Турбосайл бол Магнус эффект гэгддэг физик үзэгдлийн ачаар салхины эрчим хүчнээс түлхэц үүсгэдэг ротор хэлбэрийн далайн хөдөлгүүр юм.

Турбосайл нь эргэдэг цилиндр эсвэл дугуй биеийг тойрон шингэн эсвэл хий урсах үед үүсдэг физик процесс дээр тулгуурлан ажилладаг бөгөөд үүнийг Магнус эффект гэж нэрлэдэг. Энэхүү үзэгдэл нь 1853 онд тайлбарласан Пруссын эрдэмтэн Генрих Магнусын нэрээр нэрээ авчээ.

Бөмбөлөг эсвэл цилиндрийг хийн эсвэл шингэний урсгалаар эргэлдэж байгааг төсөөлөөд үз дээ. Энэ тохиолдолд цилиндр бие нь уртааш тэнхлэгийн дагуу эргэх ёстой. Энэ процессын явцад вектор нь урсгалын чиглэлд перпендикуляр байх хүч үүсдэг. Яагаад ийм зүйл болж байна вэ? Эргэлтийн чиглэл ба урсгалын вектор давхцаж байгаа биеийн тал дээр Бернуллигийн хуулийн дагуу агаар эсвэл шингэн орчны хурд нэмэгдэж, даралт буурдаг. Эргэлтийн болон урсгалын векторууд олон чиглэлтэй байдаг биеийн эсрэг талд орчны хурд удааширсан мэт буурч, даралт нэмэгддэг. Эргэдэг биеийн эсрэг талын даралтын зөрүү нь хөндлөн хүчийг үүсгэдэг. Аэродинамикийн хувьд үүнийг агаараас хүнд хөлөг онгоцыг нислэгт байлгадаг өргөх хүч гэж нэрлэдэг. Роторын далбаатуудын хувьд энэ нь тавцан дээр босоо суурилуулсан ротор-дарвуулт дээр ажиллаж, уртааш тэнхлэгийн дагуу эргэлддэг салхины чиглэлд перпендикуляр вектор бүхий хүч юм.

Флеттнер эргэдэг дарвуулууд

Тайлбарласан физик үзэгдлийг Германы инженер Антон Флеттнер шинэ төрлийн далайн хөдөлгүүр бүтээхдээ ашигласан. Түүний роторын далбаа нь эргэдэг цилиндр хэлбэртэй салхин цахилгааны цамхаг шиг харагдаж байв. 1922 онд зохион бүтээгч өөрийн төхөөрөмжийн патентыг авч, 1924 онд түүхэн дэх анхны эргэдэг хөлөг онгоц болох хувиргасан Букау нөөцөө орхижээ.
Букау турбосайлуудыг цахилгаан мотороор удирддаг байв. Роторын гадаргуу салхи руу эргэлдэж байгаа тал дээр Магнус эффектийн дагуу даралт ихсэх талбай үүссэн бөгөөд эсрэг талд нь буурсан байна. Үүний үр дүнд хажуугийн салхитай байсан тул хөлөг онгоцыг хөдөлгөсөн түлхэлт гарч ирэв. Флеттнер цилиндрийн эргэн тойрон дахь агаарын урсгалыг илүү сайн чиглүүлэхийн тулд роторын цилиндрийн дээд талд хавтгай хавтанг байрлуулсан. Энэ нь хөдөлгөгч хүчийг хоёр дахин нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. Хажуугийн түлхэлтийг бий болгохын тулд Magnus эффектийг ашигладаг ээрэх хөндий металл цилиндр-роторыг дараа нь бүтээгчийн нэрээр нэрлэсэн.

Туршилтын үеэр Флеттнерийн турбо дарвуулууд маш сайн ажилласан. Ердийн дарвуулт завинаас ялгаатай нь хажуугийн хүчтэй салхи нь зөвхөн туршилтын хөлөг онгоцны гүйцэтгэлийг сайжруулсан. Хоёр цилиндр хэлбэртэй ротор нь хөлөг онгоцыг илүү сайн тэнцвэржүүлэх боломжийг олгосон. Үүний зэрэгцээ роторын эргэлтийн чиглэлийг өөрчилснөөр хөлөг онгоцны хөдөлгөөнийг урагш эсвэл арагшаа өөрчлөх боломжтой болсон. Мэдээжийн хэрэг, түлхэцийг бий болгох хамгийн ашигтай салхины чиглэл нь хөлөг онгоцны уртааш тэнхлэгт хатуу перпендикуляр байв.

Кустогийн турбозайл

Дарвуулт завь нь 20-р зуунд баригдсан, одоо ч 21-р зуунд баригдаж байна. Орчин үеийн дарвуулууд нь илүү хөнгөн, илүү бат бөх синтетик материалаар хийгдсэн бөгөөд дарвуулт онгоцыг цахилгаан мотороор хурдан эвхэж, хүмүүсийг биеийн хүчний ажлаас чөлөөлдөг.

Гэсэн хэдий ч салхины эрчим хүчийг ашиглан хөлөг онгоцны хүчийг бий болгох цоо шинэ системийн санаа агаарт байсан. Үүнийг Францын судлаач, зохион бүтээгч Жак-Ив Кусто авчээ. Далай судлаач хүний ​​хувьд салхины хүчийг үнэ төлбөргүй, сэргээгдэх, байгаль орчинд ээлтэй эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглах нь түүнд маш их сэтгэгдэл төрүүлсэн. 1980-аад оны эхээр тэрээр орчин үеийн хөлөг онгоцонд ийм хөдөлгүүр бүтээх ажлыг эхлүүлсэн. Тэрээр Флеттнерийн турбо дарвуулт онгоцыг үндэс болгон авсан боловч системийг ихээхэн шинэчилж, илүү төвөгтэй болгосон боловч үр ашгийг нь нэмэгдүүлсэн.

Кусто турбосайл ба Флеттнер хөдөлгүүрийн систем хоёрын ялгаа юу вэ? Кустогийн загвар нь аэродинамик профиль бүхий босоо суурилуулсан хөндий металл хоолой бөгөөд онгоцны далавчтай ижил зарчмаар ажилладаг. Хөндлөн огтлолын хувьд хоолой нь дусал хэлбэртэй эсвэл өндөг хэлбэртэй байдаг. Хажуу талд нь насосны системээр дамжуулан агаарыг шахдаг агаар сорох сараалжууд байдаг. Дараа нь Магнус эффект гарч ирнэ. Агаарын турбулент нь дарвуулын гадна болон доторх даралтын зөрүүг үүсгэдэг. Хоолойн нэг талд вакуум, нөгөө талд нь битүүмжлэл үүсдэг. Үүний үр дүнд хажуугийн хүч үүсдэг бөгөөд энэ нь хөлөг онгоцыг хөдөлгөхөд хүргэдэг. Үндсэндээ турбосайл бол босоо байрлалтай аэродинамик далавч юм: нэг талдаа агаар нөгөө талаасаа удаан урсаж, даралтын зөрүү болон хажуугийн түлхэлтийг бий болгодог. Үүнтэй төстэй зарчмыг онгоцонд өргөгчийг бий болгоход ашигладаг. Турбосайл нь автомат мэдрэгчээр тоноглогдсон бөгөөд эргэдэг платформ дээр суурилуулсан бөгөөд үүнийг компьютерээр удирддаг. Ухаалаг машин нь салхины хүчийг харгалзан роторыг байрлуулж, систем дэх агаарын даралтыг тогтооно.

Кусто 1981 онд Атлантын далайг гаталж байхдаа Moulin à Vent катамаран дээр турбо далбааныхаа анхны загварыг анх туршсан. Аяллын үеэр катамараныг аюулгүй байдлын үүднээс илүү том экспедицийн хөлөг дагалдуулсан. Турбо дарвуулт далбаа нь түлхэц өгсөн боловч уламжлалт дарвуул, мотороос бага. Түүнчлэн аяллын төгсгөлд металлын ядаргааны улмаас гагнуурын үеүүд салхины даралтын дор хагарч, бүтэц нь усанд унасан. Гэсэн хэдий ч энэ санаа өөрөө батлагдаж, Кусто болон түүний хамтрагчид Халсион хэмээх том эргэдэг хөлөг онгоц бүтээхэд анхаарлаа хандуулав. Энэ нь 1985 онд ашиглалтад орсон. Түүн дээр байгаа турбо дарвуулууд нь хоёр дизель хөдөлгүүр, хэд хэдэн сэнсийг нэгтгэх нэмэлт хэрэгсэл бөгөөд түлшний зарцуулалтыг гуравны нэгээр хэмнэх боломжийг олгодог. Бүтээгч нь нас барснаас хойш 20 жилийн дараа ч Алсион одоог хүртэл хөдөлж байгаа бөгөөд Кусто флотилийн тэргүүлэгч хэвээр байна.

Турбосаил болон зотон далавч

Орчин үеийн хамгийн шилдэг далбаатай харьцуулахад турбосайл-ротор нь түлхэлтийн коэффициентийг 4 дахин нэмэгдүүлдэг. Дарвуулт завинаас ялгаатай нь хажуугийн хүчтэй салхи нь эргэдэг хөлөг онгоцонд аюултай төдийгүй түүний хөгжилд хамгийн ашигтай байдаг. Энэ нь 250 өнцгөөр урд талын салхитай байсан ч сайн хөдөлдөг. Үүний зэрэгцээ уламжлалт далбаатай хөлөг онгоц сүүлний салхинд хамгийн их "хайртай" байдаг.

Дүгнэлт ба хэтийн төлөв

Одоо Флеттнерийн далбаат онгоцны яг аналогийг Германы ачааны E-Ship-1 хөлөг онгоцонд туслах хөдөлгүүр болгон суурилуулсан. Мөн тэдний сайжруулсан загварыг Жак-Ив Кусто сангийн эзэмшдэг Alsion дарвуулт онгоцонд ашигладаг.
Тиймээс одоогоор Turbosail системийн хоёр төрлийн хөдөлгөгч систем байдаг. 20-р зууны эхээр Флеттнерийн зохион бүтээсэн ердийн роторын дарвуулт онгоц ба Жак-Ив Кустогийн орчин үеийн хувилбар. Эхний загварт цэвэр хүч нь эргэдэг цилиндрийн гадна талаас үүсдэг; Хоёр дахь, илүү төвөгтэй хувилбарт цахилгаан шахуургууд нь хөндий хоолойн доторх агаарын даралтын зөрүүг үүсгэдэг.

