«А все-таки вона крутиться!»
Галілео Галілей
Є чудові досліди в історії фізики.
Ці досліди вражали сучасників, збирали величезні аудиторії, причому серед учасників були розумні люди свого часу.
Якщо припустити, що є внутрішньо властиве людині почуття вірного шляху, істини, то слід неприємний висновок: не всі досліди отримали належну трактування, не всі змогли бути використані і застосовані.
У музиці є гармонія. Звучання певним чином і в певній послідовності гармонійних звуків має великий, незрозуміле вплив на людину.
І у багатьох подіях, збудованих в правильний ряд, можна знайти гармонію, деяку обов'язкову послідовність.
Є природне явище (ефект). Це явище помічається дослідником. Потім слід відтворення «чистого» ефекту штучно, без «шумів» від інших явищ. Потім слід тлумачення (пояснення) ефекту. Потім слід використання ефекту.
Деякі явища ми до сих пір не можемо ні відтворити, ні пояснити, ні використовувати - наприклад, кульову блискавку.
Деяким явищ ми даємо тлумачення, але не в силах їх відтворити - наприклад, створити звичайну блискавку з штучно створеного хмари, причому при довжині розряду, скажімо, кілометр.
Але є явища, які ми можемо відтворити, можемо тлумачити (пояснити), але не навчилися використовувати. Тому немає заключний акорд, немає задоволення від гармонії.
Маятник Фуко яскравий тому приклад.
Фуко, Жан Бернар Леон.
В основі досвіду лежить властивість маятника зберігати площину коливань незалежно від обертання опори, до якої маятник підвішений. Спостерігач, що обертається разом з Землею, бачить поступову зміну напрямку хитань маятника щодо оточуючих земних предметів.
На Північному або Південному полюсі площину хитань маятника Фуко зробить поворот на 360 ° за зоряна доба (на 15 ° за зоряний час). У пункті земної поверхні, географічна широта якого дорівнює Ф, площина горизонту обертається навколо вертикалі з кутовою швидкістю w = sinФ, де w - кутова швидкість Землі. Тому видима кутова швидкість обертання площини хитань маятника Фуко на широті Ф, виражена в градусах за зоряний час, має значення WМ = 15 ° sinФ, т. Е. Буде тим менше, чим менше Ф, і на екваторі звертається в нуль (площину не обертається ). У Південній півкулі обертання площини хитань буде спостерігатися в сторону, протилежну спостерігається в Північній півкулі ».
Це цитати з різних джерел.
Сенс зрозумілий. Хитна маса зберігає площину коливань. Але по відношенню до спостерігачів в Пантеоні маятник змінює площину качання.
Ця площина в Північній півкулі обертається за годинниковою стрілкою, в Південній півкулі - проти годинникової стрілки. Якби Земля не оберталася, то ніякого ефекту не зафіксували.
А тепер починаємо налаштовувати цю систему (гармонійний інструмент) для останнього акорду.
Нехай рухається не один маятник, а два. Нехай вони рухаються назустріч один одному і не стикаються. Закріплені ці маятники на одній і тій же підвісці. Це аніскільки не вплине на результат. Площина їх хитань буде для спостерігачів в Пантеоні обертатися за годинниковою стрілкою.
Тепер пустимо сто маятників. Той же ефект.
Перейдемо тепер до числам маятників, кратним 6 * 10 23. Той же ефект.
Конструкцію закрили непрозорим кожухом, пов'язаним з незалежною підвіскою вгорі, щоб не бачити безперервного миготіння маятників. На кожусі завдали мітку - стрілку. Бачимо по стрілці і по лімбу в Пантеоні, що кожух обертається.
Є конструкція з безліччю маятників всередині, нам невидимих, але реально існуючих. Конструкція підвішена на незалежній підвісці, на якій є стрілка покажчик. Конструкція дійсно продовжує обертатися за годинниковою стрілкою в Пантеоні.
Намагаємося загальмувати конструкцію, щоб витягти енергію. Маятники зменшують амплітуду, швидкість їх руху падає.
Тільки лише один кожух підвішений на нитці з незалежною підвіскою! Навіщо підвішувати тисячі маятників? Але в земних умовах виявляється, що тиск (удари, зіткнення, обмін імпульсами) частинок-маятників на кожух несиметрично. Тиск таке, що змушує кожух обертатися за годинниковою стрілкою в Північній півкулі, і проти годинникової стрілки в Південній півкулі.
Пора відмовитися від езопової мови!
