд, и заряд капель масла оказывается равным или кратным заряду электрона. То, что в современной физике называется ионизацией частиц, является возбуждением частиц. Возбуждение частиц происходит в результате получения ими дополнительной энергии, которая и увеличивает их заряд. Но если в камере происходит возбуждение частиц воздуха, то тогда в ней происходит также и возбуждение частиц масла. В результате, при облучении камеры рентгеновскими лучами, 295 увеличивается и заряд молекул воздуха, и заряд молекул масла. При этом молекулы воздуха и электроны, если они образовались при этом облучении, на заряд капель масла не влияют. А изменение заряда капель масла происходит в результате облучения их рентгеновскими лучами. Отсюда следует, что этот метод измерения заряда электронов, на самом деле не является методом измерения заряда электронов, а является методом измерения заряда квантов рентгеновского излучения. Для измерения же заряда электронов, необходимо облучать капли масла электронами. Если же облучать капли масла каким-нибудь другим излучением, то можно измерить также заряд квантов этого другого излучения. 18.5. Поле излучения. Кванты в пространстве движутся друг за другом в виде цепочки. В том месте цепочки, где находятся кванты, напряжённость вихревого поля (магнитного поля) цепочки является наибольшей, а в середине промежутков между квантами напряжённость этого поля цепочки является наименьшей. В результате, движение квантов в виде цепочки создаёт в пространстве волны переменного магнитного поля, которые движутся вместе с квантами. Длина волны этого поля, равна расстоянию между квантами в цепочке. Частота колебаний этого поля в любой точке пространства будет равна количеству квантов, которое проходит через эту точку за единицу времени. Однако это поле отличается от переменного магнитного поля вокруг проводника с переменным током. В проводнике с переменным током волны поля распространяются от проводника в стороны, перпендикулярно проводнику. В излучении же волны магнитного поля движутся вместе с квантами вдоль направления движения квантов, а сами волны находятся в плоскости перпендикулярной этому направлению. 18.6. Радиоактивный распад. Атомы самых тяжёлых элементов существующих на нашей планете являются радиоактивными. При радиоактивном распаде радиоактивное вещество излучает α- β- и γчастицы, и атомы радиоактивного вещества превращаются в атомы меньшего по весу и заряду элемента. Частицы β- и γ-излучения – это кванты энергии, а α-частицы – это атомы гелия. Т.е. атомы радиоактивного элемента распадаются на два других атома, меньших по весу и заряду, и этот процесс сопровождается β- и γ-излучением. Рассмотрим, как это может происходить. 296 При радиоактивном распаде, α-частицы вылетают из вещества со скоростью до 20000 км/сек. Если предположить, что распад атомов радиоактивного элемента происходит самопроизвольно, без внешнего воздействия, то движение α-частицы после распада будет происходить под действием сил отталкивания между вновь образовавшимися атомами. Т.е. так же, как происходит выход частиц из жидкого вещества при испарении или кипении. Однако скорости испаряющихся частиц значительно меньше скорости α-частиц. К тому же силы отталкивания будут действовать на оба образовавшихся атома, и скорость движения обоих атомов должна быть обратно пропорциональна их массам. Масса большего атома примерно в 50 раз больше массы атомов гелия, следовательно, атомы с большей массой должны двигаться со скоростью примерно в 50 раз меньшей скорости движения α-частиц. Если скорость движения α-частиц достигает 20000 км/сек, то, следовательно, скорость движения атомов с большей массой должна достигать 400 км/сек. Имея такую скорость движения, атомы с большей массой должны были бы тоже вылетать из вещества, однако этого не происходит. Из этого следует, что происходит этот процесс не самопроизвольно, и что он не является распадом, а α-частица выбивается из атома радиоактивного элемента, под действием какого-то внешнего воздействия. Внешним воздействием, которое может выбить из атома радиоактивного вещества α-частицу, может быть только частица. А чтобы у α-частицы была такая большая скорость движения, она при отрыве должна поглотить импульс от частицы выбившей её. В радиоактивных элементах возникают кванты β- и γ-излучения. β-излучение возникает во