Теория кругооборота электромагнитного излучения во вселенной белик: ЗАО «СибНИИЦМТ» — Д.В. БЕЛИК «ТЕОРИЯ КРУГООБОРОТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ВО ВСЕЛЕННОЙ»

Содержание

Белик, Дмитрий Васильевич - Теория кругооборота электромагнитного излучения во Вселенной = The Theory of circulation of electromagnetic radiation in the Universe : науч. изд.


Поиск по определенным полям

Чтобы сузить результаты поисковой выдачи, можно уточнить запрос, указав поля, по которым производить поиск. Список полей представлен выше. Например:

author:иванов

Можно искать по нескольким полям одновременно:

author:иванов title:исследование

Логически операторы

По умолчанию используется оператор AND.
Оператор AND означает, что документ должен соответствовать всем элементам в группе:

исследование разработка

author:иванов title:разработка

оператор OR означает, что документ должен соответствовать одному из значений в группе:

исследование OR разработка

author:иванов OR title:разработка

оператор NOT исключает документы, содержащие данный элемент:

исследование NOT разработка

author:иванов NOT title:разработка

Тип поиска

При написании запроса можно указывать способ, по которому фраза будет искаться. Поддерживается четыре метода: поиск с учетом морфологии, без морфологии, поиск префикса, поиск фразы.
По-умолчанию, поиск производится с учетом морфологии.
Для поиска без морфологии, перед словами в фразе достаточно поставить знак "доллар":

$исследование $развития

Для поиска префикса нужно поставить звездочку после запроса:

исследование*

Для поиска фразы нужно заключить запрос в двойные кавычки:

"исследование и разработка"

Поиск по синонимам

Для включения в результаты поиска синонимов слова нужно поставить решётку "#" перед словом или перед выражением в скобках.
В применении к одному слову для него будет найдено до трёх синонимов.
В применении к выражению в скобках к каждому слову будет добавлен синоним, если он был найден.
Не сочетается с поиском без морфологии, поиском по префиксу или поиском по фразе.

#исследование

Группировка

Для того, чтобы сгруппировать поисковые фразы нужно использовать скобки. Это позволяет управлять булевой логикой запроса.
Например, нужно составить запрос: найти документы у которых автор Иванов или Петров, и заглавие содержит слова исследование или разработка:

author:(иванов OR петров) title:(исследование OR разработка)

Приблизительный поиск слова

Для приблизительного поиска нужно поставить тильду "~" в конце слова из фразы. Например:

бром~

При поиске будут найдены такие слова, как "бром", "ром", "пром" и т.д.
Можно дополнительно указать максимальное количество возможных правок: 0, 1 или 2. 4 разработка

По умолчанию, уровень равен 1. Допустимые значения - положительное вещественное число.
Поиск в интервале

Для указания интервала, в котором должно находиться значение какого-то поля, следует указать в скобках граничные значения, разделенные оператором TO.
Будет произведена лексикографическая сортировка.

author:[Иванов TO Петров]

Будут возвращены результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, Иванов и Петров будут включены в результат.

author:{Иванов TO Петров}

Такой запрос вернёт результаты с автором, начиная от Иванова и заканчивая Петровым, но Иванов и Петров не будут включены в результат.
Для того, чтобы включить значение в интервал, используйте квадратные скобки. Для исключения значения используйте фигурные скобки.

Теоретические аспекты оценки взаимосвязи ультранизких электромагнитных излучений человеческого организма и окружающего пространства Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

УДК 538.8

Д. В. Белик, д-р техн. наук

Новосибирский государственный технический университет (НИИ медицинской инженерии)

Теоретические аспекты оценки взаимосвязи ультранизких электромагнитных излучений человеческого организма и окружающего пространства

Ключевые слова: ультранизкие электромагнитные излучения (УН ЭМИ), «выживание» организма человека, УН ЭМИ мозга

До настоящего времени мало изучены ультранизкие электромагнитные излучения (УН ЭМИ), или по международной классификации — инфрагипернизкие ЭМИ, их влияние как на процессы в атмосфере Земли и ее недрах, так и на человеческий организм.

Не исследованы отклики организма человека на воздействия этих частот ЭМИ, возможная генерация их мозгом человека как тестовых, сравнимых по диапазону частот излучений с воздействующими сигналами ЭМИ объектов, генерирующих УН ЭМИ — Солнцем, планетами Солнечной системы, внутренними процессами Солнца и планет, других систем Вселенной. В данной статье предложена теория, рассматривающая аспекты такого влияния УН ЭМИ космических систем на человека и наоборот.

Введение

Многие исследователи [1-3] в своих работах упоминают циклы природных катаклизмов, зарегистрированных на Земле. Можно их указать: ~ 400 тыс. лет; ~ 100 тыс. лет; ~ 41 тыс. лет; ~ 21 тыс. лет; 1800 лет; 60 лет; 11-12 лет. Все они увязывались с внешними и внутригалактическими факторами, при этом природу этих факторов никто четко не обозначил. А если добавить к этому, что такие циклы природных изменений, как 1 год, 1 месяц — и земной, и лунный, могут быть критичными для организма человека, то постановка проблемы очевидна.

Почему эти цикличности присутствуют и как они воздействуют на организм человека, т. е. через какой физический фактор обуславливаются эти цикличности, тем более, как оценивать переходные характеристики этого фактора, наступление и их влияние на человека — до сих пор достаточно

верного взгляда на эти проблемы не было. Поэтому в данном труде делается попытка оценить значение УН ЭМИ в природе.

Основная часть

Нужно отметить, что космические преобразования, как показывает хронофизика, выраженные в физических процессах во времени, например ЭМИ различных частот, оказывают очень большое влияние на все системы человека, в том числе на его сознание, возможно, и на генную структуру, что рассматривается такими науками, как хронобиология и хрономедицина [1-3]. Особо важно отметить значение систем, генерирующих УН ЭМИ, таких как Солнце, планеты при их инерционном, не всегда равномерном движении в космическом пространстве, с конвективными и кавитационными составляющими УН ЭМИ внутри планет и с электрическими процессами в атмосферах планет.

Физико-химические преобразования, вызванные УН ЭМИ (часто определяют как циклы) и происходящие в организмах многих людей, кроме физиологических процессов, в связи с тем что они напрямую действуют на кору головного мозга и преобразования внутри его, могут порождать управляемую адаптацию, что называется «выживанием» человека как живой системы, также генерирующей определенные диапазоны ЭМИ, в том числе УН ЭМИ [1, 4-7].

Под процессом «выживания» в данном случае подразумевается многофакторная система внешнего и внутреннего бытия человека с учетом различных воздействий, главной целью которой является сохранение человека, структур его организма как части системы для решения кроме обычных рутинных вопросов вселенских проблем преобразования нашего Мира или его бытия.

Человек — это субъект с определенными потенциями, которые выражаются в его деятельности в

каком-то из государств, существующих на Земле. Обычно эти потенции даже у человека с высоким уровнем общественного положения невелики, учитывая конкуренцию со стороны ему подобных, а также ресурс человеческого организма. Однако вселенская функция человека требует выполнения определенных «неосознанных» квазирефлекторных действий, способных помогать «выживанию» человека как излучателя ультранизких (инфрагипер-низких) электромагнитных излучений, мозга и организма в целом, и требует быть связанным с космическими процессами, что может многое объяснить в необходимости и закономерности существования человека. Можно предположить и рассмотреть систему обратных связей между УН ЭМИ человека и космических образований и системами в их среде, планетами и звездами [1, 8].

Эта система обратных связей действует следующим образом: человек получает и трансформирует через свой организм:

• энергетические импульсы посредством УН ЭМИ, вызванных конвекционными и кавитацион-ными процессами внутри Земли, Луны, Солнца и других планет Солнечной системы, различные поля и лучевые воздействия, шаровые и обычные молнии, вторичные излучения атмосферы, электрические процессы в организме, спровоцированные пищей, водой, воздухом;

• информационные ритмы через быт, сказки (мифы), сочетание звуков (речь), книги, телевидение, радио, ритмы, данные от рождения, обусловленные определенными характеристиками внешних воздействий при зачатии и рождении человека, спроецированные на общественные установки — законы, общественные взгляды и выработанное собственное мировоззрение, особенно религиозное, а также определяемые целеуказаниями внутри себя и вне себя;

• электрические, магнитные, тензо- и другие сигналы, поступающие на сенсорные датчики (БАТ и БАЗ и т. д.) организма человека и преобразованные в сигналы, корректирующие состояния кар-диосистемы, центральной нервной системы (ЦНС) и других систем и имеющие возможность синхронизировать или десинхронизировать внутренние реакции организма;

• механизмы выработки решений при бессознательных и рефлекторных мотивациях, дающиеся человеку при рождении и развиваемые в процессе пополнения информации на бессознательном уровне, так называемые немотивированные действия;

• резонансные характеристики клеточных массивов различных биотканей и систем организма в целом, изменения во времени, которое определяется в данном случае как последовательность преобразований энергии в разнообразии ее качественных характеристик, обусловленных УН ЭМИ и их гармониками;

• осмотические и диффузионные процессы во Вселенной основных элементов Н+, Н2, Не, кото-

рые охватывают космическое пространство, звезды, планеты и человеческий организм. ..

В организме человека в процессе «выживания» энергия в различных ее видах, характеристики ритмов и воздействий могут подвергаться изменениям исходя из физической конституции индивида, внутренней синхронизации систем и организма в целом, а также в течение социальных процессов в обществе с определенным религиозным базисом, в котором проживает человек в своем объемном существовании. Однако в массиве человеческого общества эта энергия трансформируется в УН ЭМИ.

Особо необходимо остановиться на таком понятии, как «слово», или «речь» человека на определенном языке, которое важно как коммутационное средство.

Но любое «слово», кроме лингвистическо-логи-ческих смыслов, несет в себе процесс излучения ЭМИ и диапазон, определенный УН ЭМИ.

Часто оцениваются вербальные параметры «слова», но не характеристики УН ЭМИ, излучаемые в момент их произнесения. УН ЭМИ головного мозга организма человека через электрические преобразования «слова» могут управлять волей множества людей. Особенно это заметно при гипнотиче-ско-политических сеансах, проводимых в обществе, и в лечебной практике в частности. Даже низкочастотные составляющие тембра голоса гипнотизера, говорящего «слово», электрически через ЦНС гипнотизируемого преобразуются в электрические сигналы УН ЭМИ, близкие по частоте с УН ЭМИ, излучаемыми от планет и звезд Вселенной, позволяют управлять действиями как единичных людей, так и обществ. Через таких людей, возможно, творится история и социальные процессы, нацеленные опять же на «выживание» человека как системы, излучающей необходимые УН ЭМИ.

Уровень сигналов, излучаемых мозгом человека вовне, учитывая вышеизложенное, мал по мощности, нестабилен по фазе и частоте, что, чаще всего, характерно при рассогласовании общественных мировых и религиозных процессов, и дает малый уровень УН ЭМИ, которые транслируются вовне [1, 8, 9].

Как пример, значение физиологических реакций генерализованных изменений электроэнцефалограммы не может быть определено одними электрофизиологическими методами, но лишь в сочетании с другими методами исследований может дать оценку возможности «выживания» индивида, или, точнее, организма человека, результаты которой должны быть сведены к одному знаменателю, объясняющему связь человека с космическими процессами, такому, который бы обосновывал низкую частоту а-, |3- и других колебаний ритмов и малоизученных, так называемых медленных ритмов. Такой знаменатель и есть то, что мозг человека постоянно излучает сигнал стабильной ульт-

ранизкой ЭМИ, которая сочетается с УН ЭМИ Земли, планет, Солнца и других космических образований. Возможны резонансы и корректировка УН ЭМИ любого из этих объектов.

Угнетение или вызывание изменений ритмов либо подавления отдельных их значений не позволяет говорить о том, что основная излучаемая частота имеет девиации. Для подтверждения этого попытаемся рассмотреть спектральные характеристики ритмов мозга человека.

К мозгу человека транслируется до 20 % всего объема крови, что свидетельствует о большой энергетической составляющей его работы.