Эхний турбо далбаат нь зөвхөн хөндлөн салхинд хөлөг онгоцыг хөдөлгөх чадвартай. Ийм учраас Флеттнерийн турбо дарвуулууд дэлхийн хөлөг онгоцны үйлдвэрлэлд өргөн тархаагүй байгаа юм. Кусто турбо далбаат онгоцны дизайны онцлог нь салхины чиглэлээс үл хамааран хөдөлгөгч хүчийг авах боломжийг олгодог. Ийм хөдөлгөгч төхөөрөмжөөр тоноглогдсон хөлөг онгоц нь салхины эсрэг ч хөдөлж чаддаг бөгөөд энэ нь ердийн дарвуулт болон роторын далбаатай харьцуулахад маргаангүй давуу тал юм. Гэсэн хэдий ч эдгээр давуу талуудыг үл харгалзан Кусто системийг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлээгүй.

Энэ нь өнөө үед Флеттнерийн санааг хэрэгжүүлэх оролдлого хийхгүй байна гэсэн үг биш юм. Сонирхогчдын хэд хэдэн төсөл байдаг. 2010 онд Букау, Алсион хоёрын дараа түүхэн дэх гурав дахь хөлөг онгоц нь 130 метрийн Германы Ro-Lo ангиллын ачааны машин болох ротор далбаатай бүтээгдсэн. Хөлөг онгоцны хөдөлгөх систем нь тайван байх, нэмэлт зүтгүүрийг бий болгохын тулд хоёр хос эргэдэг ротор, хэд хэдэн дизель хөдөлгүүрээс бүрдэнэ. Роторын дарвуулууд нь туслах хөдөлгүүрийн үүрэг гүйцэтгэдэг: 10.5 мянган тоннын багтаамжтай хөлөг онгоцны хувьд тавцан дээрх дөрвөн салхины цахилгаан цамхаг хангалттай биш юм. Гэсэн хэдий ч эдгээр төхөөрөмжүүд нь нислэг бүрт шатахууны 40 хүртэлх хувийг хэмнэх боломжтой.
Гэвч төслийн эдийн засгийн үндэслэл нь батлагдсан ч Кустогийн системийг шударга бусаар мартсан. Өнөөдөр Alsion бол ийм төрлийн хөдөлгүүртэй цорын ганц бүрэн хүчин чадалтай хөлөг онгоц юм. Энэ системийг яагаад арилжааны зориулалтаар, ялангуяа ачааны хөлөг онгоцонд ашигладаггүй нь тодорхойгүй байна, учир нь энэ нь дизель түлшний 30 хүртэлх хувийг хэмнэх боломжийг олгодог. мөнгө.

П.МАНТАШЯН.

Бид П.Н.Манташяны "Хуйралт: молекулаас галактик хүртэл" өгүүллийн сэтгүүлийн хувилбарыг үргэлжлүүлэн хэвлүүлсээр байна ("Шинжлэх ухаан ба амьдрал №"-ийг үзнэ үү). Бид хар салхи, хар салхины тухай ярих болно - асар их хор хөнөөлтэй байгалийн тогтоц, тэдгээрийн үүсэх механизм нь бүрэн тодорхойгүй хэвээр байна.

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Америкийн физикч Бенжамин Франклины хар салхины механизмыг тайлбарласан номноос авсан зураг.

Spirit rover нь хар салхи Ангараг гаригийн нимгэн агаар мандалд тохиолдож байдгийг олж, гэрэл зургийг нь авсан байна. НАСА-гийн вэбсайтаас авсан зураг.

АНУ, БНХАУ-ын өмнөд хэсгийн тэгш тал дээр тохиолддог аварга том хар салхи, хар салхи нь аймшигтай бөгөөд маш аюултай үзэгдэл юм.

Шинжлэх ухаан ба амьдрал // Зураг

Хар салхи нь аянга цахилгаантай үүлэн дээр тулгуурлан нэг километр өндөрт хүрч чаддаг.

Далайд хар салхи нь далайн амьтдын хамт олон арван тонн усыг өргөж, татаж, жижиг хөлөг онгоцыг эвдэж, живүүлэх боломжтой. Дарвуулт хөлөг онгоцны эрин үед тэд их буугаар буудаж хар салхиг устгахыг оролдсон.

Хар салхи эргэлдэж, агаар, тоос шороо, борооны усыг эргүүлж спираль хэлбэрээр эргүүлж байгаа нь зурагнаас тодорхой харагдаж байна.

Канзас-Сити хот хүчтэй хар салхины улмаас балгас болон хувирчээ.

Худалдааны салхины урсгалд хар салхинд ажиллаж буй хүчнүүд.

Амперын хууль.

Эргэдэг тавцан дээрх Кориолис хүч.

Ширээн дээр болон агаарт Магнусын нөлөө.

Агаарын эргэлтийн хөдөлгөөн нь зөвхөн хар салхинд ажиглагддаггүй. Хар салхинаас ч том эргүүлгүүд байдаг - эдгээр нь дэлхийн хамгийн том агаарын эргүүлэг болох циклон ба антициклон юм. Тэдний хэмжээ нь хар салхины хэмжээнээс хамаагүй давж, диаметр нь мянга гаруй километр хүрч чаддаг. Нэг ёсондоо эдгээр нь эсрэг талын эргэлтүүд юм: тэд бараг бүх зүйл эсрэгээрээ байдаг. Дэлхийн бөмбөрцгийн хойд ба өмнөд хагасын циклонууд нь эдгээр хагас бөмбөрцгийн далайн хар салхитай ижил чиглэлд, харин эсрэг циклонууд эсрэг чиглэлд эргэлддэг. Циклон нь хур тунадас дагалддаг таагүй цаг агаарыг авчирдаг бол эсрэг циклон нь эсрэгээрээ тунгалаг, нарлаг цаг агаарыг авчирдаг. Циклон үүсэх схем нь маш энгийн бөгөөд энэ бүхэн хүйтэн, дулаан агаар мандлын фронтуудын харилцан үйлчлэлээс эхэлдэг. Энэ тохиолдолд дулаан уур амьсгалын фронтын хэсэг нь хүйтэн хөндийн дотор агаар мандлын "хэл" хэлбэрээр нэвтэрч, үүний үр дүнд илүү хөнгөн дулаан агаар нэмэгдэж, хоёр процесс явагддаг. Нэгдүгээрт, усны уурын молекулууд дэлхийн соронзон орны нөлөөгөөр эргэлдэж, бүх нэмэгдэж буй агаарыг эргүүлэх хөдөлгөөнд оролцуулж, аварга том агаарын эргүүлэг үүсгэдэг ("Шинжлэх ухаан ба амьдрал" № 2-ийг үзнэ үү). Хоёрдугаарт, дээрх дулаан агаар хөргөж, доторх усны уур нь үүл болж өтгөрдөг бөгөөд энэ нь бороо, мөндөр, цас хэлбэрээр хур тунадас хэлбэрээр унадаг. Ийм циклон нь цаг агаарыг хэд хоногоос хоёроос гурван долоо хоног хүртэл сүйтгэж болзошгүй юм. Түүний "амьдралын үйл ажиллагаа" нь чийглэг дулаан агаарын шинэ хэсгүүд орж ирж, хүйтэн агаарын фронттой харилцан үйлчлэлцдэг.

Антициклонууд нь агаарын массын уналттай холбоотой бөгөөд энэ нь нэгэн зэрэг адиабатаар халдаг, өөрөөр хэлбэл хүрээлэн буй орчинтой дулаан солилцохгүйгээр харьцангуй чийгшил буурч, одоо байгаа үүлний ууршилтанд хүргэдэг. Үүний зэрэгцээ усны молекулуудын дэлхийн соронзон оронтой харилцан үйлчлэлийн улмаас агаарын эсрэг циклон эргэлт үүсдэг: Хойд хагас бөмбөрцөгт - цагийн зүүний дагуу, өмнөд хэсэгт - цагийн зүүний эсрэг. Антициклонууд нь хэдэн өдрөөс хоёроос гурван долоо хоног хүртэл тогтвортой цаг агаарыг авчирдаг.

Циклон, антициклон, хар салхи үүсэх механизм нь ижил бөгөөд далайн хар салхины эрчим хүчний тодорхой эрчим (нэг жинд ногдох энерги) нь зөвхөн нарны цацрагаар халсан агаарын массын өндөр температуртай холбоотой юм. .

Торнадо

Байгальд үүсдэг бүх эргүүлгүүдийн дотроос хамгийн нууцлаг нь хар салхи бөгөөд үнэндээ тэд аянга цахилгаантай үүлний нэг хэсэг юм. Эхлээд хар салхины эхний шатанд эргэлт нь аянга цахилгаантай үүлний доод хэсэгт л харагдана. Дараа нь энэ үүлний нэг хэсэг нь аварга том юүлүүр хэлбэрээр унжиж, улам урт болж, эцэст нь дэлхий эсвэл усны гадаргуу дээр хүрдэг. Дотор хөндий ба хананаас бүрдсэн үүлнээс өлгөөтэй аварга том их бие гарч ирнэ. Хар салхины өндөр нь хэдэн зуун метрээс нэг километр хүртэл байдаг бөгөөд ихэвчлэн үүлний ёроолоос дэлхийн гадаргуу хүртэлх зайтай тэнцүү байдаг. Дотоод хөндийн нэг онцлог шинж чанар нь доторх агаарын даралт буурах явдал юм. Хар салхины энэ шинж чанар нь хар салхины хөндий нь далай эсвэл нуураас асар их хэмжээний ус, амьтан, ургамлын хамт татаж, тэднийг хол зайд тээвэрлэж, шидэж чаддаг нэгэн төрлийн шахуургын үүрэг гүйцэтгэдэг. тэднийг борооны хамт доошлоно. Хар салхи нь нэлээд том ачааг - машин, тэрэг, жижиг хөлөг онгоц, жижиг барилга, заримдаа дотор нь хүмүүстэй хамт зөөх чадвартай. Хар салхи нь асар их сүйтгэгч хүчтэй байдаг. Энэ нь барилга байгууламж, гүүр, цахилгаан дамжуулах шугам болон бусад дэд бүтцэд хүрэхэд асар их сүйрэлд хүргэдэг.

