Магия нло магнитной левитации

Магия нло магнитной левитации

gerb 100

spsho 1020 220

cover

cover

cover

Исследование явления магнитной левитации и ее применения

pdf 50

427b4613e4f123ac21c8fef619fe8ab2

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Магнитная левитация – одно из самых эффектных явлений, которое сейчас начинает входить в нашу повседневную жизнь. Причем используется она как для крупномасштабных значимых проектов – например, Маглев-поезд, удерживаемый над полотном дороги, движимый и управляемый силой электромагнитного поля ‒ так и для обычных сувениров. Магнитная левитация уже сейчас помогает реализовать по-настоящему фантастические проекты.

Объект исследования: магнитные поля, создаваемые как постоянными магнитами, так и электромагнитами.

Предмет исследования: явление магнитной левитации.

Исследование явления магнитной левитации и области ее применения.

Изучить и проанализировать литературу о явлении магнитной левитации.

Классифицировать виды левитации.

Объяснить явление левитации с точки зрения физических законов.

Воспроизвести явление левитации.

Установить потенциальные возможности применения левитации.

Создать презентацию и выступить на конференции.

Гипотеза: предположим, что найденные способы магнитной левитации могут в большей степени использоваться в повседневной жизни и в современных устройствах.

1) метод лингвистического описания, представленный такими приёмами, как сбор, обработка и интерпретация материала;

2) анализ изученных материалов;

3) эксперимент и наблюдение;

4) сравнение полученных данных;

Магнитная левитация – еще недостаточно изученное явление. Но уже сейчас открываются многообразные перспективы ее применения. Уменьшение силы трения, появление новых механизмов и даже преодоление земной гравитации – не это ли будущее?

Виды магнитной левитации

Для начала давайте узнаем, что скрывается под термином Левитация. Итак, Левитация – это преодоление гравитации, в результате чего объект имеет статическое положение в пространстве, не имея опоры на твердую или жидкую поверхность.

В некоторых случаях подъёмная сила обеспечивается магнитной левитацией, но при этом есть механическая поддержка, дающая устойчивость. В этих случаях явление называется псевдолевитация. Однако она так же, если не еще более активно, применяется.

Магнитная левитация используется в маглевах, магнитных подшипниках, маховиках, центрифугах для уменьшения или полного устранения сил трения. Помимо этого последнее время ее используют при презентации продукции для большей эффектности.

На сегодняшний день существуют пять вариантов реализации магнитной левитации, а именно:

1. Электромагнитная левитация с отслеживающей системой (электродинамическая левитация).

2. Диамагнитная левитация.

3. Левитация магнита над сверхпроводником.

4. Левитация под воздействием вихревых токов.

5. Левитация с помощью постоянных магнитов.

Электромагнитная левитация с отслеживающей системой

Такой вариант электромагнитной левитации широко используется в сувенирной продукции. Так, например, довольно необычно выглядит глобус, который парит в подставке. А реализован такой вариант левитации следующим образом:

В подставке закрепляется электромагнит, который соединен в общую цепь с фотореле. При этом пока фотоэлемент не закрыт от источника света, электромагнит работает и тем самым притягивает к себе глобус, как только фотоэлемент закрывается от источника света, электромагнит перестает работать и глобус начинает падать.

Опустившись чуть ниже вновь открывается фотоэлемент, который включает электромагнит и глобус вновь подтягивается. Получается предмет не стоит на месте, а постоянно падает и опускается, но за счет того, что это происходит очень быстро, для человеческого глаза, кажется, что предмет просто подвешен в воздухе.

В природе существуют такие вещества как диамагнетики, оные намагничиваются против воздействующего на них электромагнитного поля. И при определенных условиях диамагнетик, например, кусочек графита, полностью вытесняет магнитное поле на внешние слои и буквально парит над неодимовыми магнитами, расположенными под ним.

При этом, чтобы стабилизировать положение графита магниты необходимо расположить в шахматном порядке. В таком случае стержень окажется в своеобразной ловушке из полей и будет левитировать.

Если взять небольшой неодимовый магнит с индукцией от 11 Тл, то его можно заставить левитировать буквально в ваших руках. Так как вода так же является диамагнетиком.

Достаточно освещен эксперимент с «летающей» лягушкой. Когда маленькое земноводное располагалось над магнитом с индукцией больше 16 Тл и буквально зависало над поверхностью на незначительном расстоянии от магнита.

Сверхпроводник и левитация магнита – эффект Мейснера

Еще одной разновидностью магнитной левитации является так называемый эффект Мейснера. Суть данного эффекта заключена в следующем:

Берется пластина из иттрия-бария-меди и охлаждается с помощью жидкого азота. При такой сверхнизкой температуре металл становится сверхпроводником. И теперь если положить сверху магнит с индукцией от 1мТл, то он будет левитировать. При этом, чем выше будет индукция, тем на большую высоту поднимется магнит. Фишка этого эффекта заключена в том, что у сверхпроводника есть такое интересное свойство как выталкивание магнитного поля из сверхпроводящей фазы. И магнит, отталкиваясь от образованного магнитного поля обратной направленности, зависает в воздухе. И этот процесс будет продолжаться ровно до того момента пока охлажденный металл не покинет фазу сверхпроводящего состояния.

Левитация и вихревые токи

Вихревые токи или токи Фуко, которые наводятся в достаточно больших проводниках, переменным магнитным полем, так же вполне могут удерживать предметы в левитирующем состоянии.

Допустим, если взять катушку и разместить под ней замкнутый контур из алюминия, то, пропуская переменный ток через катушку, мы увидим, как она будет парить над диском. В этом варианте левитации используется закон Ленца. Согласно ему, создаваемый в катушке либо кольце ток создает такое магнитное поле, направление которого будет противодействовать силе, создавшей его. То есть в каждый момент времени в катушке или диске будет формироваться магнитное поле противоположного направления. Таким образом, предмет будет удерживаться в подвешенном положении, пока включен переменный ток.

Данный же эффект наблюдается, когда неодимовый магнит роняют в медную трубку. Магнитное поле, индуцируемое в медной трубке, противодействует магнитному полю магнита и тем самым замедляет его падение.

Возможное появление проблем

Статическая устойчивость значит, что любое смещение из состояния равновесия заставляет равнодействующую силу выталкивать объект обратно в состояние равновесия.

Теорема Ирншоу окончательно доказала, что невозможно левитировать объект, используя только статичные макроскопические магнитные поля. Силы, действующие на любой парамагнетик в любой комбинации с гравитационными, электростатическими, и магнитостатическими сделают положение объекта в лучшем случае неустойчивым относительно одной оси и это может дать неустойчивое равновесие относительно всех осей. Тем не менее, существует несколько возможностей сделать левитацию реальной, на примере использования электронной стабилизации или диамагнетиков (так как магнитная проницаемость меньше) может быть показано, что диамагнитные материалы устойчивы относительно как минимум одной оси и могут быть устойчивы относительно всех осей. Проводники имеют относительную проницаемость к переменным магнитным полям последнего, так что некоторые конфигурации, использующие магниты, работающие на переменном токе, устойчивы сами по себе.

Динамическая устойчивость проявляется в случаях, когда левитирующая система способна подавить любое возможное виброобразное движение.

Магнитные поля являются консервативными силами и поэтому в принципе не могут иметь встроенный способ подавления. Фактически, многие схемы левитации имеют недостаточное подавление. Таким образом, вибрации могут существовать и вывести объект за пределы зоны равновесия.

Подавление движения осуществляется несколькими способами:

— внешнее механическое подавление, например лобовое сопротивление

использование вихревых токов (влияние на проводник полем),

— инерционный демпфер в левитируемом объекте,

— электромагниты, управляемые посредством электроники.