Также нужно отметить, что нормальный человек использует в своей деятельности только 5-10 % потенциала своего мозга, что соответствует только 2 % от общей энергии, получаемой им. И поэтому, вполне вероятно, что 18 % энергии организма приходится на излучение УН ЭМИ в космическое пространство с целью, о которой говорилось выше. Возможно, что нейроны, которых около 1011, не только выполняют функции, связанные с выживанием организма, т. е. оперативные, но и работают на общий суммарный результат, когда как бы задействован единый общечеловеческий мозг, аналогично большому компьютеру, цели которого неизвестны никому. Конечно, антенное поле 40-50 м2 серого вещества поверхности мозга человека должно, кроме того, работать и на прием информации от работающих космических систем и «управляющего Разума» и, прежде всего, планет Солнечной системы. Переработка этой информации, корректировка частоты излучения и фазы ведутся человеческим мозгом постоянно и независимо от его желания, в подсознании.

Как показывают многочисленные исследования, электрическая активность мозга человека проявляется в следующих основных ритмах электроэнцефалограммы.

Дельта-ритм. Амплитуда колебаний достигает 500-1000 мкВ, частота 0,5-3 Гц.

Альфа-ритм. Амплитуда ритма не постоянна, она варьируется от 0 до 120 мкВ. Частота его 813 Гц.

Бета-ритм. Частота 14-40 Гц при амплитуде 5-50 мкВ.

Гамма-ритм. Занимает диапазон от 40-100 Гц и выше.

Тета-ритм. Частота 3-7 Гц при амплитуде 140250 мкВ.

Мю-ритмы и лямбда-волны. Мю-ритм имеет частоту 9 ± 2 Гц при амплитуде 20-40 мкВ. Лямбда-волны наблюдаются в виде одиночных положительных колебаний с последующей иногда отрицательной фазой с периодом 250 мс и частотой 4 Гц.

Предполагаемые В-, С-ритмы должны быть с отрицательной фазой и частотой, указанными в табл. 1, и отмечаются как случайные.

Все вышеизложенное позволяет говорить о ритмах мозга как об определенных спектральных составляющих сигнала, о котором упоминалось выше.

Если попытаться построить спектральную характеристику предполагаемого сигнала, построенного на ритмах мозга, то она будет выглядеть, как показано на рис. 1.

Диапазон X пока не имеет точных измерений и требует научных исследований по оценке ритмов и их величин.

График модуля электрического потенциала ритмов головного мозга изображен на рис. 2.

Результаты экспериментов подтверждают теоретические посылы, изложенные выше, и объясняют низкочастотный диапазон ритмов мозга.

С учетом данных, приведенных на рис. 2 и в табл. 1 и общей теории сигналов, можно сделать вывод о форме этого ЭМ-сигнала, как через обратное преобразование Фурье, так и через преобразование Хартли. При этом должен быть аппроксимирован диапазон X, на основании наших предпо-

Таблица 1 1 Таблица гармоник сигнала, излучаемого мозгом человека

Условное обозначение Ритм мозга Диапазон девиаций, Гц Частота гармоники (ритма) относительно 0, Гц и , мкВ Значение гармоники

1' А 2,5 1,75 -1000 -

1 X(или А) -2,2 3,5 -120 Отрицательное

2 е 4 5 -250 -

2' в -3 8,5 -20 Отрицательное

3 а 5 11 -150 -

3' С ~2,5 13,5 -10 Отрицательное

4 Р 26 27 -20 -

5 У 60 70 -15 -

II вариант I вариант

г * 3' 254 40 50

5 75

100

Гц

Рис. 1

Спектральная характеристика предполагаемого сигнала, построенная на ритмах мозга

ложений. Предложены варианты I и II. Выбираем вариант II.

Если предположить, что а-, Р-, 0-, у-, Д-, ц- и X-ритмы мозга человека являются гармоническими составляющими излучаемого мозгом человека сигнала, то преобразование Хартли даст нам

Щ(ю) = | (вт юхи - сое юхи + 1) / ю,

о

(1)

представленное на рис. 3.

Правая часть приведенного на рис. 3 графика гармонических составляющих преобразования Хартли совпадает с рис. 1, на котором представлена спектральная характеристика предполагаемого сигнала, построенная на ритмах мозга. Далее проведено обратное преобразование Хартли, и в результате получена форма сигнала УН ЭМИ головного мозга человека, изображенная на рис. 4.

Общий вывод из приведенного материала таков: головной мозг излучает постоянно в течение жизни УН ЭМИ, при этом длительность импульсов и их частота определяются исходя из факторов общевселенских соотношений частот УН ЭМИ планет и Солнца и других планет и конвекционных и кавитационных процессов внутри.

Мобильность человеческого организма, возможность перемещаться в пространстве как земном, так и космическом при развитии цивилизации позволяют сохранять аппарат стабильного излучения

1 2 3 25 4

Рис. 2

График модуля электрического потенциала ритмов головного мозга (гармоник)

Рис. 3

График гармонических составляющих преобразования Хартли

УН ЭМИ, который необходим для Солнечной системы и Вселенной в целом.

В космическом пространстве имеются трансформированные из пределов Вселенной УН ЭМИ, обладающие потенцией воздействий на окружающее нас пространство. Под трансформированными ЭМИ имеется в виду влияние энергетических пучностей УН ЭМИ на структуры, состоящие из элементарных частиц, атомарные структуры, постоянно имеющиеся в космическом пространстве, что сначала создает в их взаимодействии плазму, а затем, при ее охлаждении, появляются новые атомы и молекулярные структуры, что может приводить в итоге к образованию планет, звезд и других составляющих Вселенной. А поскольку, как уже показано, все вокруг нас есть процесс трансформирования ЭМИ, то, если нет ЭМИ энергетических преобразований в пространстве Вселенной, значит, нет и времени. Время излучается в пространство вместе с ЭМИ.

Рис. 4

Результат обратного преобразования Хартли — форма сигнала УН ЭМИ головного

мозга человека

Т

В пространстве могут быть два условных физических времени:

• положительное, когда процессы преобразования ЭМИ идут от плазмы к звездам и планетам;

• отрицательное, когда твердые планетные, звездные, межзвездные структуры преобразуются в плазму и далее в ЭМИ.

Они (УН ЭМИ) существуют одновременно в различных «точках» Вселенной, и между ними существует постоянное взаимодействие, результатом которого может быть, в том числе, и хаос, неопределенность, которая есть безвременье.

В наш период в нашей Солнечной системе преобладает положительное время, в котором посредством ЭМИ и кодами «Вселенского существования», содержащееся, как предполагается, в модуляциях УН ЭМИ, определена программа и нашей жизни на Земле, и в Солнечной системе. Также нужно отметить, что при рождении человека через УН ЭМИ вводятся все его параметры, в том числе интеллектуальные, повышающие возможности «выживания», и определенные параметры будущего, заложенные в его подсознании.

Нужно отметить, что и человек, и его генератор ЭМИ с накопленной информацией, возможно, по окончании своей жизни как физический объект дают всплеск ЭМИ на определенной частоте, в котором зашифрованы «параметры» жизненных установок и уровня значения его (человека) для вселенского мироздания, т. е. преобразования идут в отрицательном времени от материи к УН ЭМИ. Это выражается следующим образом: от электронного состояния в ЦНС взрослого человека в настоящем времени, через время жизни к детству, через промежуточные этапы жизни, идет «считывание» информации, для каждого индивидуально, но с выборкой, необходимой для управления определенными планетами и системами в целом.

Несмотря на широкое и успешное применение методов регистрации биоэлектрической активности тканей и органов человека для прикладных задач медицины и биологии, механизмы генерации биопотенциалов и электромагнитных полей остаются на сегодня неясными, что утверждают многие исследователи. В предложенной схеме связей человека со вселенскими процессами эта связь прослеживается или, по крайней мере, как-то помечается [1, 3].

Хотелось бы дополнительно отметить, что все процессы в организме неразрывно связаны со временем, в рамках которого они происходят. Эта связь осуществляется, прежде всего, через управление этими процессами с помощью подобия биоэлектромагнитного генератора, определяющего биоритмические характеристики работы всего организма в целом во время его «выживания» на Земле. Синхронизация этого биогенератора происходит за счет воздействия на сенсорную систему медленно изменяющихся физических факторов кос-

мофизической и геогенной природы, которая определяет рецепторную генерацию периодических синхроимпульсов с определенными параметрами. Сигналы основного биогенератора определяют динамику работы различных отделов ЦНС, в том числе и корковых структур головного мозга, которые управляют процессами, происходящими в организме. В свою очередь, физико-химические процессы, происходящие в организме на любом уровне, осуществляют при помощи рецепторных систем генерацию и передачу сигналов, обрабатываемых в ЦНС и формирующих последующую логику работы организма и генерацию сигналов, направленных вовне. Быстроизменяющиеся физические факторы, воздействующие на организм через рецепторную систему, формируют в ЦНС условие старта процессов и реакций в организме, корректируя их длительность и «кварцуя» точку отсчета во временных рамках конкретных физиологических процессов и работы организма в целом.

Описанные процессы достаточно четко интерпретируются на электроэнцефалограмме, где выделяют секундные, десятисекундные, минутные и даже часовые ритмы функционирования ЦНС человека. В последнее время все большее внимание привлекают вопросы однодневной, многомесячной, многолетней ритмики, а также их биоэлектрических принципов. О них сказано выше. Но варианты их происхождения требуют дальнейшего уточнения.

Длительность воздействия физическими факторами играет определяющую роль в формировании качественных и количественных показателей функциональных сдвигов и соответствующего им контрактивного ответа в организме. Наиболее чувствительными к длительности воздействия того или иного физического фактора, наряду с фоторецепторами, являются также слуховые и двигательные рецепторы и в меньшей степени ноцицепторы и терморецепторы (рис. 5).

Прибавляя к вышесказанному существующие сегодня представления о времени как о факторе, связующем биофизические, электромагнитные процессы между собой, констатируем следующие основополагающие принципы протекания гомеостатиче-ских процессов и функционирования организма в целом:

• понятие времени для живой системы характеризуется диалектическим единством между временем существования организма как целого во внеш/

ней среде и наличием ряда «временных шкал» через УН ЭМИ, согласно которым протекают различные процессы в организме, динамика которых может быть изменена за счет переопределения характера физиовоздействий, воспринимаемых его сенсорной системой;

• для процесса жизнедеятельности организма в рамках внешней среды как совокупности гомео-статических процессов и каждого из этих процессов в отдельности характерна неразрывная связь

Медленно изменяющиеся физические факторы

Быстро изменяющиеся физические факторы

Рецепторная система

Биоэлектрогенератор

ЦНС

Реакция в организме

Генерация энцефалосигналов вовне для корректировки космических параметров движения планет и систем

Рис. 5| Принцип функционирования организма во времени

между их реализацией в циклической (биоритмической) форме вызванных УН ЭМИ и в форме, характеризуемой очень медленным установлением;

• с одной стороны, временные параметры внешней среды формируют для биологического объекта условия существования, в том числе через УН ЭМИ, а с другой стороны, сам объект представляет собой итог собственных процессов развития за все время жизни с генерацией сигналов вовне;

• временные параметры как внешней среды, так и внутренних процессов биологической системы и состояния этих параметров могут выполнять и роль фона, на котором развиваются те или иные изменения, и роль фактора, вызывающего эти изменения при девиациях УН ЭМИ;

• организм представляет собой систему, в которой процессы происходят во времени, связанном с физиологическим «старением», и находятся под влиянием времени, прошедшего за весь период существования данного организма как функциональной единицы, а также под влиянием физиовоздей-ствий во время, прошедшее за период с момента отсчета начальных фаз циклов различных видов

ритмической активности (УН ЭМИ), определяющих

/

временные параметры реакций в организме.

На сегодня определено, что рабочие ритмы функциональных систем человеческого организма имеют частотный диапазон от 10~9 до 103 Гц. Таким образом, свыше 300 функциональных систем организма работают в циркадианном, околосуточном (0,86-10~5 Гц), или околомесячном (0,2-10 7 Гц), окологодовом ритмах, что определяется УН ЭМИ Земли, Луны, Солнца.

Поскольку, как уже говорилось, только незначительная часть мозга человека используется для оперативной и интеллектуальной деятельности, то оставшаяся часть мозга, вполне возможно, определяет в усредненном значении стабилизацию всех частот УН ЭМИ в Солнечной системе или, по крайней мере, мозг человека связан с ними определенным законом.

Для человеческого организма как физиологического объекта опасны не сами ультранизкочастотные ЭМИ, а их девиации, в том числе УН ЭМИ конвекционных потоков внутри Земли, что влияет на стабильность систем человека, в том числе на кардиосистему, которая являет собой пример преобразования ЭМИ в сигналы информационного характера через ЦНС человека.

