Astronotları eğitmek için yeryüzünde yapay ağırlıksızlık nasıl yaratılıyor?
- Astronotları uçağa yükleyip inanılmaz bir yüksekliğe kaldırıyorlar, ardından uçak hızla alçalıyor ve sonuç ağırlıksız oluyor.
- çok basit=özel olarak dönüştürülmüş bir Tu-134 üzerinde uçağın 15.000 metreden 3.000 metreye düşmesi=-diğerleri buna dayanamaz=bu yüzden kişisel olarak sadece tam olarak bu şekilde uçan şirketleri seçiyorum...
- Uçağın parabolik bir yörünge boyunca uçması gerekiyor - 30 saniye boyunca ağırlıksızlık yaratılıyor...
- Pratikte karasal koşullar altında ağırlıksızlık durumu gözlemlenir:
sıfır yerçekimi kulelerinde (içinde araştırma ekipmanı bulunan konteynerlerin serbestçe düştüğü uzun yapılar);
özel yörüngeler boyunca hareket eden uçaklarda (Kepler kaymaları);
atmosferin seyrek katmanlarına yükselen sondaj roketleri kullanıyor, ardından motorları kapatılıyor ve serbest düşüşe geçiyorlar.
Karasal koşullarda ağırlıksızlığa ulaşmanın bir başka yolu daldırmadır, yani. bir cismin, cismin yoğunluğuna eşit yoğunluğa sahip bir sıvıya batırılması. Bu durumda vücut ağırlığı dengelenir. Arşimet kuvveti vücut ağırlıksız hale gelir ve her yöne serbestçe hareket etme yeteneği kazanır. Kozmonotlar, Kozmonot Eğitim Merkezi'nde tam olarak bu şekilde eğitim alıyor. Yu.A. Gagarin uzay istasyonlarında çalışmak için. Bununla birlikte, hidroağırlıksızlığın gerçek ağırlıksızlıktan, öncelikle insan vücudunun sahip olduğu direncin varlığı nedeniyle farklı olduğunu hatırlamak gerekir. su ortamı.Ağırlıksızlık durumunun spesifik bir modeli, insan vücudunun yataktaki belirli bir konumu olabilir; Üst kısmı vücut aşağıda yer almaktadır yatay çizgi, - sözde anti-ortostatik konum. Özel olarak yürütülen deneylerde, baş aşağı pozisyonda vücudun eğim açısı 4 ila -30° arasında değişmiştir. Eğim ne kadar büyük olursa, dünyevi ağırlıksızlığın etkisinin o kadar güçlü olduğu ortaya çıktı. Araştırmacılar, bir kişinin -30 derecelik bir açıyla 15 dakika kalması gerektiği sonucuna vardı. Ağırlıksız dayanıklılık testi olarak kullanılabilir.
- Yerde, uzay giysileriyle uzayda çalışmanın provasını yaptıkları yüzme havuzları var Zirveye düşen bir uçakta, eğitim için de aynı şekilde birkaç saniyelik ağırlıksızlık var.
- Bu simülatör uçakta oluşturulacak ve ağırlıksızlık yaklaşık 3-5 dakika sürecek.
http://www.atlasaerospace.net/zgrav.htm - buraya bakın - özel bir düzlemde yükselir, ardından keskin bir şekilde düşer ve düzlemde kısa bir süre için ağırlıksızlık yaratılır. ama çoğunlukla tüplü dalış ekipmanıyla su altında antrenman yapıyor
- Uçağın ani inişiyle ağırlıksızlık yaratılacak
- Simülatör İnşaatı ve Personel Eğitimi Merkezi'nde oluşturulan yeni bir simülatör olan Antigravitatör, ağırlıksız tasarım yapmanıza olanak tanır.
Simülatör İnşaatı ve Personel Eğitimi Merkezi'nde geliştirilen karmaşık araç dışı aktivite simülatörü, desteksiz bir alan ve azaltılmış yerçekimi (ağırlıksızlık) yaratmaya yönelik bilgisayar-elektronik-elektromekanik prensibini kullanıyor. Teknik çözümleri, örneğin simülatör köprüsünü ve arabasını hareket ettirmek için astronotların kas çabalarını minimuma indiriyor. Simülatör, kozmonotun yükü aktarırken, kontrol ederken ve altı serbestlik derecesinde hareket koşulları yaratırken gösterdiği çabalarda keskin bir azalma sağlar. Simülatörde ayarlanan parametreler, yerçekimi derecesini simüle etmenize ve herhangi bir uzay ortamının koşullarını oluşturmanıza olanak tanır.
