Разделы: Физика, Науки о Земле
Размещена 08.06.2017. Последняя правка: 09.05.2018.
Просмотров - 2275

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

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.

 

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).

 

 

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.

 

 

 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-X_n)+(Y₀-Y_n),

где Δα – относительный угол поворота диска;

X₀, Y₀  – координаты курсора в момент начала работы программы [пикс];

X_n, Y_n – 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.

 

 

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

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.

  

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.

 

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.

 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 B_y 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.

  

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).

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.

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.



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