Нужно сказать о медицинских проблемах, возникающих в этом случае, поскольку генерация УН ЭМИ или физиовоздействие УН ЭМИ предполагают изменения в системах организма, что приводит к болезням, и требуют особых физиологических и медицинских исследований. Эти исследования могут помочь устранить многие болезни или «предтечи» этих болезней даже, вероятно, простыми медицинскими технологиями.

Выводы и заключение

Поскольку медицина в настоящее время занимается в основном лечением последствий неправильного развития организма человека в течение его «здоровой» жизни, можно сделать несколько предположений, которые при своем фактическом подтверждении могли бы существенно снизить риск возникновения заболеваний у человека, особенно таких как кардио- и онкозаболевания.

Основной причиной дезорганизации нормального жизненного цикла человека являются электромагнитные процессы, протекающие вокруг его организма и излучаемые разными источниками, чаще всего промышленного и военного назначения. Далее нужно взглянуть на экологические проблемы и постараться понять, что они заключаются не в том, что человек вдыхает загрязненный воздух, пьет некачественную воду и т. д., а в том, что загрязненные воздух и вода своими химическими компонентами не дают ему в полной мере получать подпитку УН ЭМИ из окружающей среды для

корректировки внутренних процессов в организме: электролитических и электрических, в том числе кардиосистемы и генных структур. Такая разбалан-сировка, может быть, и вызывает неуправляемый рост раковых клеточных структур и «деформирует» сосудистую структуру кардиосистем.

Возможно, аналогично влияют на человеческий организм полеты спутников и самолетов, а также плазменных образований (как холодной, так и горячей плазмы) вследствие того, что, предположительно, излучают УН ЭМИ и искажают нормальный процесс систем резонансов структур организма и окружающего мира.

Давно интуитивно человек определил возможность целебных воздействий физических факторов на свой организм, как бы вырвав положительный эффект из контекста общего итога таких воздействий. А они чаще всего отрицательные, тем более дозированные, поскольку их воздействие на человеческий организм до сих пор научно не обосновано. Также проблематична диагностика заболеваний с применением сильных магнитных полей в ЯМР-томографе и ультразвуковых излучений (УЗИ), как при диагностике, так и при хирургических процедурах. Следствием вышеуказанных воздействий на организм человека являются серьезные заболевания, о которых сказано выше.

Для исключения вышеуказанных негативных последствий необходимо заняться «сохранением» здоровья человека:

• через изучение излучения УН ЭМИ человека и сигналов, регулирующих работу организма человека, а также создание электронной системы, устраняющей искажения электромагнитной «цивилизации» сегодняшнего дня;

• уменьшение нагрузки физиовоздействий в лечебных целях на организм человека в течение его жизни;

• уменьшение промышленных и военных ЭМИ вокруг мест обитания человека.

Следовательно, требуется корректировка такого понятия, как жизненный цикл организма человека в планах высокоразвитых государств выхода из создавшегося положения и снижения уровней причинных факторов заболеваний, о которых сказано выше.

Все изложенное требует большого количества научных исследований и уточнений. Но использование отмеченных факторов, при лечебных целях или изменении формы профилактики заболеваний, начиная с рождения, может дать значительный положительный результат.

| Л и т е р а т у р а |

1. Велик Д. В. Теория кругооборота электромагнитного излучения во Вселенной. Новосибирск: Новоси-бир. книж. из-во, 2008.

2. Комаров Ф. И., Раппопорт С. И. Хронобиология и хрономедицина. М.: Триада-Х, 2000.

3. Велик Д. В., Велик К. Д. Контрактивная биоэлектрокинетика. Новосибирск: Сибир. книж. из-во, 2005.

4. Маракушев А. А. Происхождение и эволюция Земли и других планет Солнечной системы. М.: Наука, 1992.

5. Молоденский С. М. Приливы, нутиции и внутреннее строение Земли. М., 1984.

6. Монин А. С. История Земли. Л.: Наука, 1977.

7. Проблемы геофизики XXI века: Сб. науч. тр. в 2-х тт. М.: Наука, 2003.

8. Петров В. М. Электродинамика и распространение радиоволн. М., 2003.

9. Максвелл Дж. Кл. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. М.: Госиздат, 1954.

Научная библиотека НГТУ им. Г.П. Лыщинского: Тематические обзоры

Англ 53 В41

Basics of the Electromagnetic Physics / D.V.Belik – Novosibirsk Scientific Publication, 2012. – 165 p.: ill.
Пер. загл.: Начала электромагнитной физики.

Автор книги Белик Дмитрий Васильевич ранее работал в НГТУ заведующим кафедры систем сбора и обработки данных, доктор технических наук, профессор, генеральный директор Сибирского научно-исследовательского и испытательного центра медицинских технологий.

В данном труде сделана попытка объяснения устройства Вселенной исходя из преобразований электромагнитного излучения (ЭМИ), его «кругооборота», в том числе инфрагипернизкочастотного, названного автором ультранизкочастотным ЭМИ (УНЧ ЭМИ). Рассмотрены вопросы структуры Мира Миров и нашего Мира, время как физический и человеческий факторы, необходимость зарождения жизней (разных цивилизаций) с использованием различных физических законов, языков народов, Слова вообще, и излучений УНЧ ЭМИ человеческого мозга, о формировании Солнечной системы и Земли, об УНЧ ЭМИ атмосферы Земли и о Будущем энергетики и Человека вообще. В предлагаемой книге сформулированы характеристики взаимодействия через ЭМИ материального и живого мира между собой. Так, рассмотрена концепция двух времен: физического и субъективного, человеческого. Нужно отметить, что законы физики – это единый кодекс как для элементарных частиц, так и обычных структур нашего Мира, глобальных и космических объектов исследования. Попытки объяснений некоторых процессов, происходящих в системе ядерных структур (или других структур), «особыми законами» носят временный характер и приводят в дальнейшем к единым физическим закономерностям. В данном труде приведена гамма – электромагнитная модель элементарных частиц и атома. Законы кавитации, осмоса, электромагнитных излучений, атомарного и молекулярного воздействия и другие являются взаимно проникающими процессами (динамики физического мира) и могут приводиться к единому закону мироустройства – закону вечно действующих УНЧ ЭМИ и частиц, порождаемых и преобразуемых этими излучениями.

Книга предназначена для широкого круга исследователей.

Дата Автор Заглавие
2001 Кузнецов, Сергей Иванович Квазипериодические осцилляции и переменность рентгеновских источников Скорпион Х-1 и Лебедь Х-2 : Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. физ.-мат. наук : 01.03.02 / Кузнецов Сергей Иванович ; [Ин-т косм. исслед. РАН]
2005 Галеев, Алмаз Ильсурович Спектроскопическое исследование фотометрических аналогов Солнца : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.03.02 / Галеев Алмаз Ильсурович ; Российская академия наук, Главная астрономическая обсерватория
2004 Коптелова, Екатерина Александровна Исследование гравитационно-линзовой системы QSO2237+0305 (Крест Эйнштейна) : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.03.02 / Коптелова Екатерина Александровна ; Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, Физический факультет, Кафедра астрофизики и астрономии
2005 Верходанов, Олег Васильевич Методы и результаты наблюдательной радиокосмологии : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук : 01.03.02 / Верходанов Олег Васильевич ; Российская академия наук, Специальная астрофизическая обсерватория
2002 Шапошников, Владимир Евгеньевич Генерация и распространение излучения в магнитосфере и ионосфере Юпитера : Автореф. дис. на соиск. учен. степ. д-ра физ.-мат. наук : 01.03.02 / Шапошников Владимир Евгеньевич ; [Ин-т прикладной физики РАН, г. Н. Новгород]
2008 Хачатрян, Арутюн Григорьевич Об эволюции ранней Вселенной с темной энергией : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.04.02 / Хачатрян Арутюн Григорьевич ; Ереванский физический институт им. А. И. Алиханяна
1994   Attenuation length of families and eas at mountain levels / [Auth.] : V.G.Denisova, A.M.Dunaevsky, S.A.Karpova et al
1994 Ерохина, К. И. О поглощении солнечных нейтрино ядрами 98Mo
2008 Белик, Дмитрий Васильевич (доктор технических наук ; род. 1950) Теория кругооборота электромагнитного излучения во Вселенной = The theory of circulation of electromagnetic radiation in the Universe / Д. В. Белик
2009 Барсуков, Дмитрий Петрович Изгибное гамма-излучение в полярных областях радиопульсаров с недипольным магнитным полем : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.03.02 / Барсуков Дмитрий Петрович ; [Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. Иоффе РАН]
2009 Ибрагимов, Аскар Абдуллович Переменное рентгеновское излучение от аккрецирующих черных дыр и нейронных звезд : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.03.02 / Ибрагимов Аскар Абдуллович ; [Казанский государственный университет]
2010 Белик, Дмитрий Васильевич (доктор технических наук ; род. 1950) Начала электромагнитной физики / Д. В. Белик
2010 Бадьин, Дмитрий Алексеевич Анализ и моделирование свойств вторичного излучения гамма-всплесков : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.03.02 / Бадьин Дмитрий Алексеевич ; [Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова]
2011 Каленский, Сергей Владимирович (доктор физико-математических наук) Мазерное и тепловое радиоизлучение молекул в окрестностях протозвезд на ранних этапах эволюции : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук : 01.03.02 / Каленский Сергей Владимирович ; Российская академия наук, Физический институт им. П. Н. Лебедева, Астрокосмический центр
2013 Июдин, Анатолий Федорович (кандидат физико-математических наук) Ядерные гамма-линии в исследованиях астрофизических объектов Галактики и Метагалактики : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук : специальность 01.03.02 Астрофизика и звездная астрономия / Июдин Анатолий Федорович ; [Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д. В. Скобельцына Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова]
2005 Елисеева, Светлана Александровна Статика и возможность обнаружения потухших радиопульсаров : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.03.02 / Елисеева Светлана Александровна ; Московский физико-технический институт, Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН
2006 Человеков, Иван Васильевич Свойства рентгеновского излучения аккрецирующих нейтронных звезд со слабым магнитным полем по данным орбитальных обсерваторий ГРАНАТ, ИНТЕГРАЛ и RXTE : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.03.02 / Человеков Иван Васильевич ; [Институт космических исследований РАН]
2009 Осипов, Сергей Михайлович Исследования механизмов генерации магнитного поля и нетеплового излучения в плазме с релятивистскими частицами : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.03.02 / Осипов Сергей Михайлович ; [Учреждение Российской академии наук "Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе" РАН, Учреждение Российской академии наук "Академический физико-технологический университет"]
2009 Филиппова, Екатерина Владимировна Моделирование рентгеновского излучения компактных объектов, формирующегося в результате выброса с них вещества : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.03.02 / Филиппова Екатерина Владимировна ; [Институт космических исследований РАН]
2011 Полушкин, Сергей Васильевич Исследование тонкой пространственной структуры метанольных мазеров : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук : 01.03.02 / Полушкин Сергей Васильевич ; Российская академия наук Физический институт им.П. Н. Лебедева Астрокосмический центр

Анатомия электромагнитной волны

Энергия, мера способности выполнять работу, принимает разные формы и может трансформироваться из одного типа в другой. Примеры накопленной или потенциальной энергии включают батареи и воду за плотиной. Движущиеся объекты являются примерами кинетической энергии. Заряженные частицы, такие как электроны и протоны, при движении создают электромагнитные поля, и эти поля переносят энергию, которую мы называем электромагнитным излучением или светом.

Что такое электромагнитные и механические волны?

Механические волны и электромагнитные волны - два важных способа передачи энергии в окружающем нас мире.Волны в воде и звуковые волны в воздухе - два примера механических волн. Механические волны вызываются возмущением или вибрацией в веществе, будь то твердое тело, газ, жидкость или плазма. Материя, через которую распространяются волны, называется средой. Волны на воде образуются из-за колебаний жидкости, а звуковые волны из-за колебаний в газе (воздухе). Эти механические волны проходят через среду, заставляя молекулы сталкиваться друг с другом, как падающие домино, передавая энергию от одного к другому.Звуковые волны не могут распространяться в космическом вакууме, потому что нет среды для передачи этих механических волн.

Классические волны передают энергию, не перемещая материю через среду. Волны в пруду не переносят молекулы воды с места на место; скорее энергия волны проходит через воду, оставляя молекулы воды на месте, как жук, покачивающийся на волнах в воде.