Bir tür dış iskeletten bahsettiğimizi varsayabiliriz.
Uzun vadeli uzay uçuşları Bilim kurgu yazarları Isaac Asimov, Stanislav Lem, Alexander Belyaev ve diğerlerinin daha önce yazdıkları diğer gezegenlerin keşfi, bilgi sayesinde tamamen mümkün bir gerçekliğe dönüşecek. Çünkü dünyanın yerçekimi seviyesini yeniden yaratarak aşağıdakileri önleyebileceğiz: Olumsuz sonuçlar insanlar için mikro yerçekimi (ağırlıksızlık) (kas atrofisi, duyusal, motor ve otonomik bozukluklar). Yani isteyen hemen hemen herkes, ne olursa olsun uzaya gidebilir. fiziksel özellikler bedenler. Aynı zamanda uzay aracında kalışınız daha konforlu hale gelecektir. İnsanlar kendilerine tanıdık gelen mevcut cihaz ve tesisleri (örneğin duş, tuvalet) kullanabilecek.
Dünya'da yerçekimi seviyesi, ortalama 9,81 m/s 2'ye ("aşırı yük" 1 g) eşit olan yerçekimi ivmesi ile belirlenirken, uzayda ağırlıksızlık koşullarında yaklaşık 10-6 g'dir. K.E. Tsiolkovsky, suya daldırıldığında veya yatakta yatıldığında vücut ağırlığının hissi ile uzaydaki ağırlıksızlık durumu arasındaki benzerliklere değindi.
"Dünya aklın beşiğidir ama sonsuza kadar beşikte yaşayamazsınız."
“Dünya daha da basit olmalı.”
Konstantin Tsiolkovski
İlginç bir şekilde, yerçekimi biyolojisi için farklı yerçekimi koşulları yaratma yeteneği gerçek bir atılım olacaktır. Mikro ve makro düzeyde yapının, işlevlerin nasıl değiştiğini, farklı büyüklük ve yönlerin yerçekimi etkileri altındaki kalıpları incelemek mümkün olacaktır. Bu keşifler, oldukça yeni bir yön olan yerçekimi terapisinin geliştirilmesine yardımcı olacaktır. Tedavi için yerçekimindeki değişikliklerin (Dünya'nınkine kıyasla daha yüksek) kullanılması olasılığı ve etkinliği değerlendirilmektedir. Sanki vücut biraz daha ağırlaşmış gibi yerçekiminde bir artış hissediyoruz. Günümüzde yerçekimi terapisinin kullanımı üzerine araştırmalar yürütülmektedir. hipertansiyon ve ayrıca kırık durumunda kemik dokusunun restorasyonu için.
(yapay yerçekimi) çoğu durumda atalet ve yerçekimi kuvvetlerinin eşdeğerliği ilkesine dayanır. Eşdeğerlik ilkesi, buna neden olan nedeni (yerçekimi veya eylemsizlik kuvvetleri) ayırt etmeden yaklaşık olarak aynı hareket ivmesini hissettiğimizi söylüyor. İlk versiyonda ivme, yerçekimi alanının etkisiyle, ikincisinde ise kişinin içinde bulunduğu eylemsiz olmayan referans sisteminin (ivmeyle hareket eden bir sistem) hareketinin hızlanması nedeniyle meydana gelir. Örneğin, atalet kuvvetlerinin benzer bir etkisi, asansördeki (ataletsiz referans çerçevesi) bir kişi tarafından keskin bir yükseliş (hızlanmayla birlikte, vücudun birkaç saniyeliğine ağırlaştığı hissi) veya frenleme sırasında yaşanır. (zemin ayakların altından uzaklaşıyormuş hissi). Fizik açısından bakıldığında: ataletsiz bir sistemde asansör yukarı doğru yükseldiğinde, kabin hareketinin ivmesi serbest düşüşün ivmesine eklenir. Düzgün hareket yeniden sağlandığında, ağırlıktaki “kazanç” ortadan kalkar, yani normal vücut ağırlığı hissi geri döner.
Günümüzde, neredeyse 50 yıl önce olduğu gibi, yapay yerçekimi oluşturmak için santrifüjler kullanılmaktadır (uzay sistemlerini döndürürken merkezkaç ivmesi kullanılır). Basitçe söylemek gerekirse, uzay istasyonunun kendi ekseni etrafında dönmesi sırasında, bir kişiyi dönme merkezinden uzaklaştıracak ve bunun sonucunda astronot veya diğer nesneler "itebilecek" merkezkaç ivmesi meydana gelecektir. zemin". Bu süreci ve bilim adamlarının karşılaştığı zorlukları daha iyi anlamak için, bir santrifüjü döndürürken merkezkaç kuvvetini belirleyen formüle bakalım:
F=m*v 2 *r, burada m kütle, v doğrusal hız, r ise dönme merkezinden uzaklıktır.