Хар салхи нь агаарын урсгалын хурдны квадраттай пропорциональ эрчим хүчний хамгийн их эрчимтэй байдаг. Цаг уурын ангиллаар битүү эргүүлэгт салхины хурд 17 м/с-ээс хэтрэхгүй бол халуун орны хотгор, харин салхины хурд 33 м/с-ээс хэтрэхгүй бол халуун орны шуурга, харин салхины хурд 34 м/с ба түүнээс дээш бол энэ нь аль хэдийн хар салхи юм. Хүчтэй хар салхины үед салхины хурд 60 м/с-ээс давж болно. Төрөл бүрийн зохиогчдын үзэж байгаагаар хар салхинд агаарын хурд 100-аас 200 м / с хүртэл хүрч чаддаг (зарим зохиогчид хар салхи дахь агаарын хурдыг 340 м / с-ээс дээш гэж заажээ). Технологийн хөгжлийн өнөөгийн түвшинд хар салхины агаарын урсгалын хурдыг шууд хэмжих нь бараг боломжгүй юм. Хар салхины параметрүүдийг бүртгэх зориулалттай бүх төхөөрөмжийг эхний холбоо барих үед тэд хайр найргүй эвддэг. Хар салхины урсгалын хурдыг шууд бус шинж тэмдгээр үнэлдэг, голчлон тэдгээрийн сүйрэл эсвэл ачааны жингээр нь үнэлдэг. Нэмж дурдахад сонгодог хар салхины нэг онцлог шинж чанар нь хар салхины тодорхой эрчим хүчийг нэмэгдүүлдэг цахилгаан батерейны нэг төрлийн аянга цахилгаантай үүл юм. Хар салхи үүсэх, хөгжүүлэх механизмыг ойлгохын тулд эхлээд аянга цахилгаантай үүлний бүтцийг авч үзье.

ШОРОНТОЙ ҮЛ

Ердийн аянгын үүлэнд дээд хэсэг нь эерэг, суурь нь сөрөг цэнэгтэй байдаг. Өөрөөр хэлбэл, олон километрийн хэмжээтэй аварга цахилгаан конденсатор агаарт хөвж, нэмэгдэж буй урсгалаар дэмжигддэг. Ийм конденсатор байгаа нь үүл байрладаг дэлхий эсвэл усны гадаргуу дээр түүний цахилгааны ул мөр - суурийн цэнэгийн тэмдгийн эсрэг тэмдэгтэй индукцсан цахилгаан цэнэг гарч ирэхэд хүргэдэг. үүл, өөрөөр хэлбэл дэлхийн гадаргуу эерэг цэнэгтэй болно.

Дашрамд хэлэхэд, өдөөгдсөн цахилгаан цэнэгийг бий болгох туршилтыг гэртээ хийж болно. Ширээний гадаргуу дээр жижиг хэсгүүдийг байрлуулж, хуурай үсийг хуванцар самаар самнаж, самыг цацсан цаасан дээр ойртуулна. Тэд бүгд ширээн дээрээс дээш харан сам руу гүйж, наалдана. Энэхүү энгийн туршилтын үр дүнг маш энгийнээр тайлбарлаж болно. Сам нь үсний үрэлтийн үр дүнд цахилгаан цэнэгийг хүлээн авсан бөгөөд цаасан дээр эсрэг тэмдгийн цэнэгийг өдөөдөг бөгөөд энэ нь Кулоны хуулийн дагуу цаасны хэсгүүдийг сам руу татдаг.

Хөгжсөн аянга үүлний суурийн ойролцоо чийгээр ханасан агаарын хүчтэй дээш чиглэсэн урсгал бий. Дэлхийн соронзон орон дээр эргэлдэж, саармаг агаарын молекулуудад импульс дамжуулж, тэдгээрийг эргүүлэхэд хүргэдэг диполь усны молекулуудаас гадна дээш чиглэсэн урсгалд эерэг ионууд, чөлөөт электронууд байдаг. Тэдгээр нь нарны цацрагийн молекулууд, тухайн газрын байгалийн цацраг идэвхт дэвсгэр, аянга цахилгаантай үүлний суурь ба газрын хоорондох цахилгаан талбайн энергийн үр дүнд үүсч болно ( өдөөгдсөн цахилгаан цэнэгийг санаарай!). Дашрамд дурдахад, дэлхийн гадаргуу дээрх эерэг цэнэгийн улмаас өсөн нэмэгдэж буй агаарын урсгал дахь эерэг ионы тоо сөрөг ионуудын тооноос хамаагүй их байдаг. Эдгээр бүх цэнэглэгдсэн тоосонцор өсөн нэмэгдэж буй агаарын урсгалын нөлөөн дор аянга цахилгаантай үүлний суурь руу яаран очдог. Гэсэн хэдий ч цахилгаан орон дахь эерэг ба сөрөг бөөмсийн босоо хурд нь өөр өөр байдаг. Талбайн хүчийг үүлний суурь ба дэлхийн гадаргуугийн хоорондох боломжит зөрүүгээр үнэлж болно - судлаачдын хэмжилтээр энэ нь хэдэн арван сая вольт бөгөөд аянга цахилгаантай үүлний суурийн өндөртэй байдаг. нэгээс хоёр километрийн зайд метр тутамд хэдэн арван мянган вольтын цахилгаан талбайн хүчийг өгдөг. Энэ талбар нь эерэг ионуудыг хурдасгаж, сөрөг ион, электронуудыг удаашруулна. Тиймээс нэгж хугацаанд сөрөг цэнэгээс илүү эерэг цэнэгүүд дээш чиглэсэн урсгалын хөндлөн огтлолоор дамжин өнгөрөх болно. Өөрөөр хэлбэл, дэлхийн гадаргуу ба үүлний суурийн хооронд цахилгаан гүйдэл үүснэ, гэхдээ дэлхийн гадаргууг үүлний суурьтай холбосон асар олон тооны энгийн гүйдлийн талаар ярих нь илүү зөв байх болно. Эдгээр бүх гүйдэл нь зэрэгцээ бөгөөд нэг чиглэлд урсдаг.

Амперын хуулийн дагуу тэд бие биетэйгээ харьцах, тухайлбал татах нь тодорхой байна. Физикийн хичээлээс харахад цахилгаан гүйдэл нь ижил чиглэлд урсаж буй хоёр дамжуулагчийн нэгж урт дахь харилцан таталцлын хүч нь эдгээр гүйдлийн хүчний үржвэртэй шууд пропорциональ бөгөөд дамжуулагчийн хоорондох зайтай урвуу пропорциональ байна.

Хоёр цахилгаан дамжуулагчийн таталцал нь Лоренцын хүчнээс үүдэлтэй. Дамжуулагч бүрийн дотор хөдөлж буй электронууд нь зэргэлдээх дамжуулагчийн цахилгаан гүйдлийн улмаас үүссэн соронзон орны нөлөөлөлд өртдөг. Тэдгээр нь дамжуулагчийн төвүүдийг холбосон шулуун шугамын дагуу чиглэсэн Лоренцын хүчээр ажилладаг. Гэхдээ харилцан таталцлын хүчийг бий болгохын тулд дамжуулагч байх нь огт шаардлагагүй юм - гүйдэл нь өөрөө хангалттай. Жишээлбэл, тайван байдалд байгаа ижил цахилгаан цэнэгтэй хоёр бөөмс Кулоны хуулийн дагуу бие биенээ түлхэж, харин нэг чиглэлд хөдөлж буй ижил хэсгүүд нь таталцлын болон түлхэлтийн хүч бие биенээ тэнцвэржүүлэх хүртэл татагддаг. Тэнцвэрийн байрлал дахь бөөмс хоорондын зай нь зөвхөн тэдний хурдаас хамаардаг болохыг харахад хялбар байдаг.

Цахилгаан гүйдлийн харилцан таталцлын улмаас цэнэглэгдсэн тоосонцор аянгын үүлний төв рүү гүйж, зам дагуу цахилгаан саармаг молекулуудтай харилцан үйлчилж, мөн аянгын үүлний төв рүү хөдөлдөг. Өсөх урсгалын хөндлөн огтлолын хэмжээ хэд хэдэн удаа буурч, өнцгийн импульс хадгалагдах хуулийн дагуу урсгал эргэлдэж байгаа тул түүний өнцгийн хурд нэмэгдэх болно. Уран гулгагч мөсөн дээр гараа сунган эргэлдэж, биедээ шахаж, эргэлтийн хурд нь огцом нэмэгддэг (бидний үзэж болох физикийн сурах бичгүүдээс сурах бичгийн жишээ). ТВ!). Хар салхинд агаарын эргэлтийн хурд ийм огцом нэмэгдэж, диаметр нь нэгэн зэрэг буурч байгаа нь шугаман салхины хурдыг зохих хэмжээгээр нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь дээр дурдсанчлан дууны хурдаас ч давж болно.

Энэ нь цахилгаан талбар нь цэнэглэгдсэн тоосонцорыг шинж тэмдгээр нь ялгадаг аянга цахилгаантай үүл байгаа нь хар салхины агаарын урсгалын хурд хар салхины агаарын урсгалын хурдаас давахад хүргэдэг. Дүрслэн хэлэхэд аянга цахилгаантай үүл нь нэг төрлийн "цахилгаан линз" болж үйлчилдэг бөгөөд түүний гол төвд чийглэг агаарын дээш чиглэсэн урсгалын энерги төвлөрч, хар салхи үүсэхэд хүргэдэг.

