نیروی میدان مغناطیسی آزاد

"نیروی میدان مغناطیسی آزاد"

این مسئله جالبی است کهمدت هاست به آن فکر می کنم . سعی می کنم از ابتدایئ ترین روابط و نظریه ها ی فیزیکی شروع به بحث در این باره بکنم.

بجای اینکه توجیح کنیم اصلا شئ نورانی وجود دارد یا نه ؟ سفینه است یا نه؟ و سوالات دیگر سعی داریم بطور ساده اصول و مبنای ساخت چنین شئ را شرح بدهم.

هر تحقیقی بر اساس یکسری شواهد و نظریه های ابتدایی بوجود می اید و حال اینکه کدامیک درست و کدام نادرست است برعهده محقق است .مسئله ای که اینجا مهم است جیزی است که تاکنون ساخته نشده است،اولین چیزی که می توان به ان توجه کردمسئله وجود نور،سرعت قابل توجه،شکل خاص حرکتی است.

ابتدا شما را با نظریه اولیه یعنی میدان های مغناطیسی آشنا می کنم و نظریات فیزیکی را براساس نظریه " نیروی میدان مغناطیسی آزاد" بیان می کنم.

نور از جنس موج های الکترومغناطیسی است .(درانفجارات اتمی و جوش های هسته ای نیز چنین موج هایی –اشعه های رادیواکتیو-تولید می شود ) میدان های مغناطیسی ازدو قطب N وS تشکیل شده است. که یکی از ساده ترین روش های تولید این نوع میدان ها استفاده از سیم پیچ هاست .

میدان های مغناطیسی دارای ویژگی های منحصر به فردی هستند اینکه همدیگر را جذب و از خودشان دور می شوند. مثل آهن ربا ....

زمین نیز دارای میدان مغناطیسی است ، در دیدی اجمالی یکنواخت در نظر می گیریم یعنی زمین درعرض جغرافیائی معین درطولهای متغیر اش دارای "نیرو" شدت میدان مغناطیسی یکسانی-در ارتفاع معین-است و شدت در عرض های مجاور اختلاف کمی کوچکی دارند ولی عملا متفاوت استیعنی در هر نقطه میدان مغناطیسی خاصی اندازه گیری می شود(از نظر تجربی و عملی نه تئوریک).

به شکل توجه کنید در نقطه A مرکز سیم پیچ شدت یکسان ، در نقطه B یکنواخت و در قسمت C

خمیده است که زمین در مقیاس بزرگ اینگونه است .در نگاه اول ما زمین را به شکل B در نظر می گیریم .

اگر از ساده ترین مسئله فیزیکی جذب و دفع میدان ها استفاده کنیم یعنی یک میدان مغناطیسی هم عرض میدان مغناطیسی زمین تولید کنیم، شئ تولید کننده میدان "B" در ارتفاع معین خواهد ماند . مثل دستگاههای ضد جاذبه - البته در صنعت هوا فضا و سازمان های فضاپیمایی در مقیاس کوچک ساخته شده و استفاده می گردد-ولی اگر ان شئ در بالا و بدون هیچگونه نگه دارنده ای نگه داشته شود نیروی حاصل از قطبین موجب می شود که شئ بچرخد و دو قطب مخالف روبروی هم قرار می گیرند و شئ محکوم به سقوط می شود . پس باید تمامی لفاف خارجیاین شئ میدان مغناطیسی کنترل شده ای وجودداشته باشد که بتوان در وضعیت خاصی که قرار دارد عکس العمل مناسبی بروز دهد و در ارتفاع معن نگه داشته شود .

و مسئله دیگر این است که سرعت عکس العمل چقدر با شد ؟ سرعت عکس العمل" تغییر قطبین " باید برابر با سرعت تغییر نیرو باشد ؛ اگر میدان مغناطیسی زمین دارای سرعت موثر V باشد ، با همان سرعت اثر می گذارد لذا باید اولا سرعت تغییر قطبین  هم V باشد . کمتر یا بیشتر از آن موجب سقوط می گردد.از طرفی چون شدت میدان های مغناطیسی در اطراف زمین کاملا متفاوت است لذا به میدان های کنترل شده لازم دارند  ، این خارج از ذهن نیست  زیرا در سیکلکترون ها نیزچنین حساسیتی وجود دارد .

مسئله دیگر درباره این شئ طریقه حرکت ان است این شئ نمی تواند هر طوری که خواست حرکت کند  زیرا با درصدی خطا در سرعتV  و شدت میدان  تغئیر ارتفاع می دهد.

باید این شئ در محل ثابتی با تغئیر شدت میدان اوج بگیرد و با در نظر گرفتن اینکه در چه جهتی قصد حرکت دارد  میدان های مغناطیسی خود را تغییر دهد یعنی در خطوط مستقیم حرکت کند مثل حرکت روی اظلاع مکعب.

مسئله دیگر مسیر حرکت روی مکعب است روی جداره روی قاعده روی قطر های این دو وجه ویا روی قطر مکعب این مسئله ایست که باید به ان توجه داشت که هرچه شئ پیچیده تر باشد مسیر حرکتی پیچیده تر خواهد بود  و توانایی سازگاری بیشتری را با تغییرات احتمالی دارد و این مستلزم کنترل تمامی منابع تولید کننده – N بینهایت فیزیکی- میدان است که بصورت خاصی چیده می شوند.

