3.2. Магнетизм
Элементарным магнитом является электрон; если говорить более точно, то — не сам электрон, а его вращение — вращение того самого колесика, в виде которого мы представляем себе электрон. Если в электричестве он выполняет функции носителя энергии, как атомы и молекулы воздуха в пневматике, то в магнетизме его роль иная: он является элементом, упорядочивающим взаимное расположение и вращение. Для уяснения сказанного позволим себе еще одно образное сравнение: если в электричестве электрон — как солдат в бою, то в магнетизме — как солдат в строю.
У электрона есть все атрибуты магнита: активные полюса и активная боковая сторона; благодаря им он выстраивается соответствующим образом по отношению к другим электронам. Полюса магнита (в данном случае — торцы электрона) получили географические названия: северный и южный. Произошло это не случайно, наблюдая за поведением магнитных стрелок, люди отмечали их ориентацию на Северный и Южный полюса Земли. Понимая, что Земля сама — магнит, и глядя мысленно из космоса на ее Северный полюс, мы отметим вращение против часовой стрелки (Солнце восходит на Востоке, а садится на Западе); отсюда — и северный полюс магнита. При взгляде на Южный полюс мы обнаружим направление вращения Земли, естественно, по часовой стрелке; по аналогии соответствующий торец магнита назван южным полюсом. К счастью, эти согласованные с названиями полюсов их направления вращения оказались такими, какими они должны быть в электромагнитных явлениях, и ниже мы это покажем.
А пока перед нашим взором — электрон; и он расположен так, что его ось вращения — вертикальна, а направление вращения, если посмотреть на него сверху — против часовой стрелки; следовательно, его северный полюс будет сверху, а южный — снизу, — привычное географическое расположение. Ближайшая к нам боковая сторона электрона смещается вправо. Договоримся и впредь именно так представлять себе расположение электрона и любого магнита в пространстве.
Если рядом окажутся несколько электронов и если ничто не будет мешать, то они, как мы уже говорили, выстроятся соосно с одним направлением вращения, образуя вращающийся вокруг своей оси шнур; это — тоже магнит, только в нем магнитные полюса будут проявляться, разумеется, только на крайних электронах, и эти проявления сохранятся неизменными: каким бы длинным не был шнур, его полюса всегда будут воздействовать на окружение неизменно. Теперь мы можем сказать так, что известная из электрофизики магнитная силовая линия есть соосно расположенные и вращающиеся в одном направлении электроны; синонимами магнитной силовой линии являются магнитный шнур и электронный шнур.
Тело атома, представляющее собой вращающуюся торовую оболочку, является по определению также магнитным шнуром, только этот шнур замкнут и поэтому не имеет полюсов. Впрочем, разорванный атом становится обычным магнитным шнуром; обычным — в магнитных проявлениях, но необычным в силе этих проявлений: тело атома более плотно и более прочно.
Рядом (параллельно) расположенные магнитные шнуры образуют пучок. Если им ничто не мешает, то их направления вращения будут паразитными, то есть встречными. Такой пучок, как единое целое, магнитные свойства теряет: у него нет своих полюсов и нет однонаправленных боковых сторон. Магнитные свойства пучок будет иметь только в том случае, если вращение всех его шнуров будет однонаправленным; при этом у него появляются полюса и действующие в одном направлении боковые стороны; такой пучок мы вправе назвать магнитным
и вправе считать, что он определяет так называемое магнитное поле; точнее: магнитное поле есть пространство, заполненное пуком вращающихся в одном направлении магнитных шнуров.Однонаправленность вращения шнуров в магнитном пучке — противоестественна и может удерживаться только при определенном внешнем воздействии; такое воздействие могут оказывать атомы и эфирный ветер.
Атомы некоторых химических веществ, например железа, никеля и кобальта, устроены таким образом, что выстраивают прилипшие к ним электроны в магнитные шнуры. Если в момент затвердевания этих веществ их атомы расположены так, что все их магнитные шнуры образуют один магнитный пучок, то полученное твердое тело окажется магнитом. В дальнейшем атомы такого естественного магнита будут удерживать образовавшийся магнитный пучок и противодействовать стремлению отдельных его магнитных шнуров сменить свое направление вращения на обратное. Действие магнитного пучка распространяется и на прилегающие к магниту пространства, то есть за его пределами: находящиеся там свободные электроны будут выстраиваться естественным образом в линии, как бы наращивая магнитные шнуры твердого тела; правда, располагаться плотно друг к другу шнуры в свободном пространстве уже не могут — будут мешать сталкивающиеся оболочки, — и выходящий из твердого тела магнитный пучок будет расходиться веером.