Doğrusal hız şuna eşittir: v=2π*rT, burada T saniyedeki devir sayısıdır, π ≈3,14…
Yani, uzay aracı ne kadar hızlı dönerse ve astronot merkezden ne kadar uzakta olursa, yaratılan şey o kadar güçlü olur. yapay güç yer çekimi.
Şekle dikkatlice baktığımızda, küçük bir yarıçapla, bir kişinin başı ve bacakları için yerçekimi kuvvetinin önemli ölçüde farklı olacağını ve bunun da hareketi zorlaştıracağını fark edebiliriz.
Astronot dönüş yönünde hareket ettiğinde Coriolis kuvveti ortaya çıkar. Bu durumda kişinin sürekli olarak hareket tutması yaşama ihtimali yüksektir. Gemi dakikada 2 devirlik bir dönüş frekansında dönerse bu durum aşılabilir, bu da 1g'lik yapay bir yerçekimi kuvveti yaratır (Dünya'da olduğu gibi). Ancak yarıçap 224 metre olacaktır (yaklaşık ¼ kilometre, bu mesafe 95 katlı bir binanın yüksekliğine veya iki büyük sekoya ağacının uzunluğuna eşdeğerdir). Yani teorik olarak bu büyüklükte bir yörünge istasyonu veya uzay aracı inşa etmek mümkün. Ancak uygulamada bu, küresel felaketlerin yaklaşması bağlamında önemli miktarda kaynak, çaba ve zaman harcamayı gerektirir (bkz. rapor).
) daha insani bir şekilde doğrudan gerçek yardım ihtiyacı olanlar.
Bir yörünge istasyonunda veya uzay aracında bir kişi için gerekli yerçekimi seviyesini yeniden yaratmanın imkansızlığı nedeniyle, bilim adamları "ayar çubuğunu düşürme", yani Dünya'dakinden daha az bir yerçekimi kuvveti yaratma olasılığını araştırmaya karar verdiler. Bu da yarım yüzyılı aşkın süredir yapılan araştırmalarda tatmin edici sonuçlara ulaşmanın mümkün olmadığını gösteriyor. Bu şaşırtıcı değil çünkü deneylerde atalet kuvvetinin veya diğer kuvvetlerin yerçekiminin Dünya üzerindeki etkisine benzer bir etkiye sahip olacağı koşullar yaratmaya çalışıyorlar. Yani yapay yerçekiminin aslında yer çekimi olmadığı ortaya çıktı.
Bugün bilimde yalnızca yerçekiminin ne olduğuna dair teoriler var ve bunların çoğu görelilik teorisine dayanıyor. Üstelik hiçbiri tam değil ( gidişatı, hiçbir deneyin sonucunu hiçbir koşulda açıklamıyor ve bazen her şey diğerleriyle tutarlı değil) fiziksel teoriler deneysel olarak doğrulandı). Yerçekiminin ne olduğu, yer çekiminin uzay ve zamanla nasıl bir ilişkisi olduğu, hangi parçacıklardan oluştuğu ve özelliklerinin neler olduğu konusunda net bir bilgi ve anlayış yoktur. Bunların ve diğer birçok sorunun yanıtlarını A. Novykh'in “Ezoosmos” kitabında sunulan bilgiler ile PRIMORDIAL ALLATRA FİZİĞİ raporu karşılaştırılarak bulunabilir. kesinlikle sunuyor yeni yaklaşım Fiziğin temel ilkelerine ilişkin temel bilgilere dayanan temel parçacıklar, etkileşimlerinin kalıpları. Yani, buna dayanarak derin anlayış yerçekimi sürecinin özü ve sonuç olarak, hem uzayda hem de Dünya'da (yerçekimi terapisi) yerçekimi koşullarının herhangi bir değerini yeniden oluşturmak için doğru hesaplamalar yapma olasılığı, her iki insan tarafından gerçekleştirilen akla gelebilecek ve akıl almaz deneylerin sonuçlarını tahmin etme ve doğa.
İLKEL ALLATRA FİZİĞİ fizikten çok daha fazlasıdır. O açar Muhtemel çözümler her türlü karmaşıklıktaki görevler. Ama en önemlisi, parçacık düzeyinde meydana gelen süreçlerin bilgisi sayesinde ve gerçek aksiyon her insan hayatının anlamını anlayabilir, sistemin nasıl çalıştığını anlayabilir ve manevi dünyayla temasta pratik deneyim kazanabilir. Spiritüel olanın küreselliğini ve önceliğini fark etmek, bilincin çerçeve/şablon sınırlamalarından çıkmak, sistemin sınırlarının ötesine geçmek, Gerçek Özgürlüğü bulmak.
