Секрет обертання землі та причини виникнення циклонів, тайфунів, торнадо

Косінов Н.В., Гарбарук В.І., Косінов Л.В.

Анотація.

Чому Земля обертається? Чому вітри в циклонах в північній півкулі дмуть проти годинникової стрілки, а в циклонах в південній півкулі дмуть за годинниковою стрілкою? Чому в екваторіальній зоні Землі ніколи не буває тайфунів, смерчів і циклонів? На ці питання наука поки що не має відповідей. У цій статті автори зробили спробу дати відповіді на ці питання. Описано лабораторні експерименти, розкривають механізм обертання Землі. Дається пояснення механізмів виникнення циклонів, торнадо. Описано фізичні ефекти, що лежать в основі цих явищ. Розглядається інтегральний електромагнітогідродінаміческій і термічний ефект, що спостерігається в лабораторних умовах, що може бути поширений на велику кількість природних явищ. Проведені дослідження дозволяють стверджувати, що в ядрі нашої планети розташовується твердий керн, а розплавлена зона має форму близьку до форми тора. Експерименти вказують на те, що при зміні магнітних полюсів Землі, наша планета поміняє напрямки обертання на протилежне.

1. Невирішені проблеми

З часів Галілея відомо, що Земля обертається. Однак причина обертання до сих пір не встановлено. Немає відповіді на питання: чому вона обертається з заходу на схід, а не якимось іншим чином? Що обмежує ступінь свободи? На цей приводу є різні думки. Існує думка, що Земля обертається за інерцією, придбавши колись імпульс руху [1]. Є й інша гіпотеза, яка грунтується на ідеї гідромагнітного динамо С. І. Брагінського. В цій моделі вважається, що протягом електропровідний рідини в розплавленому ядрі Землі аналогічно руху провідника викликає магнітоелектричних ефект. Це рух складається з ще одним рухом - з обертанням Землі. У результаті индуцируется електричний струм, а він породжує магнітне поле точно також як у звичайній динамо-машині. В цій моделі виникнення магнітного поля Землі зв'язується з її обертанням, вважаючи обертання первинним фактором, а поява магнітного поля -- вторинним. Проте, як буде показано нижче, ця модель не в змозі пояснити безліч явищ, що відбуваються як на Землі, так і в її надрах, тому не може вважатися правильною.

До початку 20-го століття вважалося, що Земля обертається рівномірно, а період її обертання використовувався навіть як одиниця часу. Проте в результаті спостережень з'ясувалося, що Земля обертається нерівномірно. Відбуваються річні та піврічні коливання швидкості обертання, місячні і полумесячние коливання швидкості, при яких тривалість доби може як зменшуватися, так і зростає на кілька тисячних часток секунди. Причина таких змін швидкості обертання Землі не встановлена. Її не в змозі пояснити ідея гідромагнітного динамо Брагінського. Особливо незрозуміло, за рахунок чого швидкість обертання Землі може збільшуватися. Реальні зміни швидкості обертання Землі спростовують ідею обертання її за інерцією. Видно, що для розкриття механізму обертання Землі необхідно залучати зовсім нові ідеї. Необхідно розкрити фізичні ефекти, що призводять до її обертання, а також вести пошук модельного підтвердження механізму обертання Землі.

2. Інтегральний електромагнітогідродінаміческій і термічний ефект

Дослідження в області теорії фізичного вакууму [2] дозволили встановити фізичні явища, які на наш погляд можуть наблизити відповіді на перераховані вище питання. Йдеться, зокрема, йде про фізичні ефекти, в яких при протіканні електричного струму через електропровідних середу, вміщену в магнітне поле, в зонах розташування електродів виникають градієнти температури середовища, а також вихрові руху середовища, обумовлені появою моменту сили в напрямі перпендикулярно вектору магнітної індукції [2]. Як зазначено в [2], напрям вихрового руху середовища M задається векторним твором M = BxE, а напрямок вектора теплового потоку Q задається подвійним векторним твором: Q = [BxE] xB. Цей інтегральний електромагнітогідродінаміческій і термічний ефект, що спостерігається в лабораторних умовах, може бути поширений на велику кількість природних явищ. Нижче будуть описані деякі лабораторні експерименти, які демонструють названі фізичні ефекти. Вони, на наш погляд, дозволяють зрозуміти і розкрити механізм обертання Землі. Поведінка електропровідної рідини в магнітному полі - це прояв фізичних ефектів, які мають велику аналогію з обертанням Землі, а також з деякими іншими явищами в надрах Землі і на її поверхні. Наводимо опис експерименту.