ЖИЖИГ ХУРГАЛУУД

Мөн соронзон орон дахь диполь усны молекулын эргэлттэй ямар ч холбоогүй үүсэх механизм нь эргэлтүүд байдаг. Тэдний дунд хамгийн түгээмэл нь тоосны чөтгөрүүд юм. Эдгээр нь цөл, хээр, уулархаг нутагт үүсдэг. Хэмжээний хувьд тэд сонгодог хар салхинаас доогуур, өндөр нь 100-150 метр, диаметр нь хэдэн метр юм. Тоосны чөтгөр үүсэхийн тулд зайлшгүй нөхцөл бол цөл, сайн халсан тал юм. Нэгэнт үүссэн ийм эргүүлэг нэлээд богино хугацаанд буюу 10-20 минутын турш оршин тогтнож, энэ бүх хугацаанд салхины нөлөөн дор хөдөлдөг. Цөлийн агаар нь бараг чийггүй байдаг ч түүний эргэлтийн хөдөлгөөн нь дэлхийн соронзон оронтой энгийн цэнэгийн харилцан үйлчлэлээр хангадаг. Наранд хүчтэй халсан тэгш тал дээр дээшээ чиглэсэн агаарын хүчтэй урсгал үүсдэг бөгөөд тэдгээрийн зарим молекулууд нарны цацраг, ялангуяа хэт ягаан туяаны нөлөөн дор ионждог. Нарны цацрагийн фотонууд нь агаарын атомын гаднах электрон бүрхүүлээс электронуудыг гаргаж, эерэг ион ба чөлөөт электронуудыг үүсгэдэг. Электрон ба эерэг ионууд нь ижил цэнэгтэй, мэдэгдэхүйц ялгаатай масстай тул эргэлтийн өнцгийн импульс үүсгэхэд оруулах хувь нэмэр өөр бөгөөд тоосны эргүүлгийн эргэлтийн чиглэл нь эерэг ионуудын эргэлтийн чиглэлээр тодорхойлогддог. . Хуурай агаарын ийм эргэлддэг багана нь хөдөлж байхдаа цөлийн гадаргуугаас тоос шороо, элс, жижиг хайрга чулууг өргөдөг бөгөөд энэ нь тоосжилт үүсэх механизмд ямар ч үүрэг гүйцэтгэдэггүй, харин нэг төрлийн үзүүлэлт болдог. агаарын эргэлт.

Байгалийн нэн ховор үзэгдэл болох агаарын эргэлтийг уран зохиолд мөн дүрсэлсэн байдаг. Тэд өдрийн хамгийн халуун цагт гол мөрөн эсвэл нуурын эрэг дээр гарч ирдэг. Ийм эргүүлгүүдийн амьдрах хугацаа богино, тэд гэнэт гарч ирдэг бөгөөд гэнэт алга болдог. Нарны цацрагийн нөлөөгөөр дулаан, чийглэг агаарт үүссэн усны молекулууд болон ионууд хоёулаа тэдгээрийг бүтээхэд хувь нэмэр оруулдаг бололтой.

Илүү аюултай нь усны эргэлтүүд бөгөөд үүсэх механизм нь ижил төстэй байдаг. Тайлбар нь хадгалагдан үлджээ: "1949 оны 7-р сард Вашингтон мужид үүлгүй тэнгэрийн дор нартай дулаахан өдөр нуурын гадаргуу дээр ус цацах өндөр багана гарч ирэв. Энэ нь хэдхэн минутын турш оршин байсан боловч мэдэгдэхүйц өргөх чадвартай байв. Голын эрэг рүү ойртож байхдаа тэрээр дөрвөн метр орчим урттай нэлээд хүнд моторт завь өргөж, хэдэн арван метрийг зөөж, газар мөргөж, хэсэг болгон хуваасан. Усны эргүүлэг нь усны гадаргуу нь наранд хүчтэй халдаг - халуун орны болон субтропикийн бүсэд ихэвчлэн тохиолддог."

Их хэмжээний гал түймрийн үед эргэлдэх агаарын урсгал үүсч болно. Ийм тохиолдлуудыг уран зохиолд тайлбарласан бөгөөд бид тэдгээрийн аль нэгийг нь толилуулж байна. “1840 онд АНУ-д ой модыг талбайн зориулалтаар цэвэрлэж байсан. Асар их хэмжээний сойз, мөчир, модыг том хөндийд хаясан. Тэднийг галдан шатаасан. Хэсэг хугацааны дараа бие даасан галын дөл нийлж, доод талдаа өргөн, дээд талдаа 50-60 метр өндөртэй галын багана үүсгэв. Тэр ч байтугай өндөрт гал нь тэнгэрт гарсан утаагаар солигдов. Гал, утааны хуй салхи гайхалтай хурдтайгаар эргэлдэж байв. Сүр жавхлантай, аймшигтай дүр зураг аянга цахилгааныг санагдуулам чанга чимээ дагалдав. Хар салхины хүч маш их байсан тул том моднуудыг агаарт өргөж, хажуу тийш нь шидэв."

Галын хар салхи үүсэх үйл явцыг авч үзье. Мод шатаах үед дулаан ялгардаг бөгөөд энэ нь халсан агаарын өгсөх урсгалын кинетик энерги болж хэсэгчлэн хувирдаг. Гэсэн хэдий ч шаталтын явцад өөр нэг процесс явагддаг - агаар, шаталтын бүтээгдэхүүнийг ионжуулах.

түлш. Хэдийгээр ерөнхийдөө халсан агаар, түлшний шаталтын бүтээгдэхүүнүүд нь цахилгаанаар саармаг байдаг ч дөлөнд эерэг цэнэгтэй ионууд, чөлөөт электронууд үүсдэг. Дэлхийн соронзон орон дахь ионжсон агаарын хөдөлгөөнөөс болж галын хар салхи үүсэх нь гарцаагүй.

Эргэлттэй агаарын хөдөлгөөн нь зөвхөн их хэмжээний гал түймрийн үед тохиолддог гэдгийг тэмдэглэхийг хүсч байна. Д.В.Наливкин "Хар салхи" номондоо "Бид жижиг хэмжээст эргүүлэгтэй холбоотой нууцуудын талаар нэгээс олон удаа ярьж, яагаад бүх эргүүлэг эргэдэгийг ойлгохыг хичээсэн бэ?" Бусад асуултууд бас гарч ирдэг. Яагаад, сүрэл шатаах үед халсан агаар нь шулуун шугамаар биш, харин спираль хэлбэрээр дээшилж, эргэлдэж эхэлдэг. Халуун агаар элсэн цөлд яг адилхан үйлчилдэг. Яагаад тоос шороогүй дээшээ гардаггүй юм бэ? Усны гадаргуу дээгүүр халуун агаар урсах үед ус цацаж, шүршихэд ижил зүйл тохиолддог."

Галт уулын дэлбэрэлтийн үеэр үүсдэг эргүүлэгүүд байдаг, жишээлбэл, Везувийн дээгүүр ажиглагдсан. Уран зохиолд тэдгээрийг үнсний эргүүлэг гэж нэрлэдэг - галт уулнаас дэлбэрч буй үнсэн үүл нь эргүүлэгт хөдөлгөөнд оролцдог. Ийм эргүүлэг үүсэх механизм нь ерөнхийдөө галт хар салхи үүсгэх механизмтай төстэй юм.

Одоо манай дэлхийн үймээн самуунтай хар салхинд ямар хүчнүүд ажиллаж байгааг харцгаая.

КОРИОЛИС ХҮЧ

Эргэдэг жишиг хүрээ дотор, жишээлбэл, эргэлддэг диск эсвэл бөмбөгний гадаргуу дээр хөдөлж буй бие нь Кориолис хүч гэж нэрлэгддэг инерцийн хүчинд өртдөг. Энэ хүчийг вектор бүтээгдэхүүнээр тодорхойлно (томъёоны дугаарыг өгүүллийн эхний хэсгээс эхэлнэ)

F K =2М[ VΩ], (20)

Хаана М- биеийн жин; V нь биеийн хурдны вектор; Ω нь лавлах системийн эргэлтийн өнцгийн хурдны вектор, бөмбөрцгийн хувьд - дэлхийн эргэлтийн өнцгийн хурд, ба [VΩ] - тэдгээрийн вектор бүтээгдэхүүн нь скаляр хэлбэрээр дараах байдалтай байна.

F l = 2M | V | | Ω | sin α, энд α нь векторуудын хоорондох өнцөг юм.

Бөмбөрцгийн гадаргуу дээр хөдөлж буй биеийн хурдыг хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг болгон задалж болно. Тэдгээрийн нэг нь биеийн байрлаж буй цэг дээр бөмбөгтэй шүргэгч хавтгайд байрладаг, өөрөөр хэлбэл хурдны хэвтээ бүрэлдэхүүн хэсэг: хоёр дахь, босоо бүрэлдэхүүн хэсэг нь энэ хавтгайд перпендикуляр байна. Биед үйлчилж буй Кориолис хүч нь түүний байршлын газарзүйн өргөрөгийн синустай пропорциональ байна. Хойд хагас бөмбөрцгийн аль ч чиглэлд меридианы дагуу хөдөлж буй бие нь түүний хөдөлгөөнд баруун тийш чиглэсэн Кориолис хүчний нөлөөнд автдаг. Чухамхүү энэ хүч нь хойд хагас бөмбөрцгийн гол мөрний баруун эргийг хойд, урд зүг рүү урсахаас үл хамааран урсдаг. Дэлхийн бөмбөрцгийн өмнөд хагаст ижил хүч хөдөлгөөнд зүүн тийш чиглэж, меридиал чиглэлд урсдаг голууд зүүн эргийг угааж байна. Газар зүйд энэ үзэгдлийг Беэрийн хууль гэж нэрлэдэг. Голын гольдрол нь меридианаль чиглэлтэй давхцахгүй бол голын урсгалын чиглэл ба меридиан хоорондын өнцгийн косинусаар Кориолисийн хүч бага байх болно.

Хар салхи, хар салхи, циклон болон бүх төрлийн хуй салхи үүсэх, цаашдын хөдөлгөөнд зориулагдсан бараг бүх судалгаанууд нь Кориолисийн хүч нь тэдгээрийн үүсэх үндсэн шалтгаан болж, тэдгээрийн хөдөлгөөний замыг тодорхойлдог болохыг харуулж байна. дэлхийн гадаргуугийн дагуух хөдөлгөөн. Гэсэн хэдий ч Кориолисийн хүч нь хар салхи, хар салхи, циклон үүсгэхэд оролцсон бол Хойд хагас бөмбөрцөгт цагийн зүүний дагуу баруун, өмнөд хагас бөмбөрцөгт зүүн, өөрөөр хэлбэл цагийн зүүний эсрэг эргэлттэй байх болно. Гэхдээ дэлхийн бөмбөрцгийн хойд хагаст хар салхи, хар салхи, циклон зүүн тийш, цагийн зүүний эсрэг, өмнөд хагас бөмбөрцөгт баруун тийш, цагийн зүүний дагуу эргэлддэг. Энэ нь Кориолис хүчний нөлөөллийн чиглэлтэй огт тохирохгүй, үүнээс гадна энэ нь түүний эсрэг юм. Өмнө дурьдсанчлан Кориолис хүчний хэмжээ нь газарзүйн өргөрөгийн синустай пропорциональ байдаг тул туйлуудад хамгийн их байх ба экваторт байхгүй. Тиймээс, хэрэв энэ нь янз бүрийн масштабын эргүүлэг үүсгэхэд хувь нэмэр оруулсан бол тэдгээр нь ихэвчлэн туйлын өргөрөгт гарч ирдэг бөгөөд энэ нь одоо байгаа өгөгдөлтэй бүрэн зөрчилддөг.