Мидолжни використовувати замість маятника (великої кількості маятників) розігрітий газ в посудині!
Молекули, а не маятники! Швидкість молекул водню і при кімнатній температурі в 5-6 разів перевищує швидкість кулі! Навіть у кисню близько 400 м / с. Але сила (момент), яка буде протидіяти гальмування конструкції при добуванні енергії, пропорційна швидкості молекул. Це Коріолісова сила! А для неї необхідна велика швидкість молекул і велика сумарна маса.
Якщо ми маємо легкий газ певної маси при даній температурі, замкнутий в обсязі, і якщо ми маємо тверде тіло тієї ж маси при даній температурі, то різниця в коріолісову силах стане дуже відчутна.
Відомо, що течії водних і повітряних мас в Північній півкулі закручуються по ГОДИННИКОВОЮ СТРІЛКОЮ, це є факт!
Відомо, що річки підмивають один з берегів. Якщо вони течуть у бік Північного полюса в Північній півкулі, то підмивають правий берег (східний). Якщо вони в Північній півкулі течуть у бік екватора, то підмивають теж правий берег, але західний! берег.
Сили, що діють на одиничну рухому масу незначні, але ефект величезний, планетарних масштабів!
Глобальне видиме, відстежувати, доведене вплив - на атмосферу, на вітру, на річки причому дуже швидко і ефективно.
На морські течії відбувається вплив з таким капризом, що відчуваєш розчарування. Пора, бачиш, закрутитися, пора, чого чекаєш, протягом? Але ж про супутніх основному течією інших (придонних, шаруватих) течіях ми знаємо так мало, що краще скромно промовчати.
Герметичний тарілкоподібні (або кулястий - неважливо, та хоч і просто балон зі стисненим газом) посудину наповнений легким газом під великим тиском (100- 200 атмосфер). Газ знаходиться в газоподібному стані. Тільки тоді швидкості молекул залишаться дуже і дуже високими. Це може бути гелій, кисень і т.д. Посудина підвішений на нитці з незалежним кріпленням. Можна помістити посудину в басейн на плавучу платформу - це не змінить картини. Посудина може і повинен вільно обертатися. Газ має температуру 300 Кельвін. Усередині судини знаходяться радіальні перегородки (інакше при кулястої формі нам не передати тиск молекул судині). На зовнішній стороні судини знаходяться ребра радіаторів.
Механізм дії такої.
Вважається, що імпульс молекули точно передасться стінці, незважаючи на численні зіткнення з іншими молекулами. Тому можна розглядати тільки дві окремо взяті молекули, які летять в протилежних напрямках. Почнемо рух молекул з центру. Одна летить на Північний полюс, одна на екватор.
Молекула, що летить з боку екватора до Північного полюса, має дві складові швидкості (для спостерігача в Пантеоні!). По-перше, вона летить до полюса, по-друге, її чомусь зносить на схід (чим ближче до екватора, тим більше лінійна швидкість Землі! Молекула летить строго по прямій, але північна точка кожуха відстає від центру! Тому молекула потрапляє не в точку, що лежить прямо перед нею на меридіані, а правіше, на схід від).
Молекула, що летить з боку Північного полюса до екватора, зноситься на захід (для спостерігача в Пантеоні!).
Тепер спробуємо загальмувати конструкцію. Швидкість падає, але збільшується крутний момент. Цей момент прагне відновити колишню швидкість. Газ всередині віддає енергію і охолоджується. Швидкість залишається постійною і рівною швидкості обертання маятника Фуко! Але гальмування - це витяг енергії! Енергію витягаємо і витрачаємо тільки на освітлення конструкції.
Ще збільшили навантаження. Збільшили так, що тепла атмосферного бракує для компенсації втрат. Газ охолоджується, швидкість падає, посудину зупиняється. Навантаження виявилася занадто велика.
Тепер зробимо навпаки - будемо насильно обертати посудину з газом у напрямку його природного руху (в сторону обертання маятника Фуко). Будемо перевищувати швидкість обертання конструкції над швидкістю обертання площини маятника Фуко на даній широті. І тоді станеться гальмування! Незрозуміле зовні, але дуже ясне зсередини. Чи не туди тепер будуть бити молекули, не там виникне різниця тисків. Газ всередині буде нагріватися! Адже ось бредятина (повна маячня!). Обертання судини з газом в Північній півкулі за годинниковою стрілкою буде призводити до його нагрівання! (Коли швидкість судини перевищить швидкість обертання площини маятника Фуко). І він буде чинити опір обертанню! Хто-небудь коли-небудь думав про це? Нагріти посудину з газом простим обертанням? Або відчути опір при перевищенні мізерно малій швидкості обертання (оборот за 32 години на широті Пантеону!)