Експеримент № 1. Схема експерименту представлена на мал.1.

Рис.1. Вихровий рух електропровідної рідини.

На малюнку зображені: 1 - посудина, 2 - розплавлений метал, 3 - галактика котушка, через яку пропускається електричний струм, 4 - металеве Золото, підключений до джерела струму, 5 - електрод, підключений до джерела струму.

Сосуд з розплавленим оловом поміщений в магнітне поле, вектор магнітної індукції якої спрямований вертикально. У центральній частині судини в рідину опущений електрод. Другий електрод виконаний кільцевих, встановлений по периметру судини і опущений на рідину.

При підключенні струму розплавлений метал починає рухатися. Спостерігається вихровий рух розплавленого олова. У центрі утворюється глибока воронка. Напрямок руху розплавленого металу показано стрілкою на вигляді зверху. З збільшенням струму швидкість вихрового руху зростає. При зміні напряму магнітного поля - напрямок вихрового руху раплавленного олова змінюється на протилежне.

Одночасно з вихровим рухом рідини виявляється ще один фізичний ефект -- поява градієнта температури. Сутність цього фізичного явища описана в [2]. Це фізичний ефект виявляється в експерименті. Спостерігається освіта твердої фази металу в центрі ємності або по краю (рис.2, рис.3).

Рис.2. Вихровий рух електропровідної рідини та освіта твердої фази металу в центрі судини.

На рис. 2 зображені: 1 - посудина, 2 - розплавлений метал, 3 - галактика котушка, за якою пропускається електричний струм, 4 - металеве Золото, підключений до джерела струму, 5 - електрод, підключений до джерела струму, 6 -- твердий метал.

При полярності прикладеної напруги такою, як показано на рис.2, тверда фаза металу з'являється в центрі. Якщо зробити короткочасне відключення струму, то твердий острівець застиглого металу починає танути. Повторне включення струму знову призводить до інтенсивного утворення твердого олова в центрі. Якщо в процесі зростання твердого ділянки, не вимикаючи струму, поміняти напрям магнітного поля, так як показано на рис.3, то напрям вихрового руху розплавленого металу змінюється на протилежне. Одночасно спостерігається інтенсивне розплавлення твердого ділянки в центре.Прі цьому у металевого кільця по краю судини спостерігається поява твердого олова (рис.3).

Рис.3. Вихровий рух електропровідної рідини та освіта твердої фази металу по краю посудини.

На рис.3 зображені: 1 - судина, в якій знаходиться розплавлений метал 2 -- олово, 3 - галактика котушка, через яку пропускається електричний струм, 4 -- металеве Золото, підключений до джерела струму, 5 - електрод, підключений до джерела струму, 6 - твердий метал.

Таким чином чітко фіксується поява градієнта температури між центральним і периферійних електродами. При полярності прикладеної напруги такий, як показано на рис.2, в зоні "полюси" раплав твердне, а в зоні "екватора" відбувається збільшення температури. При зміні полярності, такий як показано на рис.3, в зоні "полюси" тверда фаза розплавляється, а в зоні умовного "екватора" відбувається утворення твердої фази. Це ж спостерігається при зміні напрямку протікання струму і при незмінній полярності магніту. При одночасному зміні напрямку струму і магнітного поля напрям вихрового руху залишається незмінним. При цьому незмінним залишається і напрямок теплового потоку.

Ці експерименти послужили підставою припустити, що спостерігаються в них фізичні ефекти, можуть лежати в основі механізму обертання Землі. Виникаючий градієнт температури, яке спостерігається в експерименті, має аналогію з наявністю низьких температур в полярних зонах Землі.

Ми вважаємо, що в основі освіти вічної мерзлоти на Землі і низьких температур в полярних зонах Землі лежить розглянутий вище температурний ефект. У розглянутому експерименті магнітне поле має такий же напрямок, як і напрям магнітного поля Землі. Обертання електропровідної рідини має такий же напрямок, що і напрямок обертання Землі. Залишається з'ясувати, де ж та батарея, яка своїм "плюсом" підключена до земних полюсів, а "мінусом" до екватора і чи є така батарея? Виявляється, така "Батарея" існує в космосі. Вона й змушує Землю обертатися.