Ийнхүү Кориолисийн хүч нь хар салхи, хар салхи, бүх төрлийн эргүүлэг үүсэх үйл явцтай ямар ч холбоогүй болохыг дээрх дүн шинжилгээ нь баттай нотолж байна, тэдгээрийн үүсэх механизмыг өмнөх бүлгүүдэд авч үзсэн.

Энэ нь Кориолисийн хүч нь тэдний зам мөрийг тодорхойлдог гэж үздэг, ялангуяа дэлхийн бөмбөрцгийн хойд хагаст хар салхи нь цаг уурын тогтоц нь хөдөлгөөний явцад баруун тийш, харин өмнөд хагас бөмбөрцөгт зүүн тийш хазайдаг бөгөөд энэ нь чиглэлтэй тохирч байна. Эдгээр тархи дахь Кориолис хүчний үйлчлэл. Хар салхины чиглэлийн хазайлтын шалтгааныг олж мэдсэн юм шиг санагдаж байна - энэ бол Кориолисийн хүч, гэхдээ дүгнэлт хийх гэж яарах хэрэггүй. Дээр дурьдсанчлан далайн хар салхи дэлхийн гадаргын дагуу хөдөлж байх үед Кориолисийн хүч түүн дээр дан биетийн адил үйлчилнэ.

F к = 2MVΩ sin θ cos α, (21)

энд θ нь хар салхины газарзүйн өргөрөг; α нь бүхэлдээ хар салхины хурдны вектор ба меридиан хоорондын өнцөг юм.

Хар салхины чиглэлийн хазайлтын жинхэнэ шалтгааныг олж мэдэхийн тулд хар салхинд нөлөөлж буй Кориолис хүчний хүчийг тодорхойлж, одоо бидний харж байгаачлан өөр бодит хүчтэй харьцуулахыг хичээцгээе.

МАГНУСЫН ХҮЧ

Салхины салхиар хөдөлсөн хар салхинд зохиогчийн мэдэж байгаагаар энэ хүрээнд ямар ч судлаач хараахан авч үзээгүй хүч нөлөөлнө. Энэ бол хар салхины нэг биетийн хувьд энэ хар салхины агаарын урсгалтай харилцан үйлчлэх хүч юм. Хэрэв та далайн хар салхины замыг дүрсэлсэн зургийг харвал тэд дэлхийн бөмбөрцгийг эргүүлсний үр дүнд бий болсон халуун орны салхи, худалдааны салхины нөлөөн дор зүүнээс баруун тийш хөдөлдөг нь тодорхой болно. Үүний зэрэгцээ худалдааны салхи нь зөвхөн зүүнээс баруун тийш хар салхи зөөдөггүй. Хамгийн гол нь худалдааны салхинд байрлах хар салхи нь салхины урсгалтай хар салхины агаарын урсгалын харилцан үйлчлэлийн улмаас үүссэн хүчний нөлөөлөлд өртдөг.

Шингэн эсвэл хийн урсгалд эргэлдэж буй биед нөлөөлөх хөндлөн хүч үүсэх нөлөөг 1852 онд Германы эрдэмтэн Г.Магнус нээжээ. Энэ нь эргэлддэг дугуй цилиндр нь тэнхлэгтээ перпендикуляр эргэлтийн (ламинар) урсгалыг тойрон урсаж байвал түүний гадаргуугийн шугаман хурд нь ирж буй урсгалын хурдаас эсрэг байдаг цилиндрийн хэсэгт эргэлддэг. өндөр даралтын хэсэг гарч ирнэ. Мөн гадаргуугийн шугаман хурдны чиглэл нь ирж буй урсгалын хурдтай давхцаж байгаа эсрэг талд нам даралтын хэсэг байдаг. Цилиндрийн эсрэг талын даралтын зөрүү нь Магнус хүчийг үүсгэдэг.

Зохион бүтээгчид Магнусын хүчийг ашиглахыг оролдсон. Усан онгоцыг зохион бүтээж, патентжуулж, барьсан бөгөөд үүн дээр дарвуулын оронд хөдөлгүүрээр эргэдэг босоо цилиндр суурилуулсан. Ийм эргэдэг цилиндр хэлбэртэй "дарвуулт онгоцны" үр ашиг нь зарим тохиолдолд ердийн дарвуулт онгоцны үр ашгаас ч давж байв. Магнус эффектийг мөн бөмбөгийг цохих үед түүнийг эргүүлэх хөдөлгөөн хийвэл түүний нислэгийн зам муруй болно гэдгийг мэддэг хөлбөмбөгчид ашигладаг. "Хуурай хуудас" гэж нэрлэгддэг ийм цохилтоор та бөмбөгийг гоолын дагуу байрлах хөлбөмбөгийн талбайн булангаас бараг өрсөлдөгчийнхөө хаалга руу илгээж болно. Волейболчид, теннисчид, ширээний теннисчид ч гэсэн бөмбөгийг цохих үед эргүүлдэг. Бүх тохиолдолд нарийн төвөгтэй зам дагуу муруй бөмбөгний хөдөлгөөн нь өрсөлдөгчдөө олон асуудал үүсгэдэг.

Гэсэн хэдий ч худалдааны салхинд хөдлөсөн далайн хар салхи руу буцъя.

Далайн халуун орны өргөрөгт худалдааны салхи, тогтвортой агаарын урсгал (жилд арав гаруй сар тасралтгүй үлээж байдаг) нь Хойд хагас бөмбөрцгийн нутаг дэвсгэрийн 11 хувийг, өмнөд хагаст 20 хүртэл хувийг эзэлдэг. Худалдааны салхины гол чиглэл нь зүүнээс баруун тийш боловч 1-2 км-ийн өндөрт экватор руу чиглэсэн меридиан салхиар нэмэгддэг. Үүний үр дүнд Хойд хагас бөмбөрцөгт худалдааны салхи баруун өмнө зүг рүү, өмнөд хагас бөмбөрцөгт шилжинэ.

Баруун хойд зүгт. Колумбын анхны экспедицийн дараа (1492-1493) Европчуудад худалдааны салхи мэдэгдэж байсан бөгөөд үүнд оролцогчид Испанийн эргээс Атлантын далайн халуун орны нутгаар дамжин өнгөрөх зүүн хойд зүгийн хүчтэй салхины тогтвортой байдлыг гайхшруулж байв.

Хар салхины асар том массыг худалдааны салхины агаарын урсгалд эргэлддэг цилиндр гэж үзэж болно. Өмнө дурьдсанчлан, өмнөд хагас бөмбөрцөгт тэд цагийн зүүний дагуу, хойд хагас бөмбөрцөгт цагийн зүүний эсрэг эргэлддэг. Тиймээс, худалдааны салхины хүчтэй урсгалтай харилцан үйлчлэлийн улмаас Хойд болон Өмнөд хагас бөмбөрцгийн аль алинд нь хар салхи нь экватороос хойд болон өмнөд чиглэлд тус тус хазайдаг. Тэдний хөдөлгөөний энэ мөн чанарыг цаг уурчдын ажиглалт сайн баталж байна.

(Төгсгөл нь дараах байдалтай байна.)

АМПЕРИЙН ХУУЛЬ

1920 онд Францын физикч Анре Мари Ампер туршилтаар хоёр дамжуулагчийн гүйдэлтэй харилцан үйлчлэлцэх шинэ үзэгдлийг нээсэн. Хоёр зэрэгцээ дамжуулагч нь тэдгээрийн доторх гүйдлийн чиглэлээс хамааран татдаг эсвэл түлхэж байдаг нь тогтоогдсон. Хэрэв гүйдэл нэг чиглэлд (параллель) урсаж байвал дамжуулагчид ойртож, эсрэг чиглэлд (эсрэг параллель) гүйдэл байвал бие биенээсээ холдох хандлагатай байдаг. Ампер энэ үзэгдлийг зөв тайлбарлаж чадсан: гүйдлийн соронзон орны харилцан үйлчлэл нь "гимлет дүрэм" -ээр тодорхойлогддог. Хэрэв гимлетийг I гүйдлийн чиглэлд шургуулсан бол түүний бариулын хөдөлгөөн нь соронзон орны H шугамын чиглэлийг заана.

Зэрэгцээ нисч буй хоёр цэнэглэгдсэн бөөмс нь цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг. Иймд бөөмийн цэнэгийн тэмдэг, хөдөлгөөний чиглэл зэргээс шалтгаалан тэдгээрийн замнал нь нийлэх буюу зөрөх болно.

Өндөр гүйдлийн цахилгаан ороомог (соленоид) -ийг зохион бүтээхдээ дамжуулагчийн харилцан үйлчлэлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй - тэдгээрийн эргэлтээр урсаж буй зэрэгцээ гүйдэл нь ороомогыг шахах их хүчийг үүсгэдэг. Хоолойгоор хийсэн аянгын саваа аянга цохисны дараа цилиндр болж хувирсан тохиолдол байдаг: энэ нь хэдэн зуун килоамперийн хүчээр аянгын гүйдлийн соронзон орон дээр шахагдсан байв.

Амперын хуульд үндэслэн SI дахь гүйдлийн стандарт нэгж - ампер (А) -ыг тогтоосон. "Физик хэмжигдэхүүний нэгж" улсын стандарт нь дараахь зүйлийг тодорхойлдог.

"Ампер нь вакуумд бие биенээсээ 1 м-ийн зайд байрлах хязгааргүй урттай, өчүүхэн бага хөндлөн огтлолын талбайтай хоёр зэрэгцээ шулуун дамжуулагчийг дайран өнгөрөхөд гүйдлийн хүчтэй тэнцүү. 1 м урттай дамжуулагчийн хэсэг дээр 2 . 10 -7 Н.”

