Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Статья опубликована в №46 (июнь) 2017
Разделы: Физика, Науки о Земле
Размещена 08.06.2017. Последняя правка: 02.08.2017.

Конструкция торсионной диэлектрической системы и предварительные результаты экспериментов

Степанюк Иван Антонович

доктор физико-математических наук, профессор

Российский государственный гидрометеорологический университет

профессор кафедры океанологии

Прель Сергей Александрович, инженер, Российский государственный гидрометеорологический университет Черняк Елена Николаевна научный сотрудник, Российский государственный гидрометеорологический университет


Аннотация:
В работе описана установка, являющаяся аналогом известного диска Н.П. Мышкина, эксперименты с которым проводились в 1900-1902 гг. Интерес к эффектам, выявленным проф. Н.П.Мышкиным не пропадает до сих пор. Авторы работы воспроизвели основные элементы установки Н.П.Мышкина (слюдяной диск на шелковой подвеске), однако, разместили такую конструкцию в вакуумированной камере, обеспечив при этом автоматическую регистрацию поворотов диска на персональном компьютере. В работе подробно описана конструкция разработанной торсионной системы и анализируются полученные предварительные результаты.


Abstract:
A construction which is similar to a famous Myshkin’s disc observed in 1900-1902 is described in this paper. The interest in such effects, discovered by professor Myshkin, hasn’t disappeared yet. The authors repeated the main elements of N.P. Myshkin’s construction (the mica disc on a silk thread) with the only difference that the construction was put into a vacuum camera with the PC automatic record of the disc’s rotation. The developed construction of the torsion system is described in detail in the article and the first results are analyzed here.


Ключевые слова:
слюдяной диск; шелковая нить; диск Н.П. Мышкина; вакуумированная камера; автоматическая регистрация; космогеофизические факторы; геомагнитная активность; космические лучи; лунное затмение.

Keywords:
mica disc; silk thread; N.P. Myshkin’s disc; vacuum camera; automatic record; cosmogeophysical factors; geomagnetic activity; lunar eclipse.


УДК 53.09

Введение. В 1900-1902 гг.  Н.П.Мышкиным [5] были проведены длительные эксперименты с слюдяным диском на шелковой подвеске (более позднее название – крутильный маятник). Н.П. Мышкиным предполагалось, что на регистрируемые повороты диска воздействуют гидрометерологические факторы. В качестве гидрометеорологических индикаторов им были выбраны: атмосферное давление и облачность. Однако проведенный нами анализ [7] не подтвердил наличия прямой связи. При этом более показательной оказалась анализ связи поворотов диска с космогеофизическими факторами.

Интерес к работам Н.П.Мышкина не пропадает до сих пор. Крутильные маятник использовались в экспериментах Н.А.Козырева [3], в некоторых работах А.Г. Пархомова [6] а также в установке «Дельта» В.Беляева [1].

 Высказывались различные предположения  о физических механизмах воздействия внешних факторов на такие установки, включая гипотезу о влиянии некоторого торсионного компонента в излучении Солнца [2]. Здесь нет возможности анализировать все эти работы и высказанные в них предположения. Следует только отметить, что все эксперименты проводились в естественных условиях при атмосферном давлении.

Тем самым можно утверждать, что решаемые в настоящей работе задачи являются весьма актуальными.

Чтобы избежать какого-либо влияния воздушной среды (особенно – тепловой конвекции) и каких-либо субъективных ошибок, нами была разработана современная торсионная диэлектрическая система, использующая основные элементы (аналоги) установки Н.П. Мышкина. При этом были полностью исключены предполагаемые Н.П. Мышкиным гидрометеорологические факторы, а регистрация поворотов производилась на персональном компьютере с помощью специального электронного устройства. Предварительные результаты  были проанализированы.

Конструкция торсионной диэлектрической системы.