Когда воздушный шар трется о шевелюру, создается астатический электрический заряд, заставляющий отдельные волоски отталкиваться друг от друга.Предоставлено: имбирный мясник

.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Электричество может быть статическим, как энергия, от которой волосы встают дыбом. Магнетизм также может быть статическим, как в магните холодильника. Изменяющееся магнитное поле вызовет изменяющееся электрическое поле, и наоборот - они связаны. Эти изменяющиеся поля образуют электромагнитные волны. Электромагнитные волны отличаются от механических волн тем, что для их распространения не требуется среда. Это означает, что электромагнитные волны могут распространяться не только через воздух и твердые материалы, но и через космический вакуум.

В 1860-х и 1870-х годах шотландский ученый по имени Джеймс Клерк Максвелл разработал научную теорию, объясняющую электромагнитные волны. Он заметил, что электрические и магнитные поля могут соединяться вместе, образуя электромагнитные волны. Он суммировал эту взаимосвязь между электричеством и магнетизмом в то, что теперь называется «уравнениями Максвелла».

Генрих Герц, немецкий физик, применил теории Максвелла для получения и приема радиоволн.Единица частоты радиоволны - один цикл в секунду - названа герцем в честь Генриха Герца.

Его эксперимент с радиоволнами решил две проблемы. Во-первых, он продемонстрировал на бетоне то, что Максвелл только предположил - что скорость радиоволн равна скорости света! Это доказало, что радиоволны были формой света! Во-вторых, Герц узнал, как заставить электрические и магнитные поля отделяться от проводов и становиться свободными, как волны Максвелла - электромагнитные волны.

ВОЛНЫ ИЛИ ЧАСТИЦЫ? ДА!

Свет состоит из дискретных пакетов энергии, называемых фотонами. Фотоны обладают импульсом, не имеют массы и движутся со скоростью света. Любой свет обладает как частицами, так и волнообразными свойствами. Как устроен инструмент для восприятия света, влияет на то, какие из этих свойств наблюдаются. Инструмент, который преломляет свет в спектр для анализа, является примером наблюдения волнообразного свойства света. Подобная частицам природа света наблюдается с помощью детекторов, используемых в цифровых камерах - отдельные фотоны высвобождают электроны, которые используются для обнаружения и хранения данных изображения.

ПОЛЯРИЗАЦИЯ

Одно из физических свойств света - то, что он может быть поляризованным. Поляризация - это измерение выравнивания электромагнитного поля. На рисунке выше электрическое поле (выделено красным) вертикально поляризовано. Представьте, что вы бросаете фрисби в частокол. В одной ориентации он пройдет, в другой - отвергнут. Это похоже на то, как солнцезащитные очки могут устранять блики, поглощая поляризованную часть света.

ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ

Термины свет, электромагнитные волны и излучение относятся к одному и тому же физическому явлению: электромагнитной энергии.Эту энергию можно описать частотой, длиной волны или энергией. Все три связаны математически, так что если вы знаете одно, вы можете вычислить два других. Радио и микроволны обычно описываются с точки зрения частоты (герцы), инфракрасного и видимого света с точки зрения длины волны (метры), а рентгеновские лучи и гамма-лучи с точки зрения энергии (электрон-вольт). Это научное соглашение, которое позволяет удобно использовать единицы с не слишком большими или слишком маленькими числами.

ЧАСТОТА

Количество гребней, которые проходят заданную точку в течение одной секунды, описывается как частота волны.Одна волна - или цикл - в секунду называется Герцем (Гц) в честь Генриха Герца, который установил существование радиоволн. Волна с двумя циклами, которая проходит точку за одну секунду, имеет частоту 2 Гц.

ДЛИНА ВОЛНЫ

У электромагнитных волн есть гребни и впадины, похожие на гребни и впадины океанских волн. Расстояние между гребнями - это длина волны. Самые короткие длины волн - это всего лишь доли размера атома, в то время как самые длинные волны, изучаемые в настоящее время учеными, могут быть больше диаметра нашей планеты!

ЭНЕРГИЯ

Электромагнитная волна также может быть описана с точки зрения ее энергии - в единицах измерения, называемых электрон-вольтами (эВ).Электрон-вольт - это количество кинетической энергии, необходимое для перемещения электрона через потенциал в один вольт. Двигаясь по спектру от длинных волн к коротким, энергия увеличивается по мере того, как длина волны укорачивается. Представьте себе скакалку, концы которой тянутся вверх и вниз. Чтобы веревка имела больше волн, требуется больше энергии.

Начало страницы | Далее: Wave Behaviors


Цитирование
APA

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научных миссий.(2010). Анатомия электромагнитной волны. Получено [укажите дату - например, 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/02_anatomy

MLA

Управление научной миссии. «Анатомия электромагнитной волны» NASA Science . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [укажите дату - например, 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov/ems/02_anatomy

Электромагнитная теория - обзор

Частицы в электромагнитных полях

Мы изучаем нерелятивистское движение частицы в электромагнитном поле.Обсуждение деталей основы электромагнитной теории, актуальной для наших целей, представлено ниже. Поля механики и электродинамики связаны посредством силы Лоренца ,

(1.70) F → = e (E → + x → ˙ × B →),

, который выражает, как электромагнитные поля влияют на движение. В этом смысле он носит аксиоматический характер и подвергся обширной и точной проверке. Из теории электромагнитных полей нам нужны два дополнительных знания, а именно, что электрическое и магнитное поля E → и B → может быть получено из потенциалов ϕ (x →, t) и A → (x →, t) при

E → = -∇ → ϕ-∂A → ∂t

и

B → = ∇ → × A →.

Подробности того, почему это действительно так, можно найти ниже. Таким образом, через потенциалы ϕ и A → сила Лоренца (уравнение 1.70) принимает вид

(1.71) F → = e (-∇ → ϕ-∂A → ∂t + x → ˙ × (∇ → × A →)).

Таким образом, k -я составляющая силы равна

(1.72) Fk = e (-∂ϕ∂xk-∂Ak∂t + (x → ˙ × (∇ → × A →)) k).

Однако, используя общий антисимметричный тензор ε ijk и Kronecker δ ij , мы видим, что

(1.73) (x → ˙ × (∇ → × A →)) k = Σijk, jɛix˙i (∇ → × A →) j = Σi, jɛijkx˙iΣl, mɛlmj∂Am∂xl = Σi, j, l, mɛkijɛlmjx ˙i∂Am∂xl = Σi, j, l, m (ɛkij) 2 (δklδim-δkmδil) x˙i∂Am∂xl = Σi, j (ɛkij) 2 (x˙i∂Ai∂xk-x˙i ∂Ak∂xi) = Σi (x˙i∂Ai∂xk-x˙i∂Ak∂xi) = ∂∂xk (x → ˙⋅A →) - (x → ˙⋅∇ →) Ак.

С другой стороны, полная производная по времени A k равна

(1.74) dAkdt = ∂Ak∂t + (x → ˙⋅∇ →) Ак.

Таким образом, уравнение. (1.73) можно переписать как

(1,75) (x → ˙ × (∇ → × A →)) k = ∂∂xk (x → ⋅⋅A →) -dAkdt + ∂Ak∂t.

Подставляя уравнение. (1,75) в уравнении.(1.72) для k -й компоненты силы получаем

(1.76) Fk = e (-∂∂xk (ϕ-x → ˙⋅A →) -dAkdt).

Хотя поначалу это кажется более сложным, теперь на самом деле легче угадать лагранжиан; на самом деле частичный ∂ / ∂xk предполагает, что ϕ-x → ⋅A → - член, отвечающий за силу. Однако из-за зависимости от скорости также присутствует вклад от d / dt (∂ / ∂x˙k); это, к счастью, дает только необходимый срок dAk / dt в уравнении. (1,76). Условия м x → ⋅⋅ может производиться, как и раньше, и в целом мы приходим к

(1.77) L (x →, x → ˙, t) = 12mx → ˙2-eϕ (x →, t) + eA → (x →, t) ⋅x → ˙.

Действительно, d / dt (∂L / ∂x˙k) -∂L / ∂xk = 0 для всех k = 1,2,3 эквивалентно Fk = mx¨k для всех k = 1,2,3, и, следовательно, уравнения Лагранжа дают правильный закон силы Лоренца.

Интересно посмотреть, что произойдет, если мы рассмотрим движение ансамбля нерелятивистских взаимодействующих частиц в электромагнитном поле, где силы взаимодействия F → ji, i ≠ j, выводятся из потенциалов Vji = Vji (| x → i-x → j |). Из предыдущих примеров мы должны попробовать

(1.78) = Σi = 1N12mix → ˙i-Σi = 1Neiϕi (x → i, t) + Σi = 1NeiA → i (x → i, t) ⋅x → ˙i-12Σi ≠ j = 1NVji.

Действительно, в данном случае d / dt (∂L / ∂x˙i, k) -∂L / ∂xi, k = 0 эквивалентно mix¨i, k = Fi, k + Σj ≠ iFji, k и, следовательно,

(1.79) ddt∂L∂x˙i, k-∂L∂xi, k = 0 для всех k = 1,2,3

эквивалентно

(1.80) mix → ¨i = F → i + Σj ≠ iF → ji,

, что снова дает правильные уравнения движения для i -й частицы.

Теперь перейдем к релятивистскому движению . В этом случае мы ограничимся рассмотрением движения одиночной частицы.Ситуация для ансамбля намного сложнее по разным причинам. Во-первых, потенциалы взаимодействия должны включать эффекты запаздывания. Во-вторых, частицы, движущиеся релятивистски, также создают сложные магнитные поля; следовательно, взаимодействие не просто выводится из скалярных потенциалов. На самом деле, материя настолько сложна, что до конца не изучена, и есть даже, казалось бы, парадоксальных ситуаций , в которых частицы, взаимодействуя релятивистски, продолжают ускоряться, приобретая неограниченную энергию (Parrott, 1987; Rohrlich, 1990).

В качестве первого шага рассмотрим релятивистское движение частицы под действием сил, возникающих только из потенциалов. Уравнение движения задается формулой

(1.81) F → = ddt (mx → ˙1-x → ˙2 / c2).

Мы пытаемся найти лагранжиан L (x →, x → ˙) такая, что ∂L / ∂x˙k дает mx → ˙k / 1-x → ˙2 / c2 и ∂L / ∂xk дает k -ю компоненту силы, F k , для K = 1,2,3. Позволять

(1.82) L (x →, x → ˙, t) = - mc21-x → ˙2 / c2-V (x →, t).

Дифференцируя L относительно x k , k = 1,2,3, получаем

(1.83) ∂L∂xk = -∂V∂xk = Fk.

Дифференциация L в отношении x˙k, k = 1,2,3, получаем

(1.84) ∂L∂x˙k = -mc2 (12) (1-x → ⋅2c2) -1/2 (-2x˙kc2) = mx˙k1-x → ˙2 / c2

Таким образом, Уравнения Лагранжа дают собственное уравнение движения.

Далее мы изучаем релятивистское движение частицы в полном электромагнитном поле . Основываясь на предыдущем опыте, мы ожидаем, что нам просто нужно объединить члены, которые приводят к силе Лоренца, с теми, которые приводят к релятивистской версии члена ускорения Ньютона, и, следовательно, мы вынуждены попробовать

(1.85) L = -mc21-x → ˙2 / c2 + ex → ˙⋅A → -eϕ,

где ϕ - скалярный потенциал для электрического поля и A → - векторный потенциал магнитного поля. Поскольку последний член не способствует d / dt (∂L / ∂x˙k), проверка того, что лагранжиан действительно правильный, следует, как и в предыдущих примерах.

Электромагнитное излучение - обзор

2.1.2 Общие понятия и свойства электромагнитного излучения

Электромагнитное (ЭМ) излучение - это форма волны, которая может характеризоваться скоростью c, длиной волны λ и частотой ν.Соотношение между ними можно охарактеризовать как

(2.1.1) c = λ⋅υ

Скорость электромагнитных волн в вакууме была определена как константа в системе единиц СИ в 17-м CGPM (Генеральная конференция по весам. и меры) в 1983 г., что составляет точно 299 792 458 м с –1 , примерно 300 000 км с –1 . Однако скорость распространения электромагнитной волны во всех других средах меньше этой цифры. Например, скорость движения света в стекле с показателем преломления n = 1.5 составляет 200 000 км с –1 . Длина волны описывает пространственный период волны, то есть расстояние, на котором форма волны повторяется, то есть расстояние от пика до торфа или от впадины до впадины. Частота - это количество появлений повторяющейся волны в единицу времени. Длина волны ЭМ волн может варьироваться от субпикометра до нескольких тысяч километров. Электромагнитным волнам в разном диапазоне длин волн или спектральном диапазоне обычно дают разные названия и разную область применения.На рис. 2.1.1 показано спектральное распределение ЭМ с выделенным видимым светом, в котором УФ означает ультрафиолет, ИК-инфракрасный, частотная модуляция ЧМ и амплитудная модуляция АМ соответственно.