Подъемные силы левитации

4. Возможности применения магнитной левитации.

a) Маглев, или магнитная левитация, — это способ транспортировки, который подвешивает, направляет и приводит в движение транспорт, в основном поезда, используя магнитную левитацию. Данный способ быстрее и тише, чем в случае использования колеса.

b) Магнитный подшипник — элемент опоры осей, валов и других деталей, работающих на принципе магнитной левитации. В результате опора является механически бесконтактной. В целом различают пассивные и активные магнитные подшипники. Но если активные магнитные подшипники уже получили определенное распространение, то пассивные подшипники (где магнитное поле создается высокоэнергетическими постоянными магнитами, например, NdFeB) только на стадии разработки.

c) Маховик (маховое колесо) — массивное вращающееся колесо, использующееся в качестве накопителя (инерционный аккумулятор) кинетической энергии или для создания инерционного момента как это используется на космических аппаратах.

d) Центрифу́га — устройство, использующее центробежную силу. Представляет собой механизм, обеспечивающий вращение объекта приложения центробежной силы. Применяются для разделения газообразных, жидких или сыпучих тел разной плотности, а также в других случаях, требующих имитации повышенной силы тяжести.

e) Сувениры и обычные предметы.

В ихревые потоки Фуко

Шаг 1: намотать 2 катушки разные по диаметру так, чтобы одна катушка свободно помещалась в другую. Длина проволоки должна быть одинаковой.

К онцы должны выходить вниз в одном месте. Витки должны плотно прилегать друг к другу.

Шаг 2: Закрепить катушки скотчем и изолентой. Закрепить катушки на вращающейся поверхности.

Шаг 3: Установить металлический стержень в центр вращающейся поверхности

Шаг 4: Подключить катушки параллельно к источнику переменного тока так, чтобы электрический ток шел у катушек в разных направлениях.

Шаг 5: Начать вращение, включить источник тока

Ш аг 6: Поместить сверху деталь из алюминия.

П омните популярную игрушку из 90-х «Левитрон»? Это волчок, который висит в воздухе за счет магнитных сил. Попробуем сделать сами такую игрушку из подручных материалов и понаблюдаем за магнитной левитацией. Нам потребуются следующие материалы: Деревянная доска, карандаш, изоляционная лента, пластиковые или латунные шайбы, почтовые бумажные, пластиковые или картонные открытки. Тринадцать дисковых неодимовых магнитов размерами 12х3 мм, марки N52; один широкий кольцевой размерами 20 (наружный диаметр) х 10 (внутренний диаметр) мм, марки N42.

Шаг 1: Раскладка в игрушке «Левитрон», которая была популярна в 90-х годах, и которая больше не продается (или продается?), использовались два специальных керамических кольцевых магнита. Мы же с вами сделаем игрушку, используя несколько стандартных неодимовых магнитов. Как сделать левитрон с подставкой своими руками? В первую очередь, распечатайте на принтере макет, изображенный выше. Он нужен для разметки отверстий под установку магнитов. Обязательно проверьте размеры с помощью линейки. Затем вырежьте макет по квадратной разметке. Вам будет интересно

Шаг 2: Вырезаем деревянное основание Вырежьте деревянную заготовку такого же размера, как и бумажный макет. Вы можете использовать для изготовления основания любой пиломатериал, но его толщина должна быть не менее 6 мм.

Шаг 3: Переносим макет на основание. Далее приклейте бумажный макет к деревянному блоку. С помощью сверла Форстнера диаметром 12 мм накерните центр в каждом круге. Это необходимо для последующего точного сверления отверстий.

Шаг 4: Сверлим отверстия. Чтобы получились качественные отверстия с плоским дном, для сверления используйте сверло Форстнера диаметром 12 мм. Установите на сверлильном станке глубину сверления так, чтобы дно отверстия находилось чуть ниже верхней поверхности блока. Нужно, чтобы магниты располагались как можно ближе к поверхности. Во время сверления макет должен оставаться наклеенным на деревянный блок, чтобы сверление было более точным.

Шаг 5: Устанавливаем магниты Отверстия просверлены. Пора вставлять магниты. Они должны быть обращены одним из полюсов вверх. Установим их северным полюсом вниз. Чтобы определить, где северная, а где южная стороны, используйте маркированный магнит D68PC-RB или другой способ. Возьмите стопку марки N52 и вставьте по одному в каждое отверстие. Используйте что-нибудь для проталкивания их вглубь отверстий. Можете воспользоваться деревянным дюбелем. Во время установки, поместите блок на стальную пластину, чтобы магниты удерживались на дне отверстий. Убедитесь, что магниты располагаются как можно глубже в отверстиях Левитатора.

Шаг 6: Делаем волчок. Отрежьте карандаш длиной примерно 40 мм. У него должен быть заострен конец. Намотайте на карандаш изоленту, чтобы увеличить диаметр для установки внутрь кольцевого магнита. Разместите кольцевой магнит на карандаше так, чтобы северный полюс был обращен вниз (в сторону острого конца карандаша). Для увеличения веса волчка, наденьте на него несколько пластмассовых шайб. Впоследствии вам придется экспериментировать с весом и высотой центра тяжести волчка, чтобы он работал так, как надо. Для этого может потребоваться очень много времени.

Шаг 7: Тестируем. Отрежьте кусок пластика или картона, чтобы сделать платформу. Платформа укладывается поверх основания с магнитами. Волчок раскручивается на этой платформе, затем платформа с волчком поднимается, чтобы волчок попал в «магнитную яму».

Вес волчка также является ключевым фактором. В устройстве есть некая «яма», то есть зона, магнитное поле в центре которой немного слабее, чем у краев. Чтобы волчок оставался в этой яме, вам нужно либо добавить ему вес, либо снизить его. Если волчок сразу вылетает, то вам, вероятно, нужно добавить ему веса. Если волчок не отрывается от платформы, возможно, он слишком тяжелый. Также нужно убедиться, что высота платформы выбрана правильно. Если волчок плохо вращается, попробуйте подложить бумажки или картонки под платформу.

К сожалению, воссоздать данный вид статического равновесия не удалось, т.к. элементы данной конструкции требуют точного размещения.

В свою очередь установление динамического равновесия не требует высокой точности. Достаточно лишь устранить возможность переворачивания магнита.

Магнитная левитация на основании магнитов мало где применяется и требует серьезной отладки. Гораздо большее распространение получила левитация с использованием электромагнитов или же с точкой опоры. Однако и они дают большое преимущество в выигрыше силы, так как силы трения сопротивления уменьшаются в несколько раз. Стабильная левитация предметов так же требует достаточно сложных установок и подготовительных работ, а заставить какой-либо предмет парить лишь с помощью постоянных магнитов сложно. Однако, решив проблему со стабильностью левитации, а также мобильностью устройства это явление может стать незаменимой частью нашей жизни.

Список используемой литературы и источников

1.»ФИЗИКА НЕВОЗМОЖНОГО» Авт. Митио Каку

2.Магнитная левитация// Ампероф – 2019.- URL: https://amperof.ru/teoriya/magnitnaya-levitaciya.html

Источник

В частности магнитная левитация — это технология подъёма объекта с помощью магнитного поля, когда для компенсации ускорения свободного падения или любых других ускорений используется магнитное действие на объект. Именно о магнитной левитации и пойдет речь в данной статье.

1492160682 1

Магнитное удержание объекта в состоянии устойчивого равновесия можно реализовать несколькими способами. Каждый из способов имеет свои особенности, и к каждому можно предъявить претензии, вроде «это не настоящая левитация!», и так оно на самом деле и будет. Настоящая левитация в чистом виде недостижима.