3. Сонце заряджає космічну батарею, батарея обертає Землю

Для підтвердження сказаного вище скористаємося результатами космічних досліджень. Якщо розглянути Землю і ближній космос, то можна побачити наступне (див. рис.4). Земля знаходиться в потоках сонячного вітру, який являє собою в основному потік протонів і електронів. У 1958 році був відкритий радіаційний пояс Землі. Це величезна зона в космосі, що охоплює Землю в області екватора. У радіаційному поясі основними носіями зарядів є електрони. Їх щільність на 2 - 3 порядки перевищує щільність інших носіїв зарядів.

Рис.4. Розподіл електричних зарядів у приполярних і в приекваторіальних областях Землі.

Сонячний вітер проникає в навколоземний простір через Каспій, в зонах полюсів (показано жирними стрілками). У полярних зонах переважають протони. Розподіл електричних зарядів у приполярних і в приекваторіальних областях Землі призводить до того, що в космосі у Землі є величезної потужності батарея. Її "плюс" знаходиться в зонах північного і південного полюсів, а "мінус" в зоні екватора. На рис.4 ми бачимо повну аналогію з проведеним експериментом, показаних на рис.2. У нашому експерименті "плюс" підключений в точці проходження умовної осі обертається рідини. Для електричного струму від космічної батареї ланцюгом є атмосфера Землі і сама Земля від полюсів до екватора. У такому ж напрямку протікає струм в рідини в умовах нашого експермента (рис.2). Як і в експерименті (рис.2) спостерігається зниження температури в зоні осі обертання електропровідної рідини, так і в зоні земних полюсів спостерігаються низькі температури. Знаходить пояснення суперечність: чому тепловий потік, що йде від центру Землі до її поверхні, не в силах впоратися з вічною мерзлотою? Причина цього полягає в те, що великий внесок в освіту зон холоду на Землі вносить температурний ефект, описаний в [2] і продемонстрований на рис 2.

Для переконливості наведемо опис ще одного експерименту, більш близького до реальних умов, в яких знаходиться наша планета. Цей експеримент показаний на рис.5.

Експеримент № 2. У воду з домішкою солей опущений намагнічений куля, встановлений на вісь, який має можливість обертання. Шар намагнічена так, як показано на рис.5. Шар моделює Землю. Вода з домішками солей моделює електропровідних атмосферу. При підключенні позитивного електрода до осі, а негативного електрода до електропровідної рідини спостерігається обертання кулі так, як показано на рис.5. При зміні полярності, напрямок обертання кулі змінюється на протилежне. Вимірювання температури показали зниження її в зоні осі кулі при додатку позитивного ("+") потенціалу до осі і, відповідно, підвищення температури в зоні осі кулі при зворотній полярності. Одночасно фіксується зміна температури в зоні умовного екватора.

Рис.5. Обертання намагніченого кулі в електропровідної рідини.

На рис.5 зображені: 1 - посудина, 2 - електропровідних рідина, 3 - металевий диск, 4,5 - намагнічені півкулі, 6 - вісь, 7 - електрод, 8 - підшипник, 9 -- електрод.

При полярності джерела живлення такий, як це показано на рис.5, бачимо, що цей експеримент добре моделює обертання Землі. І обертання електропровідної рідини, і зниження температури в зоні розташування осі обертання, дуже схоже на те, що спостерігається в земних умовах. Це, на наш погляд, наочна модель для вивчення обертання Землі.

Ми вважаємо, що за утворення крижаних покривів в полярних зонах, за вічну мерзлоти і за обертання Землі відповідають описані в [2] і продемонстровані в експериментах фізичні ефекти. Слід зазначити, що поява низьких температур в полярних зонах, що виникають від дії описаного фізичного ефекту, маскується низькою сонячною радіацією в цих зонах. Ми вважаємо, що ці дві фактора діють спільно. При цьому один з факторів - сонячна радіація, вченими враховувався, а про існування іншого ніхто не підозрював.

Експеримент № 3.Еслі позитивний електрод підключити до осі кулі, а другий (негативний) електрод помістити у воді в ближню зону намагніченого кулі в північному півкулі, то в зоні другого електрода фіксується активну локальне вихровий рух рідини, що нагадує циклон або торнадо.

На рис.6 представлений цей експеримент. На рис.6 зображені: 1 - посудина, 2 -- електропровідних рідина, 3 - металевий диск, 4,5 - намагнічені півкулі, 6 - вісь, 7 - електрод, 8 - підшипник, 9 - електрод, 10 - ізолятор, 11 - вихор.

Рис.6. Обертання намагніченого кулі і виникнення локального вихрового руху рідини, що нагадує циклон в північній півкулі.