Рис. 2.1.1. Диаграмма электромагнитного спектра с выделенным видимым светом [5].

Из этого рисунка видно, что видимый свет составляет лишь крошечную часть всего ЭМ-спектра, длина волны которого составляет от 380 до 750 нм, и каждый цвет занимает определенный диапазон спектра (где V представляет фиолетовый, B синий, G зеленый , Y желтый, O оранжевый и R красный соответственно), i.е., он не состоит из одной длины волны. При освещении растений только видимый свет является наиболее эффективным спектральным диапазоном, и в диапазоне определенного цвета влияние различных одиночных или комбинаций длин волн на растения также может быть различным. Поэтому, если быть точным, в научном отчете лучший способ - показать распределение спектра или указать как максимальную длину волны, так и половину полосы пропускания цвета, используемого в экспериментах, чтобы автор и / или другие исследователи могли повторить работу в будущем.

ЭМ волны могут передаваться в вакууме, воздухе и многих других средах. Когда электромагнитная волна распространяется в среде, часть энергии будет отражаться, часть поглощаться, а часть передаваться. Расстояние проникновения электромагнитных волн на разных частотах в разных средах разное, а иногда и скорость различается в разных средах. Например, зеленый и желтый свет и инфракрасный свет легче отражаться или проходить через зеленые листья растений, но большая часть ультрафиолетового, синего и красного света поглощается ими.Поэтому при выращивании растений с искусственным освещением необходимо тщательно выбирать цвет света, чтобы добиться наилучшего освещения. А разница в скорости света в разных средах - причина появления радуги.

В классической физике электромагнитная волна генерируется, когда заряженные частицы движутся с переменной скоростью. Например, излучение телевизионного сигнала создается за счет колебаний свободных электронов в передающей телевизионной антенне, инфракрасное излучение за счет вибрации или вращения частиц в объекте, таких как молекулы, а также видимое и УФ-излучение за счет циркуляции электроны вокруг своих ядер и т. д.Движущиеся частицы не только создают изменяющееся электрическое поле, но и изменяющееся магнитное поле. Следовательно, волна состоит из двух перпендикулярных колеблющихся электрических и магнитных полей, которые также перпендикулярны направлению движения волны, то есть электрическое и магнитное поля и направление распространения волны расположены под углом 90 градусов друг к другу. Кроме того, два поля всегда находятся в фазе друг к другу, и соотношение между тремя направлениями соответствует правилу правой руки, т.е.е., если пальцы правой руки вытянуты, чтобы указывать в направлении электрического поля, а затем согнуты, чтобы указывать в направлении магнитного поля, то вытянутый большой палец будет указывать в направлении волны, как и показано на рис. 2.1.2.

Рис. 2.1.2. Электромагнитная волна - это поперечная волна, в которой электрическое и магнитное поля колеблются поочередно, причем каждое из них колеблется в плоскости, перпендикулярной друг другу, а также направлению распространения электромагнитной волны.

В современной физике считается, что электромагнитное излучение испускается и поглощается дискретно одним квантом за другим, каждый из которых называется фотоном и имеет энергию E . Фотоны являются основными единицами электромагнитного излучения, и все формы электромагнитного излучения состоят из фотонов. Фотон - безмассовая, неделимая и стабильная частица, не имеющая электрического заряда, который генерируется переходом заряженных частиц через различные уровни энергии. Когда заряженная частица переходит с более высокого энергетического уровня на более низкий энергетический уровень, она излучает фотон (рис.2.1.3). Энергия фотона определяется следующим уравнением Планка-Эйнштейна,

Рис. 2.1.3. Когда заряженная частица переходит с более высокого энергетического уровня на более низкий энергетический уровень, она испускает фотон.

(2.1.2) E = h⋅υ = hcλ

, где h = 6,626070040 (81) × 10 - 34 Дж с = 4,135667662 (25) × 10 -15 эВ с - постоянная Планка [6].

Таким образом, электромагнитное излучение будет проявлять как волновые, так и частичные свойства, так называемую волновую дуальность электромагнитного излучения.Когда фотон распространяется в пространстве и проходит через масштаб длины, меньший или равный его длине волны, он демонстрирует волновые явления. Например, одиночный фотон, проходящий через экспериментальную установку с двумя щелями, демонстрирует интерференционные картины на экране вдали от него. Однако, когда он поглощается или взаимодействует с системами, размер частиц которых намного меньше его длины волны, такими как молекула хлорофилла или даже точечный электрон, фотон действует как единое целое и проявляет свойства частиц.Поэтому, вообще говоря, когда частота электромагнитного излучения низкая (например, радиоволны и микроволны), оно в основном показывает характеристики волны. Когда частота высока, например, в рентгеновских и гамма-лучах, они в основном характеризуются частицами. В диапазоне видимого света он проявляет характеристики как волны, так и частицы. С другой стороны, когда электромагнитное излучение распространяется в пространстве или интерферирует и дифрагирует, оно в основном характеризуется волной, а когда оно взаимодействует с веществом, например, при фотоэлектрическом эффекте и фотосинтезе, оно в основном характеризуется частицами.

Влияние электрических, магнитных и электромагнитных полей на циркадную систему: текущий уровень знаний

Одним из побочных эффектов работы каждого электрического устройства является электромагнитное поле, генерируемое рядом с его рабочим местом. Все организмы, включая человека, ежедневно подвергаются воздействию различных типов этого поля, характеризующегося различными физическими параметрами. Поэтому важно точно определить влияние электромагнитного поля на физиологические и патологические процессы, происходящие в клетках, тканях и органах.Многочисленные эпидемиологические и экспериментальные данные показывают, что чрезвычайно низкочастотное магнитное поле, создаваемое линиями электропередачи и устройствами с электрическим приводом, а также высокочастотное электромагнитное излучение, излучаемое электронными устройствами, потенциально отрицательно влияет на циркадную систему. С другой стороны, несколько исследований не обнаружили влияния этих полей на хронобиологические параметры. В соответствии с текущим уровнем знаний, некоторые ранее предложенные гипотезы, в том числе гипотеза о ключевой роли нарушения секреции мелатонина в патогенезе заболеваний, вызванных электромагнитным полем, нуждаются в пересмотре.В этой статье рассматриваются данные о влиянии электрических, магнитных и электромагнитных полей на ритмы мелатонина и кортизола - двух основных маркеров циркадной системы, а также сна. Он также предоставляет основную информацию о характере, классификации, параметрах и источниках этих полей.

1. Введение

Одним из побочных эффектов работы любого электрического устройства является электромагнитное поле, возникающее рядом с его рабочим местом. Все организмы, включая человека, ежедневно подвергаются воздействию различных типов этого поля, характеризующегося различными физическими параметрами.Поэтому важно точно определить влияние электромагнитного поля на организмы. Все электрические устройства и линии передачи генерируют низкочастотное (обычно 50 или 60 Гц) поле, которое имеет квазистационарный характер, и две его составляющие - электрическое и магнитное поле - можно анализировать отдельно. Считается, что это поле оказывает потенциально негативное воздействие на организмы, хотя механизм его биологического действия остается неизвестным. С другой стороны, электронные устройства, такие как мобильные телефоны, телевизоры или радиопередатчики, излучают электромагнитное излучение с высокими частотами (от 300 МГц до 300 ГГц).Излучение высокой энергии этого типа вызывает тепловой эффект, который может повышать температуру тканей и органов, а также вызывать серьезные повреждения клеток. Международное агентство по исследованию рака (IARC) в 2002 году классифицировало чрезвычайно низкочастотное магнитное поле, создаваемое электрическими устройствами, как возможное канцерогенное для человека [1]. В 2011 году радиочастоты электромагнитных полей были квалифицированы МАИР и ВОЗ как потенциально повышающие риск развития злокачественной опухоли головного мозга [2].

Видимая часть электромагнитного излучения с относительно узкой полосой частот от 389 до 789 ТГц играет ключевую роль в регуляции суточных ритмов, влияя на активность супрахиазматического ядра через меланопсин-положительные ганглиозные клетки сетчатка [3]. Тем не менее, несколько отчетов предоставили доказательства того, что электрические и магнитные поля также влияют на циркадную систему. Было высказано предположение, что дефицит секреции мелатонина может быть ответственным за онкогенное действие электромагнитного поля [4].

Целью статьи был обзор данных о влиянии электрических, магнитных и электромагнитных полей на ритмы мелатонина и кортизола, двух основных маркеров циркадной системы, а также на сон. Мы также включили информацию о природе, физических параметрах, классификации и источниках полей, которая может быть полезна биологам и врачам.

2. Природа электрических, магнитных и электромагнитных сил

В физических науках электромагнитное поле - это состояние пространства, характеризующееся электродинамической природой сил, действующих на электрически заряженные объекты.В этом контексте электромагнитное поле можно представить как состоящее из двух независимых компонентов [5]: (i) электрическое - представленное состоянием пространства, известным как электрическое поле, в котором кулоновские силы действуют на неподвижные электрически заряженные объекты, (ii) магнитное - представленное состоянием пространства, известным как магнитное поле, в котором силы Лоренца действуют на нестационарные (движущиеся) электрически заряженные объекты (представляющие электрические токи). Может быть интересно отметить, что согласно специальной теории относительность, электрическое и магнитное поля - это два аспекта одного и того же явления в зависимости от выбранной системы отсчета наблюдения - электрическое поле в одной системе отсчета может восприниматься как магнитное поле в другой системе отсчета.

В пределах своего воздействия электромагнитные поля могут воздействовать на физические объекты, включая живые организмы. Эффекты этого влияния зависят от многих факторов. Среди них наиболее важными являются [5] (i) напряженность поля - в случае электрического поля его напряженность выражается в вольтах на метр (В / м), а в случае магнитного поля (МП) - в интенсивность выражается в амперах на метр (А / м), (ii) расстояние до объекта выражается в метрах (м), (iii) частота излучаемой энергии - в случае полей, зависящих от времени, она выражается в герцах (Гц) , в то время как для полей, не зависящих от времени, их частота равна 0, (iv) поверхностная плотность мощности (удельная мощность), представляющая интенсивность излучаемой энергии (мощности) с площадью по всей этой излучаемой энергии, выраженная в ваттах на квадратный метр (Вт / м 2 ).

Здесь стоит упомянуть, что напряженность магнитного поля выражается в амперах на метр (А / м) в соответствии со стандартами SI. Однако в литературе и научной практике очень часто вместо этого используется индукция магнитного поля, которая выражается в теслах (Тл). Эти величины - и - взаимосвязаны через магнитную проницаемость среды.

3. Электромагнитные поля в среде обитания живых организмов

Электромагнитное излучение и поля сопровождают живые организмы с самого начала жизни на Земле.Однако их нынешнюю интенсивность и повсеместность следует отнести, прежде всего, к человеческой деятельности - технологическим достижениям в современном машиностроении, связанным с разработкой и практическим использованием систем передачи электроэнергии, электрического оборудования и телекоммуникаций.

Источники электромагнитного излучения и полей можно разделить на естественные и неестественные. К естественным источникам относятся небесные тела, такие как звезды и магнитары, Земля и биологические процессы, связанные с потоком электрических импульсов в живых организмах (рис. 1).Электромагнитное излучение, которое достигает поверхности Земли из космоса в виде микроволнового фонового излучения, является следствием Большого взрыва и эволюции Вселенной в самые первые секунды ее существования. Этот тип излучения характеризуется распределением тепловой энергии как наиболее совершенное черное тело в природе и имеет почти идеальный планковский спектр при температуре около 2,7 К, в то время как максимум его поверхностной плотности мощности соответствует длине волны 272 ГГц [6 ]. Солнечное излучение, достигающее поверхности Земли, имеет относительно небольшую поверхностную плотность мощности около 3 мкм Вт / м 2 [6] и состоит из отличительных полос частот, так называемых атмосферных окон, представляющих те полосы частот, которые не поглощаются атмосфера Земли.Их можно перечислить как (i) радиоокно - представленное длинами электромагнитных волн от 15 МГц до 300 ГГц, (ii) оптическое окно - представленное длинами электромагнитных волн от 150 ТГц до 1000 ТГц, (iii) микроволновое окно - представленное электромагнитными длинами волн от 23,1 ТГц до 37,5 ТГц. Магнитное поле Земли - это еще одно естественное поле, исходящее из ядра планеты, которое простирается до обширного пространства, окружающего Землю, известного как магнитосфера. Важным источником сильных электромагнитных полей являются атмосферные разряды, известные как молния.Быстрые выбросы радиации, которые сопровождают эти природные явления, характеризуются высокой плотностью мощности и высокими частотами. В живых организмах электромагнитные поля возникают из-за передачи сигналов в нервной системе и из структур, автономно генерирующих электрические импульсы (например, сердца).


