19.09.2010 02:00

0 Комментарии

Новый вид электромагнитного излучения?

Владимир КОРОБЕЙНИКОВ

Введение

Радиосвязь на так называемых EH-антеннах новое неизведанное направление. Родилась эта радиосвязь усилиями радиолюбителей сравнительно недавно (несколько лет тому назад), но представляется перспективной. К примеру, эта радиосвязь может работать под землей и под водой. Исследовательских (как теоретических, так и экспериментальных) работ на этом пути хватит на всех желающих и еще останется, поскольку принцип работы и теоретические основы связи на EH-антеннах еще в стадии становления. Причина в том, что EH-антенны работают на новом, практически неизвестном электромагнитном принципе. Они используют ранее неизвестный вид электромагнитного излучения. Этот вид электромагнитного излучения можно описать уравнениями Максвелла. Трудность заключается в необычности постановки задачи.

Динамика электрического заряда (электрона) порождает в пространстве динамическое электромагнитное поле. Динамика заряда всегда имеет поступательную и вращательную компоненту [9]. На доминирующей поступательной компоненте сейчас работает любая система радиосвязи на Земле. Вращательная компонента остается вне поля зрения. Электромагнитная компонента в пространстве от вращения электрического заряда (электрона) в свое время очень интересовала известнейшего физика Н. Бора. Его усилия увенчались успехом. В физике появился магнетон Бора, как магнитный продукт в пространстве от вращательной доминанты заряда (электрона). Если бы свойства магнитных компонент в пространстве от вращательной и поступательной динамики заряда (электрона) были бы одним и тем же, то магнетон Бора не появился бы, но это не так! Заманчиво воспользоваться магнетоном Бора в пространстве для радиосвязи. В этой статье будут в популярной форме изложены результаты исследований в данной области.

1. Принципы радиосвязи

Чтобы пояснить суть эксперимента людям, далеким от радиосвязи приведем некоторые пояснения. Антенна передатчика излучает электромагнитную волну по-разному в разных направлениях. Чтобы иметь наглядное представление о свойствах излучения электромагнитной волны вводят диаграмму направленности антенны. Эта диаграмма показывает, как меняется излучаемая энергия неподвижной антенны от направления излучения. Простейшей антенной является комнатная телевизионная антенна, которая представляет собой видоизмененный диполь Герца. У диполя Герца «усы» антенны направлены в противоположные стороны (на 180^о).

Диаграмма направленности диполя Герца изображена на рис. 1 [1]. Она представляет собой тор («бублик без дырки»), поперечный разрез которого есть две соприкасающиеся окружности. Примерно такую форму (форму «искаженного бублика») имеют диаграммы антенн направленности многих приемо-передатчиков и радиотелефонов. Антенны приемников имеют аналогичные диаграммы направленности. Они показывают, с какого направления по отношению к ориентации антенны наиболее хорошо принимается волна.

Рис. 1. Диаграмма направленности диполя Герца и связь при различных ориентациях антенн

Нетрудно сообразить, при каком расположении и ориентации антенн приемника и передатчика будет наилучший прием, а когда прием невозможен (см. рис. 1). Наилучшая связь будет тогда, когда радиотелефоны имеют общую экваториальную плоскость и их антенны параллельны друг другу. Если же антенны расположены под углом 90^о или ориентированы вдоль одной линии, то связи не будет. В этом случае либо приемная антенна не принимает сигнал с данного направления, либо передающая антенна не излучает в этом направлении.

2. Эксперимент, который «ломает» теорию

Ниже описывается эксперимент, который в буквальном смысле «ломает» сложившиеся в электродинамике положения. В эксперименте в качестве передатчика использовалась типовая портативная радиостанция «Беркут-603». Диаграмма направленного действия ее штыря (антенны) хорошо известна и напоминает диаграмму направленности диполя Герца. Как и в диполе Герца антенна радиостанции не может излучать или принимать электромагнитный сигнал, идущий вдоль антенны. Это явление описывается в учебниках, а на радиоэлектронных факультетах университетов такие диаграммы направленности снимают в лабораторных работах.