Так, теорема Ирншоу доказывает, что, используя только ферромагнетики, невозможно устойчиво удерживать объект в гравитационном поле. Но несмотря на это, с помощью сервомеханизмов, диамагнетиков, сверхпроводников и систем с вихревыми токами возможно достичь подобие левитации, когда какой-нибудь механизм помогает объекту сохранять равновесие, когда тот поднят над опорой магнитной силой. Однако обо всем по порядку.

Электромагнитная левитация с системой слежения

Применив схему на базе электромагнита и фотореле можно заставить левитировать небольшие металлические предметы. Предмет будет парить в воздухе на некотором расстоянии от неподвижно закрепленного на стойке электромагнита. Электромагнит получает питание, пока фотоэлемент, закрепленный в стойке, не затенен парящим предметом, пока на него попадает достаточно света от неподвижно закрепленного контрольного источника, это значит, что объект нужно притянуть.

1492160623 2

Когда объект достаточно приподнят, электромагнит отключается, поскольку в этом момент тень от перемещенного в пространстве объекта падает на фотоэлемент, перекрывая свет источника. Объект начинает падать, но упасть не успевает, так как снова включился электромагнит. Так, отрегулировав чувствительность фотореле, можно добиться эффекта, при котором объект будет как-бы висеть на одном месте в воздухе.

Диамагнитная левитация

1492160665 3

Графитовый грифель от простого карандаша является диамагнетиком, то есть веществом, которое намагничивается против внешнего магнитного поля. В определенных условиях происходит полное вытеснение магнитного поля из материала диамагнетика, например графитовый грифель обладает высокой магнитной восприимчивостью, и начинает парить над неодимовыми магнитами даже при комнатной температуре.

Для устойчивости эффекта магниты следует собрать в шахматном порядке (полюса магнитов), тогда графитовый стержень не выскользнет из «магнитной ловушки» и будет левитировать.

1492160675 13

Редкоземельный магнит с индукцией всего 1 Тл может висеть между пластинами висмута, а в магнитном поле с индукцией 11 Тл можно между пальцами стабилизировать «левитацию» маленького неодимового магнита, поскольку руки человека являются диамагнетиком, как и вода.

1492160620 5

Известен достаточно широко распространенный опыт с левитирующей лягушкой. Животное аккуратно помещают над магнитом, который создает магнитную индукцию больше 16 Тл и лягушка, демонстрируя диамагнитные свойства, фактически зависает в воздухе на небольшом расстоянии от магнита.

Левитация магнита над сверхпроводником (эффект Мейснера)

Пластина из оксида иттрия-бария-меди охлаждается до температуры жидкого азота. В этих условиях пластина становится сверхпроводником. Если теперь положить неодимовый магнит на подставку над пластиной, а затем подставку из под магнита вытащить, то магнит зависнет в воздухе — будет левитировать.

Даже небольшой магнитной индукции порядка 1 мТл достаточно чтобы магнит, будучи положен на пластину, приподнялся над охлажденным высокотемпературным сверхпроводником на несколько миллиметров. Чем выше индукция магнита — тем выше он поднимется.

1492160710 6

Дело здесь в том, что одно из свойств сверхпроводника — выталкивание магнитного поля из сверхпроводящей фазы, и магнит, отталкиваясь от этого магнитного поля противоположного направления как-бы всплывает и продолжает парить над охлажденным сверхпроводником до тех пор, пока он не выйдет из сверхпроводящего состояния.

Левитация в условиях вихревых токов

Вихревые токи (токи Фуко), наводимые переменными магнитными полями в массивных проводниках также способны удерживать предметы в левитирующем состоянии. Например катушка с переменным током может левитировать над замкнутым кольцом из алюминия, а алюминиевый диск будет парить над катушкой с переменным током.

1492160694 7

1492160648 77

Объяснение здесь такое: по закону Ленца, индуцируемый в диске или в кольце ток будет создавать такое магнитное поле, что его направление станет препятствовать причине его вызывающей, то есть в каждый период колебаний переменного тока в индукторе, в массивном проводнике будет индуцироваться магнитное поле противоположного направления. Так, массивный проводник или катушка подходящий формы смогут левитировать все время пока включен переменный ток.

1492160650 8

Аналогичный механизм удержания проявляется, когда неодимовый магнит роняют внутри медной трубы — магнитное поле индуцированных вихревых токов направлено противоположно магнитному полю магнита.

Источник

Левитация, или Полёты камней и мегалитов в воздухе
Александр Матанцев

cover

Рассмотрены примеры полетов камней. Выявлены признаки воздействия организма человека на этот процесс. Создана новая теория акустической левитации камней в воздухе. Эта теория содержит этапы внешнего акустического воздействия, признаки кратности, формирования стоячих волн с повышенным давлением, пьезоэффект, поляризацию, смещение зарядов, генерирование ультразвука, уменьшение массы за счет формирования вихревых полей. Весь этот процесс многофункциональный, одни признаки дополняют другие.

Оглавление

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Левитация, или Полёты камней и мегалитов в воздухе предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Высказывания ученых об уменьшении гравитации и левитации

Н. Жуковский [23]. Основатель аэрогидродинамики Н. Жуковский писал: «Человек полетит, опираясь не на силу мускулов, а на силу своего разума». Красиво! Афоризм стал девизом первых покорителей космоса. Фраза подразумевает, что человек сможет преодолеть силу притяжения благодаря развитию науки. Однако «отец русской авиации» даже не подозревал, насколько близко был к истине! Речь идет о способности человека к левитации в момент полного освобождения головного мозга от «засоряющей» его внешней и внутренней информации. И хотя такая девственная чистота кажется совершенно невероятной, факты — упрямая вещь

Академик Владимир Антонович Золотухин [49].

Рассмотрим вначале уровень ядер атомов. По современным представлениям, внутри ядра не царит статичность, а наблюдается постоянные обмены мезонами между нуклонами (протонами и нейтронами) ядра. Агентом, способным оказывать требуемое воздействие, не могут быть электромагнитные волны любого спектра. Прежде всего, в силу их поперечного характера и слишком больших длин волн даже у гамма-лучей. Кроме того, электромагнитное излучение любого спектра характеризуется чрезвычайной стабильностью длины волны (Е = h v) и только на галактических (и межгалактических) масштабах существенно проявляется доплеровское изменение длины волны. В нашей задаче требуются иные свойства волн.

Юрий Курочкин, доктор физико-математических наук [24]. В левитации как физическом явлении нет ничего удивительного. Однако замечу: чтобы заставить парить какой-то условный объект, нужно создать определенные условия. Например, используя сверхпроводимость (свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определенного значения), можно заставить магнит висеть в воздухе. Но в том, что касается спонтанных полетов человека (то есть ты вдруг взял и воспарил без помощи каких-то устройств), есть вполне обоснованные сомнения. Конечно, налицо разные взгляды на этот вопрос, в частности, у мистиков. Существуют также пока сложно объяснимые явления, связанные с различными восточными практиками, например, йогой. Но мне как физику и человеку с материалистической позицией не верится в подобные чудеса без научного обоснования. Сами по себе люди могут летать разве что во сне. Но это никак нельзя назвать серьезным экспериментом, который что-то доказывает.

И. Е. Кольцов [35]. Сведения о левитации уходят в глубь тысячелетий. Складывается впечатление, что в религии знают секрет левитации и используют их в своих целях. Так, например, в мечети Кааба многие сотни лет парит в воздухе устройство, окутанное энергополями. Учёные до сих пор не могут дать никакого объяснения этому чуду. Тибетские ламы-курьеры, окутанные энергополем, перемещаются по земле большими шагами, еле касаясь земли, постоянно повторяя мантру. Пробегают они большие расстояния без отдыха и отвлечения. В руках лам и жрецов можно видеть многослойные энергопирамидки, как культовые приборы.