Принципиальная схема системы показана на рис. 1. Система состоит из тонкого слюдяного диска 1 (толщина 0,1 мм, диаметр 35 мм), подвешенного на шелковой нити 2  в закрытой камере 3. По окружности диска нанесены зачерненные сектора. Регистрация поворотов диска обеспечивается  оптоэлектронными устройствами 4, подключенными к персональному компьютеру 5 через плату преобразования сигналов 6.

 

 Т1.png

 

Рисунок 1 – Принципиальная схема торсионной диэлектрической системы.

Полная конструкция показана на рис. 2. Здесь на рис.2,а показаны основные элементы конструкции на рис. 2,б дана фотография внешнего вида.

Система состоит из опорной станины 1 (рис. 1,а), на которой установлен на стойках 2 столик 3, к центру которого прикреплена единичная (т.е не сплетенная) шелковая нить. С нею скреплен слюдяной диск 4, который может свободно поворачиваться в прорезях оптронных датчиков 5, снабженных элементами настройки 6.  Все элементы закреплены на опорной     пластине 7 и помещены в герметичную камеру 8. Герметизация обеспечена прижимными планками 9, зажимающими упругие прокладки.

Камера 8 имеет два выходных отверстия: герметизированный штуцер 10 для связи с вакуумным насосом (на чертеже не показан) и герметизированный разъем для связи кабеля 11 от оптронных датчиков 5 с компьютером.

Все узлы и элементы системы выполнены из диэлектрических материалов (оргстекло, винипласт) за исключением не влияющих на показания элементов (болты крепления камеры и др.).

Сигнал измерительной информации о положении диска формируется двумя оптронными датчиками, расположенными с угловым смещением относительно друг друга (рис.3). Каждый датчик содержит светодиод и фототранзистор, которые установлены так, чтобы в просвете между ними мог свободно перемещаться слюдяной диск.

На рис. 3 показан узел формирования сигналов поворотов диска (вид сверху). Узел содержит два оптронных датчика 1 со светодиодными головками 2. Требуемое угловое смещение датчиков регулируется микрометрическими винтами 3. Слюдяной диск 4 с нанесенными на него зачерненными секторами свободно вращается в прорезях датчиков 1 между светодиодными головками 2 и головками фототранзисторов, размещенных под диском (на чертеже не показаны).

 Т2.png

 

Рисунок 2 – Полная конструкция установки и ее внешний вид (фото). Обозначения элементов на б) соответствуют обозначениям на а). Номером 12 выделена плата преобразования сигналов от оптронных датчиков 5.

 

Т3.png 

 Рисунок 3 – Узел формирования сигналов поворотов диска. 

Принцип действия узла состоит в следующем. Оптронные датчики  с помощью платы преобразования сигналов формируют для персонального компьютера сигналы смещения курсора: один – горизонтальное смещениеX, другой – вертикальное смещение Y. Далее специально разработанная программа регистрирует и записывает, в создаваемый ею файл, данные о текущей дате, времени и координатах курсора через предварительно задаваемый временной интервал. Полученные данные из созданного файла импортируются в программу MS Excel, в которой они преобразуются в данные об относительном повороте крутильного маятника в угловых единицах по формуле:

 

Δα=k(X0-Xn)+(Y0-Yn),

где Δα – относительный угол поворота диска;

X0Y– координаты курсора в момент начала работы программы [пикс];

Xn, Yn – координаты курсора через n-ое количество заданных интервалов времени [пикс]; k – переводной коэффициент равный 2 [о/пикс] для двух датчиков.

Тем самым разрешающая способность системы составляет 2 угловых градуса.

Эта формула может использоваться при угловом смещении датчиков на π/2. Минимальная дискретность регистрации данных равна 0,2 с, Другие значения дискретности могут задаваться оператором.

Результаты регистрации, как следует из приведенной формулы, являются знакопеременными относительно положения диска в начале эксперимента.

 

Предварительные результаты экспериментов.