Сонирхсон хүмүүст зориулсан дэлгэрэнгүй мэдээлэл

МАГНУС БА КОРИОЛИСИЙН ХҮЧ

Хар салхинд Магнус ба Кориолис хүчний нөлөөллийг харьцуулж, түүнийг худалдааны салхиар ниссэн эргэдэг агаарын цилиндр хэлбэртэй анхны ойролцоо төсөөлөлтэй харьцуулцгаая. Ийм цилиндрт дараахтай тэнцүү Магнус хүч үйлчилнэ.

F m = DρHV n V m / 2, (22)

энд D нь хар салхины голч; ρ - худалдааны салхины агаарын нягт; H - түүний өндөр; V n > - худалдааны салхи дахь агаарын хурд; V t - хар салхи дахь агаарын шугаман хурд. Энгийн өөрчлөлтөөр бид олж авдаг

Fm = R 2 HρωV n, - (23)

энд R нь хар салхины радиус; ω нь хар салхины эргэлтийн өнцгийн хурд юм.

Хар салхины агаарын нягт нь хар салхины агаарын нягттай тэнцүү байна гэж эхний ойролцоолсноор бид олж авна.

M t = R 2 Hρ, - (24)

Энд M t нь хар салхины масс юм.

Дараа нь (19) гэж бичиж болно

F m = M t ωV p - (25)

эсвэл F m = M t V p V t / R. (26)

Магнус хүчний илэрхийлэлийг Кориолис хүчний илэрхийлэлд (17) хуваагаад бид олж авна

F m /F k = M t V p V t /2RMV p Ω sinθ cosα (27)

эсвэл F m /F k = V t /2RΩ sinθ cosα (28)

Олон улсын ангиллын дагуу хар салхи нь 34 м/с-ээс давсан салхины хурдыг халуун орны циклон гэж үздэгийг харгалзан бид тооцоололдоо энэ хамгийн бага тоог авна. Хар салхи үүсэхэд хамгийн таатай газарзүйн өргөрөг нь 16o тул бид θ = 16 o-г авч, хар салхи үүссэн даруйдаа бараг өргөрөгийн траекторийн дагуу хөдөлдөг тул бид α = 80 o-г авна. Дунд зэргийн хэмжээтэй хар салхины радиусыг 150 километр гэж авъя. Бүх өгөгдлийг томъёонд орлуулснаар бид олж авна

F m / F k = 205. (29)

Өөрөөр хэлбэл, Магнусын хүч нь Кориолисийн хүчнээс хоёр зуу дахин их байна! Тиймээс Кориолисийн хүч нь зөвхөн хар салхи үүсгэх үйл явцтай холбоогүй, мөн түүний чиглэлийг өөрчлөхтэй ямар ч холбоогүй болох нь тодорхой байна.

Худалдааны салхины хар салхинд хоёр хүчин нөлөөлнө - дээр дурдсан Магнус хүч ба хар салхины аэродинамик даралтын хүч, үүнийг энгийн тэгшитгэлээс олж болно.

F d = KRHρV 2 p, - (30)

Энд K нь хар салхины аэродинамик эсэргүүцлийн коэффициент юм.

Хар салхины хөдөлгөөн нь Магнусын хүч ба аэродинамик даралтын нийлбэр болох үр дүнгийн хүчний үйлчлэлээс шалтгаална гэдгийг харахад хялбар байдаг бөгөөд энэ нь худалдааны агаарын хөдөлгөөний чиглэлд p өнцгөөр үйлчилнэ. салхи. Энэ өнцгийн тангенсыг тэгшитгэлээс олж болно

tgβ = F m /F d.(31)

(26) ба (30) илэрхийллийг (31) болгон орлуулснаар бид энгийн хувиргалтуудыг олж авна

tgβ = V t /KV p, (32)

Хар салхинд үйлчилж буй F p хүч нь түүний замналтай шүргэгч байх нь тодорхой бөгөөд хэрэв салхины чиглэл, хурд тодорхой байвал энэ хүчийг тодорхой хар салхинд хангалттай нарийвчлалтайгаар тооцоолох боломжтой болно. Ингэснээр түүний цаашдын замналыг тодорхойлж, үүнээс үүдэх хохирлыг багасгах болно. Хар салхины урсгалыг алхам алхмаар аргаар урьдчилан таамаглах боломжтой бөгөөд түүний замнал дахь цэг бүрт үүсэх хүчний боломжит чиглэлийг тооцоолж болно.

Вектор хэлбэрээр илэрхийлэл (25) дараах байдалтай байна.

Фм = М [ωV p ]. (33)

Магнусын хүчийг тодорхойлсон томьёо нь Лоренцын хүчний томъёотой бүтцийн хувьд ижил байгааг харахад хялбар байдаг.

Ф l = q .

Эдгээр томьёог харьцуулж, шинжлэхэд томъёоны бүтцийн ижил төстэй байдал нэлээд гүнзгий байгааг бид анзаарч байна. Ийнхүү вектор бүтээгдэхүүний хоёрын зүүн тал (M& #969; болон q В) объектын параметрүүдийг (хар салхи ба энгийн бөөмс), баруун талыг ( В n ба Б) - орчин (худалдааны салхины хурд ба соронзон орны индукц).

Биеийн тамирын дасгал

ТОГЛОГЧ ДЭЭР КОРИОЛИС ХҮЧ

Эргэдэг координатын системд, жишээлбэл, дэлхийн гадаргуу дээр Ньютоны хуулиуд хангагддаггүй - ийм координатын систем нь инерцийн бус байдаг. Үүнд нэмэлт инерцийн хүч гарч ирдэг бөгөөд энэ нь биеийн шугаман хурд ба системийн өнцгийн хурдаас хамаарна. Энэ нь биеийн замнал (ба түүний хурд) перпендикуляр бөгөөд энэ нэмэлт хүчийг тайлбарлаж, тооцоолсон Францын механик Густав Гаспард Кориолис (1792-1843) -ийн нэрээр нэрлэгдсэн Кориолис хүч гэж нэрлэгддэг. Хүч нь хурдны вектортой нийцүүлэхийн тулд системийн эргэлтийн чиглэлд зөв өнцгөөр эргүүлэх ёстой.

Та хоёр энгийн туршилтыг хийснээр цахилгаан пянз тоглуулагч ашиглан Кориолис хүч хэрхэн "ажиллаж" байгааг харж болно. Тэдгээрийг гүйцэтгэхийн тулд зузаан цаас эсвэл картоноос тойрог хайчилж, дискэн дээр байрлуул. Энэ нь эргэдэг координатын систем болж үйлчилнэ. Нэн даруй тэмдэглэл хийцгээе: тоглуулагч диск нь цагийн зүүний дагуу эргэдэг, харин Дэлхий цагийн зүүний эсрэг эргэдэг. Тиймээс бидний загварт байгаа хүчнүүд нь манай бөмбөрцгийн бөмбөрцөгт дэлхий дээр ажиглагдаж буй хүчний эсрэг чиглэлд чиглэнэ.

1. Тоглогчийн хажууд тавагны яг дээгүүр хоёр багц ном тавь. Нэг ирмэг нь дискний диаметртэй тохирч байхаар номнууд дээр захирагч эсвэл шулуун баар байрлуул. Хэрэв та дискийг хөдөлгөөнгүй байхад төвөөс ирмэг хүртэл зөөлөн харандаагаар баарны дагуу шугам зурвал энэ нь аяндаа шулуун болно. Хэрэв та одоо тоглогчийг эхлүүлж, баарны дагуу харандаа зурвал зүүн тийшээ муруй зам зурах болно - Г.Кориолисын тооцоолсон хуулийн дагуу.

2. Овоолсон номноос слайд хийж, дискний диаметрийн дагуу зузаан цаасан ховилыг наа. Хэрэв та ховилоор жижиг бөмбөгийг хөдөлгөөнгүй дискэн дээр өнхрүүлбэл диаметрийн дагуу өнхрөх болно. Эргэдэг дискэн дээр энэ нь зүүн тийш шилжих болно (мэдээжийн хэрэг, эргэлдэх үед үрэлт бага байвал).

Биеийн тамирын дасгал

ШИРЭЭНИЙ БА АГААР ДАХЬ МАГНУСЫН НӨЛӨӨ

1. Зузаан цааснаас жижиг цилиндрийг наа. Ширээний ирмэгээс холгүй нэг багц ном байрлуулж, ширээний ирмэгтэй банзаар холбоно. Цаасан цилиндр үүссэн гулсуурыг доош гүйлгэх үед бид параболын дагуу хүснэгтээс холдох болно гэж найдаж болно. Гэсэн хэдий ч, үүний оронд цилиндр нь түүний замналыг нөгөө чиглэлд огцом нугалж, ширээн доор нисэх болно!

Хэрэв бид Бернуллигийн хуулийг эргэн санах юм бол түүний парадоксик зан үйл нь ойлгомжтой юм: хий эсвэл шингэний урсгал дахь дотоод даралт бага байх тусам урсгалын хурд ихсэх болно. Энэ үзэгдлийн үндсэн дээр, жишээлбэл, шүршигч буу ажилладаг: атмосферийн өндөр даралт нь шингэнийг бага даралттай агаарын урсгал руу шахдаг.

Хүний урсгал Бернуллигийн хуулийг тодорхой хэмжээгээр дагаж мөрддөг нь сонирхолтой юм. Метронд, урсдаг шатны үүдэнд, замын хөдөлгөөнд хүндрэлтэй байгаа газарт хүмүүс шигүү, нягт дарагдсан олноор цуглардаг. Хурдан хөдөлдөг цахилгаан шат дээр тэд чөлөөтэй зогсдог - зорчигчдын урсгал дахь "дотоод даралт" буурдаг.

Цилиндр унаж, эргэлдэж байх үед түүний баруун талын хурдыг ирж буй агаарын урсгалын хурдаас хасч, зүүн талын хурдыг нэмнэ. Цилиндрийн зүүн талд агаарын урсгалын харьцангуй хурд нь илүү их, түүний доторх даралт нь баруун талаас бага байна. Даралтын зөрүү нь цилиндр нь замаа огцом өөрчилж, ширээний доор нисэхэд хүргэдэг.