В древней Греции на Олимпийских играх спортсменов иногда вводили в состояние невесомости посредством энергетических пирамидок, заключённых в двухслойные мешочки, которые на 20 секунд окутывали спортсмена энергооболочкой и вводили, его в состояние невесомости. Подобные пирамидки встраивались в ножку стола лам, спиритов, которые в определённых условиях могли левитировать.

image28 5e958d447fe2557a5343cc3c jpg

Рис. 34. Примеры левитации по И. Е. Кольцову [35]

Для нас интерес представляет именно официальные судебные документы инквизиции. Дело в том, что одним из критериев выявления ведьм было измерение их веса. Вес определялся либо взвешиванием на специальных церковных весах, либо бросанием в воду со связанными конечностями. Если подозреваемый весил менее 5 кг или же плавал на воде как пробка, его считали колдуном или ведьмой и сжигали на костре. Такие случаи не были единичными, иначе инквизиторам не имело бы смысла делать инструкции массового применения.

Очевидно, живой человек обычных размеров не может весить столько, сколько трёхмесячный ребёнок, даже если он сильно похудеет. Человек на 70% состоит из воды, и если её всю осушить, то даже от 50 кг останется 15. Кроме того, столь малый вес у ведьмы был не всегда, а только в определённых психических состояниях, остававшихся после колдовских ритуалов. Чаще всего, ведьмы не могли сознательно управлять своим весом, это происходило спонтанно после выполнения некоторых ритуальных действий. Можно сказать, что мы имеем документированные свидетельства возможности управления весом без технических приспособлений. К сожалению, пока никаких более детальных сведений научного характера по проблеме управления гравитацией получить из церковных документов никому не удалось. Видимо, инквизиторы научной любознательностью не отличались.

И. Винокуров [22]. Левитация — буквальное значение этого слова — подъем. В Британской энциклопедии под левитацией понимается подъем тела человека в воздух без применения механических приспособлений или вообще без контакта с чем бы то ни было. Замечу, что левитацию возможно рассматривать в связи с телекинезом, то есть со способностью вызывать движение объектов, не прикасаясь к ним. К примеру, Н. С. Кулагина могла как перемещать предметы по столу, не дотрагиваясь до них, так и подвешивать некоторые из них в воздухе. Среди тех, кто демонстрировал левитацию неодушевленных предметов, можно назвать Станислава Томчика и наших современников — режиссера Б. Ермолаева, инженера и врача Е. Рогожина, учителя И. Дехтяря. Среди подвешиваемых в воздухе предметов — металлические ножницы, журнал небольшого формата, коробок спичек, пластмассовый шарик для игры в пинг-понг, сигарета и пр. Предметы удерживаются довольно продолжительное время, чтобы зафиксировать это на фото — или кинопленку. Как ни необычна левитация неодушевленных предметов, все-таки левитация тела человека вызывает еще большее изумление. Одним из тех, кто демонстрировал способность спонтанно, то есть непроизвольно левитировать, был известный шотландец Даниэль Данглас Хьюм (1833—1866), в старой литературе более известен как Юм. Даниэль родом из Эдинбурга, воспитывался в семье своей тетки. В девятилетнем возрасте его привезли в США. Но Хьюм — отнюдь не единственный такой умелец в истории человечества. В истории давно известно, что отдельные его представители бывают способными непроизвольно или по желанию уменьшить вес своего тела и даже отрываться от земли. К примеру, в индийских «Пуранах» имеется санскритский эквивалент понятия левитация — «сверхъестественная способность становиться легким по желанию». Такая же способность описана и в буддийских «Сутрах».

Ю. В. Росциус. Московский исследователь Ю. В. Росциус показывает феномен левитации в самых различных обличиях — от эпизодических прижизненных умалениях веса человеческого тела до отрыва человека от земли и его подъема на высоту 30—50 метров на время до 3-х часов

Примечание автора книги. Официально такие высоты полета не подтверждены.

Ю. В. Росциус, уделивший много сил и времени изучению феномена левитации, обратил внимание на одно из отличий этого уникального явления: прижизненные умаления веса человеческого тела. Росциус отмечает, что именно с этим явлением, видимо, была связана способность некоторых библейских святых ходить «по воде, яко по суху». Оно же, скорей всего, лежало в основе испытаний водой и весами, история которых уходит в глубь времен. Об испытаниях водой было известно по крайней мере еще в XXIV столетии до н. э., об испытаниях весами сказано в священной древнеиранской книге «Авеста» и в древнеиндийских «Законах Ману». Суждения о природе левитации весьма противоречивы. До недавнего времени те, кто полагал, что она возможна, объясняли ее умением уменьшать собственный вес почти до нуля. «Со школьных лет мы помним: «На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа в объеме тела». Да-да, не сомневайтесь, это закон Архимеда. Так вот, мы живем на дне воздушного океана. В этих условиях, скажем, тело человека весом в 50 килограммов (соответствующее объему 50 литров) вытесняет такое же количество воздуха, весящего 65 граммов. Представьте себе, что вес тела уменьшается, стремится к нулю. Пока он будет больше 65 граммов, тело останется на дне воздушного океана, опираясь на поверхность Земли. Но как только вес тела станет меньше, появится подъемная сила, равная разнице весов, и тело начнет всплывать. Однако плотность воздуха падает с высотой. Именно поэтому тело зависнет на той высоте, где вес воздуха в объеме равен новому значению его веса. Элементарные расчеты показывают, что на высоте одного метра тело зависнет в случае, если подъемная сила, действующая на него на уровне земли, будет равна всего восьми миллиграммам считает московский исследователь Ю. Росциус.

Профессор А. П. Дубров. Профессор А. П. Дубров определяет левитацию как способность некоторых людей к созданию условий, при которых предметы или человеческое тело удерживаются в воздухе (при помощи «биосилового поля»).

Профессор Эрик Бергольц из США. Профессор Эрик Бергольц из США убежден, что современная человеческая раса — потомки инопланетян, и именно от них люди унаследовали возможность преодолевать путы гравитации. Главное разбудить генную память, и тогда левитация не будет казаться чем-то из ряда вон выходящим, тогда каждый из нас сможет без проблем подняться в воздух и осуществить мечту своего детства: летать не только во сне, но и наяву! Как бывает почти всегда, истина находится где-то посередине, между наукой и религиозным самосознанием. В данном случае — на стыке разных наук. Наверное, не за горами тот день, когда философы, ученые и инженеры прекратят спорить, соберут и проанализируют богатейшее наследие предков. И непременно найдут способы преодоления земного притяжения и научат нас летать.

Сергей Демкин [25, 27]. Левитация — способность человека преодолевать гравитацию. Она не объяснена официальной наукой и объясняется проявлением магии, божественного вмешательства или силы мысли. Левитация — сверхъестественная способность человека становиться легким по собственному желанию. Левитацию принято считать чудом, которое едва ли существует. Это вызвано тем, что официальная наука не признает экстрасенсорных способностей человека, в том числе возможности преодолевать гравитацию. На самом же деле последние исследования в области квантовой физики говорят о том, что материи не существует как таковой, все является уплотненной энергией. В то же время мельчайшие частицы — кванты — реагируют на внимание и мысль человека. Получается, что сила мысли и намерение человека действительно могут делать вещи, «невозможные» согласно официальной научной доктрине. Это посмотреть на то, что такое левитация, с новой точки зрения.

