Наше деловое партнерство www.banwar.org

П.Л. Капіца, лауреат Нобелівської премії з фізики: "Найстрашніше в науці - тривіальність. Найважливіше в роботі - це зовсім не правильність, а то, що в ній міститься нова ідея. Не можна ніколи упускати публікацію нових ідей "(Успіхи фізичних наук, 1994. Т. 194. с. Тисячу триста двадцять шість).

Володимир В. Чорний (Tchernyi VV), доктор фізико-математичних наук Людство вивчає планети Сонячної системи і космічний простір. Проводяться дорогі експерименти, в космос запускаються тонни металу і прилади, витрачаються мільярди доларів. Заради чого? Щоб зрозуміти навколишній світ, навчитися використовувати його на благо людини. Багато що з того, про що мріяли Галілей, Коперник, Максвелл, Ціолковський, Чижевський, Корольов сьогодні збувається. Але загадок і невирішених проблем ще дуже багато. Однією з них є кільця Сатурна.

Місія Cassini (Кассіні) - це найамбітніший безпілотний науковий космічний проект НАСА. Його загальна вартість - приблизно чотири з половиною мільярди доларів. Запущений в сторону Сатурна в 1997 році, з 2004 року зонд досліджує систему Сатурна до 2008 року.

Одна з головних завдань місії - зрозуміти, як утворилися кільця Сатурна. Ця загадка вже чотириста років залишається невирішеною і хвилює не тільки вчених-астрономів, - все милуються цим красивим явищем Сонячної системи. Як утворилися кільця, як Сатурн став їх володарем, - хочуть знати всі жителі планети Земля.

Існуюча теорія освіти кілець з уламків астероїда наблизився до планети, що вважалася загальновизнаною до польоту Кассіні, тріщить по швах завдяки багатьом, знову виявленим сьогодні явищам в кільцях. Це і зрозуміло, оскільки стара теорія, через брак легкотравного, фізично зрозумілого пояснення, містить якесь містичне початок, як це зазвичай робиться в фантастичних романах. Кассіні вже виявив мільйони великих льодових утворень в кільцях (їх назвали місяцями) і нові кільця, - але як все це пояснити? Виявляється можна, якщо прийняти нову теорію утворення кілець, запропоновану російськими фізиками, що досліджували проблему походження кілець протягом 20 років під керівництвом доктора фізико-математичних наук Чорного Володимира Вікторовича.

Ми всі пам'ятаємо експеримент зі шкільної фізики, коли залізні ошурки, насипані навколо магніту, перебуваючи в його неоднорідному магнітному полі, збиралися в окремі смужки, в яких тирса або групувалися разом, або утворювали щілини, де їх не було. Виявляється, між цим простим експериментом і походженням кілець у Сатурна є прямий зв'язок. Як з'ясувалося, крижані частки, спочатку оточували Сатурн, як хмара, і обертаються навколо нього по законам Кеплера, після включення магнітного поля планети стали наближатися до магнітного екватора Сатурна, а потім розподілилися в екваторіальній площині планети у вигляді сомбреро, що складається зі смужок, як в відомому шкільному експерименті.

Кільця Сатурна, безсумнівно, є одним із найпрекрасніших творінь природи. З моменту їх виявлення в 1610 році італійцем Г. Галілеєм, вони притягують увагу вчених і вельми популярні. Логотипи кілець широко використовуються в бізнесі та рекламі. Про них написано тисячі статей, на їх дослідження витрачені десятки мільярдів доларів. Однак проблема походження кілець Сатурна до сих пір не вирішена. Про це йдеться, наприклад, в статтях Science, 2005, том 307, № 5713, С. 1222-1356, де аналізуються дані сьогоднішньої місії НАСА до Сатурну - Кассіні-Гюйгенс (2004-2008 рр.).

1859 року англійський фізик, засновник електромагнетизму Дж. К. Максвелл довів, що кільця складаються з нескінченного числа розділених часток, інакше вони були б зруйновані. Правда, він вважав, що кільця повинні були б з часом впасти на планету, але вони дивно існують досі.

Вважається, що кільця утворилися з уламків астероїда, що наблизився до Сатурну і зруйнованого гравітаційними і відцентровими силами. Очевидно, що ця теорія містить якийсь містичний аргумент, хоча, використовуючи багатий апарат математики, вдалося описати і такий підхід. Згідно з іншим думку, кільця могли утворитися з частинок протопланетної хмари, спочатку оточував планету.

До речі, хмара при цьому також могло наповнюватися і залишками від руйнування наближалися до Сатурна космічних тіл. Уважно вивчалися гравітаційні, магнитогидродинамические та плазмові ефекти у Сатурна, але пояснення довгого стабільного існування кілець і фундаментальних властивостей їх часток не було отримано. Всі теорії носили розрізнений характер. Як з протопланетної хмари на екваторі планети могло сформуватися дисковий сомбреро Сатурна, що складається з кілець і щілин, до сих пір залишалося неясним.