Однажды мне пришлось продемонстрировать своему другу (классному специалисту в области радиосвязи) следующий «фокус». Я подключил в качестве приемной антенны для снятия диаграммы направленности медную «таблетку». На фотографии, приведенной ниже (см. рис. 2), показаны радиостанция «Беркут-603» и приемная антенна – медная «таблетка», соединенная с приемником, которые использовались в эксперименте.

Рис. 2. Приборы, использовавшиеся при эксперименте. Слева антенна «таблетка», справа «Беркут-603»

Произошло «чудо». С помощью медной «таблетки» диаграмма направленности радиостанции изменилась! Новая диаграмма направленности радиостанции, которая была экспериментально снята с использованием «таблетки», принципиально отличалась от известного «бублика», приводимого в учебниках! Она напоминала две соединенные «капли», ориентированные перпендикулярно экваториальной плоскости антенны (т.е. вдоль штыря) как представлено на рис. 3.

Следует отметить очень важную особенность. На рис. 3 «капли» изображены довольно широкими. В действительности сигнал таблеткой принимался при условии нахождения ее на одной прямой с осью штыря. Небольшой излом этой прямой приводил к пропаданию сигнала. Передатчик необходимо было направлять осью штыря на таблетку также точно, как луч лазерной указки на предмет.

Рис. 3. Диаграмма направленности, снятая «таблеткой», и обычная диаграмма, снятая с помощью штыревой антенны

Этот результат поверг моего друга буквально в шок. Конечно, «таблетка» не могла изменить диаграмму направленности радиостанции. Значит, помимо привычного электромагнитного поля антенна радиостанции излучает в пространство еще какое-то поле, которое уловила медная «таблетка»! В любом случае, электроны в антенне «Беркут-603» имеют две динамические компоненты: мощную поступательную и очень слабую вращательную. Конструкция «таблетки» максимально реагирует лишь на вращательную (магнетон Бора) компоненту. Это поле излучается вдоль антенны передатчика «Беркут-603», обладает иными свойствами, и на него не реагируют обычные приемные антенны типа диполя Герца.

3. «Секрет» медной «таблетки»

Теперь необходимо раскрыть «тайну» антенны, которая была названа медной «таблеткой». Устройство ее достаточно просто (см. рис. 4). Она состоит из двух катушек, расположенных соосно на некотором расстоянии друг от друга. Катушки включены так, что их магнитные поля H_Z направлены друг против друга, т.е. имеет место противофазное включение этих индуктивностей. Для увеличения чувствительности включается емкость, которая вместе с катушками индуктивности образует контур. Этот контур настраивается на частоту принимаемого сигнала. Катушки помещены в медный цилиндр или же в медный экран. Такого типа антенны получили название Hz-антенн, принадлежащих классу EH-антенн.

Я хотел бы обратить особое внимание на следующий факт. Помещать антенну в экран, означает экранирование антенны от окружающего ее пространства. Для обычных антенн такой экран не дает возможности антенне принимать сигнал из окружающего пространства или излучать его в пространство. Однако, как показали исследования, экран не только не подавляет, но усиливает эффект, улучшает работу антенны (на это следует обратить внимание!). Заряды в экране получают доминирующую вращательную компоненту (магнетон Бора).

Между одинаковыми катушками, включенными противофазно, возникает плоскость симметрии аб, показанная на рис. 4, в которой электрическое и магнитное поля равны нулю. В литературе [2] эта плоскость получила название кулоновской плоскости. Подводящие провода помещены в экран и излучение от них отсутствует. На рис. 4 изображена электрическая схема, когда «таблетка» служит антенной передатчика (работает на излучение).

Рис. 4. Включение EH-антенны («таблетка») в выходной каскад передатчика и катушки EH-антенны

Между коллектором и эмиттером транзистора включен последовательный резонансный контур (низкоомная «нагрузка»). Почему желательно выбирать последовательный резонансный колебательный контур? Общее напряжение на последовательном LC-контуре не выше напряжения источника питания. А вот по отдельности на L и C напряжения за счет резонанса очень высокие при высокой добротности контура Q. Эти переменные напряжения в Q раз выше, чем переменное напряжение на коллекторе. Значение Q может колебаться от десятков до сотен единиц и зависит от частоты и качества выполнения контура.