Что такое левитация? Официальная наука относилась к сообщениям о левитации с большим скепсисом. Но ситуация изменилась после серии опытов, проведенных российским физиком Евгением Подклетновым. Специальный диск охлаждался исследователем до температуры — 167 градусов по Цельсию и помещался, а электромагнитное поле, заставляющее его вращаться. При достижении трех тысяч оборотов в минуту предметы, помещенные над вращающимся диском, начинали терять вес. Любопытные результаты получены Джоном Шнурером из Энтиочского колледжа (штат Огайо, США). Суть его опытов заключается в следующем: если над магнитом поместить сверхпроводник, он зависает в воздухе. Это явление получило название «эффекта Мейснера». Непонятное, как и в опытах Подклетнова, начинается, когда над парящим без опоры сверхпроводником помещается какой-либо объект. Голландские ученые смогли «подвесить» в воздухе живую лягушку. Земноводное помещалось над сверхпроводящей катушкой. Мощное электромагнитное поле воздействовало прямо на клетки тела, создавая в них магнитный момент, противоположный магнитному полю Земли, что нейтрализовало тяготение. Это явление получило название «молекулярный магнетизм».

.Лариса Белага [33]. Оккультисты давно говорят о том, что еще атланты и древние египтяне при строительстве своих святилищ умели передвигать их массивные каменные детали с помощью звука, то есть владели акустической левитацией. Современная наука пытается объяснить все с помощью сомнительных исторических реконструкций, изображающих десятки тысяч рабов, задействованных в строительстве с помощью веревок и блоков. Физики, в общем, возможность существования управляемой акустической левитации допускали. Мало того, освоили технологию управления ею сначала в одной, а затем и в двух плоскостях.

Многим, наверное, доводилось видеть макросъемку с зависшей в воздухе каплей воды. Такие опыты производили, например, ученые из Швейцарии. Но достичь трехплоскостного управления процессом долго не удавалось никому. И вот в январе нынешнего года специалисты из Токийского университета заставили с помощью звуковых волн парить в пространстве небольшие предметы разной формы и массы. Японские матрицы направленных звуковых излучателей, расположенные в определенных точках, позволяют передвигать их по сложным траекториям.

Сначала ученые оперировали уже привычными капельками воды, кусочками диаметром от 0,6 до 2 миллиметров, а также мелкими радиодеталями, но венцом серии экспериментов стало водружение кубика от детского конструктора на вершину игрушечной пирамиды.

Экспериментаторы уверяют, что через некоторое время точно так же смогут манипулировать предметами любых массы и объема. Осталось только научиться подбирать звук определенной частоты и мощности. Они также говорят о том, что акустическая левитация поможет в будущем полностью преодолеть земное притяжение. Использование данной технологии для создания летательных аппаратов нового типа уже заинтересовало инженеров NAS

Уильям Крукс [34]. О случаях левитации предметов писал президент Лондонского королевского общества психических исследований Уильям Крукс. Этого известного ученого, создавшего спинтарископ (прибор для регистрации и визуального наблюдения альфа-частиц) и открывшего таллий (81-й элемент периодической таблицы), вряд ли заподозришь в искажении фактов ради популярности. В своих заметках Крукс пишет, что на сеансах легендарного медиума Дэниела Хьюма в воздух неоднократно возносились столы и кресла «столь тяжелые, что один человек не мог бы даже сдвинуть их с места». Складывается впечатление, что Хьюм обладал природным или приобретенным даром делать предметы невесомыми.

Александра Давид-Неель [35]. Английская путешественница Александра Давид-Неель, книга которой переведена на русский язык, писала, что своими глазами наблюдала, как на высокогорном плато Чанг-Танга один из буддистских монахов, сидя неподвижно с подогнутыми под себя ногами, пролетал десятки метров, касался земли и вновь взмывал в воздух, словно отскакивающий после сильного броска мячик. При этом он находился в трансе, и его взгляд был устремлён вдаль — на «путеводную звезду», видимую в свете дня только ему одному.

М. Кучиньский [35]. «В западной части Индии, на пути из Пуны в Сатару, в деревне Шиапур возведена небольшая мечеть, посвященная суфийскому святому дервишу Куамару Али. Перед входом в нее лежат два округлых гранитных валуна. Тот, что побольше, весит шестьдесят килограммов, поменьше — сорок пять.

Ежедневно в мечеть являются паломники, и всякий раз повторяется одна и та же таинственная церемония поднятия камня.

По какой-то, теперь уже неизвестной причине, ровно одиннадцать человек встают вокруг большого камня, каждый направляет на него указательный палец правой руки, и все вместе громкими и звучными голосами начинают ритмично напевать: «Дервиш Куамар Али…» В какой-то момент камень отрывается от земли, несколько секунд висит в двух метрах над нею, а потом с громким стуком падает на прежнее место. То же повторяют с камнем поменьше — вокруг него встают девять человек.

Теперь в совокупности имеем круг паломников и синхронизированную подачу мысленной энергии камню. Самое время обратиться к эффекту формы, описанному в моей работе «Оружие богов, или как построить НЛО». Но, чтобы не утомлять читателя поиском, приведу эти данные заново. Так вот, с древних времен было замечено, что форма предмета оказывает сильное воздействие на его восприятие. Оказалось, что любой предмет создает вокруг себя «торсионный портрет», представляющий собой статическое (или динамическое) торсионное поле. Относительные значения измеренной торсионной контрастности по В. Шкатову (величина и знак) по отношению к фону (белый лист бумаги) приведены в таблице. Фигуры 5, 7, 8, 9, 10 и 11 создают правые торсионные поля, а 1, 2, 3, 4 — левые.

Еще заметим, что окружность создает максимальное правое поле (наш случай), а равносторонний треугольник — левое. Для пространственных фигур напряженность поля возрастает с увеличением кривизны поверхности. Этим обусловлен и эффект острия. В результате мы имеем в камне вращающееся торсионное поле.

.Но, вернемся к нашей пирамиде. Есть и мнения, что каменные блоки перемещались к верху пирамиды с помощью специальных платформ, выполненных наподобие тем, что использовались для перемещения каменных скульптур. А платформы с грузом уже посредством звука строители могли вводить в состояние левитации.

Д. Дэвидсон [35]. «Исследование древних религий открыло множество поразительных эффектов левитации. Один из наиболее интересных был записан тщательно и компетентно. Доктор Jarl из Швеции во время обучения в Оксфорде познакомился с несколькими студентами из Тибета. Несколько лет спустя, в 1939 году, его друзья попросили его поехать в Тибет, чтобы встретиться с главным ламой. Они достигли высокой степени посвящения в ламаизме, и доктору была оказана честь быть обученным стольким вещам, как ещё никому до него. Однажды его друзья отвели его на луг, окружённый с северо-запада высокими скалами. На высоте около 250 метров в скале было отверстие, похожее на вход в пещеру. Каменная стена с передней части скалы была выстроена тибетскими монахами. Добраться до входа в пещеру можно было только с вершины горы. В 250 метрах от скалы, напротив пещеры, находилась полированная каменная плита с округлым углублением. Каменная глыба размерами 1 х 1 х 1.5 метра была погружена в углубление группой монахов с помощью яков. Монахи с 19 музыкальными инструментами, среди которых было 13 барабанов и 6 труб, построились дугой в 90 градусов с радиусом 63 м вокруг камня. Радиус 63 м измерялся с особой точностью.

Инструменты имели следующие размеры:

8 барабанов диаметром 1 метр и 1.5 метра глубиной, с железной мембраной толщиной 3 миллиметра;

4 барабана были диаметром 70 см и глубиной 1 метр;

1 барабан был диаметром 20 см и глубиной 30 см.