گفته بودیم که نور از جنس میدان های مغناطیسی است ولی هر موج مغناطیسی ای دیده نمی شود شما میدان های اهنربا را نمی بینید . دلیل شفافیت و روشنایی شئ چیست ؟

بیائید مسئل را از دیدگاه  فیزیک مدرن بررسی کنیم اجسام تولید کننده موج هنگامی که با سرعت حرکت می کنند در ان پدیده ای به نام " اثر دوپلر " رخ میدهد فرکانس موج را بر حسب اندازه سرعت جسم بسته به اینکه دور یا نزدیک –منفی و مثبت-می شود تغییر میدهدحال این جسم علاوه بر سرعت ناشی از حرکت کلی ، دارای چرخش محوری است.لذا بر طبق اصول حرکتی دورانیمنابع تولید کننده موج به نسبت فاصله شان از مرکز دوران با فرض نیروی چرخشی معین ( ثابت) دارای سرعت متفاوتی خواهد بود . خوب ! با دو سرعت ثابت و متغییر روبرو هستیم که در مجموع سرعتی متغییر و از نظر کمی پیوسته ای می دهد بدین تر تیب دارای فرکانس  پیوسته است .

پس فرکانس جسم تابنده ثابت در نظر گرفته شده است و سرعت موثر  جسم برای اثر دوپلری پیوسته است  حال اگر فرکانس اولیه نیز تقریبا متغییر باشد انگاه تمامی فرکانس های لازم را دارد این پدیده در مورد موج های مغناطیسی به"  اثر دوپلر نسبیتی"  نامیده می شود. 

نور سفید چیست ؟   

اگر جسمی تمامی طول موج های مرئی –طیف پیوسته – را داشته باشد ان جسم بصورت سفید رنگ دیده می شود.

در این پروسه جسم تمامی طول موج های مرئی و حتی نامرئی را ساتع می کند زیرا  سرعت متغیر از صفر تا سرعت اثر میدان مغناطیسی زمین بر میدان مغناطیسی جسم است.

این سیستم باید ابتدا دارای سیستم های موقعیت یاب بسیار حساسی در حد دسی متر و یا کمتر باشد . تا حساسیت و عملکرد لازم را در جابجایی ها ی احتمالی دارا باشد.  و از طرفی چون سرتاسر جسم را فرکانس های متغیری فرا می گیرند باید اینگونه موقعیت یاب ها دارای فرکانس خاص یا قابل تغئیر داشته باشد ویا اینکه اصلا اصول کاری شبیه به موج های مغناطیسی نداشته باشد.

این شئ دارای دو بخش مرکزی و لفاف مغناطیسی باید باشد در حد ابتدایی اش. بخش لفاف خارجی مغناطیسی که با سرعت موثر اثرمیدان های مغناطیسی  زمین در حال چرخش است و مستقل از بخش مرکزی است و بخش مرکزی که محل قرار گیری سرنشینان و واحد کنترل است این بخش می تواند جهت خود را تقئیر دهد و لازم به حرکت کل شئ نیست  و از طرفی  لفاف خارجی صد در صد پوشیده از منابع تولید کننده موج مغناطیسی نیست .

بایستی شئ دارای توان تولید میدان مغناطیسی بالایی باشد ، مدت زمان پرواز ، ارتفاع پرواز ، محیط پروازی نیز در انرژی مصرفی موثر اند.

اگر سوخت اتمی استفاده شود و تمامی انرژی تبدیل به موج  و میدان مغناطیسی گردد می توان به ساخت آن امیدوار بود  ولی  برای این کار لازم است حداقل انرژی لازم را باید در نظر گرفت.

هرچه ارتفاع از مرکز زمین بیشتر باشد شدت میدان مغناطیسی کمترمی شود و اگر به سمت قطبین حرکت کنیم شدت میدان افزایش می یابد زیرا میدان چگالیده شده و دارای انحنای خط موج زیادی است.

محدوده حرکتی شئ کجاست ؟

بهترین وضعیتی که سیستم دچار اختلال نشود حالتی است که بتوان بین نیروهای اطراف شئ باسان تعادل برقرار کرد و لازمه ان یکنواختی تقریبی میدان هااست . هرچه میدان ها و نیرو های وارده یکنواخت تر باشند راحتتر قابل کنترل است بخش میانی نیم کره شمالی و جنوبی ; در قسمت استوا از شدت میدانی کمتری روبرو هستیم در قطیبن شدت زیاد است و دقیقا در مرکز قطبین میدان یک وضعیتی و مبهم است .

 **** در ارتفاع بالا تحت تاثیر نیروی کمتری قرار دارد و قابل کنترل تر استبه مثل اینکه روی دریائی از موج شناور است با توجه به حساسیت فوق العاده زیاد ان می تواند عکس العمل سریعی را از خود بروز دهد ; با کمی تغئیر میدان می تواند به شدت تغئیر مکان دهد و با توجه به نیروهای وارده می توان گفت در مدت کوتاهی از دید خارج می شود و محو میگردد.