Напрямок вихрового руху рідини повністю відповідає вихором циклонів в північній півкулі. При цьому одночасно з таким міні-циклоном спостерігається обертання намагніченого кулі.

Експеримент № 4. Якщо другий (негативний) електрод помістити в ближню зону намагніченого кулі в південній півкулі, в зоні електрода також фіксується активну вихровий рух рідини (рис.7).

На рис.7 зображені: 1 - посудина, 2 - електропровідних рідина, 3 - металевий диск, 4,5 - намагнічені півкулі, 6 - вісь, 7 - електрод, 8 - підшипник, 9 -- електрод, 10 - ізолятор, 11 - вихор.

Спостерігається вихровий рух, в якому напрям обертання повністю відповідає вихором циклонів в південній півкулі (рис.7). При цьому одночасно з появою міні-циклону спостерігається обертання намагніченого кулі.

Рис.7. Обертання намагніченого кулі і виникнення локального вихрового руху рідини, що нагадує циклон в південній півкулі.

Експеримент № 5. Якщо другий електрод помістити у воді в зоні екватора (рис.8), то в зоні електрода не спостерігається вихрового руху рідини. Спостерігається безвіхревое рух рідини уздовж екватора. При цьому одночасно спостерігається обертання намагніченого кулі. На рис.8 зображені: 1 - посудина, 2 - електропровідних рідина, 3 - металевий диск, 4,5 - намагнічені півкулі, 6 - вісь, 7 -- електрод, 8 - підшипник, 9 - електрод, 10 - ізолятор.

Рис.8. Обертання намагніченого кулі і виникнення безвіхревого руху рідини в зоні умовного екватора.

Експеримент № 6. Якщо перший (позитивний) електрод підключити до осі кулі, а дві другі (негативних) електрода помістити в ближню зону намагніченого кулі одночасно в північній та південній півкулі, як це показано на мал. 9, тов зонах другий електродів фіксуються вихрові руху рідини в протилежних напрямках. Спостерігаються вихрові руху рідини, в яких напрямки обертань повністю відповідає вихором циклонів в північній і південній півкулях. При цьому одночасно з появою міні-циклонів спостерігається обертання намагніченого кулі.

На рис.9 зображені: 1 - посудина, 2 - електропровідних рідина, 3 - металевий диск, 4,5 - намагнічені півкулі, 6 - вісь, 7 - електрод, 8 - підшипник, 9 -- електроди, 10 - ізолятори, 11 - вихори.

Рис.9. Обертання намагніченого кулі і виникнення локальних вихрових рухів рідини, що нагадують циклони в північній та південній півкулі.

Якщо плавно переміщати електрод у ближній зоні магніту від екватора до полюсів, то помітне вихровий рух рідини починає з'являтися де-то в зоні сьомий-десяте паралелі (якщо умовно проводити аналогію з Землею). При подальшому переміщенні до полюсів інтенсивність міні-циклонів зростає.

4. Причини виникнення циклонів, тайфунів, торнадо

Описані вище експерименти мають багато аналогій із Землею. Як відомо, в екваторіальній зоні Землі ніколи не буває тайфунів, смерчів і циклонів. Тропічні циклони з'являються в зонах не ближче 50 від екватора. Вітри в циклонах в північному півкулі дмуть проти годинникової стрілки, а в циклонах в південній півкулі дмуть по годинниковою стрілкою. У цьому виявляється повний збіг з проведеними експериментами. Напрямки вітрів у циклонах проти годинникової стрілки в північній півкулі і за годинниковою стрілкою в південній півкулі традиційно пояснювалося впливом відхиляючої сили Коріоліса, що виникає при обертанні Землі [3,4]. Відсутністю сили Коріоліса на екваторі відповідно традиційно пояснювалося відсутність циклонів в зоні екватора.

Ми спеціально перевірили на наших моделях, наскільки справедливі такі твердження. Ми штучно загальмовує і повністю зупиняли нашу маленкая "Землю" при проведенні ексвперіментов. Вихри як і раніше спостерігалися у верхній половині кулі і вніжнем півкулі. При цьому ні їх інтенсивність, ні їх напрямок обертання ніяк не залежали ні від обертання намагніченого кулі, ні від його зупинки. У зоні умовного екватора, при загальмованому намагніченим кулі, рух рідини паралельно екватора залишалося таким же, як і при обертанні кулі.