«Таблетку» (Hz-антенну) не надо ставить на железную опору. От этого полоса пропускания будет очень узкой. Желательно применять пластик или алюминий. В этом случае полоса пропускания превосходит полосу пропускания типовой штыревой антенны.

Радиолюбители, используя EH-антенны, практически заметили множество необычных свойств поля антенны [3]. В нескольких случаях, когда не было никакой возможности из-за плохих условий распространения радиоволн установить радиосвязь при использовании обычных антенн, станции, использующие EH-антенны, были способны устанавливать связь между собой.

Проводились эксперименты, когда большой лист алюминия помещали близко перед EH-антенной и позади нее. Но это не отразилось на уровне сигнала. Тогда это было очень большой неожиданностью, поскольку все эти эксперименты выполнялись до появления теории, представленной позже [3]. Тогда не обратили внимания и не предали значения, что в цилиндрах EH-антенн изменилась динамика зарядов. Усилилась вращательная (магнетон Бора) компонента и уменьшилась обычная поступательная у электрических зарядов в цилиндрах.

Другая особенность EH-антенны, которая была предсказана теорией и доказана практически, высокая проникающая способность вектора Hz [3]. EH-антенна может излучать через воду и другие среды, которые представляют серьезную преграду другим полям. Это было экспериментально установлено, когда маленький передатчик и EH-антенну, заключенную в пластмассовый, герметичный корпус, помещали под воду. В качестве приемных антенн использовались как обычная антенна, так и EH-антенна. Только EH-антенна оказалась способной принимать сигнал от передатчика, расположенного под водной.

EH-антенна также может работать в шахте под землей. Ее сигнал способен проникать сквозь большие толстые стены здания из железобетона. Эксперименты с обычными антеннами доказывают слабую способность приема проникающего поля, в то время как EH-антенны, помещенные в чрезвычайные условия, доказывают высокую проникающую способность полей EH-антенн.

4. Немного математики

Теперь нам предстоит рассмотреть, что предсказывает классическая электродинамика. Помимо электрического диполя Герца существует магнитный диполь Герца, который называется иногда «рамочной антенной» [1]. Он представляет собой рамку с током. Диаграмма направленности этого диполя ничем не отличается от диаграммы электрического диполя Герца. Это тот же «бублик» (см. рис. 5).

Рис. 5. Рамочная антенна и ее диаграмма направленности

«Таблетка» – это две рамочных антенны, расположенных соосно и параллельно друг другу на расстоянии а. Но магнитные поля рамок направлены в противоположных направлениях (запитываются в противофазе). Поле в дальней зоне излучения, когда расстояние от антенны значительно превышает диаметр рамочных антенн и расстояние между ними, можно определить как сумму полей от каждой из рамочных полей.

Запишем выражение для электрического поля в дальней зоне. Оно будет равно сумме полей.

где: r₁ = [x² + y² + (z + a/2)²]^1/2, r₂ = [x² + y² + (z – a/2)²]^1/2; Е₀ – амплитуда электрического поля.

Приближенное выражение для электрического поля дальней зоне при k_a << 1 имеет вид:

где r – расстояние от центра «таблетки».

Рис. 6. Диаграмма направленности двух рамочных антенн, запитываемых противофазными токами

Диаграмма направленности «таблетки» теперь напоминает две воронки с совмещенными горлышками как показано на рис. 6. Экваториальная плоскость является плоскостью антисимметрии. Вдоль нее не будет распространения электромагнитной энергии, и будут отсутствовать реактивные поля ближней зоны.

Мы видим, что современная интерпретация электродинамики отрицает возможность излучения сигнала (или приема сигнала) в экваториальной (кулоновской) плоскости с помощью поперечной электромагнитной волны. Следовательно, мы имеем дело с новым видом излучения [4], [5], [6]. Здесь мы не будем излагать теоретических основ новых антенн [3]. Теория еще в стадии становления, и предполагается, что главную роль здесь играет составляющая магнитного поля Нz (магнетон Бора).

