Теорія електричного Всесвіту. Частина 2: Що таке плазма?
Електромагнітні сили і сила гравітації
Як ми бачили в попередній статті, згідно офіційній науці гравітація є основною силою, яка контролює рух небесних тіл. Вчені, як правило, не приймають до уваги електромагнітні сили при своїх розрахунках руху небесних тіл. Однак, насправді, електромагнітні сили сильніше сили гравітації в 1039 разів, роблячи, таким чином, електромагнетизм фактично основний "рушійною силою" в нашому Всесвіті.
Порівняльна сила гравітації і електрики була проілюстрована в досвіді Роберта Міллікена, лауреата Нобелівської премії з хімії в 1923 році (див. Ілюстрацію нижче). Міллікен продемонстрував, що крапля масла, заряджена всього лише одним електроном (після іонізації рентгенівськими променями) може бути піднята в повітря електромагнітної силою за умови, що ця крапля піддається впливу сильного злектрічеській поля. Таким чином, електромагнітна сила, що впливає на один єдиний електрон, може подолати силу тяжіння цілої планети, що впливає на краплю олії.
Схема досвіду Міллікена. Електричне тяжіння одного єдиного електрона зрівнює (відносно) слабку силу гравітації, з якої ціла планета впливає на краплю олії
Точніше кажучи, розпорошеного Міллікеном крапельки масла були набагато меншими за звичайні крапель олії. Типовий радіус крапельки становить 0.1 мікрона, в той час як радіус краплі приблизно 1000 мікронів (1 мм). Якщо крапля води містить приблизно тисяча двадцять одна атомів, то в одній крапельці ми знайдемо близько 1017 атомів. Таким чином, Міллікен продемонстрував, що електромагнітна сила одного єдиного електрона може протидіяти вазі (тобто силі тяжіння) 1017 атомів.
Переважання електромагнітної сили над силою тяжіння вражає ще більше при великих відстанях:
Сила магнітного поля, створеного електричним струмом (наприклад, ток Біркеланд), зменшується обернено пропорційно відстані від електричного потоку. Як електростатичні, так і гравітаційні сили між зірками зменшуються пропорційно квадрату відстані між ними.
Scott, D.E. The Electric Sky, p.44
Наведемо конкретний приклад. Якщо електромагнітна сила зменшується в 100 разів при 100-кратному збільшенні відстані між двома космічними тілами, то сила гравітації зменшується в 10.000 разів при тій же відстані. Якщо гравітація, нарівні з електромагнітними силами, грає важливу роль всередині небесних тіл, то на великих відстанях між космічними тілами (зірка-зірка, зірка-планета, зірка-комета і т.д.) сила гравітації часто незначна і головним "гравцем" стає Електомагнітні сила.
Що вдає із себе плазма?
Перш ніж далі заглибитися в тематику, давайте розглянемо явище "плазми" або іонізованого газу. Щоб зрозуміти електричну природу Всесвіту, нам слід спочатку розібратися з природою її головною складовою. Ірвінг Ленгмюр ввів в обіг поняття "плазми" через схожість іонізованого газу з "живими" клітинами крові. Дійсно, той факт, що плазма поводиться як живий організм, є досить незвичайним в порівнянні з іншими агрегатними станами:
У лабораторії Берклі з дослідження радіації Девід Бом почав працювати над тим, що стане поворотним пунктом в його роботі над плазмою. Плазма - це газ, що складається з щільно сконцентрованих електронів і позитивно заряджених іонів (атомів з позитивним зарядом). На його подив, він виявив, що іонізовані електрони перестали вести себе як індивідуальні частки і почали вести себе так, як ніби вони були частиною більшого взаємопов'язаного цілого. Хоча їх індивідуальні руху здавалися на перший погляд випадковими, величезна кількість електронів було в змозі виробляти ефекти, які говорили про їх вражаючою організованості. Як якесь амёбоідное істота, плазма постійно відтворювала себе і оточувала всі сторонні домішки на її кордоні так, як будь-якої біологічний організм блокує сторонні речовини в його захисній оболонці. Бом був настільки вражений цими органічними властивостями, що пізніше він відзначав, що у нього часто складалося враження, що це море електронів було "живим".
Парадоксально, але плазма - найбільш часто зустрічається агрегатний стан - є найменш вивченим явищем. У той час як студентам фізики викладають властивості твердих тіл, рідин і газів, про плазму практично не згадують. Отже, давайте віддамо їй належне.
Плазма - це матерія (зазвичай газ, однак вона також може мати тверду або рідку форму), в якій певна кількість частинок було ионизировано. Іонізована частка - це частка, яка втратила як мінімум один електрон. Таким чином, в той час як "звичайний" газ складається з неіонізованих частинок, плазма складається з роз'єднаних позитивних частинок і негативних електронів.
Різні види плазми в залежності від їх температури (X-вісь) і електронної щільності (Y-вісь)
Слід зазначити, що в даному вище визначенні плазми під "часткою" мається на увазі "молекула" або "атом". Давайте візьмемо в якості прикладу атом водню (H), зображеного на ілюстрації нижче, який складається з ядра (один протон плюс один нейтрон) і електрона, що рухається навколо ядра (ліва сторона ілюстрації). Якщо атом водню іонізований, тоді його ядро (нейтрон + протон) відокремлено від електрона (права сторона ілюстрації).
Різниця між газом і плазмою (на прикладі атома водню)
Під час іонізації приплив енергії виштовхує електрон з його орбіти з атома. У підсумку ми маємо один вільний електрон (чорні точки) і один позитивно заряджений іон (червоні точки). Їх заряди розділені і газ іонізований. Це і є плазма.