Ми вважаємо, що в механізмі утворення циклонів, торнадо, смерчів основний внесок вносить не коріолісова сила і конвекційні потоки повітря, а електричні струми в атмосфері і магнітне поле Землі. Сила Коріоліса також проявляється, але вона не є єдиною й основною. Однак коріолісову силу традиційно вважали єдиною в той час як вона лише маскує той фізичний ефект, який грає основну роль. Ці два фактори діють спільно. При цьому один з факторів -- силу Коріоліса, вчені враховували, а про існування іншого чинника ніхто не підозрював.

В той же час, ще в 1908 Биркелан були виявлені в полярних зонах сильні електричні струми, спрямовані до Землі. Їх називають авроральних електроструямі. Потім були виявлені і екваторіальні електроструі. Ми вважаємо, що при протіканні струмів в електроструях в умовах існування магнітного поля Землі виникають названі атмосферні явища - циклони, смерчі. Ми вважаємо, на підставі наведених модельних експериментів, що основні явища в атмосфері, походять від впливу "космічної батареї", утвореної негативним зарядом радіаційного поясу Землі і позитивним зарядом приполярних космічних зон в умовах магнітного поля Землі (рис. 4). Ця ж "космічна батарея" обертає Землю. Потужність космічної батареї величезна. Її постійно заряджає сонце своїм сонячним вітром. Після спалахів на сонце заряд "космічної батареї" зростає, що призводить до коливань швидкості обертання Землі.

Цей же механізм робить значний внесок в освіту зон холоду в полярних областях. Цей же механізм вносить основний внесок в освіту та підтримання вічної мерзлоти. Цей же механізм призводить до утворення циклонів, вихорів, смерчів. В основі всіх перерахованих явищ лежать описані в [2] фізичні ефекти. Як бачимо, і обертання планети, і виникнення полярного холоду, і поява вічної мерзлоти, і утворення вихорів, циклонів, торнадо, і температурні ефекти в циклонах і смерчах зумовлені єдиним механізмом. Всі це - результат дії виявлених інтегральних електромагнітогідродінаміческіх і термічних ефектів.

5. Деякі припущення.

Якщо вважати, що для Землі проявляється такий же температурний ефект, як у нашому експерименті, то в зоні земної осі повинно спостерігатися зниження температури. Це повинно приводити утворення твердої фази в рідкому ядрі Землі. Всередині рідкого ядра по земної осі повинен розташовуватися твердий керн, який повинен мати приблизно таку форму, як це показано на мал. 9.

Рис.10. Твердий "керн" в розплавленому ядрі Землі.

Тому, на наш погляд, Земля має дещо іншу внутрішню будову, всупереч тому, як прийнято вважати. Ми вважаємо, що розтоплене ядро планети пронизує твердий керн в напрямку від одного полюса до іншого. Наявність твердого керна призводить до тому, що розплавлена ядро Землі, за нашим припущенням, має не кулясту форму, як це прийнято вважати, а форму близьку до форми тора.

За нашу думку, для перевірки цього припущення можна провести дослідження відмінностей поширення сейсмічних хвиль уздовж земної осі і впоперек її.

І ще кілька припущень. Як відомо, приблизно кожні 500 тис. років на Землі відбувається зміна полярності магнітних полюсів. Північний і південний магнітні полюси планети міняються місцями. Відповідно до наших експериментів, якщо відбудеться зміна магнітних полюсів, то це призведе до перерозподілу температур на Землі. У результаті підвищиться температура на полюсах і знизиться на екваторі. Як наслідок - зникнуть полюса холоду. Крижані шапки планети розтануть. Клімат стане помірний по всій планеті. Полярні зони будуть прогріватися за рахунок прояву описаного в [2] температурного ефекту, а температуру в екваторіальній зоні буде знижувати цей же ефект, діючи проти сонячної радіації. Поміняються напрямку обертання циклонів. Циклони в північній півкулі будуть мати обертання за годинниковою стрілкою, а в південному проти годинникової стрілки. Тверде суб'ядро планети і наш передбачуваний керн повністю розплавляться. Але найголовніше, зміниться напрям обертання Землі! Сонце зупиниться, потім піде назад і стане сходити на заході, а заходить на сході.

Список літератури

Бакулін П.І., Кононович Е.В., Мороз В.І. Курс загальної астрономії, М., Наука, 1983.

Косінов Н.В. Фізичний вакуум і гравітація. Фізичний вакуум і природа, N4, 2000, с.55 - 58.

А. В. Бялка. Наша планета - Земля. Бібліотечка "Кванта" вип. 29, М., Наука, 1989.

Р. Скорер. Аерогідродінаміка навколишнього середовища, М., Мир, 1980.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.sciteclibrary.ru/