многих элементах, но при этом разрушения атомов этих элементов не происходит. Да и импульс β-частицы значительно меньше импульса γ-кванта, поэтому частицами, которые могут выбить из радиоактивных атомов α-частицы, могут быть только γкванты. Из этого однако следует, что α-излучение должно всегда сопровождаться γ-излучением. γ-квант может выбить из атома радиоактивного элемента αчастицу и передать ей свой импульс только, если он попадёт в нейтральное кольцо атома радиоактивного элемента и будет двигаться внутри нейтрального кольца атома вдоль его оси. Скорость движения γкванта значительно больше скорости движения вихря атома внутри 297 нейтрального кольца. Двигаясь с большей скоростью, он будет давить на вихрь атома, и сжимать его внутри нейтрального кольца. Это приведёт к резкому увеличению давления внутри нейтрального кольца атома, которое в свою очередь и приведёт к разрыву этого атома. При этом оторванный осколок атома радиоактивного элемента поглощает γ-квант, получает его импульс и вылетает из вещества с большой скоростью, а оставшаяся часть атома радиоактивного элемента остаётся на прежнем месте. Т.е. такой вариант распада атомов радиоактивного элемента соответствует тому, что происходит в действительности. В радиоактивных рядах поочерёдно происходит распад атомов нескольких разных радиоактивных элементов, но, тем не менее, всегда отрывается одинаковая по массе частица (α-частица). Возникает вопрос: почему у атомов разных элементов отрывается одинаковая по массе частица? Масса оторванной частицы зависит от места разрыва внутри нейтрального кольца атома радиоактивного элемента. А это место разрыва будет зависеть от диаметра и ширины нейтрального кольца атома, а также от массы частицы, которая разбивает этот атом. Чем больше будет масса частицы, которая разбивает атом, тем ближе к входу в нейтральное кольцо разрываемого атома возникает критическое давление внутри этого кольца, и тем больше будет масса оторванной частицы. Т.е. масса оторванной частицы будет пропорциональна массе разбивающей частицы. Чем больше будет диаметр нейтрального кольца разрываемого атома, тем дальше от входа в нейтральное кольцо этого атома возникает критическое давление внутри нейтрального кольца, при котором происходит его разрыв, и тем меньше будет масса оторванной частицы. Увеличение же ширины нейтрального кольца будет приводить к увеличению массы оторванной частицы. Т.е. масса оторванной частицы будет пропорциональна ширине нейтрального кольца разрываемого атома и обратно пропорциональна его диаметру. С уменьшением массы атомов радиоактивных элементов при радиоактивном распаде в радиоактивных рядах, уменьшается и ширина и диаметр нейтрального кольца новых атомов. Эти изменения ширины и диаметра нейтрального кольца у новых атомов происходят пропорционально изменению массы этих атомов, а, следовательно, пропорционально друг другу. В результате, масса оторванной частицы 298 оказывается не зависящей от массы разрываемых атомов. Масса всех γквантов тоже является одинаковой. Из этого следует, что масса оторванной частицы для атомов всех радиоактивных элементов будет одинаковой. Скорость же движения оторванной частицы будет пропорциональна скорости движения разбивающей частицы, т.е. она будет пропорциональна скорости движения γ-кванта. Однако какова же вероятность того, что γ-квант попадёт в нейтральное кольцо атома радиоактивного элемента? γ-кванты образуются в конусах распространения заряда электрического поля атомов радиоактивных элементов, а следовательно, и в конусах взаимодействия этих атомов. γ-кванты, которые образуются в конусах взаимодействия, могут двигаться только в направлении полюса соседних частиц, и γ-кванты, которые движутся в этом направлении, обязательно попадают в нейтральное кольцо соседних по цепочке частиц. Следовательно, если в каком-то атоме радиоактивного элемента произойдёт образование γ-квантов, то два γ-кванта обязательно попадают в нейтральное кольцо соседних по цепочке атомов. Те γкванты, которые образуются не в конусах взаимодействия атомов радиоактивных элементов, вылетают из вещества, создавая γ-излучение. То, что этот процесс в радиоактивных веществах поддерживается постоянно, говорит о том, что в этих веществах постоянно происходит возбуждение атомов. Возбуждение атомов может происходить и от γквантов, которые вылетают из вещества, и от α-частиц, при их столкновении с атомами. При γ-излучении, возбуждённый атомом излучает одновременно сразу несколько γ-квантов, поэтому при возбуждении атома γ-квантом, энергии одного γ-кванта будет явно недостаточно, для возникновения в нём нескольких γ-квантов. Следовательно, γ-излучение возникает в тех атомах, в которые попадает α-частица. 