Пуужин хөөргөх, хол зайд нарийвчлалтай буудлага хийх, турбин, гироскоп гэх мэтийг тооцоолохдоо Кориолис, Магнус нарын хуулийг харгалзан үздэг.

2. Цаас цилиндрийг цаасан эсвэл нэхмэлийн туузаар хэд хэдэн эргэлтээр боож өгнө. Хэрэв та одоо соронзон хальсны төгсгөлийг огцом татах юм бол энэ нь цилиндрийг эргүүлж, нэгэн зэрэг урагшлах хөдөлгөөнийг өгнө. Үүний үр дүнд Магнусын хүчний нөлөөн дор цилиндр нь агаарт байгаа гогцоог дүрслэн ниснэ.

Бөмбөгийн замнал дахь хачирхалтай өөрчлөлтүүд нь жирийн хүмүүст гайхамшиг мэт санагддаг. Харин мэргэжлийн хөлбөмбөгчид, сагсан бөмбөгчид, бильярдчдын хувьд ийм заль мэх нь ур чадварын үзүүлэлт болдог. Эндээс бид Магнус эффект гэх мэт бэлгийг өгдөг физикийн хуулиудыг санаж байна. Аэродинамикт анх анзаарагдсан бол өнөөдөр бөмбөрцөг биетийн замналыг өөрчлөх энэхүү хууль маш өргөн хэрэглэгдэх болсон. Саяхан интернетэд сагсан бөмбөгийн жишээн дээр энэхүү физик үзэгдлийг тодорхой харуулсан видео гарч ирэв. Энэхүү видео нь хоёр өдрийн дотор 9 сая гаруй хандалт авч, Магнус эффект болон түүний гайхалтай хэрэглээг сонирхоход хүргэсэн.

Суурь

Пруссын их буучид яагаад их бууны сумнууд буруу газраа байнга онож байдгийг ойлгохгүй байснаас бүх зүйл эхэлсэн. Нислэгийн үед таталцлын төв нь геометрийн төвтэй давхцахгүй байгаа цөмийн эргэлт нь нислэгийн замыг гажуудуулсан. Исаак Ньютон эргэлдэж буй бөмбөгний нислэгт нөлөөлж буй аэродинамик хүчний талаар бичсэн бөгөөд Пруссын командлагчид 1853 онд шинжлэх ухааны тайлбар хийсэн бөмбөгийн нислэгийн муруй шугамын талаар тодруулахын тулд Германы нэрт эрдэмтэн Генрих Густав Магнус (1802-1870) руу ханджээ. энэ үзэгдлийн тухай.

Асуудал нь объектын таталцлын төвд биш, харин түүний эргэлтэнд байгаа гэж эрдэмтэн санал болгов. Тэрээр хэд хэдэн туршилт хийж, математикийн тооцоо хийгээгүй ч эргэлдэж буй биеийн нислэгийн замыг өөрчилдөг аэродинамик хүчийг анхлан нотолсон юм.

Магнусын дараа хүч, хурдыг хэмждэг энэ хүчийг Людвиг Прандтл (1875-1953) сонирхож эхэлсэн. Түүний хамгийн чухал ололт бол эргэлтийн хөдөлгөөнийг хангахын тулд эргэдэг ротор (цилиндр) дээр үүссэн хүчийг ашиглах боломжийг бий болгосон явдал юм. Гэвч бодит байдал дээр энэ санааг өөр нэг герман инженер Антон Флеттнер (1885-1961) хэрэгжүүлсэн. Флеттнер, Кусто хоёрын роторын дарвуулт онгоцны талаар хэсэг хугацааны дараа.

Тайлбар нь физикчдэд зориулагдаагүй

Ньютоны хатуу биетийн физикийн хуулиудыг авч үзвэл процесс нь энгийн үгээр хэлбэл иймэрхүү харагдаж байна. Эргэдэг бөөрөнхий биет хурдаа авч, объектын өмнөх агаар нь түүний эргэлтийн чиглэлд хөдөлж, төв рүү татагдана. Объектийн нөгөө талд агаар нь эргэлтийн чиглэлийн эсрэг чиглэлд хөдөлдөг. Үүний үр дүнд урсгал нь холдож, биет нь нэг талдаа агаарыг нүүлгэн шилжүүлж, нөгөө тал дахь агаар нь хариу урвал үүсгэдэг боловч өөр чиглэлд объектын нислэгийн замыг өөрчилдөг. Үйл явцын диаграммыг дээрх зурагт үзүүлэв; энэ бол алдартай Магнус эффект юм.

Флеттнер салхин хөлөг онгоц

Антон Флеттнер 1922 оны 9-р сарын 16-нд эргэдэг хөлөг онгоцны Германы патентыг авчээ. 1926 оны 10-р сард аль хэдийн Киел булан дахь жинхэнэ сенсаацийг онгоцон дээр хоёр том хоолой, задгай шигүү мөхлөг бүхий ер бусын хөлөг онгоцны улмаас үүсгэв. Энэ бол Фридрих Крупп хөлөг онгоцны компанийн гулсуурыг орхисон анхны Buckau эргэдэг хөлөг онгоц байв.

Флеттнер Магнусын эффект болон эргэдэг цилиндрийг тойрон урсах үед үүссэн хүчийг ашигласан ба урсгалын чиглэлд перпендикуляр чиглүүлсэн. Эргэдэг биетийн үүсгэсэн эргүүлэг урсгалын чиглэл нь агаарын урсгалын чиглэлтэй давхцаж байгаа талаас хөдөлгөөний хүч, хурд огцом нэмэгддэг. Залуу инженер Флеттнер далбааг сольсон нь хожим түүний нэрээр нэрлэгдсэн эдгээр роторууд байв.

Энэ хөлөг онгоцны роторыг цахилгаан мотороор удирддаг байв. Ротор салхины эсрэг эргэлдэж байх үед даралт ихсэх талбай бий болсон. Эсрэг тал дээр - бууралттай. Үүссэн хүч хөлөг онгоцыг хөдөлгөв.

Бакау шалгалтыг нэр төртэй давсан. 1925 онд дарвуулт хөлөг онгоцууд далайд гарч зүрхлэхгүй байх үед цаг агаарын нөхцөлд Данцигоос Шотланд руу аялав. Аялал амжилттай болж, хөлөг онгоцны багийнхан 10 хүн болж цөөрсөн бол дарвуулт хөлөг онгоцонд 20 хүн байсан.

Албадан мартах

Флеттнер роторын хувьд гэрэлт ирээдүй нээгдэж байв. Төслийн амжилтыг Гамбургийн "Барбара" компанийн хөлөг баталлаа. Энэ нь ачааны доторлогоо байсан бөгөөд хөдөлгөөнийг 17 метрийн гурван ротороор хангаж, 4-6 хүчтэй салхинд 13 зангилаа хурдыг тогтоожээ.

Төсөл амжилттай хэрэгжиж байсан ч удаан хугацаанд мартагдсан. Мөн үүнд хэд хэдэн шалтгаан бий. Флеттнер өөрөө 1920-иод оны Их хямралын үеэр усан онгоцыг сонирхохоо больж, нисэхийг сонирхож эхэлсэн.

Роторын суурилуулалт бүхий хөлөг онгоцны сэргээн босголт

Флеттнерийн эргэдэг хөлөг онгоцны үргэлжлэл нь Жак-Ив Кустогийн турбо далбаа юм. Алдарт судлаач, байгаль орчинд ээлтэй тээврийн хэрэгслийн тэмцэгч 1885 оны 4-р сард Магнус эффектийг ашигласан патентлагдсан турбо дарвуулт онгоцоор тоноглогдсон Alcyone хөлөг онгоцыг хөөргөжээ. Энэ хөлөг онгоц өнөөг хүртэл явж байна.

Харамсалтай нь Кустогийн дагалдагчид усан онгоцон дээрх эргэлтэт суурилуулалтыг тийм ч их сонирхдоггүй байсан тул тэдний сонирхол дахин бүдгэрчээ. Газрын тосны хямрал эхэлснээр тэднийг дурссан бөгөөд 2010 онд эргэлтэт суурилуулалттай гурав дахь хөлөг онгоцыг хөөргөв. Энэ бол дөрвөн Flettner ротортой Enercon-ийн 130 метрийн хүнд E-Ship 1 юм. Өнөөдөр Германаас Европын орнууд руу салхины үүсгүүрийг тээвэрлэж, 9 тонн ачааг тэсвэрлэх чадвартай, 17 зангилаа хурдтай. Багийн гишүүд ердөө 15 хүн.

Wind Again (Сингапур), Wartsila (Финлянд) болон бусад хөлөг онгоцны компаниуд эргэлтэт суурилуулалтыг сонирхож эхлэв. Газрын тосны хомсдол, түгшүүртэй дулаарсан уур амьсгал нь орчин үеийн хөлөг онгоцнуудад салхины хөдөлгүүрийг эргүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэх бололтой.

Нисэх онгоцны үйлдвэрлэлд хэрэглэх

Магнус эффектийг нисэхэд ашиглах нь янз бүрийн дизайны шийдлүүдэд хэрэгжсэн. Хамгийн энгийн хэлбэрүүд нь нислэгийн үеэр эргэдэг босоо амны далавчийг ашигласан. Энэ чиглэлийг үндэслэгчдийн дунд Австрийн зохион бүтээгч Карл Глигорин байсан бөгөөд тэрээр далавчны хэлбэрийг дагадаг ротор дээр өнгөлгөө суурилуулахыг санал болгосон. Амстердамд Э.Б ижил төстэй төслүүд дээр ажиллаж байсан. Вольф, америкчууд Жон Д.Герст, К.Поппер нар 1932 онд босоо амны далавчтай онгоцоо хүртэл туршиж үзсэн.

1964 онд эргэдэг босоо ам руу хөрвүүлсэн Хойд Америк-Роквелл YOU-10A Bronco нь ажиллагаатай болох нь батлагдсан. Энэ бол Перугийн профессор Альберто Альварес-Калдероны төсөл байв. Гэсэн хэдий ч прототип нь давуу талаас илүү сул талуудтай байв.

Хэдийгээр хүчин чармайлт гаргасан ч Магнус эффект нь агаарын тээврийн салбарт үүсээгүй. Ротор хэлбэрийн далавчны практик хэрэглээ нь хэд хэдэн асуудалтай холбоотой бөгөөд эдийн засгийн хувьд хараахан үндэслэлгүй байна.