 

Методика. Вначале диск  в описанной экспериментальной установке был подвешен на кварцевой нити. За период наблюдений (февраль 2006 г.) диск совершил не более 2-х поворотов с возвратом в исходное положение. Поэтому вместо кварцевой нити была использована шелковая нить (одиночная шелковинка). Эксперименты с этой нитью проводились непрерывно с 03.03.2006 г. до 20.04.2006 г. За все время было зарегистрировано более 1500 поворотов диска на различные углы (вправо и влево) с различной периодичностью.

На рис. 4 приведен фрагмент исходной записи данных с помощью ПК. Здесь зеленым цветом отмечен уровень шумов, который составляет 1 пикс (т.е. 2 град.). Естественно, такие колебания не представляют интереса. Для обработки и сопоставления с изменчивостью вероятных внешних космогеофизических факторов использовались только повороты, которые выделены синим цветом.

 Т4.png

 

Рисунок 4 – Фрагмент исходной записи данных на ПК, пересчитанных в углы поворота диска, подвешенного на шелковой нити, относительно начального положения. Обозначения: 1 – уровень шума; 2 – характеристика поворотов.

В качестве наиболее вероятных действующих факторов были рассмотрены геомагнитные возмущения (ГМВ) и поток космических частиц (CosmicRay). И те, и другие характеристики были взяты из архивов обсерватории Соданкюля (Финляндия, www.sgo.fi ).

Данные по поворотам диска были согласованы по дискретности с данными ГМВ и CosmicRay. Сравнительно высокочастотные вариации (1-200 мин) подвергались фильтрации (полосовой фильтр Поттера) с выделением колебаний в частотном диапазоне от 0,01 до 0,15 мин-1.

Проводился спектральный и кросс-спектральный анализ данных с расчетом функций когерентности. Расчеты велись в пакете MESOSAUR.

Результаты.  На рис.5 приведены функции спектральной плотности поворотов диска и потока космических частиц за период с 03:52 до 16:17  07.03.2006. На рис. 5,а  показана функция спектральной плотности поворотов диска, а на рис. 5,б – потока космических частиц. Сравнивая рисунки, можно  выделить несколько характерных спектральных пиков, которые имеют очень близкие периоды. Со спектральной плотностью ГМВ ситуация несколько иная. Конечные  результаты обработки сведены в таблицу 1, в которой кроме пиков спектральной плотности приведены значения функции когерентности на близких периодах.

 Т5.png

 

Рисунок 5 – Функции спектральной плотности колебаний положения диска (а) и потока космических частиц (б) в полосе частот от 0,01 до 0,15 мин-1.


 

Таблица 1. Результаты спектральной обработки данных.


Табл..png

 

 

Близкие периоды, для которых рассчитывались значения функции когерентности, в таблице выделены серым. Анализ этих данных приводит к следующим выводам. На периоде примерно 40 мин, присутствующем в колебаниях диска и в потоке космических частиц, значение функции когерентности слишком мало, чтобы свидетельствовать о надежной связи. Возможно, это связано с тем, что в колебаниях положений диска присутствует близкий к 40 мин набор периодов (см. рис.6,а), который не отслеживается в колебаниях потока частиц (рис.6,б). Предположительно, здесь действуют некоторые дополнительные факторы, неучтенные при анализе.

Для периода примерно 25 мин прослеживается связь как с ГМВ, так и с потоком частиц. Однако для связи с потоком частиц значение функции когерентности  существенно выше (0,51).

Аналогично, близость связи колебаний диска с потоком частиц прослеживается также для периода 8 мин (0,55).

Примечания. 1) Рисунок спектра колебаний ГМВ здесь не приводится, поскольку он существенно менее информативен, чем рис. 6.

2) В выполненном анализе периоды указаны как «примерно», поскольку десятые доли минут здесь получаются как результат компьютерного выбора частот при расчете спектров.