18.7. Отклонение α-частиц и β-частиц в магнитном поле. В магнитном поле, магнитный поток которого направлен перпендикулярно потоку α- и β-частиц, эти частицы отклоняются в противоположные стороны. Отклонение и α- и β-частиц от прямолинейной траектории происходит в результате касательного взаимодействия между вихрем магнитного поля этих частиц и потоком внешнего магнитного поля. Отклонение этих частиц в магнитном поле в противоположные стороны 299 может происходить, только если вихри этих частиц имеют разное направление вращения по ходу их движения. β-частицы имеют такое же направление вращения вихрей, как и вихри электрического поля атома, в котором он образовался, т.е. правое вращение вихря по ходу движения β-частицы. В α-частицах вращение вихря, если смотреть в направлении от отрицательного полюса к положительному, будет тоже правое. И если α-частицы будут двигаться положительным полюсом вперёд, то вращение вихря их магнитного поля по отношению к направлению их движения тоже оказывается правым. Так движутся атомы, после их образования в космических макротелах. Скорость движения таких атомов меньше скорости движения потока внешней энергии, и поэтому только двигаясь таким образом, атомы могут подпитываться энергией от полей материнского космического тела. В этом случае, отклонение α-частиц от прямолинейной траектории будет происходить в ту же сторону, что и βчастиц. Если же вихри α- и β-частиц при радиоактивном распаде имеют разное направление вращения по направлению их движения, то, следовательно, или β-частица переворачивается во время движения, или α-частицы движутся отрицательным полюсом вперёд. Исходя из строения квантов, β-частица перевернуться не может, следовательно, остаётся только второе – движение α-частиц при радиоактивном распаде происходит отрицательным полюсом вперёд. Каким полюсом вперёд начинает двигаться α-частица, зависит от того, в какой полюс атома радиоактивного элемента влетает γ-квант. Если γ-квант влетает в отрицательный полюс радиоактивного атома, то отрыв α-частиц происходит от положительного полюса этого атома, и αчастица будет двигаться положительным полюсом вперёд. Если же γквант влетает в положительный полюс радиоактивного атома, то отрыв α-частиц происходит от отрицательного полюса этого атома и α-частица будет двигаться отрицательным полюсом вперёд. Т.к. γ-кванты одновременно влетают один в отрицательный полюс одной соседней частицы, а другой в положительный полюс другой соседней частицы, то, следовательно, одновременно образуются две αчастицы, одна из которых движется отрицательным полюсом вперёд, а другая положительным полюсом вперёд. В этом случае, α-частица, 300 которая движется положительным полюсом вперёд, должна переворачиваться во время движения. Но почему она переворачивается? Если α-частица движется положительным полюсом вперёд, то вихрь её магнитного поля, выходящий из положительного полюса, сталкивается с вихрями электрических полей от встречных атомов. В результате, потенциал поля впереди α-частицы оказывается больше потенциала поля сзади её и это делает положение α-частицы в пространстве неустойчивым. К тому же в отрицательный полюс αчастицы не попадает внешняя энергия, и подпитка её внешней энергией прекращается. Потоки энергии от встречных атомов, оказывают на движущиеся α-частицы давление, и в зависимости от расстояния между движущимися α-частицами и встречными атомами, это давление на них с разных сторон оказывается разным. В результате большего давления внешней энергии с какой-то одной стороны α-частицы, она теряет равновесие и это при водит к её перевороту. При этом отрицательный полюс α-частицы становится направлен вперёд. Т.к. сразу же после отрыва α-частицы от атома радиоактивного элемента она попадает в окружение других атомов, то этот переворот α-частицы происходит сразу же после её отрыва. При этом, потенциал поля впереди α-частицы становится меньше потенциала поля сзади её, и это делает положение α-частицы устойчивым. В результате переворота возникает также подпитка её внешней энергией от полей встречных атомов. 