Отже. На Землі на даній широті для маятника Фуко ми маємо строго певну частоту обертання (резонансну), причому напрямок цієї резонансної частоти обертання в Північній півкулі за годинниковою стрілкою, а в Південній півкулі проти годинникової стрілки.
Більше (вище) резонансної частоти - ми нагріваємо газ. Нижче резонансної частоти (менше) ми охолоджуємо газ. Стояння (стоп) без зміни температури. Обертання в зворотну сторону - знову нагрів!
Чи не нагадує це Вам синхронну машину? Якщо її гальмувати (давати навантаження), то починає зростати крутний момент. Але зростає він тільки до певної межі. Ця межа визначається струмом в машині і частотою обертання магнітного поля, це закладений конструктивний і технологічний параметр. Якщо перевищити цю межу, то машина встане (перекидання, випадання з синхронізму - так називають іноді це явище).
Якщо допомагати ротора крутитися, то машина замість поглинання енергії з мережі починає віддавати енергію в мережу. Але знову-таки до певної межі. Якщо перевищити швидкість обертання поля, то знову настане перекидання, випадання з синхронізму. Однак якщо синхронна машина працює не на мережу (мережу жорстко тримає машину в заданих параметрах частоти), а на просту навантаження (нагрівачі, лампи, асинхронні двигуни), то нічого не станеться. Просто зміниться частота струму, що виробляється. Машина поглинає енергію від приводного двигуна і віддає її навантаженні.
Мало того. Адже маятник Фуко рухається аж ніяк не з постійною швидкістю (площину качання обертається з постійною швидкістю!). У точках крайніх відхилень його швидкість дорівнює нулю. І тільки в центрі маятник має максимальну швидкість. І ця швидкість дуже мала - метри в секунду. Коріолісова сила дорівнює подвоєному векторному добутку швидкості тіла на кутову швидкість системи. А молекули газів мають величезні швидкості - сотні і тисячі метрів в секунду при кімнатній температурі. Це ідеальний гіроскоп. Чутливі датчики всередині газового судини можуть дати сигнал про різниці тисків в спочиваючому посудині на різні боки радіальної перебирання - і ми зможемо визначити широту місця. І при русі від полюса до екватора (і навпаки) в залежності від швидкості переміщення змінюватиметься тиск на перегородку, отже, знаючи швидкість обертання Землі можна розрахувати швидкість руху.
Якщо горизонтально розташований посудину з газом (або маятник Фуко) обертався навколо вертикальної осі, то посудину з газом з вертикальною площиною обертання (для визначеності - тор) буде обертатися навколо горизонтальної осі. Причому і на екваторі теж! А ось на полюсі, схоже, конструкція з горизонтальною віссю обертатися не буде.
А як повинна бути орієнтована вісь обертання в горизонтальній площині? Якщо по широті (схід - захід), то конструкція обертатися не буде. Якщо ж вісь паралельна меридіану, то буде обертатися.
Механізм адже простий: опускається вниз молекула рухається швидше, ніж точка на прямій на посудині в іншому кінці, і її зносить на схід, піднімається вгору молекула зноситься на захід. Якщо площину обертання не буде орієнтована зі сходу на захід, то і можливості для обертання немає. А закріплена вісь. природно, орієнтована по меридіану.
Але як організувати підвіску? Можна також помістити в посудину з рідиною, щоб зменшити тиск на підшипники, можна підвісити в магнітному полі, що складно і дорого.
Які основні висновки можна зробити?
Момент, що обертає конструкції буде залежати від маси взятого газу (речовини).
Момент, що обертає буде залежати від температури.
Момент, що обертає буде залежати від швидкості молекул, отже, для рівних мас він тим більше, чим менше молекулярна маса газу.
Резонансна частота обертання для даної широти (Фуко) практично однакова для тел різних геометричних форм і протяженностей.
І нехай енергія з одиничною маси буде і мала, але установка дозволяє захопити величезні маси.
Витрати на будівництво можуть бути мінімальні.
Вода в ставку або невеликому озері теж обертається!
І висновок основний вражаюче: на що обертається Землі можна отримувати механічну енергію від теплового руху молекул!
Париж. Пантеон. маятник Фуко
Маятник Фуко в будівлі Генеральної Асамблеї ООН в Нью-Йорку.
