скачать книгу бесплатно
2.При энергиях, превосходящих пороговую величину, удар происходит неупруго, т. е. электрон передаёт почти всю свою энергию атому, который при этом переходит в возбужденное состояние. Пороговая энергия неупругого столкновения электронов с атомами ртути, измеренная Франком и Герцем, оказалась равной 4,9 эВ. В результате такого неупругого столкновения атом совершает переход из основного состояния Е
в ближайшее возбуждённое состояние Е
(рис. 7). Но это и означает, что атом может иметь не любые значения внутренней энергии, а только некоторые избранные, что как раз и следует из постулатов Бора.
Для ртути ионизационный потенциал равен 10,4 эВ. Кроме первого ионизационного потенциала, т. е. энергии освобождения электрона из нейтрального атома, существуют второй, третий и т. д. Потенциал ионизации можно определить, измеряя ток положительных ионов, возникающих в результате ионизации атомов электронным ударом.
Частица в метастабильном состоянии, как вообще возбужденная частица, может ионизироваться при поглощении фотона или путем соударения. При наличии в частицах метастабильных состояний (пары ртути, благородные газы) вероятность ступенчатой ионизации возрастает из-за большей продолжительности жизни молекул в этом состоянии [68]. Если атом или молекула в возбужденном состоянии, при отсутствии возмущений ударами, остаются в этом состоянии в течение времени порядка 10 сек, то в метастабильном состоянии они могут оставаться в течение значительно меньшего времени. В условиях электрического разряда продолжительность жизни метастабильного состояния является функцией давления и размеров сосуда, поскольку она определяется соударением с другими молекулами и ударами о стенки
Рис. 7
Рис. 7. Результаты опытов Франка и Герца по ионизации ртути [65]
Другим важным результатом опытов Франка и Герца явилось обнаружение испускания ртутным паром ультрафиолетового света с длиной волны ?=253,6 нм, которое появлялось всякий раз, как только ускоряющее электроны напряжение U превышало 4,9 В. Нетрудно убедиться, что эта длина волны удовлетворяет правилу частот Бора для резонансного перехода Е
? Е
атома ртути (рис. 7).
Как уже отмечалось, даже при достаточной кинетической энергии столкновение электрона с атомом не обязательно будет неупругим, так что возбуждение атома на уровень Е
может и не произойти. В этом случае электрон получает шанс увеличить свою кинетическую энергию за счёт ускорения электрическим полем на последующем свободном пробеге до значений, достаточных для неупругих столкновений с возбуждением последующих уровней Е
, Е
, Е
и т. д. Однако в плотных газах этого практически не происходит по причине коротких свободных пробегов и сильной конкуренции со стороны столкновений, сопровождающихся возбуждением на уровень Е
. Возбуждение более высоких уровней ускоренными электронами можно наблюдать лишь при давлениях, существенно меньших, чем в опытах Франка и Герца.
В описаниях говорится о том, что ртуть обладает самым высоким в природе потенциалом ионизации. А что такое ионизация? Вот справка:
«Ионизация – эндотермический процесс образования ионов из нейтральных атомов или молекул. Положительно заряженный ион образуется, если электрон в молекуле получает достаточную энергию для преодоления потенциального барьера, равную ионизационному потенциалу».
Таким образом, ртуть применена с глубоким знанием её свойств. Самый высокий потенциал ионизации позволяет на поверхности купола в парах ртути провести эффективную ионизацию и получить огромное число зарядов (рис. 5).
Ртуть обладает свойством концентрировать положительный заряд на поверхности купола.
Свойство 2. Увеличение эффективности действия антенн под действием паров ртути
Российский исследователь О. Л. Архипов разместил в журнале «Радио» интересную статью о применении ртути для увеличения эффективного действия антенн во много раз – рис. 8.
Рис. 8
Рис. 8. Статья автора О. Л. Архипова об увеличении действия антенны за счет применения ртути [56]
В этой статье есть неточности. Во-первых, у ртути в колбе должен быть электрический контакт с «метёлкой» антенны. И во-вторых, пары ртути, не просачиваются через стекло. В люминесцентных лампах ведь ртуть не просачивается через колбу.