18.8. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 1. Все элементарные частицы можно разделить на две группы – это устойчивые и неустойчивые частицы. Устойчивые частицы можно также разделить на две группы: частицы имеющие массу покоя, и частицы, не имеющие массу покоя. К частицам, имеющим массу покоя, относятся атомы всех существующих элементов, к частицам, не имеющим массу покоя, относятся электроны, фотоны и другие кванты. 2. Квант – это часть отражённой на сфере отражения энергии, скорость поступательного движения которой больше скорости поступательного движения вновь формирующегося из отражённой энергии вихря. Кванты имеют форму конуса. Если поток внешней энергии движется под углом к направлению движения квантов, то он оказывает давление на боковую поверхность 301 квантов, и т.к. кванты имеют форму конуса, то давление на хвостовую часть кванта оказывается больше давления на носовую его часть. Это приводит к тому, что при движении в таком потоке энергии, кванты движутся в направлении наибольшего потенциала. Заряд квантов на направление движения квантов не влияет. При движении квантов в потоке, они подпитывают друг друга энергией, и это позволяет им существовать очень долгое время. 3. Частота излучения пропорциональна напряжённости поля на сфере отражения, где происходит образование квантов этого излучения. Масса квантов пропорциональна углу наклона графика напряжённости электрического поля на этой сфере отражения к оси расстояний. По углу наклона графика, напряжённость электрического поля атомов делится на два основных участка. В результате, и кванты, образующиеся в атомах, по массе делятся на две группы. Масса квантов образующихся в ядре атомов более чем в два раза больше массы квантов, образующихся в электронном облаке атомов. Скорость движения квантов пропорциональна напряжённости электрического поля атомов на сфере отражения, где происходит их образование, и обратно пропорциональна массе квантов. 4. О существовании любых частиц мы знаем по взаимодействию между ними и окружающей средой. Взаимодействие между частицами и окружающей средой может происходить только, если энергия частиц движется в форме вихря. А если энергия частиц движется в форме вихря, то они имею заряд. Заряд квантов γ-излучения и рентгеновского излучения проявляется в засвечивании фотопластинки, в способности вызывать флуоресценцию, в воздействии на клетки живых организмов, и т.д. Заряд фотонов видимого света проявляется в том, что он возбуждает окончания зрительных нервов в сетчатке глаза, вызывает фотоэффект, и т.д. 5. Кванты в пространстве движутся друг за другом в виде цепочки. В результате такого движения, они создают в пространстве волны переменного магнитного поля, которые движутся вместе с квантами. Длина волны этого поля, равна расстоянию между квантами в цепочке. Частота колебаний этого поля в любой точке пространства будет равна количеству квантов, которое проходит через эту точку за единицу времени. 6. Если α-частица сталкивается с каким-то атомом радиоактивного элемента, то он возбуждается, и у него возникает γ-излучение. При этом 302 два γ-кванта из этого атома попадают в нейтральное кольцо соседних атомов, находящихся в одной с ним цепочке. Движение γ-квантов внутри нейтрального кольца атомов резко увеличивает давление в них, и это приводит к отрыву от этих атомов α-частицы. Если образовавшаяся α-частица при движении сталкивается с атомом радиоактивного вещества, то происходит возбуждение этого атома, и у него тоже возникает γ-излучение. Два γ-кванта из этого атома попадают в нейтральное кольцо соседних атомов, находящихся в одной с ним цепочке, и от этих атомов тоже происходит отрыв α-частиц, и т.д. Вот такая последовательность событий в радиоактивном веществе и является тем, что называется цепной реакцией. 