История неестественных источников электромагнитного излучения и полей относительно коротка и охватывает только последние сто лет. Неестественные источники электромагнитного излучения или полей относятся к двум группам.Первая группа включает ионизирующее излучение, характеризующееся относительно высокой энергией, которое может приводить к ионизации частиц вещества. Присутствие этого вида излучения имеет в первую очередь естественные причины (статистическая годовая доза облучения составляет около 2,4 мЗв). Однако неприродные источники ионизирующего излучения, такие как технические устройства, в которых используются различные радиоактивные изотопы, в настоящее время считаются наиболее важными проблемами в охране здоровья населения. Вторая группа - это неионизирующее излучение с энергией, которая слишком мала для ионизации частиц вещества.Обычными источниками этого вида излучения являются все средства, используемые для производства, передачи и использования электроэнергии (высоковольтные линии электропередач, подстанции, двигатели, генераторы, промышленные и бытовые приборы, домашняя электропроводка и т. Д.). Очень важные источники электромагнитного излучения включают телекоммуникационные системы (радио, телевидение, Интернет и Wi-Fi), а также медицинские устройства, используемые для диагностики или терапии.

Согласно Европейской комиссии, неионизирующее излучение можно разделить на несколько уровней [7]: (i) статические поля, (ii) поля крайне низкой частоты (поля СНЧ), (iii) поля промежуточной частоты (поля ПЧ), ( iv) радиочастотные поля (радиочастотные поля).Чтобы проиллюстрировать соображения авторов, типичные источники электромагнитных полей / излучения, влияющих на живые организмы и упомянутые выше, перечислены и описаны в таблице 1.


Уровень Диапазон частот Излучение источник

Статический 0 Гц Земля, видеоэкраны, магнитно-резонансная томография и другое диагностическое / научное оборудование, электролиз, сварка

Чрезвычайно низкочастотные поля 0–300 Гц Линии электропередачи, домашняя проводка, автомобильные электродвигатели , электропоезда и трамваи, сварочные аппараты

Промежуточная частота 300 Гц – 100 кГц Видеоэкраны, противоугонные устройства, используемые в автомобилях, домах, магазинах, кардридеры, металлодетекторы, магнитно-резонансная томография , сварочные устройства

Радиочастота 100 кГц – 300 ГГц Радио, телевидение, мобильные телефоны, микроволновые печи, радары и радиопередатчики, магнитно-резонансная томография

4.Влияние электрических, магнитных и электромагнитных полей на суточный ритм секреции мелатонина

Мелатонин является основным гормоном системы суточного ритма у всех позвоночных, включая человека [8]. Суточный ритм его секреции в шишковидной железе млекопитающих управляется супрахиазматическим ядром - центральным эндогенным осциллятором, непосредственно связанным с сетчаткой [8–10]. В физиологических условиях регуляторные механизмы обеспечивают правильное включение этого ритма в цикл свет-темнота, и, следовательно, повышенная секреция мелатонина в ночное время может служить для всех клеток организма часами и календарем [8, 11, 12].Мелатонин играет ключевую роль в контроле многих физиологических процессов, происходящих в суточных или сезонных ритмах, таких как сон, метаболизм и размножение [13]. Более того, мелатонин также участвует в регуляции иммунной системы [14], сердечно-сосудистой системы [15] и развития рака [13, 16, 17]. Это также очень мощный поглотитель свободных радикалов [18].

Следует отметить, что уровень секреции мелатонина заметно различается у разных людей, как у людей [19, 20], так и у животных [21, 22].Основываясь на измерениях мелатонина в моче, человеческая популяция может быть разделена на выделителей мелатонина с низким и высоким содержанием мелатонина [19, 20]. Исследование на овцах продемонстрировало, что индивидуальная изменчивость уровня мелатонина в плазме находится под строгим генетическим контролем и связана с массой шишковидной железы и секрецией мелатонина, но не с катаболизмом гормонов [21]. Индивидуальные дневные профили мелатонина плазмы хорошо воспроизводятся в последовательные дни, недели и месяцы как у людей, так и у животных [20, 22].Уровень ночной секреции мелатонина снижается с возрастом [23].

Несколько факторов, например световое загрязнение в ночное время или перемещение по часовым поясам, могут привести к нарушению ритма секреции мелатонина и циркадной дезорганизации, что, несомненно, оказывает негативное влияние на различные аспекты здоровья [13, 14, 16, 24, 25].

Секреция мелатонина шишковидной железой обычно считается особенно чувствительной к воздействиям электрического, магнитного и электромагнитного поля.Влияние этих полей на активность пинеальной железы было проанализировано в эпидемиологических исследованиях [26–41] и экспериментальных исследованиях, проведенных с использованием различных моделей in vivo, [42–94] и in vitro, [95–100].

4.1. Эпидемиологические исследования

Эпидемиологические исследования предоставили интересные и очень важные данные о влиянии электромагнитных полей на мелатонин и его метаболит - 6-сульфатоксимелатонин - у людей. Многие из этих исследований касались эффектов чрезвычайно низкочастотного магнитного поля (ELF-MF), которое генерируется внешними линиями электропередачи высокого и среднего напряжения, внутренним источником электропитания и электрическими приборами [25].

Связь между воздействием магнитных полей с частотой 16,7 Гц и здоровьем человека интенсивно изучалась у железнодорожников [26, 101, 102]. Pfluger и Minder [26] сравнили, используя план повторных измерений, выделение 6-сульфатоксимелатонина с мочой у 108 швейцарских железнодорожников мужского пола между периодами отдыха и днями после начала работы на двигателях с электрическим приводом или выполнения других задач. Исследование показало, что экскреция 6-сульфатоксимелатонина с мочой была ниже в рабочие дни, чем в дни отдыха, у водителей двигателей, подвергавшихся воздействию 16.Магнитное поле 7 Гц со средней напряженностью 20 мк Тл, но не среди других рабочих. Следует отметить, что эпидемиологические исследования швейцарских железнодорожников продемонстрировали значительно повышенную (на 0,9% на мк Т-год кумулятивного воздействия) смертность от лейкемии [101]. Статистические данные также предполагают связь между профессиональным воздействием магнитного поля с частотой 16,7 Гц и риском болезни Альцгеймера [102].

Люди широко подвергаются воздействию магнитных полей с частотой 50 Гц (в Европе) или 60 Гц (в Северной Америке), создаваемых источниками электропитания и электрическими устройствами, обычно используемыми в домах и на рабочих местах.Уменьшение экскреции 6-сульфатоксимелатонина с мочой наблюдалось у электриков, подвергавшихся воздействию магнитных полей с частотой 60 Гц [27–29]. Значительные изменения были отмечены после второго дня рабочей недели, и эффект воздействия магнитного поля был наиболее заметным у субъектов с низким уровнем освещенности на рабочем месте [28]. Кроме того, было продемонстрировано, что снижение экскреции 6-сульфатоксимелатонина происходило у рабочих, подвергавшихся воздействию более двух часов и в трехфазной среде [29].У людей, работающих в однофазной среде, изменений не обнаружено. Слабое влияние профессионального воздействия низкоинтенсивного магнитного поля на экскрецию 6-сульфатоксимелатонина также наблюдалось у работающих женщин [30].

Davis et al. [31] предположили, что домашнее воздействие магнитного поля 60 Гц снижает активность пинеальной железы у женщин, в первую очередь у женщин, принимающих лекарства. Уровень экскреции 6-сульфатоксимелатонина был ниже у младенцев, содержащихся в инкубаторах, и повышался, когда их переводили в место, свободное от электрических устройств [103].Анализ, проведенный Юутилайненом и Кумлином [32], предполагает, что воздействие магнитного поля с частотой 50 Гц может усиливать эффекты воздействия ночного света на выработку мелатонина; однако исследование проводилось на относительно небольшой группе субъектов.

Следует подчеркнуть, что небольшое количество эпидемиологических исследований не выявило влияния воздействия КНЧ-МФ на секрецию мелатонина [33–37]. Gobba et al. [33] отметили схожие уровни экскреции 6-сульфатоксимелатонина в двух группах рабочих, подвергавшихся воздействию полей ≤0.2 мк Тл и> 0,2 мк Тл. Никакой связи между воздействием магнитного поля 60 Гц в жилых помещениях и экскрецией 6-сульфатоксимелатонина не наблюдалось у взрослых в возрасте 50–81 лет [34]. Touitou et al. [35] показали, что длительное воздействие КНЧ-МФ не изменяет уровень и суточную секрецию мелатонина. Эти данные предполагают, что магнитные поля не обладают кумулятивным действием на секрецию мелатонина у людей.

В отличие от ELF-MF, в эпидемиологических исследованиях гораздо меньше внимания уделялось влиянию электромагнитных полей промежуточного диапазона частот (от 300 Гц до <10 МГц) и радиочастотного диапазона (от 10 МГц до 300 ГГц).Не было обнаружено изменений в экскреции 6-сульфатоксимелатонина с мочой у женщин, проживающих рядом с передатчиками радио- и телевещания [38]. Использование мобильного телефона более 25 минут в день снижает уровень секреции мелатонина [39]. Радиовещательные передатчики с коротковолновыми электромагнитными полями (6–22 МГц) снижали секрецию мелатонина на 10% [40]. Исследование, проведенное с участием 50 техников по обслуживанию электронного оборудования, подвергшихся воздействию различных видов полей, выявило значительно более низкие уровни мелатонина в сыворотке крови по сравнению с контрольной группой [41].

4.2. Экспериментальные исследования на добровольцах

В отличие от эпидемиологических исследований, большинство исследований, проведенных на добровольцах, не выявили влияния ELF-MF на уровни мелатонина и / или 6-сульфатоксимелатонина [42–51]. В исследовании Warman et al. [42], 2-часовое воздействие поля 50 Гц с интенсивностью 200–300 мк Тл не вызывало значительных изменений в повышении уровня мелатонина в ночное время. Точно так же воздействие на добровольцев в течение одной ночи полем 50 Гц с интенсивностью 20 мк Тл не влияло на уровень мелатонина в плазме [43].Selmaoui et al. [44] продемонстрировали, что острое ночное воздействие либо непрерывного, либо прерывистого 50 Гц линейно поляризованного магнитного поля силой 10 мк Тл не влияет на секрецию мелатонина у людей. В серии экспериментов, проведенных Graham et al. [45–49], ночная секреция и метаболизм мелатонина не изменились у людей при воздействии КНЧ-МП с интенсивностью в пределах профессионального диапазона воздействия в течение одной или нескольких ночей. Никаких изменений в мелатонине слюны не было обнаружено после воздействия на добровольцев 16.Электромагнитное поле 7 Гц [50, 51]. В отличие от данных, представленных выше, Davis et al. [52] продемонстрировали, что воздействие магнитного поля от 0,5 до 1 мк Тл, превышающего уровни окружающей среды в течение 5 ночей подряд, снижает выведение 6-сульфатоксимелатонина у женщин.

4.3. Экспериментальные исследования на животных

Большинство из экспериментов in vivo , посвященных влиянию воздействия магнитного поля на активность пинеальной железы, было проведено на лабораторных грызунах [53–85].