У той же час, відомо, що електромагнітні взаємодії є дуже важливими в Сонячній системі і, зокрема, для Сатурна. На це вказували в своїх роботах К. Ціолковський, Л. Чижевський, Х. Альвен і інші вчені. Оскільки частки кілець не злипаються, Чорний В.В. і Поспєлов А.Ю. в 1994 р, виступаючи на міжнародній конференції, висунули гіпотезу можливої ​​надпровідності крижаних часток кілець. Це, в принципі, можливо, оскільки вони слабо нагріваються Сонцем і їх температура близько 70-100К вже довгий час.

Подібне припущення грунтується і на тому факті, що в лабораторіях вже отримано широкий спектр заморожених багатокомпонентних речовин, що володіють високотемпературної надпровідністю, відкритої в 1986 р У тому ж 1986 р уральські фізики експериментально показали в лабораторії, що при більш низьких температурах і високому тиску лід може мати надпровідність. Зрозуміло, лід це складне утворення. На Землі існує величезна кількість його модифікацій. Знання ж про властивості космічного льоду вельми обмежені.

Фізично, надпровідність частинок кільця означає, що частинки виштовхують внутрішнє магнітне поле, що виникає при цьому сила створює тиск, спрямований на частку. Для розташованих поруч частинок це призводить до того, що виштовхнути з частинок магнітне поле створює тиск - сили, які розштовхують ці частинки, і вони не злипаються. Ефект виштовхування магнітного поля з надпровідника був відкритий Мейсснер і Оксенфельдом в 1933 році.

Особливість запропонованої теорії походження кілець Сатурна за рахунок наявності у частинок кілець надпровідних властивостей полягає в тому, що вона не відкидає отримані раніше знання, а доповнює їх знову відкритими фізичними ефектами, об'єднує їх, дозволяє отримати фізично реальну картину і відповісти на питання - як кільця утворилися . При цьому гравітаційні, гідродинамічні та плазмові взаємодія не піддаються декомпозиції, а лише доповнюються властивостями поведінки надпровідних частинок в неоднорідному магнітному полі Сатурна.

Сценарій походження дискової системи кілець Сатурна виглядає так. До появи у планети магнітного поля частинки рухаються в протопланетному хмарі навколо планети на різних орбітах відповідно до законів Кеплера. При цьому сила гравітації врівноважена відцентровою силою. З появою у планети магнітного поля починає «працювати» надпровідність частинок, вони взаємодіють з магнітним полем.

Як показує електродинамічний аналіз, надпровідні частинки протопланетної хмари виявляють ідеальний диамагнетизм і, набуваючи додаткове азимутально-орбітальний рух, дрейфують в площину магнітного екватора, утворюючи дисковий сомбреро. Відбувається це тому, що в площині магнітного екватора, який у Сатурна практично збігається з географічним екватором, у частинок найменша магнітна енергія. Основну роль тут відіграє величезний магнітний момент Сатурна, який в 500 разів більше земного. Звідси випливає, що через якийсь може навіть дуже тривалий час, після включення магнітного поля планети, сверхпроводящим часткам протопланетної хмари енергетично вигідно зібратися в площині магнітного екватора.

Формування кільцевої структури диска, що нагадує грамплатівку, відбувається подібно до того, як металеві частинки утворюють в неоднорідному полі магніту області згущення і розрідження. Магнітне поле Сатурна в площині кільцевого диска неоднорідне, тому що кожна надпровідна частка витісняє магнітне поле зі свого об'єму відповідно до ефекту Мейсснера-Оксенфельда. Силові лінії магнітного поля прагнуть замкнутися через області з найбільшим магнітним потоком.

Ущільнення магнітного потоку розчищають щілини в кільцевому диску, розштовхують надпровідні частинки і формують окремі структури, які виглядають як кільця. Щільність магнітного потоку в кільці буде нижче, ніж в навколишньому його просторі щілин, що сприяє формуванню стійкої структури кільцевих утворень. Різниця щільності магнітного потоку на кордонах кілець викликає спрямоване всередину кільця магнітне тиск і тому краї кілець виглядають різкими.

На формування специфічної картини системи кілець і щілин впливають гравітаційні ефекти, які називають орбітальними резонансами, викликані присутністю супутників Сатурна, а також з-за великих уламків і лун в кільцях, які утворилися в результаті зіткнень і злипання ще до появи у планети магнітного поля.

Запропонована авторами електромагнітна модель можливої ​​ролі надпровідності частинок кілець у формуванні системи кілець, на подив, може пояснити багато експериментальні дані наземних експериментів і космічних зондів NASA (Піонер, Вояджер-1, -2 і Кассіні-Гюйгенс).