7. Отклонение и α- и β-частиц в магнитном поле от прямолинейной траектории в разные стороны происходит в результате разного направления вращения вихрей этих частиц по ходу их движения. β-частицы имеют правое вращение вихря по ходу движения, а α-частицы имеют левое вращение вихря по ходу их движения. Левое вращение вихря α-частиц по ходу движения, получается в результате движения их отрицательным полюсом вперёд. Глава 19. Вселенная. Теперь, когда установлено, что такое материя и каково её строение, можно попытаться представить, что представляет собой наша Вселенная. В третьей главе было сделано предположение, что наша Вселенная может быть двух вариантов: с затухающими колебаниями заряда Протозвезды и с незатухающими колебаниями заряда Протозвезды. Рассмотрим, как будет выглядеть наша Вселенная, если она является Вселенной с незатухающими колебаниями заряда Протозвезды. Такая Вселенная подобна точечному заряду, который имеет постоянную подпитку энергией. Напряжённость поля и плотность вещества в ней изменяются обратно пропорционально квадрату 303 расстояния от её центра. Также, обратно пропорционально расстоянию от Протозвезды, изменяются и размеры космических тел. Из выброса Протозвезды образуются очень крупные космические тела – квазары. Затем, по мере удаления квазаров от центра Вселенной, их размеры, в результате выбросов, уменьшаются, и в тоже время появляются более мелкие тела – звёзды. Удаляясь дальше от центра Вселенной, размеры звёзд в результате выбросов тоже уменьшаются, и появляются ещё более мелкие тела – планеты, и т. д. Одновременно с этим, в результате удаления космических тел от Протозвезды, идёт и уменьшение подпитки всех космических тел энергией. В результате чего они постепенно уменьшаются в размерах, «тают». И чем дальше удаляются галактики от центра Вселенной, тем меньше по размерам становятся космические тела в них. На окраинах Вселенной космические тела полностью распадаются, и там существует только поле с очень низким потенциалом энергии. А область пространства, где и поле полностью исчезает, т.е. где потенциал поля становится равен нулю, является границей Вселенной. Такая Вселенная, хотя и имеет очень большие размеры, всё же не бесконечна. В такой Вселенной, сколько энергии поступает во Вселенную через Протозвезду, столько её исчезает на границе Вселенной, и, следовательно, количество энергии находящееся в ней, всегда является постоянным. Но остаётся открытым вопрос, откуда берётся энергия, которая поступает в Протозвезду? Частично на этот вопрос может дать ответ следующая версия. Она заключается в том, что на границе Вселенной с незатухающими колебаниями заряда Протозвезды, энергия не исчезает, а переходит в какой-то другой вид её существования. Назовём этот другой вид существования энергии – антиматерией. Нулевой потенциал энергии Вселенной будет являться наибольшим потенциалом у этого вида энергии. А центр нашей Вселенной, у этого вида энергии будет иметь наименьший потенциал. И тогда движение энергии в состоянии антиматерии будет происходить уже от окраин нашей Вселенной к её центру. Когда в центре Вселенной накапливается определённое количество антиматерии (образуется её критическая масса), происходит резкий переход её в тот вид существования энергии, который имеет наша Вселенная, т.е. в материю, в которой движение энергии происходит уже в форме вихрей. И это выражается в резком увеличении 304 заряда Протозвезды. Происходит её вспышка. Когда количество антиматерии снижается до определённого уровня, этот переход прекращается. Начинается снова накопление антиматерии до такого же критического уровня, и затем очередной её сброс в виде вспышки Протозвезды. И т.д. Эта антиматерия существует в том же пространстве, что и материя, т.е. в нашей Вселенной. Но взаимодействие антиматерии с материей, не происходит, т.к. взаимодействие материи происходит только через вихри, а антиматерия имеет какую-то другую форму движения. Поэтому найти какие-то проявления этой антиматерии во Вселенной вероятно невозможно. Такую Вселенную можно уже рассматривать, как замкнутую систему, в которой энергия не откуда не приходит и ни куда не уходит, а переходит из одного вида существования в другой. Такой вариант Вселенной кажется наиболее вероятным из вариантов рассмотренных выше. Однако эти варианты Вселенной с незатухающими колебаниями Протозвезды имеют стабильное состояние, т.