В исследованиях эффектов СНЧ-МФ были получены весьма изменчивые результаты. Непрерывное воздействие на крыс Sprague-Dawley магнитного поля 10 мкм Тл 50 Гц в течение 91 дня снижало уровень мелатонина в крови [53]. Однако в другом исследовании той же группы не удалось продемонстрировать стойкий эффект воздействия магнитного поля 100 мкм Тл 50 Гц на уровень мелатонина у крыс, поскольку не наблюдалось его снижения или отсутствия изменений [54]. Снижение активности пинеальной железы в ответ на КНЧ-МФ было отмечено также в нескольких других экспериментах, проведенных на лабораторных крысах [55–63] и джунгарских хомяках [64, 65].С другой стороны, повышенная экскреция 6-сульфатоксимелатонина наблюдалась у крыс Sprague-Dawley, подвергшихся воздействию магнитного поля с частотой 50 Гц и интенсивностью 100 мк 90 285 Тл в течение 24 часов [66]. Аналогичным образом Dyche et al. [67] продемонстрировали, что у крыс-самцов, подвергнутых воздействию магнитного поля 100 мкм Тл в течение 1 месяца, наблюдается несколько повышенная экскреция 6-сульфатоксимелатонина. Повышенная секреция мелатонина после воздействия слабого магнитного поля также была обнаружена у джунгарского хомяка Niehaus et al.[68]. В других исследованиях, проведенных на крысах и хомяках, изменений секреции мелатонина в ответ на магнитное поле с частотой 50/60 Гц не наблюдалось [69–77]. Об отсутствии влияния ELF-MF на активность пинеальной железы также сообщалось у мышей [78].

Исследования на грызунах предоставили интересные данные о влиянии радиочастотного диапазона электромагнитного поля на активность пинеальной железы. Воздействие на крыс электромагнитного поля частотой 900 МГц и удельной адсорбцией 0.9 Вт · кг -1 (мобильный телефон) в течение 2 часов в день и повторение в течение 45 дней привело к статистически значимому снижению содержания мелатонина в пинеальной железе [81]. Кроме того, поле с частотой 1800 МГц и мощностью 200 Вт · см −2 (2 часа в сутки в течение 32 дней; 0,5762 Вт · кг −1 ) нарушало ритм секреции мелатонина у крыс [82]. Однако в другом эксперименте животных подвергали аналогичному воздействию в течение 30 минут в день, 5 дней в неделю в течение 4 недель, и никаких изменений уровня мелатонина в сыворотке крови крыс не было отмечено [83].Точно так же воздействие на джунгарских хомяков электромагнитным полем с частотами 383, 900 и 1800 МГц (80 мВт · кг -1 ) в течение 60 дней (24 часа в сутки) не приводило к изменениям секреции мелатонина. [84].

Исследования воздействия электрических и магнитных полей на негрызуны проводились лишь от случая к случаю [86–94]. Воздействие на молочный скот вертикального электрического поля 10 кВ / м и однородного горизонтального магнитного поля 30 мк Тл в течение 28 дней не изменяло ночной уровень мелатонина в крови [86].Аналогичным образом не наблюдалось изменений секреции мелатонина в других экспериментах, проведенных на молочных коровах [87, 88] и ягнятах [89, 90]. Исследования американских пустельг показали, что длительное воздействие электромагнитных полей (60 Гц, 30 мк Тл, 10 кВ · м -1 ) вызывает изменения секреции мелатонина [91]. Магнитное поле увеличивало уровень мелатонина в шишковидной железе и сыворотке крови форели в ночное время [92].

4.4.
In vitro Исследования

In vitro исследования влияния электромагнитных полей на секрецию мелатонина были проведены на шишковидной железе джунгарских хомячков [95, 100] и крыс [96–99].Результаты экспериментов с шишковидной железой хомяка в культуре суперфузионных органов показали, что КНЧ-МФ с интенсивностью 86 мк Тл и частотой 16,67 или 50 Гц вызывают снижение секреции мелатонина, активируемое изопротеренолом [95]. Снижение стимулируемой изопротеренолом секреции мелатонина и активности арилалкиламин-N-ацетилтрансферазы также было обнаружено в исследованиях пинеалоцитов крыс после воздействия КНЧ-МФ [96, 97]. Напротив, Lewy et al. [98] отметили повышенную активность ферментов, синтезирующих мелатонин, в то время как Tripp et al.[99] не обнаружили изменений секреции мелатонина в пинеалоцитах крыс в ответ на КНЧ-МФ.

Влияние воздействия электромагнитного поля с частотой 1800 МГц на секрецию мелатонина шишковидной железой джунгарского хомячка было исследовано [100] на той же экспериментальной установке, которая использовалась в экспериментах с КНЧ-МФ [95]. Это исследование продемонстрировало, что как непрерывные, так и импульсные сигналы при определенном уровне адсорбции 800 мВт · кг -1 , продолжительностью семь часов, увеличивают уровень секреции мелатонина, стимулированной изопротеренолом [100].

5. Влияние электрических, магнитных и электромагнитных полей на суточный ритм секреции кортизола

Кортизол является важным стероидным гормоном, вырабатываемым надпочечниками. Подобно мелатонину, он демонстрирует постоянный и воспроизводимый суточный ритм в физиологических условиях [104–107]. Debono et al. [105] в исследовании 33 здоровых людей с 20-минутным интервалом профилирования кортизола в течение 24 часов показали, что концентрация кортизола достигает самых низких уровней около полуночи.Затем он начал расти в 02: 00–03: 00, а пик пришелся примерно на 08:30. Затем уровень кортизола медленно снизился до надира. Максимальный уровень кортизола в крови человека составлял приблизительно 399 нмоль / л, в то время как надирный уровень кортизола был <50 нмоль / л. Как и многие другие физиологические процессы в организме, происходящие в суточных циклах, ритм секреции кортизола регулируется супрахиазматическим ядром, расположенным в гипоталамусе.

Кортизол управляет голодом и аппетитом, стрессом, воспалительной реакцией и многими другими функциями [108–110].Важность кортизола особенно очевидна, когда он становится недостаточным в состоянии, известном как надпочечниковая недостаточность [111]. Было высказано предположение, что кортизол действует как вторичный посредник между центральными и периферическими часами и может быть важным фактором синхронизации циркадных ритмов тела [111]. Изменения ритмической продукции и уровня кортизола приводят к значительным побочным эффектам [108, 112]. У детей с аутизмом часто наблюдаются большие различия в дневных моделях кортизола и значительное повышение уровня кортизола в слюне в ответ на несоциальный стрессор [113].

Люди и животные живут в среде с электромагнитными полями различного происхождения. Они подвергаются воздействию электромагнитного поля естественного происхождения, такого как магнитная сила Земли и искусственного происхождения, которое возникает в результате деятельности человека. Изменения магнитного поля Земли влияют на все живые существа на планете. Кроме того, электрические и магнитные поля, которые существуют везде, где генерируется или передается электричество, кажутся очень важными для подвергшихся воздействию организмов.

5.1. Экспериментальные исследования на животных

Результаты исследований влияния электромагнитного поля на секрецию кортизола у животных очень разнообразны. У морских свинок КНЧ-МП вызывало изменения уровня кортизола, которые зависели от частоты и интенсивности поля [114]. Воздействие на животных в течение 2 и 4 часов в день в течение 5 дней поля с частотой 50 Гц и 0,207 мк Т показало значительное снижение уровня кортизола [114]. Однако в группах, подвергнутых воздействию поля 5 Гц и 0.013 μ T, никаких значительных изменений кортизола через 2 или 4 часа воздействия не наблюдалось [114]. У швейцарских мышей, непрерывно подвергавшихся воздействию низкочастотного (50 Гц) поля в течение 350 дней, снижение уровня кортизола наблюдалось на 190 день эксперимента [115]. На 90-е и 350-е сутки воздействия значимых различий отмечено не было [115]. Повышение уровня кортизола наблюдалось у крыс, подвергавшихся воздействию однородных магнитных полей 10 –3 Тл и 10 –2 Тл по 1 часу каждый день в течение десяти дней [116].Воздействие на самок хомяков мобильных телефонов, работающих на частоте 950 МГц в течение короткого (10 дней, 3 часа ежедневно) и длительных (60 дней, 3 часа ежедневно) периодов, вызывало значительное повышение уровня кортизола по сравнению с контрольной группой [117].

Сообщалось также об отсутствии влияния электромагнитного поля на концентрацию кортизола. Burchard et al. [118] не показали изменений в концентрации кортизола, что могло быть связано с воздействием на дойных коров электрического и магнитного полей (вертикальное электрическое поле 10 кВ и горизонтальное магнитное поле 30 мТл).У овцематок также не сообщалось об эффекте воздействия магнитного поля 60 Гц в течение 43 недель на уровень кортизола в сыворотке [119]. Отсутствие влияния электромагнитного поля на концентрацию кортикостерона, независимо от характеристик и продолжительности воздействия, было обнаружено также в экспериментах на крысах [120, 121].

5.2. Исследования на людях

Исследования влияния магнитной силы Земли на человеческое тело показали, что уровни кортизола в сыворотке зависят от направления головы во время сна по отношению к Северному и Южному магнитным полюсам [122].Биологический эффект воздействия антропогенных электромагнитных полей на человека был предметом нескольких исследований [123–127]. Стоматология - одна из категорий профессий, в которых часто наблюдается повышенный уровень ELF-MF. Воздействие на стоматологов полей, излучаемых кавитронами, вызывало снижение уровня кортизола в сыворотке крови по сравнению с контрольной группой [123]. Низкочастотные магнитные поля применяются в физиотерапии (магнитотерапия и магнитостимуляция). Исследования длительного применения этих процедур предполагают регулирующее влияние магнитных полей на концентрацию кортизола [124].Однако следует подчеркнуть, что многочисленные исследования не обнаружили влияния магнитных полей 50/60 Гц (1–20 мк Тл) и радиочастотных электромагнитных полей на уровень кортизола, независимо от времени эксперимента, возраста или возраста. пол особей или время отбора проб [125–127].

6. Влияние электрических, магнитных и электромагнитных полей на сон

Суточные ритмы генерируются внутренней системой биологических часов, которые синхронизируются с 24-часовым днем ​​под воздействием факторов окружающей среды, в первую очередь цикла свет-темнота.Многие ритмы очевидны и легко распознаются, например, цикл сна и бодрствования, двигательная активность и пищевое поведение.

Цикл сна-бодрствования, вероятно, является основным выходным ритмом циркадных часов, потому что регуляция многих форм поведения и физиологической активности зависит от того, спит ли организм или бодрствует. Предполагается, что расстройства сна - часто встречающиеся клинические симптомы - частично связаны с воздействием электромагнитного поля. В последние годы появляется все больше экспериментальных и эпидемиологических данных о влиянии неионизирующих электромагнитных полей на физиологию мозга и сон [40, 128–144].

Сон - это эндогенный самостоятельный церебральный процесс. Можно измерить определенные и различимые фазы сна. Низкочастотная активность (<10 Гц) и частотная активность веретена сна (приблизительно 12-15 Гц) - это две тихие характеристики сна с небыстрым движением глаз (NREM), которые можно количественно оценить и использовать в качестве маркеров процессов регуляции сна [145]. Несколько экспериментов показали, что спектральная мощность электроэнцефалографии (ЭЭГ) в альфа (8–12 Гц) и веретено (12–14 Гц) частотах увеличивается как во время, так и после воздействия импульсно-модулированного радиочастотного поля [128–133].Недавно также наблюдалось увеличение дельта-мощности (<4,5 Гц) [129]. Mann и Röschke [134] сообщили о снижении скорости сна с быстрым движением глаз (REM) и изменениях спектральной мощности ЭЭГ во время REM-сна в ответ на высокочастотное электромагнитное поле, излучаемое цифровыми мобильными радиотелефонами. Regel et al. [130] провели исследование влияния воздействия радиочастотного электромагнитного поля путем изменения интенсивности сигнала в трех экспериментальных сессиях. Анализ ЭЭГ сна выявил дозозависимое увеличение мощности в частотном диапазоне веретена во время медленного сна.Это дало первые признаки дозозависимой связи между интенсивностью поля и его влиянием на физиологию мозга. Huber et al. [137] также продемонстрировали увеличение мощности в диапазоне частот быстрого шпинделя ЭЭГ во время воздействия импульсного радиочастотного поля, но не дозозависимым образом. Следует также подчеркнуть, что во многих исследованиях [135, 139–141] не удалось показать каких-либо эффектов воздействия радиочастотного поля на сон или ЭЭГ во сне.

Несмотря на несколько сообщений, показывающих влияние импульсно-модулированного радиочастотного электромагнитного поля на ЭЭГ во сне, механизм этих вызванных воздействием изменений до сих пор неясен.Кроме того, нет подтверждающих доказательств того, что этот эффект связан с такими последствиями для здоровья, как изменение качества сна [128–130, 136].