 

Длительные повороты. Зафиксированы повороты диска, происходящие в течение длительных периодов времени. Они не имели какой-либо заметной периодичности, и их спектральный анализ не мог быть проведен. Они были названы «событиями». Характерный пример одного из таких событий показан на рис. 6.

  Т6.png

 

Рисунок 6 – «Событие» 14-15.03.2006г. Обозначения: 1 – повороты диска;

2 – изменения потока космических частиц; 3 – геомагнитные возмущения.

 

Изменчивость характеристик определялась как отношение отклонений от среднего значения к этому среднему значению. Поэтому в левой шкале указаны проценты. Среднее значение потока частиц составляло за этот период примерно 6450 мин-1. Геомагнитные возмущения определялись как отношение изменчивости горизонтальной составляющей индукции By к среднему значению 11400 нТл и выражены тоже в процентах.

Из рассмотрения «события» следует, что диск, как и в высокочастотной области (табл.1) более чувствителен к потоку космических частиц, а не к геомагнитным возмущениям.

Однако эта зависимость не является однозначной. Даже на рис. 6 «всплеск» интенсивности потока частиц в 00:00 15.03. не отслеживается диском. Видимо, на эту связь накладывается дополнительный фактор.

Такая неоднозначность хорошо видна за период 08÷15.04.2006 г. (рис. 7). Здесь более наглядна связь между потоком частиц и геомагнитными возмущениями, но повороты диска больше «привязаны» к градиентам изменения характеристик, хотя 14.04.2006 г. реакция диска  отсутствовала.

  
Т8.png

Рисунок 7 – Совмещенная изменчивость поворотов диска и изменчивости космогеофизических характеристик с 08.04. до 15.04.2006 г.

Тем не менее, совокупность полученных данных позволяет предполагать влияние на повороты диска возмущений в потоке высокоэнергетических частиц с наложением дополнительного физического фактора.

На наш взгляд, таким дополнительным фактором могут являться так называемые широкие атмосферные ливни (ШАЛ). Эти ливни формируются при взаимодействии высокоэнергетических частиц с ядрами атомов в атмосфере, например, с ядром азота. Эффекты ШАЛ известны в метеорологии (например [4]). В результате взаимодействия возникает каскад вторичных частиц, включая жесткие компоненты.

Некоторые замеченные особенности экспериментов. Показанное на рис. 7 «событие» происходило накануне полного лунного затмения (15.03.2006 г., начало - 02:00). Начало реакции диска отмечается примерно за 3,5 часа до затмения и корррелирует с потоком космических частиц. Одновременно с этим нами проводились эксперименты с гидробионтами (группы сомиков Corydoras aeneus). В такое же время (21:30) поведение сомиков из детерминированного (коэффициент Херста больше 0,6) стало хаотичным  (коэффициент Херста упал до 0,3). Это было отражено в нашей работе [8], но объяснения не получило.

Выводы. Учитывая проведенный нами анализ связи поворотов диска П.Мышкина с космогеофизическими факторами [7], а также представленные в данной работе собственные результаты с вакуумированной  конструкцией слюдяного диска на шелковой подвеске, можно предполагать, что на повороты диска действуют преимущественно высокоэнергетические частицы «солнечного ветра». При исследованиях в дальнейшем, видимо, целесообразно учитывать взаимодействие таких частиц с ядрами атомов в атмосфере Земли и порождаемый этим взаимодействием  каскад вторичных частиц (ШАЛ).