Все трубы были размерами 3.12 метра на 30 см. Все барабаны были открыты с одного конца, укреплены на столбах и направлены на камень. Монахи били в барабаны большими кожаными колотушками. Позади инструментов находился ряд монахов. А наличие барабанов различного размера в совокупности со звуками труб и пением монахов говорит о специальном гармоническом наполнении этого суммарного повторяющегося звукового импульса. А то, что один из камней до подъёма разрушился, свидетельствует о возникновении в левитационном предмете акустического резонанса. Факт, что этот резонанс действительно акустический, находит свое подтверждение и в Библии, где имеется сообщение о разрушении стен Иерихона посредством звука. Но, акустический резонанс возникает на довольно низких частотах — как правило и примерно в пределах 1 кГц. Общий же стиль формирования повторяющегося звукового импульса приводит к одной мысли — это солитон — незатухающая звуковая волна. Причём, в образовании солитона принимали участие как прямая, так и отражённая акустические волны, — недаром в описании опыта упоминается искусственная «каменная стена с передней части скалы», и соблюдение заданной геометрии расстановки инструментов.

Третье — мои расчёты показывают, что большие барабаны имели собственную частоту звучания 35,43 Гц, что соответствует ноте «ре», а их суммарная энергия излучения составляла

85% от общей. Средние и малый барабаны имели частотную настройку

53,16 Гц, что соответствует ноте «ля», а на их долю оставалось 15% энергии. Отсюда: интервал звучания — квинта (чистый консонанс), с коэффициентом соотношения частот — 1,5. Логично предположить, что частота звучания труб тоже была кратна частоте больших барабанов и находилась в дискретном ряду 567 Гц; 1134 Гц; 2267 Гц и т. д.

Техническая левитация малых объектов

Имеются области техники, где эффект левитации малых частиц и малых предметов широко распространен. Чрезвычайно важно уменьшить количество посторонних частиц, контактирующих с поверхностью изделий микроэлектроники на всех стадиях их изготовления. В этой области использование технической левитации — идеальное решение этой задачи.

Технологические процессы, используемые ныне при изготовлении классических микросборок, базируются на механических контактах, следствием чего может быть их разрушение. Бесконтактные методы исключают высокое локальное давление, имеющее место при механическом контакте. Поэтому появляется возможность манипулировать проблемными компонентами (ломкими, чувствительными, микронных размеров).

И не только микронных! В последние годы размер полупроводниковых пластин, используемых в полупроводниковом производстве, наоборот, существенно увеличился (диаметр 300 мм и толщина 0,7 мм). Новое оборудование изготавливается с учетом того, что эти размеры станут еще больше. Увеличение размеров а, следовательно, и массы хрупких пластин увеличило вероятность их излома при использовании традиционных контактных транспортных систем (роликовые и ленточные конвейеры, «руки» роботов-манипуляторов). Резюмируя, можно сказать, что взоры технологов устремлены в сторону бесконтактных устройств. Основные принципы, на которых базируется ныне техническая левитация, показаны на рис. 36.

image29 5e958d417fe2557a5343cc36 jpg

Рис. 36. Принципы технической левитации [26]

A — магнитный, B — электрический, C — оптический, D — принцип Бернулли, E — воздушная подушка, F — стоячая волна, G — ближнее поле.

Магнитная левитация — это технология, позволяющая поднимать объекты в воздух с помощью магнитного поля. Само слово «левитация» происходит от английского «levitate», которое можно перевести как «парить» или «подниматься в воздух». Фактически, данное физическое явление позволяет преодолеть гравитацию без применения реактивной тяги или аэродинамики, как это осуществляется самолетами, вертолетами и дронами [28]. Условия, которые необходимо обеспечить, чтобы осуществить магнитную левитацию, могут отличаться. Существует несколько технологий, которые позволяют добиться эффекта парения [28].

Живые существа тоже обладают свойствами диамагнетиков, поэтому под воздействием магнитного поля с высокой индукцией также могут парить. Примером этого является научный эксперимент с летающей лягушкой. Для некрупного земноводного достаточно создать индукцию больше 16 Тл, и лягушка начинает парить в воздухе на небольшой высоте.

image30 5e958d3f7fe2557a5343cc33 jpg

Рис. 37. Пример парения лягушки в магнитном поле [28]

Наиболее часто для малых объектов используется магнитная левитация.

С физической точки зрения левитация является устойчивым положением объекта в гравитационном поле. Фактически, сила тяжести компенсируется с силами, воздействующими на предмет, которые его поднимают. В определенной точке данные силы уравниваются, благодаря чему объекты зависают. То понятие, которое укладывается в слово «левитация» в чистом виде недостижимо, что давно является доказанным фактом. На деле парение объекта достигается только путем воздействия на него магнитного поля. При этом сам предмет, который зависает в воздухе, не обладает свойствами парить без внешнего воздействия. Он не сможет делать это абсолютно в любых условиях и на разной высоте. Он не сможет делать это абсолютно в любых условиях и на разной высоте.

Специалистам Лос-Аламосской национальной лаборатории Министерства энергетики США удалось создать рекордное магнитное поле — магнитная индукция составила 100 Тесла. Для сравнения: естественное магнитное поле нашей планеты в 2 миллиона раз меньше, а поле индукцией 16 Тесла способно за счёт магнитной левитации подвесить в воздухе лягушку [60]

Было бы удивительно, если бы «поезда на магнитной подушке» обошли стороной полупроводниковое производство. Летают — в патентах, имеющих самое прямое отношение к этому производству. Правда летают не поезда, а всего лишь унифицированная тара с кремниевыми пластинами (FOUP — front opening unified pod) от одной операции к другой.

Магнитная левитация может быть реализована тремя способами: с использованием постоянного магнита, электромагнита или сверхпроводящего магнита. Использование электромагнитной левитации лимитируется материалами с высокой электрической проводимостью и низкотемпературными применениями. Имеется два основных типа магнитной левитации. К первому относятся электромагнитные системы (EMS), ко второму — электродинамические системы (EDS).

image31 5e958d3d7fe2557a5343cc30 jpg

Рис. 38. Пример магнитной левитации [28]

В электромагнитных системах сила притяжения генерируется между нормальным электромагнитом и ферромагнитным проводником. Равновесное положение не стабильно. Чтобы гарантировать стабильность требуется использование системы автоматического контроля и управления.

Электродинамическая левитация основана на возникновении в проводящих материалах вихревых токов. Вихревые токи могут быть индуцированы переменным магнитным полем. Часть электродинамических систем базируется на силах, возникающих при взаимодействии между магнитным полем, генерируемым сверхпроводящими магнитами, и стационарными катушками, расположенными в направляющем пути. Другие варианты электродинамических систем основаны на силах, генерируемых переменным током, который индуцирует вариации магнитного поля. В электродинамической левитации используются силы отталкивания. Как следствие, она пассивно стабильна.

Полупроводниковая пластина по периферии снабжается прокладкой из магнитного материала, выполненной в виде кольца. Электромагнит формирует постоянное магнитное поле, взаимодействующее с магнитной прокладкой. Магнитное поле может изменять свое направление, чтобы поднимать или опускать кремниевую пластину.

Магнитного материала в кремниевой пластине нет, а магнитное поле образуется. Следовательно, используя внешнее магнитное поле, этой пластиной можно бесконтактно манипулировать. Как — это уже дело техники. Не правда ли, очень красивое техническое решение.

Электрические методы в отличие от магнитных могут быть использованы для манипулирования изделиями из различных материалов: проводников, полупроводников и диэлектриков. Разграничения существуют только между электростатической и электродинамической левитацией. Как правило, сочетание двух слов микросхема и электростатика вызывает у технологов неприятные ассоциации, поскольку с последней им приходится постоянно бороться. Электрические разряды способны не только вывести их строя микросхемы, но и вызывают очень даже неприятные болевые ощущения для человека. Несмотря на это, осуществляются успешные попытки использовать электростатический метод левитации в производстве изделий микроэлектроники. В этом методе статическое электрическое поле может быть использовано для притяжения и ориентации микрокомпонентов. Для гарантии стабильности сил притяжения необходимо использовать систему контроля с обратной связью. Кроме того, стабильность электростатической левитации наблюдается только при низких температурах. При высоких температурах статические заряды непрерывно дегенерируют (стекают). Метод применим для левитации относительно больших объектов.