“Dedikleri gibi, elinizde evrensel anahtarlar olduğunda (temel bilgiler temel parçacıklar), o zaman (mikro ve makro dünyanın) herhangi bir kapısını açabilirsiniz.
"Bu koşullar altında, medeniyetin manevi kişisel gelişimin ana akımına niteliksel olarak yeni bir geçişi, dünya ve kendisi hakkında geniş ölçekli bilimsel bilgi mümkündür."
“Başta bu dünyada insanı zulme uğratan her şey takıntılı düşünceler, agresif duygular ve egoist bir tüketicinin basmakalıp arzularıyla son bulması ‒ bu, kişinin septon alanı lehine yaptığı seçimin sonucudur- insanlığı rutin olarak sömüren maddi bir akıllı sistem. Ancak kişi manevi başlangıcının seçimini takip ederse ölümsüzlüğü kazanır. Ve bunda din yok ama fizik bilgisi, onun ilkel temelleri var.”
Elena Fedorova
Gennady Brazhnik, 23 Nisan 2011
Dünyaya bakınca gözlerinizi açın... (Antik Yunan destanı)
Yapay yerçekimi nasıl yaratılır?
Bu yıl kutlanan uzay araştırmalarının ellinci yıldönümü, insan zekasının kendisini çevreleyen Evreni anlamadaki muazzam potansiyelini gösterdi. Uluslararası uzay istasyonu(ISS) - insanlı yörünge istasyonu - 23 ülkenin katıldığı ortak uluslararası bir proje,
ilgiyi ikna edici bir şekilde kanıtlıyor ulusal programlar hem yakın hem de uzak uzayın keşfi konularında. Bu, ele alınan konunun hem bilimsel, hem teknik hem de ticari tarafı için geçerlidir. Aynı zamanda kütlesel uzay araştırmalarının önündeki temel sorun, mevcut uzay nesnelerinde ağırlıksızlık veya yerçekiminin bulunmaması sorunudur. "Yerçekimi (evrensel çekim, çekim) tüm maddi cisimler arasındaki evrensel temel etkileşimdir. Düşük hızlara ve zayıflara yaklaşımda yerçekimi etkileşimi Newton'un yerçekimi teorisi tarafından açıklanan Genel dava Einstein'ın genel görelilik teorisi tarafından tanımlanmıştır" - bu tanım şu şekilde verilmiştir: modern bilim bu olgu. Yerçekiminin doğası şu anda belirsizdir. Çeşitli yerçekimsel teoriler çerçevesindeki teorik gelişmeler, dört temel etkileşimden biri olarak yerçekimsel etkileşimin doğasına ilişkin bilimsel paradigmanın erken onaylandığını öne süren deneysel onaylarını bulamıyor. Newton'un yerçekimi teorisine göre, yer çekimi gücü Dünyanın yerçekimi F=m x g ifadesiyle belirlenir; burada m, cismin kütlesi ve g, yerçekiminin ivmesidir. "Yerçekimi ivmesi g, boşluktaki bir cisme yerçekimi tarafından verilen ivmedir, yani geometrik toplamdır. yerçekimi çekimi gezegen (veya diğer astronomik cisim) ve dönüşünün neden olduğu eylemsizlik kuvvetleri. Newton'un ikinci yasasına göre yer çekiminden kaynaklanan ivme, birim kütleli bir cisme etki eden yer çekimi kuvvetine eşittir. Yer çekiminden kaynaklanan ivmenin Dünya için değeri genellikle 9,8 veya 10 m/s╡ olarak alınır. Birim sistemleri oluşturulurken benimsenen standart (“normal”) değer g = 9,80665 m/s╡'dir ve teknik hesaplamalarda genellikle g = 9,81 m/s╡ alınır. Bu anlamda, Dünya'daki yer çekimi ivmesi, deniz seviyesinde 45,5° enlemindeki yer çekimi ivmesine yaklaşık olarak eşittir. Dünya yüzeyinde yerçekiminden kaynaklanan gerçek ivme, enleme, günün saatine ve diğer faktörlere bağlıdır. Ekvatorda 9,780 m/s╡ ile kutuplarda 9,832 m/s╡ arasında değişmektedir." Bu bilimsel belirsizlik aynı zamanda Genel Görelilik Teorisindeki yer çekimi sabiti ile ilgili bir takım soruları da gündeme getirmektedir. yerçekimi koşulları, parametrelerin dağılımına sahibiz.Hemen hemen tüm yerçekimi teorilerinin ana