5. Ответ критикам

Мне уже приходилось давать ответ критикам [7], которые пытались отнести исследования в области нового излучения (магнетон Бора) к «лженауке». Сделаю это и сейчас. Авторы работы [8] пишут:

«...Следующими «на ринг» вызываются EH-антенны. Т.н. EH-антенны, вероятно, появились в результате практической модификации CFA-антенн. ...Естественно, данные изобретатели не имели тех знаний, которыми обладали авторы (т.е. F.M. Kabbary, M.C. Hately and B.G. Stewart. Maxwell's equations and Crossed-field Antenna. – EWAWW, 1989, March, p. 216...218. – прим.В.К.), чтобы замаскировать теоретическую несостоятельность своих детищ, посему сколько-нибудь внятного описания теоретических принципов работы EH-антенн в различных публикациях не обнаружено. ...Возможно, жажда славы подтолкнула некоторых экспериментаторов к «маленькой афере», и с их легкой руки появился «новый» вид антенн, который назвали EH-антеннами. ...Это следует из теоремы Пойнтинга, поскольку для выполнения условия (3) поля Е и Н должны быть синфазны. Следовательно, в основе работы EH-антенн лежат классические законы электродинамики, и ничего нового в теорию антенн авторы данного типа антенн не внесли...»

Как видим никакого внимания и акцента к динамике зарядов в элементах (цилиндрах) антенны не делается. Это, как говорят, «за пределами понимания или существования».

Выше мы уже рассмотрели принципиальные отличия двух видов излучения и их несовместимость. Поэтому, можно ли, не разобравшись в сути проблемы, утверждать, что новое излучение описывается законами классической электродинамики и навешивать «ярлычки» на бескорыстных радиолюбителей? Это научная недобросовестность и непорядочность авторов. Плохо, когда люди, считающие себя учеными, полны высокомерного самомнения и лишены элементарной любознательности. Перед любым новым, ранее неизвестным явлением все равны: и профессор, и новичок-радиолюбитель. Новые экспериментальные результаты нельзя запретить ни административными указами, ни «теоретическими заклинаниями». Как любил говаривать «отец народов»: «Факты – упрямая вещь». Эти факты посылают цитированных авторов в нокдаун.

Можно для иллюстрации привести еще пример. Для проведения эксперимента был изготовлен передатчик и приемник с EH-антеннами. Одновременно в эксперименте использовался приемник с обычной антенной. Высокочастотный сигнал передатчика модулировался зуммером с частотой 1000 Гц.

Все три прибора были настроены на одну и ту же частоту (радиовещательный диапазон 100 МГц). На этой частоте находилась маленькая «щель» между соседними радиовещательными станциями. Передатчик находился в дальней зоне от приемников (не менее 10 метров). Приемник с «лженаучной» антенной воспроизводил сигнал зуммера, а приемник с обычной антенной не реагировал на сигнал передатчика. Но он оказался настроенным на «щель» между вещательными радиостанциями, и из него полилась песня Высоцкого «Товарищи ученые, доценты с кандидатами...». Это было удивительно. Две системы, работая на одной и той же частоте, не мешали друг другу.

Заключение

В одной популярной статье трудно изложить весь экспериментальный материал, накопленный за небольшое время существования и использования EH-антенн. Однако о некоторых результатах наблюдений и измерений следует сказать.

• Во-первых, новое излучение хорошо проходит через диамагнетики и парамагнетики. Как показали предварительные эксперименты, новое излучение, в отличие от электромагнитных волн, может распространяться в воде и в земле.
• Во вторых, по опыту сравнения радиосвязи на обычных и на EH-антеннах можно предположить, что это излучение имеет либо очень высокую скорость распространения (намного превосходящую скорость света), либо бесконечную скорость распространения.

Все это дает надежду на создание систем подводной и подземной (в шахтах) связи. Если же подтвердится высокая скорость передачи информации, то открываются перспективы использования ее в космической области.