Автор совершенно прав, что применение ртути дает эффект увеличения высоты антенны в десятки и даже сотни раз, как будто увеличили эту антенну на километровую высоту. И, соответственно, разность потенциалов вырастает в сотни раз.
Автор, Александр Матанцев, дает свое объяснение этому феномену по широкому использованию ртути в системе получения атмосферного электричества и атмосферной энергии. Во-первых, из показанной выше статьи О. Л. Архипова, всей стране стало понятно, что ртуть усиливает в сотни раз свойства антенны. А почему? Вот теперь дает пояснение Александр Матанцев. Ртуть – это единственный металл, который легко может испаряться в нормальных условиях. Привожу справочные данные [70].
Давление насыщенного пара ртути при разных температурах:
при 0 градусах – 0,00021 мм. рт. ст.,
при 20 градусах – 0,0013 мм. рт. ст., для паров воды – 17,54 мм. рт. ст.
при 40 градусах – 0,0065 мм. рт. ст., для паров воды – 55,3 мм. рт. ст.
при 60 градусах – 0,025 мм. рт. ст., для паров воды – 149,3 мм. рт. ст.
при 80 градусах – 0,092 мм. рт. ст., для паров воды – 355,1 мм. рт. ст.
при 90 градусах – 0,16 мм. рт. ст.
Что из этого следует? Из этого следует, что проводимость паров ртути резко увеличивается при росте температуры. Не случайно ртуть, или киноварь, содержащая 87% ртути, размещается в области малого шара над куполом. Там температура под действием солнца может достигать 50 – 60 градусов. Тогда, судя из приведенных примеров по давлению насыщенных паров, при такой температуре плотность паров ртути резко возрастает. Вот теперь самое время вспомнить, что ртуть – это металл! Следовательно, пары ртути обладают достаточной проводимостью, чтобы выполнять функции антенны. Это не сплошной металл, а получается слой паров ртути, обладающих небольшой проводимостью. Из теории антенн известно, что не только металл обладает свойствами антенн, но и, например, графит, или угольный стержень, также обладает антенными свойствами. По существу, слой паров ртути можно приравнять по электрическим свойствам к слою проводящего графита. А теперь рассмотрим область распространения паров ртути. Эти пары, хотя и тяжелые, но под действием ветра, распространяются во все стороны.
Пары ртути в семь раз тяжелее воздуха. Казалось бы, при этом они должны резко перемещаться вниз в объеме воздуха. Так оно и происходит, но действует и другой механизм. Обратимся к официальной инструкции №156, [71]. Вот содержание пункта 6.1. этой инструкции: «В обычных условиях ртуть обладает повышенным давлением насыщенных паров и испаряется с высокой скоростью, которая с ростом температуры увеличивается, что приводит к созданию опасной для живых организмов ртутной атмосферы. Несмотря на то, что пары ртути в 7 раз тяжелее воздуха, они не накапливаются в нижних зонах помещений, а распространяются равномерно по всему объему. Это происходит потому, что при испарении ртути образуется паровоздушная смесь, причем из-за малой концентрации паров при комнатной температуре утяжеление воздуха оказывается крайне незначительным и воздух, содержащий пары ртути, не опускается вниз, а рассеивается по всему помещению» (объему).
Это свойство позволяет использовать пары ртути для занятия большого объема вокруг места размещения киновари. Это именно то свойство, которое полезно для системы сбора атмосферного электричества.
На рис. 9 показано, как пары ртути распространяются вверх под действием дующего вверх ветра. При этом пары ртути распространяются во все стороны, учитывая свойство формирования паровоздушной смеси. Что же получается в итоге: пары ртути, обладающие проводимостью, аналогичной свойствам антенны, занимают область во много раз больше области металлического штыря, антенны или купола. В результате значительного увеличения объема эффективного действия антенны, увеличиваются и свойства по сбору заряженных частиц в этом объеме, и, как результат, эффективность сбора атмосферного электричества.