Электростатическая левитация довольно успешно развивается на исследовательском уровне. Преимущество этого метода заключается в близком к нулевому контактному давлению. Поэтому эксклюзивной областью его применения является транспортировка очень тонких пластин, например, тонких стеклянных панелей. С не меньшим успехом электростатическая левитация может быть использована, точнее уже используется, для транспортировки более толстых — кремниевых пластин в полупроводниковом производстве.

Электродинамическую левитацию иначе называют пико-балансированием. В этом методе используется комбинация постоянного и переменного (осциллирующего) электрических полей. При корректном применении осциллирующая компонента оказывает стабилизирующее воздействие по отношению к манипулируемым объектам. Этот способ может быть применим по отношению к объектам с малым зарядом. Недостаток — малая стабильность и размерные ограничения по отношению к манипулируемым объектам.

Возможность движения частиц под действием света была предсказана еще Кеплером. Корпускулярная теория света стала еще одним шагом на пути физического обоснования этой идеи. Существование светового давления было доказано российским ученым П. Н. Лебедевым. Но другой ученый Дж. Пойтинг, признавая это существование, заявил, что «малость светового давления исключает его из рассмотрения в земных делах».

О возможности практического использования оптической левитации современные ученые говорят уже всерьез. Еще в начале прошлого века Эренхафтом был открыт эффект движения частиц пыли, взвешенных в воздухе в луче мощной лампы, причем некоторые частицы двигались не по направлению к источнику света, а в обратном направлении. Этот эффект, названный фотофорезом, нельзя было объяснить действием только силы светового давления. Движение частиц в направлении распространения света было названо положительным фотофорезом, а движение в обратном направлении — отрицательным фотофорезом.

Объясняется указанный эффект следующим образом. Поглощение света частицей приводит к распределению электромагнитной энергии падающего оптического излучения по объему частицы. Внутри частицы возникают источники тепловой энергии с некоторой объемной плотностью, которые неоднородно нагревают частицу. Молекулы газа после соударения с поверхностью частицы отражаются от нагретой стороны частицы с большей скоростью, чем от холодной. В результате частица приобретает некомпенсированный импульс, направленный от горячей стороны частицы к холодной. В зависимости от размеров и оптических свойств материала частицы более горячей может оказаться как освещенная (положительный фотофорез), так и теневая сторона частицы (отрицательный фотофорез). Кроме того, если поток излучения неоднороден по сечению, то может возникнуть и поперечное (относительно направления распространения излучения) движение частицы в газе.

В последние годы интерес к фотофорезу резко возрос. Этому способствовало развитие лазерной техники. Первая публикация об оптической левитации при воздействии видимого лазерного луча относится к 1970 году. Далее были предложены многочисленные варианты практического применения эффекта: разделение частиц в жидкости, оптическая левитация частиц в воздухе (и в вакууме), захват и удержание частиц в лазерном луче и т. д.

Высокая монохроматичность лазерного излучения и возможность перестройки длины волны позволяют легко управлять движением макрочастиц. Распределение сил, воздействующих на частицу в слабо сходящемся лазерном луче показано на рис. 39.

Рис. 39. Компоненты сил, действующих на макрочастицу, в лазерном луче [26]

image32 5e958d3c7fe2557a5343cc2d jpg

К сожалению, говоря о компонентах сил, имеющих место в оптической левитации, подразумевают наноньютоны (nN) и даже их доли. Как следствие потенциальная область применения применения такого метода очевидно также имеет приставку «нано» — нанотехнологии.

Сверхпроводниковая магнитная левитация.

Магнитная левитация по данной технологии также известна как метод Мейснера. Эффект парения достигается путем размещения магнита над сверхпроводником. В его качестве применяется оксид иттрия-бария-меди. Данное вещество приобретает способность сверхпроводника при снижении его температуры. Для этого необходимо обеспечение его контакт с жидким азотом.

image33 5e958d3a7fe2557a5343cc2a jpg

Рис. 40. Пример левитации в магнитном поле [28] по метолу Майснера над сверхпроводником

Эксперимент по левитации подразумевает помещение пластины в ванночку с жидким азотом. Оксид иттрия-бария-меди практически мгновенно охлаждается. Если над ним поместить магнит, то тот начнет левитировать. Высота между магнитом и сверхпроводником напрямую зависят от силы индукции. Чем она выше, тем на большем расстоянии окажется магнит. Предмет как бы всплывает над сверхпроводником и весьма устойчиво парит до момента, пока пластина не остынет, потеряв свои свойства.

Вихретоковая магнитная левитация

Еще одним способом создания магнитной левитации является использование вихревых токов и массивных проводников. Катушка, выдающая вихревой ток, может левитировать над замкнутым кольцом из цветного металла. Аналогичная ситуация наблюдается и с дисками из данного металла, уложенными над большими катушками.

image34 5e958d387fe2557a5343cc27 jpg

Рис. 41. Пример левитации в вихревых токах [28]

Это обусловлено тем, что по закону Ленца индексируемый в данном случае цветной металл будет создавать магнитное поле противоположное от того, что на него воздействует. Иными словами, в каждый период колебания переменного тока в катушке будет создаваться противоположное по направлению магнитное поле. Поскольку они отталкивают друг друга, то более легкий предмет будет левитировать над тяжелым.

Еще одним примером вихревой левитации является пропускание неодимового магнита через толстостенную медную трубу. В этом случае постоянное парение не происходит, но магнит замедляется. Его падение сквозь трубу напоминает замедленную съемку или погружение в густую жидкость.

image35 5e958d377fe2557a5343cc24 jpg

Рис. 42. Пример вихревой левитации в толстостенной медной трубе [28]

Аэродинамическая левитация в отличие от оптической левитации твердо стоит на ногах в области макро — и микротехнологий — технологий сегодняшнего дня. В одной из разновидностей этого метода вновь присутствует слово «подушка». Воздушную подушку получить очень просто. Достаточно в подложке-носителе просверлить много-много отверстий и продувать через них сжатый воздух. Подъемная сила воздуха уравновешивает вес изделия и последний начинает «парить» в воздухе. Недостатком этого метода является отсутствие центрирующего эффекта.

Ультразвуковая акустическая левитация малых объектов

Рассмотрим бесконтактное манипулирование малыми объектами с использованием акустических волн. В литературе известны два варианта: левитация в стоячей волне и левитация в ближнем поле. В стоячей волне небольшие объекты могут «зависать» в узлах давления между излучателем и рефлектором.

Рис. 43. Схема ультразвуковой акустической левитации [28]

image36 5e958d357fe2557a5343cc21 jpg

В ближнем поле рефлектор замещается самим левитирующим объектом. Силы, возникающие в акустической стоячей волне, способны удерживать в подвешенном состоянии в газовой атмосфере и в иных земных условиях объекты массой в несколько граммов. Схема ультразвуковой акустической левитации показана на рис. 43.

Другой подход к использованию ультразвука заключается в левитации планарных объектов вблизи поверхности манипулятора, снабженного высокочастотным излучателем. Эта технология называется левитацией в ближнем поле. В ближнем поле высокочастотного ультразвукового излучателя объект поднимается благодаря непосредственному излучению снизу. Он сам выполняет функцию рефлектора.

Центрирующие силы в ближнем поле могут быть получены различными способами: могут быть установлены под углом излучатели или может изменяться сила левитации.

Планарные объекты левитируют над ультразвуковым излучателем на расстоянии половины длины стоячей волны. Типичный профиль сил левитации показан на рис. 44.