Что касается радиолюбительской радиосвязи, то здесь много трудностей, обусловленных отсутствием количественной теории. Приходится строить EH-антенны, опираясь на опыт и интуицию. Однако, чем больше будет экспериментальных и теоретических исследований в этой области, тем быстрее мы приблизимся к цели. Мы только в начале пути. EH-антенна и «таблетка» образно лишь «зацепились» за новое, неисследованное. Усилив вращательную (магнетон Бора) динамику зарядов и уменьшив привычную поступательную в конструкции антенн, мы уходим в новую радиосвязь с непривычными и необычными свойствами.

Здесь, как и в других статьях, я еще раз хочу повторить:

Давайте общими усилиями «закрасим» это «белое пятно» в науке!

Дополнение к статье «Новый вид электромагнитного излучения?»

Виктор КУЛИГИН

Поскольку по согласованию с автором и редакцией мне пришлось редактировать данную статью, я хотел бы добавить некоторые соображения.

1. В настоящее время нет достоверной количественной теории, но есть модель, предлагаемая В.И. Коробейниковым. С целью проверки и развития теории, необходимо проведение дальнейших теоретических и экспериментальных исследований:

• необходимо убедиться, что мы имеем дело не с мгновенно действующим, а с волновым процессом;
• необходимо определить скорость распространения излученной волны. Эта скорость может существенно отличаться от скорости света в вакууме и зависеть не от ? и ?, а от других параметров среды. Об этом качественно свидетельствуют эксперименты по хорошему прохождению нового вида волн через воду и железобетонные здания по сравнению с электромагнитными волнами;
• необходимо исследовать поляризацию этих волн. Есть в статье моменты, которые свидетельствуют о продольном характере этих волн (особенности диаграмм направленности);
• необходимо исследовать также явления отражения от различных сред, интерференции этих волн и дифракции;
• наибольший интерес представляет выяснение механизма излучения и, ответ на вопрос: что является источником волн, и как они формируются?

2. Можно предположить, что явления, обнаруженные Авраменко [10], и явления, исследовавшиеся Шпильманом [11], имеют общую природу с экспериментальными наблюдениями, изложенными в статье. По этой причине необходимо их совместное исследование.
3. Отсутствие в настоящее время количественной теории не есть причина ставить на экспериментальные результаты клеймо «лженауки». Как было показано в [3], электродинамике вовсе не противоречат, ни мгновенное взаимодействие, ни существование продольных волн, ни волн со скоростями, превышающими скорость света. Приходится сожалеть, что теоретическая физика, приняв за первичное постулаты и оторвавшись от своей экспериментальной основы, уже давно представляет собой самостоятельный «нарост» в науке. Что касается теории относительности, то она стала анахронизмом.

Использование нового вида излучения в промышленности и технике (например, подземная и подводная связь, возможное применение приборов в медицине и т.д.) представляется перспективным. Остается надеяться, что здравомыслящие ученые РАН и РАЕН смогут преодолеть существующие в физике предрассудки и совместно с практиками-экспериментаторами не только дадут достоверное теоретико-экспериментальное обоснование новых явлений, но и пробьют брешь в догматизме, парализующем научную творческую мысль.

Источники информации:

1. Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные поля и волны. – М.: «Советское радио», 1971.
2. Коробейников В.И. Радиосвязь на спиновом электромагнитном поле. 2005.
3. Коробейников В.И., Харт Т. Теория ЕH и Hz-антенн (англ.). 2004.
4. Коробейников В.И. Никола Тесла и мгновенная электрическая связь! 2005.
5. Коробейников В.И. Магнитные антенны для сверхдальней связи. 2005.
6. Кисель Н.А. Что можно сказать об антеннах ЕН? 2005.
7. Коробейников В.И. Истоки «лженауки», или чего не понимают в мгновенной электрической связи. 2003.
8. Кудинов В., Федоров В. Старая теория в новых тенденциях практики антенн. 2005.
9. Коробейников В.И. Мифы и реальность EH-антенн. 2005.
10. Стребков Д.С., Авраменко С.В., Некрасов А.И., Рощин О.А. О возможности однопроводной передачи энергии. // Техника в сельском хозяйстве. – 2004. №4, с. 35...36.
11. Шпильман А.А. Генератор аксионного поля. 2005.
12. Кулигин В.А., Кулигина Г.А., Корнева М.В. Ревизия теоретических основ релятивистской электродинамики. НиТ, 2004.