Другим фактором, удерживающим магнитный пучок, является разная скорость эфирного ветра; это явление имеет большое значение в электромагнетизме, и поэтому рассмотрим его более подробно. Представим себе определенный магнитный шнур, расположенный поперек эфирного потока. Если скорость эфира в сечении потока одинакова, то такой ветер может только прогибать или отклонять шнур, но повлиять на направление его вращения не сможет. Другое дело, если скорость эфира в сечении потока окажется разной: с одной стороны шнура больше, а с другой — меньше; такая разность скоростей обдувающего эфира будет либо содействовать вращению магнитного шнура, либо препятствовать ему. При содействии шнур будет чувствовать себя в безопасности, а при сопротивлении — рано или поздно вынужден будет поменять направление своего вращения.
Точно такое же воздействие оказывает эфирный ветер с разными скоростями на магнитный пучек. Если эфирный поток, пронизывающий его, имеет большую скорость с одной стороны, и она убывает по мере смещения к другой, то все магнитные шнуры пучка вынуждены будут вращаться в одном направлении, несмотря на их нежелание это делать. Более того, эфирный ветер с разными скоростями не только ориентирует магнитные шнуры, но и содействует их формированию: электроны, оказавшиеся в поле действия эфирного потока с такими скоростями, будут выстраиваться в соосность с одним направлением вращения, то есть будут объединяться в шнуры.
Проявления магнетизма.
Переменная скорость эфира, плавно изменяющаяся в одном направлении, может возникать в макрозавихрениях, например создаваемых электромагнитными катушками. Скорость закрученного ею эфира будет убывать по мере удаления от витков как к центру катушки, так и на периферию; поэтому с одной стороны от витков будет одно магнитное направление, а с другой стороны — обратное, или, другими словами, внутри катушки сформируется пук магнитных шнуров одного направления вращения, а снаружи, охватывая внутренний кольцом, расположится другой пук с противоположным направлением.
Процесс формирования магнитных пучков микрозавихрением эфира — обратим, то есть постоянный магнит закручивает вокруг себя эфир по отмеченному выше закону: окружная скорость эфира постепенно увеличивается при смещении от центра пучка к его краю (там она — наибольшая), и постепенно уменьшается за пределами пучка при удалении от него. Такое проявление магнетизма, а именно: формирование микрозавихрением эфира магнитного пучка и обратный процесс — закручивание магнитом эфира вокруг себя, — является одним из основных; оно лежит в основе многих электромагнитных процессов.
Другим не менее важным проявлением магнетизма можно считать упругую реакцию магнитного шнура на давление сбоку. Мы знаем, что шнур не прочен, но в пределах до своего разрушения он упруго сопротивляется всякой попытке сместить или прогнуть его. При этом возникает отклоняющее воздействие, вызванное тем, что шнур вращается вокруг своей оси. Если взять проводник и упереться им в магнитный шнур, то, во-первых, потребуется усилие для его прогиба, а во-вторых, электроны проводника , обкатываясь по шнуру, сместятся в сторону его вращения, то есть совершат маленький шажок по проводнику. При его дальнейшем смещении в действие вступит следующий магнитный шнур, и снова все повторится, и электроны проводника снова совершат еще один шажок в прежнем направлении, и так далее. Таким образом в проводнике, пересекающем магнитный пучек, возникает движение электронов, то есть электрический ток. И это проявление магнетизма, а точнее говоря — электромагнетизма, трудно переоценить, ведь именно на этом принципе основана работа всех механических генераторов электрического тока.
Но в глаза обычно бросается иное проявление магнетизма: магнитные притяжения и отталкивания. Если сдвигать соосно два магнитных пучка, да так, чтобы совпадали направления вращения их шнуров, то они устремятся навстречу друг другу и потянут за собой магниты. Это кажется настолько понятным, что не требует особых разъяснений. Совпадающее направление вращение торцевых электронов сближающихся шнуров создает между ними эфирное разряжение, и они будут стремится друг к другу до упора. В свою очередь электроны “привязаны” к атомам и молекулам магнита и тянут их за собой; вот и все. При стыковке магнитов их магнитные шнуры замыкаются, и из двух образуется единый магнит.