argümanları şunlardır: “Yerçekimi ivmesi iki terimden oluşur: yerçekimi ivmesi ve merkezcil ivme. Farklılıklar şunlardan kaynaklanmaktadır: dönen Dünya ile ilişkili referans çerçevesindeki merkezcil ivme; Gezegenin kütlesinin hacme dağılmış olması nedeniyle formülün yanlışlığı geometrik şekil ideal bir toptan (geoid) farklı; Yerçekimi anormalliklerine göre mineral aramak için kullanılan Dünya'nın heterojenliği." İlk bakışta argümanlar oldukça ikna edici. ayrıntılı değerlendirme bu argümanların açıklamadığı açıkça ortaya çıkıyor fiziksel doğa fenomen. Dünyanın her coğrafi noktadaki merkezcil ivmeyle ilişkili referans çerçevesinde, yerçekimi ivmesinin ölçümünün tüm bileşenleri yer alır. Bu nedenle, hem ölçülen nesne hem de ölçülen ekipman, Dünya'nın dağılmış kütlesi ve yerçekimi anormallikleri de dahil olmak üzere aynı etkiye tabidir. Bu nedenle ölçüm sonucunun sabit olması gerekir ancak durum böyle değildir. Ayrıca durumun belirsizliği, ISS'nin uçuş yüksekliğindeki serbest düşüş ivmesinin teorik olarak hesaplanan değerlerinden kaynaklanmaktadır - g=8,8 m/s(2). ISS'deki yerel yerçekiminin gerçek değeri, ağırlıksızlığı belirleyen 10(−3)...10(−1) g aralığında belirlenir. ISS'nin kaçış hızında hareket ettiği ve adeta serbest düşüş durumunda olduğu yönündeki açıklamalar da inandırıcı görünmüyor. Peki ya sabit uydular? Hesaplanan bu g değerinde, uzun zaman önce Dünya'ya düşmüş olacaklardı. Ayrıca herhangi bir cismin kütlesi niceliksel olarak tanımlanabilir ve niteliksel özellikler kendi elektrik yükü. Tüm bu değerlendirmeler, yer çekiminin doğasının, etkileşim halindeki nesnelerin kütlelerinin oranına bağlı olmadığı, Coulomb kuvvetleri tarafından belirlendiği sonucuna varmaktadır. elektriksel etkileşim Dünyanın yerçekimi alanları. Bir uçakta on km yükseklikte yatay bir uçuşta uçarsak, yerçekimi yasaları tamamen karşılanır, ancak ISS'de 350 km yükseklikte aynı uçuş sırasında neredeyse hiç yerçekimi yoktur. Bu, bu yükseklikler içerisinde yerçekiminin maddi cisimlerin etkileşim kuvveti olarak belirlenmesine izin veren bir mekanizmanın olduğu anlamına gelir. Ve bu kuvvetin değeri Newton yasasıyla belirlenir. 100 kg ağırlığındaki bir kişi için, yer seviyesindeki yer çekimi kuvveti, atmosferik basınç hariç, F = 100 x 9,8 = 980 N olmalıdır. Mevcut verilere göre Dünya'nın atmosferi elektriksel olarak heterojen yapı katmanlaması iyonosfer tarafından belirlenir. "İyonosfer (veya termosfer), Dünya'nın üst atmosferinin, öncelikle Güneş'ten gelen kozmik ışınların neden olduğu ışınlama nedeniyle yüksek oranda iyonize olan bir parçasıdır. İyonosfer, nötr atom ve moleküllerden (temel olarak nitrojen N2 ve nitrojen) oluşan bir gaz karışımından oluşur. oksijen O2) ve yarı nötr plazma (negatif yüklü parçacıkların sayısı yalnızca pozitif yüklü olanların sayısına yaklaşık olarak eşittir).İyonizasyon derecesi zaten 60 kilometre yükseklikte önemli hale gelir ve Dünya'dan uzaklaştıkça sürekli olarak artar. iyonosferdeki N yüklü parçacıkların yoğunluğu, D, E ve F katmanları ayırt edilir D Katmanı D bölgesinde (60-90 km) yüklü parçacıkların konsantrasyonu Nmax ~ 10(2)-10(3) cm− 3 - burası zayıf iyonizasyon bölgesidir. Bu bölgenin iyonizasyonuna ana katkı Güneş'ten gelen X-ışını radyasyonu tarafından yapılır. Ek zayıf iyonizasyon kaynakları da küçük bir rol oynar: 60-100 km yükseklikte yanan meteorlar , kozmik ışınlar ve manyetosferin