Магнус эффект ба салхин турбин

Өнөө үед эрчим хүчний өөр эх үүсвэрийн салбарыг хөгжүүлэх нь онцгой чухал юм. Мөн энэ салбарт Магнус эффектийг ашигласан. Салхины иртэй генераторыг роторын нэгжээр сольж байгаа бөгөөд энэ нь 2-6 м/с-ийн давтамжтай, бага салхитай үед хамгийн үр дүнтэй байдаг. Эдгээр нь цилиндрүүд эргэлддэг тэнхлэг дээр суурилдаг. Aerolla-ийн үйлдвэрлэсэн анхны ийм суурилуулалт 2015 онд Минск (Беларусь) хотын ойролцоо гарч ирэв. Түүний хүч 100 кВт, турбины роторын диаметр 36 метр байв. Салхины загварт 9.5 м/с хурдтай ажилладаг.

Энэ чиглэлийн ажил Новосибирскийн SB RAS-ийн Хэрэглээний механикийн хүрээлэнд үргэлжилж байгаа бөгөөд 2 МВт хүртэл хүчин чадалтай Магнус эффектийг ашигладаг салхин үүсгүүрийн загварууд аль хэдийн бий болсон.

Ердийн хэрэглээ биш

Бөмбөгийн замналыг өөрчлөх энэхүү нөлөөг спортод өргөн ашигладаг: хөл бөмбөгт "хуурай хуудас" шидэлт, агаарын софт дахь Hop Up систем.

Магнус эффектийг өнөөдөр онгоцны загвар зохион бүтээхэд өргөн ашиглаж байна. Жишээлбэл, картонон онгоц, цахилгаан мотор, цаасан түргэн хоолны аяга зэргийг PeterSripol суваг зохион бүтээжээ.

Магнус эффектийг цаасан шувуу үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Жишээлбэл, Д.Эдвардс эсвэл С.Альбертсоны зохион бүтээсэн дугуй хэлбэртэй могой.

Гэхдээ "хар салхины анчдын" хувьд энэ физик үзэгдэл маш аюултай болж магадгүй юм. Хэрэв машин ба газрын хоорондох ёроолыг сайтар битүүмжлэхгүй бол нүхээр дамжин хар салхи машиныг агаарт амархан өргөх асар том өргөх хүчийг бий болгодог.

3-р бүлэг Магнус эффект ба Лоренцын хүч

Жуковский-Чаплыгины далавчтай адил Магнусын хүч нь эргэлдэж буй цилиндрийн гадаргуу дээрх дундаж урсгалын даралтын зөрүүгээс болж үүсдэг. Энэ нөлөөг 1852 онд Германы эрдэмтэн Х.Г.Магнус нээсэн. Зураг дээр. 8-р зурагт дундаж урсгалын хурдны векторууд болон эргэдэг цилиндрийн гадаргуугийн нэмэлт диаграммыг үзүүлэв.

Цагаан будаа. 8. Эргэдэг цилиндрт зориулсан Магнус эффект

Цилиндрийн дээд хэсэгт (төгсгөлийн харагдах байдал) орчны урсгалын хөдөлгөөний чиглэл ба эргэдэг цилиндрийн гадаргуу давхцаж, цилиндрийн доод хэсэгт түүний гадаргуу нь орчны урсгал руу шилждэг. Эргэдэг цилиндрийн доод хэсгийн урсгал нь түүний гадаргуу нь урсгал руу шилжихэд удааширдаг тул урсгалын динамик даралт буурч, гадаргуу дээрх орчны статик даралт ихсэх нь Бернуллигийн нийт хуулийн дагуу. урсгалын даралт. Үүний үр дүнд эргэдэг цилиндрийн дээд хэсэгт байрлах орчны даралт цилиндрийн доод хэсгээс бага болдог. Жуковский-Чаплыгин профиль бүхий далавчны нөлөөгөөр өргөх хүч үүсдэг.

Магнус эффектийг хөл бөмбөг, теннисчид сайн мэддэг бөгөөд ээрэх бөмбөгний муруй нислэгийн замыг бий болгодог. "Муруйн цохилтоор" бөмбөг шулуун нисдэг боловч тэнхлэгээ тойрон эргэдэг. Нислэгийн үед агаарын урсгал түүн рүү урсдаг бөгөөд энэ нь Магнус эффектийг үүсгэдэг бөгөөд нислэгийн зам муруй болдог. Ийм цохилтын үр дүнд бөмбөг муруй дагуу нисч, хүлээгдэж буй газраа буруу цохино ...

Зураг дээр үзүүлсэн шиг бид хэд хэдэн эргэдэг цилиндр байрлуулсан хөдөлгөөнт орчны (агаар, ус гэх мэт) хаалттай урсгалыг барьсан гэж үзье. 9. Цилиндр бүрийн эргэлтийг бие даасан цахилгаан хөтөчөөр хангадаг, эргэлтийн хурд, чиглэлийг тохируулах боломжтой гэж үзье.

Цагаан будаа. 9. Магнус эффект дээр суурилсан хөдөлгөгч хүч

Хөдөлгөөнт орчны урсгалд суурилуулсан далавчтай загвараас ялгаатай нь энэ схем нь чухал давуу талтай: цилиндрийн эргэлтийн хурд, чиглэлийг өөрчлөх замаар тэнхлэгийн өргөх хүчний хэмжээ, чиглэлийг өөрчлөх боломжтой. Эргэлтийн урсгалын хурд, чиглэлийг өөрчлөх боломжгүй бөгөөд энэ нь тээврийн хэрэгслийн хурд, маневрлах чадварт ихээхэн давуу талтай юм. Энэ төрлийн хөдөлгүүрийг босоо болон хэвтээ байдлаар суурилуулж, зүтгүүрийн хүчийг бий болгодог.

Лоренцын хүч гэж нэрлэгддэг цахилгаан соронзон үзэгдлийг авч үзэхэд Магнус эффекттэй сонирхолтой аналоги гарч ирдэг: соронзон орон дахь гүйдэл дамжуулагч нь Зураг дээр үзүүлсэн чиглэлд хүч үйлчилдэг. 10. Өмнө нь энэ хүч гарч ирсэн шалтгааныг тодорхой тайлбарлаж байгаагүй. Магнус эффекттэй адилтгаж үзвэл бид Лоренцын хүчийг эфирийн орчны даралтын градиентийн үр дүнд тайлбарлаж болно. Үүнийг анх 1996 оны тайланд харуулсан.

Цагаан будаа. 10. Эфирийн даралтын градиентийн үр дүнд Лоренцын хүч

Гэсэн хэдий ч, Зураг дээрх диаграммд. 10-р зурагт үзүүлсэн векторуудын суперпозициятай урвуу зургийг бид авна. 8. Цилиндр болон орчны гадаргуугийн зохицуулалттай хөдөлгөөний чиглэлд орчны урсгалд эргэлдэж буй цилиндрт Магнус хүч үйлчилнэ. Зураг дээр. Зураг 10-аас харахад Лоренцын хүч нь векторуудын эсрэг суперпозиция чиглэлд үйлчилдэг. Яагаад?

Баримт нь Зураг дээрх векторууд. Цахилгаан гүйдэл (эерэг цэнэгтэй бөөмсийн урсгал) ба соронзон орны векторуудын хүлээн зөвшөөрөгдсөн тэмдэглэгээний дагуу 10-ыг ердийн байдлаар үзүүлэв. Электрон ба эфирийн хэсгүүдийн (соронзон орны вектор) бодит урсгалын хөдөлгөөний чиглэл нь ердийн тэмдэглэгээнээс ялгаатай. Үндсэндээ янз бүрийн харьцангуй хурдны улмаас орчны даралтын градиентаас болж Магнусын эффекттэй ижил төстэй эффект үүсдэг боловч цахилгаан соронзон систем нь агаар эсвэл ус биш эфирийн орчинг ашигладаг.

Хөдөлгөөний явцад соронзон орон үүсгэдэг электрон эсвэл бусад цэнэгтэй бөөмс нь эргэдэг биет гэдгийг анхаарах нь чухал юм. Материйн өгөгдсөн бөөмийн цахилгаан цэнэгийн тэмдгээс хамааран түүний шугаман хөдөлгөөнийг мушгиа шугам, баруун эсвэл зүүн спираль гэж үзэх нь илүү зөв байх болно.

Электроны бүтцийн талаар маш их зүйл бичсэн боловч би аав хүү Поляковын бүтээлийг уншигчдад санал болгохыг хүсч байна. Эдгээр зохиогчид "Туршилтын гравитоник" номондоо электроны бүтцийг судалж үзээд түүнийг өөрөө хаалттай дугуй туйлшралын фотон, өөрөөр хэлбэл дугуй туйлшралын цахилгаан соронзон долгионы хөдөлгөөний динамик процесс хэлбэрээр дүрсэлж болохыг харуулсан. хаалттай торойд орон зай. Дараа нь бид энэ асуудлыг илүү нарийвчлан авч үзэх болно. Эфир дотор цэнэглэгдсэн тоосонцор хөдөлж байх үед соронзон орон үүсэх нь тухайн орчинд эргэлдэх цилиндр эсвэл бөмбөг хөдөлж байх үед үүсдэг физик орчны эвдрэлтэй тодорхой адил төстэй болохыг энд товчхон дурдъя.

Цахилгаан цэнэгтэй бөөм өөрийн соронзон оронтой хөдөлж буй гадаад соронзон орны харилцан үйлчлэл нь агаарын урсгал эргэлдэж буй бөмбөгийг хазайлгахтай адил бөөмийг хазайдаг гэж бид хэлж чадна. түүний дотор хөдөлж буй бодисын бөөм дээр даралтын градиент үүссэнтэй холбоотой.

Энэ тохиолдолд Лоренцын хүч ба Амперын хүч нь тэдгээрийн ажиллаж буй гүйдэл дамжуулагчтай холбоотой гадны хүч бөгөөд өөрөөр хэлбэл орон зай дахь хөдөлгөөнийг баталгаажуулж чадна.

Аэродинамик ба эфирдинамикийн эдгээр сонирхолтой аналогууд нь олон бүтээлч санааг өгдөг.