Рис. 44. Типичный профиль сил левитации в ближнем поле [28]

image37 5e958d337fe2557a5343cc1e jpg

Из этого графика следует, что сила левитации в ближнем поле обратно пропорциональна расстоянию. В интервалах, кратных половине длины волны, имеются дополнительные пики, где объект может быть «подвешен». Однако подъемная сила очень сильно уменьшается с увеличением расстояния.

Главное преимущество ультразвуковой акустической левитации заключается в полной независимости от вида материала (проводник или диэлектрик, магнитный или немагнитный и т.д.).

Сравнение различных методов технической левитации малых объектов

Таблица 2. Сравнение разных методов левитации [28]

image38 5e958d307fe2557a5343cc1b jpg

Таблица 3. Сравнение различных методов технической левитации (продолжение)

image39 5e958d2b7fe2557a5343cc18 jpg

Магнитный и электростатический методы левитации в ближайшем будущем скорее всего несколько уступят свои позиции, поскольку их сложно применять по отношению ко всем видам материалов. Кроме того, они обычно требуют наличия систем автоматического контроля и регулирования.

Оптическая левитация ограничивается очень маленькими и относительно прозрачными частицами в прозрачной окружающей среде. Ясно, что ограничения по характеру частиц и окружающей среде пока что делают неприемлемым ее использование по отношению к современным микросборокам. Этот метод позволяет генерировать усилия величиной 1 nN, которые слишком малы для того, чтобы манипулировать компонентами с размером более чем 100 m. Хотя, все течет, все изменяется. Развитие нанотехнологий идет непредсказуемо высокими темпами.

Остается выбор между между аэродинамической левитацией и ультразвуковой акустической левитацией. К такому выводу приходят авторы. Но, аэродинамическая левитация, к сожалению, «дарит» нам плохую поперечную стабильность и требует сложного исполнения, поскольку нуждается во внешнем источнике сжатого воздуха.

Ультразвуковая акустическая левитация пока еще не получила такого широкого практического использования, как метод, в основе которого лежит уравнение Бернулли. Левитация с использованием стоячей волны более предпочтительна для захвата, ориентации, позиционирования и отпускания небольших изделий различной формы. Левитация в ближнем поле больше подходит для управления движением и транспорта плоских изделий.

В итоге напрашивается другой вывод — нет в мире совершенства. Хотя, к совершенству можно все-таки немного приблизиться. Магистральное направление в области технической левитации скорее всего скрывается за словом «комбинаторика». В результате удачного объединения двух или более альтернативных систем, как правило, появляются новые технические решения, сочетающие достоинства и исключающие недостатки их составляющих. Об этом говорит история развития техники вообще, а не только в области микроэлектроники. Реальный пример такого сочетания приведен и в этой статье — бесконтактный транспорт пластин с одновременным использованием ультразвуковой и аэродинамической левитации.

image40 5e958d287fe2557a5343cc12 jpg

Рис. 45. Диамагнитная левитация [17]

На примере, одного из самых известных своим диамагнетизмом материала, рассмотрим диамагнитную левитацию. Перед нами, так называемая диамагнитная ловушка, на основе двух конусовидных кристаллов висмута. В диамагнетиках возникает слабое магнитное поле, когда они помещены в среду внешнего магнитного поля. Маленький, квадратный неодимовый магнит левитирует, потому что снизу и сверху навстречу его собственному магнитному полю, действуют, образовавшиеся в ответ магнитные поля конусов.

Магнитная левитация крупных объектов

Магнитная левитация нашла свое применение не только при создании сувениров. Одним из самых масштабных способов использования данной технологии является современный железнодорожный транспорт на магнитной подушке. Такой поезд двигается очень тихо, поскольку не имеет колес, которые создают трение и стук. Как следствие самый известный проект такого транспорта, который был построен в Японии, смог развить скорость в 581 км/час. Единственный в мире поезд, который работает по данной технологии на постоянном маршруте, располагается в Шанхае. Он соединяет метро и аэропорт. Поезд позволяет преодолевать расстояние в 30 км между конечными станциями приблизительно за 7 минут.

image41 5e958d277fe2557a5343cc0f jpg

Рис. 46. Пример магнитной левитации. Поезд на магнитной подушке [28]

Магнитный генератор Эда Лидскалнинша для левитации

Латышский эмигрант Эдвард Лидскалнинш построил в Америке замок из тяжелых плит. При этом он не пользовался кранами, а всем говорил, что открыл секрет перемещения блоков по воздуху строителями Великих пирамид в Гизе. Его

Коралловый замок представляет комплекс огромных статуй и мегалитов общим весом 1100 тонн, сооруженных вручную, без использования машин, в Калифорнии.

В комплекс входят сама двухэтажная квадратная башня весом 243 тонны, различные строения, массивные стены, подземный бассейн с винтовой лестницей, каменная карта Флориды, грубо вытесанные кресла, стол в виде сердца, точные солнечные часы, каменные Марс и Сатурн, а также 30 тонный месяц, своим рогом точно указывающий на Полярную звезду, и многое другое. Все это расположено на площади более 40 гектаров.

Низкого роста и малого веса (152 см, 45 кг) и слабый на вид Эдвард в одиночку 20 лет строил вручную замок, таская с побережья громадные глыбы кораллового известняка, и вытесывал из него блоки, не используя даже примитивного отбойного молотка — все инструменты он сделал из брошенных автомобильных останков

image42 5e958d257fe2557a5343cc0c jpg

Рис. 47. Коралловый замок [35]

Каким образом Эдвард двигал и поднимал многотонные блоки, остается загадкой: он был очень скрытным и работал исключительно по ночам.

Многочисленные попытки любопытных соседей подглядеть, как продвигается работа, не увенчались успехом: стоило кому-нибудь появиться в окрестностях замка, как работа тут же останавливалась. В свои владения «угрюмый Эд» пускал без особой охоты: он бесшумно вырастал за спиной непрошенного гостя и стоял молча, пока тот не убирался. Когда рядом с коралловым замком вознамерился построить виллу энергичный адвокат из Луизианы, Эдвард попросту перевез свое детище в другое место, на 10 миль южнее.

Как ему это удалось — еще один вопрос, ответа на который нет по сей день. Известно, что он нанял мощный грузовик, который приезжал каждое утро. Шофер уходил на время погрузки, а возвращался около полудня, когда кузов был уже заполнен коралловыми блоком (блоками), каждый из которых весил 5 — 6 тонн. Этот грузовик видели многие. Но никто не видел, как Эд погружал или разгружал машину. Соседи в один голос утверждают, что никаких тягачей или подъемников у него не было.

На все расспросы Эд гордо отвечал: «Я открыл секрет строителей пирамид!» Люди также замечали, как он пел песни своим камням. Утверждали также, что он строил свой замок на месте посадки НЛО. В 1952 году Э. Лидскалнинш скоропостижно умер от рака желудка. После его смерти в комнате на вершине квадратной башни нашли отрывочные записи, в которых что-то говорится о магнетизме Земли и «управлении потоками космической энергии». Но не было никаких конкретных разъяснений

Через несколько лет после смерти Эда заинтригованное Американское инженерное общество, желая доказать обман строителя замка, провело собственный эксперимент: взяли в аренду самый мощный бульдозер и попытались сдвинуть с места один из блоков, который Эдвард не успел использовать в строительстве. Ничего не вышло. Таким образом, тайна сооружения и перевозки замка так и осталась неразрешимой. Проезд до Кораллового замка: от Майами ехать на машине по главной магистрали Флориды в сторону Флорида-Сити; на одном из перекрестков с указателем «Коралловый замок 3 мили» повернуть на запад

Аппарат, что находятся механизмы, превращён в музей [35].

image43 5e958d237fe2557a5343cc09 jpg

Рис. 48. Внутренняя часть Кораллового замка с механизмами [35]

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Популярные советы на каждый день
Adblock
detector