enerjik parçacıkları (manyetik fırtınalar sırasında bu katmana getirilir). Katman D de karakterize edilir keskin düşüş geceleri iyonizasyon derecesi. Katman E Bölgesi E (90-120 km), Nmax~ 10(5) cm−3'e kadar plazma yoğunlukları ile karakterize edilir. Bu katmanda elektron konsantrasyonunda bir artış gözlenir. gündüzİyonizasyonun ana kaynağı güneş kısa dalga radyasyonu olduğundan, ayrıca bu katmandaki iyonların rekombinasyonu çok hızlı gerçekleşir ve geceleri iyon yoğunluğu 10(3) cm−3'e düşebilir. Bu süreç, iyon konsantrasyonunun nispeten yüksek olduğu, yukarıda yer alan F bölgesinden yüklerin yayılması ve gece iyonizasyon kaynakları (Güneşin jeokorona radyasyonu, meteorlar, kozmik ışınlar, vb.) ile dengelenir. Ara sıra, 100-110 km rakımlarda, çok ince (0,5-1 km) ancak yoğun bir ES katmanı belirir. Bu alt katmanın bir özelliği, iyonosferin bu bölgesinden yansıyan orta ve hatta kısa radyo dalgalarının yayılması üzerinde önemli bir etkiye sahip olan yüksek elektron konsantrasyonudur (ne~10(5) cm−3). Serbest akım taşıyıcılarının nispeten yüksek konsantrasyonundan dolayı Katman E, önemli rol ortamın dağıtımında ve kısa dalgalar. Katman F Bölgesi F artık 130-140 km'nin üzerindeki iyonosferin tamamı olarak adlandırılıyor. Maksimum iyon oluşumu 150-200 km yükseklikte elde edilir. Gündüz saatlerinde güçlü güneş ışınımının neden olduğu elektron konsantrasyonunun dağılımında bir “adım” oluşumu da gözlenmektedir. morötesi radyasyon. Bu adımın bulunduğu bölgeye F1 bölgesi (150-200 km) adı verilir. Kısa radyo dalgalarının yayılmasını önemli ölçüde etkiler. F katmanının 400 km'ye kadar olan üst kısmına F2 katmanı denir. Burada yüklü parçacıkların yoğunluğu maksimuma ulaşır - N ~ 10(5)-10(6) cm−3. Yüksek rakımlarda, daha hafif oksijen iyonları (400-1000 km yükseklikte) ve hatta daha yüksek - hidrojen iyonları (protonlar) ve küçük miktarlar- helyum iyonları." Atmosfer elektriğine ilişkin iki ana modern teori, yirminci yüzyılın ortalarında İngiliz bilim adamı C. Wilson ve Sovyet bilim adamı Ya. I. Frenkel tarafından yaratıldı. Wilson'ın teorisine göre, Dünya ve iyonosfer, Gök gürültüsü bulutları tarafından yüklenen bir kapasitörün plakalarının rolü Plakalar arasında ortaya çıkan potansiyel fark, görünüme yol açar Elektrik alanı atmosfer. Frenkel'in teorisine göre atmosferin elektrik alanı tamamen açıklanmaktadır. elektriksel olaylar Troposferde meydana gelen bulutların polarizasyonu ve bunların Dünya ile etkileşimi ve iyonosfer, atmosferik elektriksel süreçlerin seyrinde önemli bir rol oynamaz. Atmosferdeki elektriksel etkileşime ilişkin bu teorik kavramların genelleştirilmesi, Dünya'nın yerçekimi sorununun elektrostatik açısından ele alınmasını gerektirir. Yukarıdaki genel olarak bilinen gerçeklere dayanarak, yerçekimi koşulları altında malzeme gövdelerinin yerçekimsel elektriksel etkileşiminin değerlerini belirlemek mümkündür. Bunu yapmak için aşağıdaki modeli göz önünde bulundurun. Herhangi bir malzeme enerji bedeni, bir elektrik alanında olmak, belirli bir Coulomb etkileşimini gerçekleştirecektir. Elektrik yükü iç organizasyonuna bağlı olarak ya elektrik kutuplarından birine çekilecek ya da bu alan içerisinde denge halinde olacaktır. Her vücudun elektrik yükünün derecesi, kendi serbest elektron konsantrasyonuna (insanlar için kırmızı kan hücrelerinin konsantrasyonu) göre belirlenir. Daha sonra, dünyanın