е. это состояние со временем не изменяется. Такое состояние в природе маловероятно. И даже, если такая Вселенная существует бесконечно долго, то всё равно когда-то у неё было начало. В этом случае маловероятно, что такое большое количество энергии, какое сейчас циркулирует во Вселенной, сразу в один момент времени появилось в ней. И тогда возникает ещё один вариант Вселенной – это расширяющаяся Вселенная. В расширяющейся Вселенной происходит увеличение количества энергии. Это увеличение количества энергии может происходить при переходе энергии из состояния материи в состояние антиматерии, или наоборот, из состояния антиматерии в состояние материи, а может и в том и другом случае. В этом случае Вселенная будет увеличиваться и в размерах. А это будет приводить к тому, что процесс таяния космических тел, с удалением их от центра галактики, будет происходить медленнее. Возможно, что такая Вселенная кажется совсем маловероятной, но пока остаётся открытым вопрос откуда берётся энергия в нашей Вселенной, да и вообще что такое энергия, этот вариант Вселенной тоже имеет право на существование. Выводы. В этой главе было установлено следующее: 305 Какой бы большой Вселенная не была, она является конечной. Граница Вселенной проходит в той области пространства, где потенциал её энергии становится равен нулю. Глава 20. Выводы. Целью этой работы было понять, как устроен окружающий нас мир, и по окончанию этой работы, можно с уверенностью сказать, что эта цель была достигнута. В ходе этой работы сложилась определённая картина мира, в которой все процессы, происходящие в ней, логически взаимосвязаны и дополняют друг друга. Однако познание бесконечно, и конечно в ходе дальнейшего изучения материи, детали каких-то процессов, рассмотренных в ней, будут изменяться, но основные положения этой работы без сомнения изменяться уже не будут. Основные выводы, которые можно сделать в результате этой работы следующие. 1. Основой материи является энергия, и материя – это вид существования энергии. 2. Поступление энергии во Вселенную происходит периодически через определённые промежутки времени в её центре. Движение энергии из центра Вселенной происходит в радиальных направлениях под действием разности её плотности в пространстве. При больших скоростях движения энергии, наиболее устойчивой формой её движения является вихрь, а движение энергии в форме вихря приводит к появлению у неё такого свойства, как заряд. Заряд – это способность частиц или тел взаимодействовать через поле с другими частицами или телами в виде притяжения или отталкивания. Это свойство энергии и привело к образованию из неё всего того, что существует во Вселенной. 3. Поступление энергии во Вселенную происходит в форме плазмы. Затем, часть плазмы переходит в две другие формы существования энергии: излучение и космические тела. Излучение – это поток квантов, которые образуются на сферах отражения электрических полей космических тел. Космические тела – это тела, которые имеют тороидальное магнитное и электрическое поля. К таким телам относятся квазары, звёзды, планеты и спутники планет, атомы и некоторые другие частицы. Другая часть плазмы, в виде поля, продолжает своё движение в 306 радиальных от центра Вселенной направлениях. Поле – это та же плазма, но только с меньшей плотностью, т.е. это разряжённая плазма. 4. Энергия в космических телах движется тоже в форме вихря, и это приводит к тому, что между Протозвездой и космическими телами, а также между космическими телами происходит взаимодействие. Взаимодействие по его воздействию на эти тела делится на два вида. Магнитное взаимодействие – это взаимодействие, при котором между космическими телами возникают силы притяжения. Электрическое взаимодействие – это взаимодействие, при котором между ними возникают силы отталкивания. Существуют также разновидности этих взаимодействий: неполное магнитное взаимодействие (гравитационное взаимодействие), и неполное электрическое взаимодействие. Эти два вида взаимодействия и обеспечивают всё то многообразие форм материи, которое существует вокруг нас. По способу контакта вихрей, взаимодействия делятся на два типа: фронтальное и касательное взаимодействия. 5. Силы, возникающие между космическими телами, возбуждаются их магнитными и электрическими полями. Силы притяжения между космическими телами возникают, если потенциал результирующего поля в промежутке между ними оказывается меньше потенциала этого поля снаружи тел. Силы отталкивания между космическими телами возникают, если потенциал результирующего поля между ними, оказывается больше потенциала этого поля снаружи тел. Под действием этих сил космические тела могут перемещаться по отношению друг к другу. Если сила отталкивания между ними оказывается больше силы притяжения, то расстояние между ними увеличивается. Если сила притяжения между космическими телами оказывается больше силы отталкивания, то расстояния между ними уменьшаются. Если сила притяжения между космическими телами равна силе отталкивания между ними, то расстояние между ними не изменяется. 