Малые купола – это явно соединённые последовательно в одну цепь усилительные устройства, которые обеспечивают нужные характеристики тока в толстом силовом элементе, закреплённом внизу купола на материал его наружного покрытия. В малых куполах, выполняющих функции усилителей, и надо искать ртуть или потайные места для её возможного хранения. Есть много сведений, что именно там ртуть и находят, но списывают на мастеров, которые золотили купола и оставили её там (или пролили). Как известно, ртуть имеет свойство испаряться, и за долгие века её бы там совсем не осталось, если бы она была пролита по неосторожности
Пары ртути, просачиваясь вверх при ветре и во все стороны, образуют проводящую и полупроводящую зону, которая зависит от скорости и силы ветра. В любом случае, возникает проводящая зона, являющаяся эквивалентом антенны. Зона действия антенны при этом возрастает в десятки и даже сотни раз. Это увеличение зависит от величины зазора проникновения паров ртути кверху и от температуры. Ртуть испаряется и при небольшой температуре, но резко возрастет испарение при увеличении температуры. Поэтому целесообразно область с ртутью располагать как можно ближе к куполу, который разогревается под лучами солнца до 50 – 60 градусов. Реально, увеличение эффективного объема соприкосновения в объеме купола и шпиля (креста) от Vo без ртути до V
при наличии ртути, может составить те самые десятки и даже сотни раз, за счет чего и увеличивается эффективность получения атмосферного электричества.
Рис. 9
Рис. 9. Составил автор, Александр Матанцев. Второй физический механизм влияния паров ртути по увеличению эффективного размера антенны. Пары ртути обволакивают купол и навершия (антенны)
Свойство 3. Киноварь, как пьезоматериал со всеми присущими ему признаками
Изучая свойства киновари, автор обратил внимание, что у её кристаллов структура тригональной сингонии. Так как автору приходилось много заниматься пьезоматериалами для пирамид и мегалитических сооружений, то он уже знал, что они содержат пьезоматериалы в виде кварца или кальцита, обладающие тригональной сингонией. Поэтому, сразу же он предположил, что киноварь также относится к пьезоматериалам. Необходимо только было определить вопрос о симметрии кристалла. Если такой симметрии нет, то кристалл однозначно относится к пьезоматериалу. Далее, после поисков, автору удалось найти эти сведения в литературе [57]: «Пьезоэлектрический эффект проявляется в некоторых непроводящих электрический ток минералов: кварц, турмалин, сфалерит, нефелин, киноварь». И далее: «Пьезоэлектрический эффект некоторых непроводящих электрический ток минералов (кварц, турмалин, сфалерит, нефелин, киноварь, халькопирит) заключается в электрической поляризации их граней при механических деформациях, вызванных, например, упругой волной. Пьезоэффект наблюдается только у минералов с низкими классами симметрии, т.е. у кристаллов, у которых отсутствует центр симметрии. В таких кристаллах физические свойства вдоль полярных осей различны в разных направлениях».
Таким образом, исходя из справочных данных, киноварь, однозначно относится к пьезоматериалам!!! Тяжелее всего было найти величину пьезомодуля для киновари. Для кварца пьезомодуль хорошо известен и равен 2,31? 10
Кл/Н. Точное значение для киновари так и не было найдено, но в литературе указывается, что киноварь значительно мягче кварца и позволяет получать пезонапряжение при значительно меньших усилиях, чем кварц, и близка к сегнетовой соли.
Пьезомодуль численно равен заряду, возникающему на единице поверхности пьезоэлектрика при приложении к нему единицы давления. Значение пьезомодуля используемых в практике пьезоэлектриков составляет около 10
Кл/Н. Пьезомодуль – это коэффициент, определяющий связь между полем и деформацией сдвига, модуль, использующий в своей работе пьезоэлектрический эффект для преобразования механической энергии в электрическую.
Итак, киноварь является пьезоматериалом с кристаллами с тригональной сингонией. Раз это пьезоматериал, то под действием внешнего механического воздействия, например, от звучания колокола, или песнопения, литургии, в процессе прямого пьезоэффекта генерируется ультразвук, формируется дополнительная разность потенциалов, происходит поляризация и сопутствующее электромагнитное излучение.
В рассмотренном ранее свойстве 1 и свойстве 2 киноварь размещалась в виде порошка внутри металлического шара на макушке купола. Однако в других местах: на крышах храмов, на секциях колоколен устанавливали вазоны или подставки из обычного строительного материала в виде кирпичей, бетона, цемента, камня. Поэтому сразу же отпадает свойство возгонки киновари в этих местах с целью испарения ртути.