çekiminin yerçekimi etkileşiminin modeli, yarıçapları Dünya'nın yarıçapı ve iyonosferik F2 katmanının yüksekliği ile belirlenen iki eşmerkezli içi boş küreden oluşan küresel bir kapasitör formunda temsil edilebilir. Bu elektrik alanında bir kişi veya başka bir maddi cisim bulunmaktadır. Dünya yüzeyinin elektrik yükü negatif, iyonosfer ise Dünya'ya göre pozitiftir. Bir kişinin Dünya yüzeyine göre elektrik yükü pozitiftir, bu nedenle yüzeydeki Coulomb etkileşim kuvveti kişiyi her zaman Dünya'ya çekecektir. İyonosferik katmanların varlığı, genel olarak şunu ima eder: elektriksel kapasite böyle bir kapasitör seri olarak bağlandığında her katmanın toplam kapasitansı tarafından belirlenir: 1/Tot = 1/C(E)+1/C(F)+1/C(F2). Yaklaşık bir mühendislik hesaplaması yapıldığı için, aşağıdaki ilk verileri alacağımız ana enerji iyonosferik katmanlarını dikkate alacağız: E katmanı - yükseklik 100 km, F katmanı - yükseklik 200 km, F2 katmanı - yükseklik 400 km. Basitlik açısından, artan veya azalan güneş aktivitesi sırasında iyonosferde oluşan D katmanını ve ara sıra oluşan Es katmanını dikkate almayacağız. İncirde. Şekil 1, Dünya atmosferinin iyonosferik katmanlarının dağılımının bir diyagramını ve söz konusu sürecin bir elektrik devre diyagramını göstermektedir.
Şekil 1.a'daki elektrik devresi, üç kapasitörün seri bağlantısını göstermektedir. sabit basınç Genel Elektrostatik yasalarına uygun olarak dağıtım elektrik ücretleri her bir kapasitör C1, C2 ve C3'ün plakalarında koşullu olarak +/- gösterilir. Elektrik yüklerinin bu dağılımına bağlı olarak, ağda yönleri uygulanan genel voltajın tersi olan yerel alan güçleri ortaya çıkar. Şebekenin bu bölümlerinde elektrik yüklerinin hareketi Toplama göre ters yönde olacaktır. Şekil 1.b, tamamen kapasitörlerin seri bağlantısından oluşan bir elektrik devresi tarafından açıklanan, Dünya atmosferinin iyonosferik katmanlarının bir diyagramını göstermektedir. Güçler Coulomb etkileşimiİyonosferik katmanlar arasındaki Fg olarak gösterilir. Elektrik yüklerinin konsantrasyon seviyesine göre, üst katmanİyonosfer F2, dünya yüzeyine göre elektriksel olarak pozitiftir. Güneş rüzgarı parçacıklarının farklı özelliklere sahip olması nedeniyle kinetik enerji atmosferin tüm derinliğine nüfuz ederse, her katmanın Coulomb etkileşiminin toplam kuvveti vektör toplamı ile belirlenecektir. toplam güç yerçekimi Fg toplamı ve ayrı bir iyonosferik katmanın yerçekimi kuvveti. Küresel bir kapasitörün kapasitansını hesaplamaya yönelik formül şöyledir: C = 4x(pi)x e(a)x r1xr2/(r2-r1), burada C, küresel kapasitörün kapasitansıdır; r1, iç kürenin yarıçapıdır; Dünya'nın 6.371,0 km yarıçapının ve alt iyonosferik katmanın yüksekliğinin toplamına eşittir; r2, dış kürenin yarıçapıdır; Dünya'nın yarıçapı ile üst iyonosferik katmanın yüksekliğinin toplamına eşittir; e(a)=e(0)x e - mutlak dielektrik sabiti, burada e(0)=8,85x10(-12) fm, e ~ 1. Daha sonra her iyonosferik katmanın kapasitansı için yuvarlanmış hesaplanan değerler, aşağıdaki değerler: C(E)=47 µF, C(F)=46 µF, C(F2)=25 µF. Ana katmanlar dikkate alındığında iyonosferin toplam toplam kapasitesi yaklaşık 12 μF olacaktır. İyonosferik katmanlar arasındaki mesafe Dünya'nın yarıçapından çok daha azdır, bu nedenle yüke etki eden Coulomb kuvvetinin hesaplanması aşağıdaki formül kullanılarak yapılabilir. düz kapasitör: Fg= e(a) x A x U(2) /(2xd(2)), burada A, plakanın alanıdır (pi x (Rз+ h)(2)); U - voltaj; d - katmanlar arasındaki mesafe; e(a)=e(0)x e - mutlak dielektrik sabiti, burada e(0)=8,85x10(-12) fm, e ~ 1. Daha sonra her iyonosferik katmanın Coulomb etkileşim kuvvetlerinin hesaplanan değerleri olacaktır. aşağıdaki değerler: Fg (E)= 58x10(-9)x U(2); Fg(F)= 59x10(-9)x U(2); Fg(F1)= 15x10(-9)x U(2); Fgtot = 3,98x10(-9)x U(2). 