Соосное сближение двух магнитных пучков со встречным направлением движения их шнуров порождает совсем иную картину: испытывая лобовые сопротивления, эфирные завихрения торцевых электронов будут уклоняться от взаимного сближения и противодействовать друг другу. В результате магнитные шнуры каждого пучка разойдутся крутым веером, и веера обоих пучков, как веера упругих проволок, будут препятствовать взаимному сближению. Также будут отталкиваться “привязанные” к электронам шнуров атомы и молекулы магнитов.
Кроме отмеченных проявлений магнетизма есть и другие, но они, как правило, являются производными от указанных базовых. Их много, но к ним, как мы уже говорили, не имеют никакого отношения электромагнитные волны, распространяющиеся по эфиру.
Магнитные поля в различных средах.
Идеальной средой для магнитных шнуров является вакуум, то есть чистый эфир. Если он спокоен, то все находящиеся в нем электроны очень быстро выстроятся в магнитные шнуры; только направление вращения соседних шнуров всегда будет паразитным (антипараллельным). Одно направление вращения соседних магнитных шнуров может возникать, как было сказано выше, в эфирном завихрении, и тогда образуется магнитный пучок.
Примером почти чистой эфирной среды для магнитных проявлений может служить безвоздушный космос. На дальних подступах к Земле электроны, летящие от Солнца, имеют возможность выстроится в магнитные шнуры, и подлетая к нашей планете, они уже представляют собой поток параллельно летящих нитей. Назвать такой пучок магнитным нельзя, так как в нем будет неупорядоченное направление вращения всех магнитных шнуров. Вокруг Земли, как мы знаем, действует метазавихрение; оно уже вынуждает соседние магнитные шнуры вращаться в одном направлении, и оно превращает нашу планету в магнит. Опускающиеся к ее полюсам мириады магнитных шнуров, образующие сложные поверхности и отражающие косой свет, выглядят как северное сияние и как красочное природное явление. Возникает оно в тихие дни, когда нет ветра и, стало быть, нет порождающего его эфирного ветра; а когда он есть, то своей турбулентностью он легко разрушает и магнитные потоки, и магнитные шнуры.
Та зона на границе магнитного поля Земли, где происходит переориентация магнитных нитей солнечного ветра в упорядоченные направления вращения, называется магнитопаузой.
Благоприятной средой для магнитных шнуров и пучков являются ферромагнитные материалы, а из них лучшими — магнитно-мягкие, такие как электротехническая малоуглеродистая сталь с присадкой кремния, чистое электротехническое железо, пермаллой и другие. Они хороши по двум соображениям: их атомы, молекулы и кристаллы очень плотно насыщены электронами, и эти электроны почти беспрепятственно могут собираться в магнитные шнуры и также легко распадаться. Препятствия возникают в тех случаях, когда ориентация магнитных шнуров не соответствует ориентации атомов, молекул и кристаллов; такие свойства материалов называются магнитно-анизотропными.
Магнитно-твердые ферромагнетики, а к ним относятся хромовольфрамовые и хромомолибденовые стали, насыщены электронами не меньше, но отличаются от мягких тем, что с трудом перемагничиваются; а это значит, что электроны в них склонны удерживать свое положение и, направление вращения. На примере твердых ферромагнетиков хорошо видна инерционность электронных шнуров, усугубляющаяся нежеланием атомов изменять свои положения.
В сотни и тысячи раз слабее магнитные поля в парамагнитных материалах; к ним относятся воздух, алюминий и другие среды. Нетрудно сообразить, что ориентировать пушистые электроны среди пушистых атомов воздуха не составляет особого труда; слабость магнитных полей объясняется только редким расположением электронов в этих средах. Попутно выясняется, что плотность электронов в воздухе в сотни и тысячи раз меньше, чем в металлах, за исключением алюминия (правда, Дмитрий Иванович Менделеев его к чистым металлам не относил), но про него можно сказать так: внутри атомов алюминия электронов практически нет; мало их и в пространствах между его атомами, но поверхностные присасывающие желоба у него почти ничем не отличаются от желобов других металлов и поэтому хорошо проводят электроны; поэтому-то алюминиевые провода почти не уступают медным.
Хуже всего действуют на магнитные поля диамагнитные материалы, к которым относятся вода, кварц, серебро, медь и другие; они не усиливают внешнее магнитное поле как ферромагнетики и не равнодушны к нему как парамагнетики, а даже ослабляют его. Чем это можно объяснить? Едва ли это вызвано отсутствием электронов; можно даже утверждать, что их там очень много. Причина, вероятнее всего, кроется в том, что атомы диамагнетиков не позволяют своим электронам ни смещаться до соосности, ни поворачивать свои оси вращения.
|
![]() |