Здесь проявляется совершенно другое назначение: киноварь здесь использовалась в натуральном виде (куска породы), или же в виде порошка для использования её свойств пьезоматериала. Тогда не требуется нагрев.
Пьезомодули разных пьезоматериалов [58]:
Кварц – 2,31 10
Кл/Н
Сульфат лития – 18,3 10
Кл/Н
Сегнетова соль – 172 10
Кл/Н
Турмалин – 2,5 10
Кл/Н
Киноварь обычно бывает массивной, зернистой или землистой формы и имеет цвет от ярко-алого до кирпично-красного, хотя иногда встречается в кристаллах с неметаллическим оттенком. Его средний показатель преломления составляет 3,08 по сравнению с индексами для алмаз и неминеральный арсенид галлия (III) (GaAs), которые составляют 2,42 и 3,93 соответственно. Твердость киновари 2,0—2,5 по шкале Шкала Мооса, и удельный вес 8.1.
Рис. 10
Рис. 10. Кристаллическая структура киновари [60]
Кристаллическая структура киновари: желтый – сера, серый – ртуть, зеленый – клетка – рис. 10.
Как наиболее распространенный источник ртути в природе, киноварь добывалась тысячи лет, даже еще в Эпоху Неолита. Римская империя его добывали как пигмент, и по содержанию ртути.
Киноварь [60]. Химический состав – содержание: Hg – 86,2%; S – 13,8%,
?-HgS – минерал, сульфид ртути (II). Это самый распространённый ртутный минерал.
Рис. 11
Рис. 11. Киноварь [72]
Свойства киновари [76]. Молекулярный вес 232.66
Параметры ячейки a = 4.145 (2) ?, c = 9.496 (2) ?
Отношение a:c = 1: 2.291
Число формульных единиц (Z) 3
Объем элементарной ячейки V 141.29 ??
Пространственная группа P31 2 1
Показатели преломления n? = 2.905 n? = 3.256
Максимальное двулучепреломление ? = 0.351
Сингония тригональная
Микротвердость VHN10=82 – 156 кг/мм
Состав (формула): HgS
Цвет черты (цвет в порошке): ярко-красный
Прозрачность: просвечивающий, непрозрачный
Спайность: совершенная
Твёрдость: 2—2,5
Удельный вес, г/см
: 8,0—8,2
У киновари обнаружены положительные значения удельной магнитной восприимчивости от 0,2 • 10
до 31,2 • 10
CGSM, что, вероятно, обусловлено механическими примесями.
В литературе [62] указывается, что кристаллическая структура киновари – гексагонального облика, в целом напоминающая искажённую структуру NaCl c координационным числом 6 (точнее 2+4 и для Hg и для S). Спецификой кристаллического строения киновари являются непрерывные цепочки S – Hg – S с ковалентной связью между ионами, вытягивающиеся параллельно оси «с» по правой или левой винтовой оси (чем обусловлена выраженная способность вращения плоскости поляризации). Наблюдается фотопроводимость, имеющая четко выраженный анизотропный характер. Кристаллы, подвергнутые действию световых волн определенной длины, при включении в электрическую цепь теряют изоляционные свойства вследствие увеличения электропроводности в миллионы раз [62].
Итак, киноварь обладает всеми свойствами пьезоматериала и поэтому под внешним воздействием может излучать ультразвук и сопутствующие электромагнитные волны после поляризации. Происходит это ни само собой, а под действием внешнего механического воздействия, которое должно меняться со временем. Такое воздействие есть и очень мощное – это удары колоколов и песнопение (литургия). Вот почему для получения энергии необходима связка «колокольня-храм». От колокольни воздействуют механические удары от колоколов, а в храме происходит главное накопление суммарной энергии.
Рассмотрим формулы для прямого пьезоэффекта и попробуем оценить получаемую разность потенциалов.
Прямой пьезоэлектрический эффект заключается в появлении поляризации и сопутствующего электромагнитного излучения под действием механического напряжения ? [Н/м
]. При этом на поверхности пьезоматериала возникает заряд q
на площади в один квадратный метр, т.е. q
[Кл/м
].
Общий заряд q вычисляется с учетом площади S
q = q