Библиографический список:

1. Беляев В. «Дельта» — паучья нить//Техника молодежи.— 1980.— №9.
2. Клочек Н.В., Паламарчук Л.Э., Никонова М.В. Ретроспективный анализ результатов эксперимента Н.П. Мышкина по обнаружению торсионного компонента излучения Солнца//Корреляции биологических и физико-химических процессов с космическими и гелиогеофизическими факторами. Сборник работ.—Пущинский Научный Центр РАН.—1996.—с.136—137.
3. Козырев Н.А. Избранные труды. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1991. – 447 с.
4. Лушев Ю.Г., Матвеев Л.Т., Шварев И.М. Физика верхней атмосферы Земли.– Изд-во Мин. обороны СССР, 1973.– 350 с.
5. Мышкин Н.П. Движение тела, находящегося в потоке лучистой энергии//Журнал русского физического общества.—1906.—вып.3,т.38.— С. 149- 185.
6. Пархомов А.Г. На что реагируют крутильные весы?//Парапсихология и психофизика, № 4(6).,1992.—с.54—59.
7. Степанюк И.А., Черняк Е.Н. Влияние космогеофизических факторов на торсионные диэлектрические системы //Sci-article.ru. Физика, Науки о Земле (электронный ресурс: http://sci‐article.ru), № 44 (апрель) 2017.– С. 73-86.
8. Степанюк И.А., Гаврилова О.Ю., Прель С.А. Особенности поведения гидробионтов (сомовых рыб) в экстремальных геофизических ситуациях // Погода и биосистемы: материалы международной конференции 11-14 октября 2006 г.– СПб.: Астерион, 2006.– С.315–320.




Рецензии:

8.06.2017, 17:38 Сухарев Илья Георгиевич
Рецензия: 8.06.2017, 17:37 Сухарев Илья Георгиевич РЕЦЕНЗИЯ на статью «Конструкция торсионной диэлектрической системы и предварительные результаты экспериментов» (автор Степанюк Иван Антонович, доктор физико-математических наук, профессор, Российский государственный гидрометеорологический университет, профессор кафедры океанологии). В статье описана экспериментальная установка (крутильный маятник), предназначенная для регистрации каких-либо воздействий, которые предположительно могут влиять на повороты маятника. Очевидно, что цель эксперимента – выявить, описать количественно и качественно, и классифицировать воздействия. Однако, полученные результаты не дают возможности сделать ни одного утвердительного вывода из-за недостаточного объема экспериментов и набранной статистики. Кроме того, в эксперименте предполагалось, что на маятник действует множество факторов, но исключен из числа мешающих только один – влияние воздушных струй. Все остальные факторы, перечисленные автором, могут воздействовать на маятник суммарно. Представляется, что эксперимент должен быть проработан более тщательно. Например, с помещением маятника в безэховую акустическую и (или) радиоволновую камеру, с использованием электрических и радиационных экранов, а также с использованием набора известных эталонных воздействующих устройств. Статью предлагаю доработать с учетом высказанных замечаний.

09.06.2017 18:18 Ответ на рецензию автора Степанюк Иван Антонович:
Авторы благодарны рецензенту за проявленный интерес к нашей работе. Рецензент рекомендует модернизировать установки и получить дополнительные результаты. Это, естественно, требует затрат времени и средств. В статье описана действующая конструкция установки и предварительные результаты, полученные с ее помощью. Рекомендации рецензента мы постараемся учесть в наших дальнейших исследованиях.

8.06.2017, 18:30 Батанов Михаил Семенович
Рецензия: Вопрос отношения описываемого эффекта к торсионным полям сложный, т.к. не совсем ясно, что подразумевается под торсионным полем и как оно регистрируется. Однако если описываемый эффект действительно имеет место, то конечно данное сообщение должно стать достоянием научной общественности.
09.06.2017 18:18 Ответ на рецензию автора Степанюк Иван Антонович:
Авторы благодарны рецензенту за положительный отзыв о нашей работе. Будем продолжать свои исследования по мере возможностей.



Комментарии пользователей:

9.06.2017, 15:58 Резников Владимир Аркадиевич
Отзыв: Статья на мой взгляд интересная.Если возможно,необходимо учесть замечания рецензента.


31.07.2017, 22:10 Редакция журнала SCI-ARTICLE.RU
Отзыв: К сожалению, рисунки и таблица не отображаются


Оставить комментарий


 
 

Вверх