6. Все космические макротела перемещаются в пространстве. Поступательное движение этих тел во Вселенной происходит или под действием разности потенциалов на их траектории, или под действием импульса, полученного ими при образовании. Вращательное движение космических тел происходит под действием вращательного движения вихря материнского космического тела, или вращательного движения вихря поля, в котором они находятся. 307 7. Движение энергии во Вселенной начинается из её центра и заканчивается на границе Вселенной, и между центром Вселенной и её границей происходит беспрерывное движение энергии. Из этого следует, что и материя во Вселенной является непрерывной, и во Вселенной не существует областей с полным вакуумом, т.е. областей, в которых не было бы энергии, не существовало бы материи. Материя одной звезды плавно переходит в материю другой звезды. При этом изменяется только плотность материи и её состояние. 8. Материя во Вселенной находится в двух основных состояниях: недискретное состояние материи и дискретное состояние материи. Недискретное состояние материи – это состояние, в котором материя не состоит из частиц. В этом состоянии находится большая часть материи Вселенной. В этом состоянии находятся плазма, из которой состоят звёзды, а также ядро газовых космических тел и космических тел с твёрдым покрытием. В этом состоянии находится также поле (разряжённая плазма). Дискретное состояние материи – это состояние, в котором материя состоит из частиц. Материя в дискретном состоянии тоже делится на две группы: вещество и излучение. Вещество состоит из частиц, которые имеют массу покоя. К частицам, имеющим массу покоя, относятся атомы всех существующих элементов. Наименьшими из них являются атомы водорода. Вещество во Вселенной может находиться в трёх агрегатных состояниях: газ, жидкость и твёрдое вещество. Излучение состоит из частиц, не имеющих массу покоя. Они называются кванты. Кванты образуются в возбуждённых частицах имеющих массу покоя, или в плазменных космических телах, в результате отражения вихрей электрического поля космических тел на сферах отражения. Квант – это часть отражённой на сфере отражения энергии, скорость поступательного движения которой больше скорости поступательного движения вновь формирующегося из отражённой энергии вихря. К квантам относятся электроны, фотоны и другие частицы, не имеющие массу покоя. 9. Агрегатное состояние вещества зависит от потенциала частиц этого вещества. Потенциал частиц – это отношение напряжённости электрического поля частиц к напряжённости их магнитного поля на оси частиц. Если потенциал частиц вещества является больше единицы, то вещество находится в состоянии газа, если потенциал частиц является 308 меньше единицы, то вещество находится в жидком или твёрдом состоянии. 10. Если потенциал частиц меньше единицы, то в результате взаимодействия между ними образуются связи. Связь между частицами – это взаимодействие, при котором между ними происходит обмен энергией магнитных полей частиц, в результате которого у этих частиц образуется общее для них магнитное поле. В жидком веществе между частицами возникает цепная связь, а между цепочками частиц в некоторых жидкостей – касательная связь. В твёрдом кристаллическом веществе между частицами образуются диагональные связи, а в твёрдом аморфном веществе между частицами в цепочках существует цепная связь, а между цепочками частиц – касательная. 11. Материя в любом состоянии характеризуется двумя основными параметрами: температурой и давлением. Температура материи характеризует количество энергии, проходящее через точку или область пространства за единицу времени. Для вещества, температура пропорциональна потенциалу электрических полей частиц этого вещества на границе между ними. Давление является силовой характеристикой материи. Для вещества давление пропорционально напряжённости магнитных полей частиц вещества на границе между ними, для плазменных тел, давление пропорционально напряжённости магнитных полей плазменных тел. 309