При цьому, стає ясно, чому частинки кілець не злипаються; чому кільця існують тільки у планет після пояса астероїдів, де температура сприяє формуванню у речовини надпровідних властивостей; чому відображення мікрохвиль кругової поляризації від кілець відбувається як від надпровідника, що є магнітним дзеркалом; чому існує широкосмугове дискретне неполяризована радіовипромінювання в діапазоні 20,4 кГц - 40,2 МГц, яке можна пояснити нестаціонарним ефектом Джозефсона для надпровідників; чому спостерігається аномальна поведінка залежності теплового випромінювання кілець в діапазоні від 10 мкм до 1 см, що також характерно для надпровідників; чому існує близько кілець атмосфера "невідомого" походження, що можна пояснити діамагнітним виштовхуванням газових молекул за рахунок молекулярних магнітних моментів, наведених в надпровідних частинках; чому існують хвилі щільності і ізгібние хвилі в кільцях, що можна пояснити як збудження параметричних коливань пондеромоторних силами, що виникають при дотичному напрямку зовнішнього магнітного поля до вільної поверхні колективу надпровідних частинок кільця і ​​поперечно до ліній постійної фази.

Ясно також, що у планет, що знаходяться між Сонцем і поясом астероїдів кілець бути не може, тому що це простір добре прогрівається Сонцем, а температура руйнує надпровідність. Кільця можуть бути тільки у планет з магнітним полем, що знаходяться за поясом астероїдів, а їх зовнішній вигляд залежить від особливостей речовини протопланетного хмари, а також від фізичних і особливо електромагнітних параметрів планети.

Наслідком запропонованої теорії походження і освіти кілець у Сатурна є той факт, що складається якась єдина картина електромагнітних взаємодій в Сонячній системі, яка дає змогу підтвердити думку Х. Альвена, що в самому процесі походження і освіти кілець у Сатурна може бути закладена історія походження Сонячної системи на ранньому (холодному) етапі її розвитку. Очевидно також, що виник новий напрям досліджень надпровідності матерії за поясом астероїдів і в космосі.

Чи є дана теорія лише моделлю, або реальністю (�� чи буде Нобель?), Це покажуть подальші дослідження. Важливо, що сама ідея надпровідності частинок кілець виглядає по-новому, цікаво. Добре й те, що нова теорія походження кілець Сатурна не примушує відмовлятися від проведених досліджень інших авторів, а доповнює, і навіть об'єднує їх, розкриваючи можливу природу походження планетних кілець.

Основні наукові публікації по кільцях Сатурна:

1. Tchernyi VV, Pospelov A.Yu. Possible electromagnetic nature of the Saturn's rings: superconductivity and magnetic levitation // Progress in electromagnetic research (PIER). Cambridge, MA: Massachusetts Institute of Technology. 2005. V. 52. P. 277-299. (Pier & jemwa). 2. Чорний В.В., Поспєлов А.Ю. Про можливу електромагнітну природу планетарних кілець: магнітна левітація надпровідних кілець Сатурна // Фізика хвильових процесів і радіотехнічних систем. 2005. Т. 8. № 2. С. 4-16. 3. Tchernyi VV, Chensky EV Electromagnetic background for possible magnetic levitation of the superconducting rings of Saturn // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. Cambridge, MA: Massachusetts Institute of Technology. 2005. V. 19. № 7. P. 987-995. (Pier & jemwa). 4. Tchernyi VV, Chensky EV Movements of the protoplanetary superconding particles in the magnetic field of Saturn lead to the origin of rings // IEEE Geoscience and remote sensing letters. 2005. V. 2. № 4. P. 445-446. Correction: 2006. V. 3. No. 2. 5. Tchernyi VV, Kapranov SV Possible role of superconductivity for simplest life propagation within interstellar space by electromagnetic force of magnetic levitation // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. Cambridge, MA: Massachusetts Institute of Technology. 2005. V. 19. No. 15. P. 1997-2006. (Pier & jemwa). 6. Чорний В.В. Про можливу роль електромагнетизму і надпровідності в походженні кілець Сатурна // Прикладна фізика. 2006. № 5. С. 10-16. 7. Tchernyi VV, Pospelov A.Yu. About hypothesis of the superconducting origin of the Saturn's rings // Astrophysics and Space Science. Springer. 2007. V. 307. № 4. P. 347-356. 8. www.google.com/ superconductivity of Saturn's rings 9. Більше десяти міжнародних конференцій і запрошені доповіді в НАСА-Marshall Space Flight Center (ракетний центр Брауна) у Huntsville-Alabama, Головному астрономічному інституті планети в Гонолулу, Астрофізичному центрі Каліфорнійського університету в Сан Дієго, в Каліфорнійському університеті в Берклі і Девісі, Астрономічній інституті Ла Плата університету в Буенос Айресі, в Національному бюро стандартів США в Вашингтоні 9. www.google.com/ Vladimir V. Tchernyi Тел: 8 (926) 592-6066 [Email protected]

PS: Наука давно стала продуктивною силою і, отже, обрасла усіма людськими вадами. У світі йде смертельна битва за наукові пріоритети, на це витрачаються величезні кошти. Наукові відкриття - це імідж країни, її імперська сила. Історія відкриттів досить складна, але вона каже, що важливою складовою є РR відкриттів, тобто то, як преса доносить їх до читачів.