100 kg ağırlığındaki bir cisim için atmosferik stresin değerini belirleyelim. Hesaplama formülüşu forma sahip olacaktır: F=m x g= Fg(E) + Fgtot. Bilinen değerleri bu formülde yerine koyarsak U = 126 KV değerini elde ederiz. Sonuç olarak iyonosferik katmanların Coulomb etkileşim kuvvetleri aşağıdaki değerlerle belirlenecektir: Fg(E)= 920n; Fg(F)= 936n; Fg(F1)= 238n; Fgtoplam= 63n. Newton etkileşimini hesaba katarak her iyonosferik katmanın serbest düşüş ivmesini yeniden hesapladıktan sonra aşağıdaki değerleri elde ederiz: g(E)= +9,83 m/s(2); g(F)= -8,73 m/s(2); g(F1)= - 1,75 m/s(2). Hesaplanan bu değerlerin, iyonosferin her katmanındaki oksijen ve nitrojen moleküllerinin konsantrasyonunun neden olduğu atmosferin kendine özgü parametrelerini, yani ortamın basıncını ve direncini hesaba katmadığına dikkat edilmelidir. Yaklaşık bir mühendislik hesaplaması sonucunda elde edilen g(F1) = -1,75 m/s(2) değeri, ISS'deki yerel yerçekiminin gerçek değeri - 10(−3)...10 ile oldukça uyumludur. (−1) g. Sonuçlardaki farklılıklar yer çekimi ivmesini ölçmek için kullanılan burulma dengesinin alana göre kalibre edilmemesinden kaynaklanmaktadır. negatif değerler- modern bilim bunu beklemiyordu. Yapay yerçekimi yaratmak için iki koşulun karşılanması gerekir. Gauss teoreminin gerekliliklerine uygun olarak elektriksel olarak yalıtılmış bir sistem oluşturun, yani elektrik alan kuvveti vektörünün kapalı bir küre içinde dolaşımını sağlayın ve bu kürenin içinde 1000 N'luk bir Coulomb etkileşim kuvveti oluşturmak için gerekli elektrik alan kuvvetini sağlayın. Alan kuvveti şu formül kullanılarak hesaplanabilir: F= e(a) x A x E(2) /2, burada A, plakanın alanıdır; E - elektrik alan kuvveti; e(a)=e(0)x e - mutlak dielektrik sabiti, burada e(0)=8,85x10(-12) fm, e ~ 1. Verileri formülde yerine koyarsak, 10 m2 için şu değeri elde ederiz: elektrik alan kuvveti, E = 4,75 x 10(6) V/m'ye eşittir. Odanın yüksekliği üç metre ise hesaplanan voltajı sağlamak için taban-tavana U = E x d = 14,25 MV değerinde sabit bir voltaj uygulamak gerekir. 1 A akımla, böyle bir kapasitörün plakalarının direncinin 14,25 MOhm olmasını sağlamak gerekir. Voltajı değiştirerek farklı yerçekimi parametreleri elde edebilirsiniz. Hesaplamaların büyüklük sırası, yapay yerçekimi sistemlerinin geliştirilmesinin gerçek bir olasılık olduğunu gösteriyor. Eski Yunanlılar haklıydı: "Dünyaya bakarken gözlerinizi açın...". Yer çekiminin doğası hakkında ancak böyle bir cevap verilebilir. 200 yıldır insanlık, Coulomb yasası ve Gauss teoremi de dahil olmak üzere elektrostatik yasalarını aktif olarak inceliyor. Küresel kapasitör formülü uzun zamandır pratikte öğrenilmiştir. Geriye sadece gözlerini açmak kalıyor Dünya ve bunu görünüşte imkansız olanı açıklamak için kullanmaya başlayın. Ancak hepimiz yapay yerçekiminin bir gerçeklik olduğunu anladığımızda, uzay uçuşlarının ticari kullanımıyla ilgili konular gündeme gelecek ve anlaşılması için şeffaf hale gelecektir.
Moskova, Nisan 2011 Brazhnik G.N.
Yükleniyor...