На сегодняшний день проведено несколько контролируемых лабораторных исследований ЭЭГ сна в низкочастотных электрических и магнитных полях. Åkerstedt et al. [143] провели двойное слепое плацебо-контролируемое исследование с участием 18 здоровых субъектов, чтобы изучить влияние магнитного поля 50 Гц на сон. Результаты показали, что эффективность сна, медленный сон и медленная активность, а также субъективная глубина сна были значительно снижены под воздействием СНЧ-МФ.Хотя эти результаты предполагают интерференцию низкочастотного поля, авторы подчеркивают, что эти изменения все еще находятся в пределах нормы. В двойном слепом лабораторном исследовании Graham et al. [144] исследовали влияние магнитного поля 60 Гц на сон во время непрерывного, прерывистого или фиктивного воздействия. Они продемонстрировали, что периодическое воздействие приводит к явному искажению сна и изменению архитектуры сна по сравнению с фиктивными условиями и непрерывным воздействием. Следует подчеркнуть, что напряженность поля в обоих упомянутых исследованиях [143, 144] была ниже той, которая используется для медицинских диагностических целей, таких как магнитно-резонансная томография.

Анализ эпидемиологических данных, касающихся качества сна и цикла мелатонина, собранных в течение десяти лет в районе коротковолновой (6–22 МГц) радиовещательной станции, предоставил доказательства того, что воздействие электромагнитного поля влияет только на тех, кто плохо спит, и это может быть группой людей, чувствительных к такому воздействию [40]. Это явление было описано как гиперчувствительность к электромагнитным полям, EHS. Это также наблюдалось в нескольких других сообщениях [146, 147].

Хотя биологическое объяснение связи между воздействием радиочастотного электромагнитного поля и ухудшением качества сна не было идентифицировано, предполагается, что в этом процессе может быть задействовано подавление ночной секреции мелатонина [148].Два сравнительно недавних исследования предполагают связь между снижением секреции мелатонина в ночное время и увеличением использования мобильных телефонов, излучающих радиочастотное поле [39, 149]. Однако четыре перекрестных испытания [127, 141, 150, 151] не обнаружили корреляции между воздействием мобильного телефона и секрецией мелатонина. Гипотеза о связи между циклом мелатонина и воздействием электромагнитного поля требует дальнейшего изучения [152].

7. Выводы

Результаты исследований влияния электрических, магнитных и электромагнитных полей на секрецию мелатонина и кортизола, а также на сон во многом противоречивы.Неблагоприятные данные, связанные с влиянием этих физических факторов на секрецию обоих «циркадных» гормонов, были получены во всех группах исследований, включая эпидемиологические исследования, исследования на добровольцах и исследования на животных. Более того, исследования шишковидной железы грызунов in vitro, , также дали противоречивые результаты. Источники расхождений остаются неизвестными; однако такие факторы, как неправильная оценка уровня воздействия, влияние других факторов, таких как свет и лекарства, различия в фазах циркадного ритма во время воздействия и индивидуальная изменчивость чувствительности к электромагнитным полям, по-видимому, заслуживают особого внимания.Идея о том, что некоторые люди более чувствительны к электромагнитному полю, чем другие, из-за генетического фона и / или текущего состояния здоровья, кажется очень привлекательной и должна стать предметом дальнейших исследований. Следует отметить, что противоречивые результаты были также получены в исследованиях, посвященных другим воздействиям электрических, магнитных и электромагнитных полей на организм, включая их опухолево-промотирующее действие [153–157].

Несмотря на расхождения в представленных результатах, КНЧ-СЧ и радиочастотное электромагнитное поле следует рассматривать как факторы, возможно влияющие на функцию циркадной системы, поскольку значительное количество исследований продемонстрировало изменения в секреции мелатонина и кортизола, а также во сне после экспозиция в этих областях.Из-за широко распространенного воздействия на людей и животных КНЧ-СЧ и радиочастотного электромагнитного поля исследования их биологических эффектов должны быть продолжены. Важным и до сих пор нерешенным вопросом является взаимосвязь между физическими характеристиками и биологическими эффектами полей, а также механизмами воздействия полей на циркадную систему.

В свете существующей литературы гипотеза, указывающая на нарушение секреции мелатонина, как одного из основных факторов, ответственных за канцерогенные эффекты электрических, магнитных или электромагнитных полей [158, 159], не подтверждается эпидемиологическими и экспериментальные данные.Следовательно, в настоящее время его следует рассматривать как отрицательно проверенный.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Электромагнитные волны и их свойства

Уравнения Максвелла

Уравнения Максвелла составляют основу классической электродинамики, оптики и электрических цепей.

Цели обучения

Объясните значение и важность уравнений Максвелла

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Четыре уравнения Максвелла описывают, как электрические заряды и токи создают электрические и магнитные поля и как они влияют друг на друга.
  • Закон Гаусса связывает электрическое поле с зарядами, которые его создают.
  • Закон Гаусса для магнетизма гласит, что не существует «магнитных зарядов», аналогичных электрическим зарядам, и что магнитные поля вместо этого создаются магнитными диполями.
  • Закон Фарадея описывает, как изменяющееся во времени магнитное поле (или поток) индуцирует электрическое поле. Принцип, лежащий в основе этого явления, используется во многих электрических генераторах.
  • Закон
  • Ампера первоначально гласил, что магнитное поле создается электрическим током.Максвелл добавил, что изменяющийся электрический поток также может создавать магнитное поле.
Ключевые термины
  • дифференциальное уравнение : уравнение, включающее производные функции.
  • flux : количественное описание переноса заданной векторной величины через поверхность. В этом контексте мы имеем в виду электрический поток и магнитный поток.

Уравнения Максвелла

Уравнения Максвелла представляют собой набор из четырех дифференциальных уравнений в частных производных, которые, наряду с законом силы Лоренца, составляют основу классической электродинамики, классической оптики и электрических цепей.

Названные в честь уважаемого физика Джеймса Клерка Максвелла, уравнения описывают создание и распространение электрических и магнитных полей. По сути, они описывают, как электрические заряды и токи создают электрические и магнитные поля и как они влияют друг на друга.

Уравнения Максвелла можно разделить на два основных подмножества. Первые два, закон Гаусса и закон Гаусса для магнетизма, описывают, как поля возникают от зарядов и магнитов соответственно. Два других, закон Фарадея и закон Ампера с поправкой Максвелла, описывают, как индуцированные электрические и магнитные поля циркулируют вокруг соответствующих источников.

Каждое из уравнений Максвелла можно рассматривать с «микроскопической» точки зрения, которая имеет дело с полным зарядом и полным током, и с «макроскопической» системы, которая определяет два новых вспомогательных поля, которые позволяют выполнять вычисления, не зная микроскопических данных, таких как атомные -уровневые сборы.

Закон Гаусса

Закон Гаусса связывает электрическое поле с зарядами, которые его создают. Поле (E) указывает на отрицательные заряды и в сторону от положительных зарядов, и с микроскопической точки зрения оно связано с плотностью заряда (ρ) и диэлектрической проницаемостью вакуума (ε 0 , или диэлектрической проницаемостью свободного пространства) как:

[латекс] \ nabla \ cdot \ bf \ text {E} = \ frac {\ rho} {\ epsilon_0} [/ latex]

Закон Гаусса в основном гласит, что чистое количество заряда, содержащегося в области пространства, будет генерировать электрическое поле, которое исходит через поверхность, окружающую эту область.

Пример закона Гаусса : Положительный заряд, содержащийся в области пространства, создает электрическое поле, которое исходит от поверхности этой области.

Закон Гаусса для магнетизма

Закон Гаусса для магнетизма гласит, что не существует «магнитных зарядов (или монополей)», аналогичных электрическим зарядам, и что магнитные поля вместо этого генерируются магнитными диполями . Такие диполи можно представить как петли тока, но во многом они похожи по внешнему виду на положительные и отрицательные «магнитные заряды», которые неразделимы и, следовательно, не имеют формального чистого «магнитного заряда».”

Силовые линии магнитного поля образуют петли, так что все силовые линии, входящие в объект, в какой-то момент покидают его. Таким образом, полный магнитный поток через поверхность, окружающую магнитный диполь, всегда равен нулю.

Силовые линии, создаваемые магнитным диполем : силовые линии, создаваемые этим магнитным диполем, либо образуют петли, либо тянутся бесконечно.

Дифференциальная форма закона Гаусса для магнетизма для магнетизма

[латекс] \ набла \ cdot \ bf \ text {B} = 0 [/ латекс]

Закон Фарадея

Закон Фарадея описывает, как изменяющееся во времени магнитное поле (или поток) индуцирует электрическое поле.Принцип, лежащий в основе этого явления, используется во многих электрических генераторах. И макроскопические, и микроскопические дифференциальные уравнения одинаковы, связывая электрическое поле (E) с частной производной магнитного поля по времени (B):

[латекс] \ nabla \ times \ bf \ text {E} = - \ frac {\ partial \ bf \ text {B}} {\ partial \ text {t}} [/ latex]

Циркулярный закон Ампера (с поправкой Максвелла)

Изначально закон

Ампера гласил, что магнитное поле может быть создано электрическим током.Максвелл добавил в свою поправку второй источник магнитных полей: изменяющееся электрическое поле (или поток), которое индуцирует магнитное поле даже в отсутствие электрического тока. Он назвал изменяющееся электрическое поле «током смещения».

Поправка Максвелла показывает, что самоподдерживающиеся электромагнитные волны (свет) могут распространяться через пустое пространство даже в отсутствие движущихся зарядов или токов, причем составляющая электрического поля и составляющая магнитного поля, каждая, непрерывно изменяются, и каждая сохраняет друг друга.

Электромагнитные волны : Электрические (красные) и магнитные (синие) волны распространяются в фазе синусоидально и перпендикулярно друг другу.

Микроскопический подход к закону Ампера с поправкой Максвелла связывает магнитное поле (B) с плотностью тока (Дж, или ток на единицу площади поперечного сечения) и частной производной электрического поля по времени (E):

[латекс] \ nabla \ times \ bf \ text {B} = \ mu_0 \ bf \ text {J} + \ mu_0 \ epsilon_0 \ frac {\ partial \ bf \ text {E}} {\ partial \ text {t }} [/ latex]

Производство электромагнитных волн

Электромагнитные волны - это комбинация волн электрического и магнитного поля, создаваемых движущимися зарядами.

Цели обучения

Объясните самовоспроизводящееся поведение электромагнитной волны

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Электромагнитные волны состоят из волн электрического и магнитного поля. Эти волны колеблются в перпендикулярных плоскостях относительно друг друга и находятся в фазе.
  • Создание всех электромагнитных волн начинается с колеблющейся заряженной частицы, которая создает колебательные электрические и магнитные поля.
  • Находясь в движении, электрическое и магнитное поля, создаваемые заряженной частицей, являются самовоспроизводящимися: зависящие от времени изменения в одном поле (электрическом или магнитном) порождают другое.
Ключевые термины
  • электромагнитная волна : волна колеблющегося электрического и магнитного полей.
  • фаза : Волны считаются «синфазными», когда они начинаются в одной и той же части (например, пике) своих соответствующих циклов.

Электромагнитные волны

Электромагнитное излучение - это форма энергии, излучаемой движущимися заряженными частицами.Путешествуя по космосу, он ведет себя как волна и имеет колеблющуюся составляющую электрического поля и колеблющееся магнитное поле. Эти волны колеблются перпендикулярно друг другу и синфазно.

Электромагнитная волна : Электромагнитные волны представляют собой самораспространяющуюся поперечную волну колеблющихся электрических и магнитных полей. Направление электрического поля указано синим цветом, магнитное поле - красным, а волна распространяется в положительном направлении оси x.Обратите внимание, что волны электрического и магнитного поля находятся в фазе.

Создание всех электромагнитных волн начинается с заряженной частицы. Эта заряженная частица создает электрическое поле (которое может воздействовать на другие близлежащие заряженные частицы). Когда она ускоряется как часть колебательного движения, заряженная частица создает рябь или колебания в своем электрическом поле, а также создает магнитное поле (как предсказывают уравнения Максвелла).

Находясь в движении, электрическое и магнитное поля, создаваемые заряженной частицей, являются самовоспроизводящимися - зависящие от времени изменения в одном поле (электрическом или магнитном) порождают другое.Это означает, что электрическое поле, которое колеблется как функция времени, будет создавать магнитное поле, а магнитное поле, которое изменяется как функция времени, будет создавать электрическое поле. И электрическое, и магнитное поля в электромагнитной волне будут колебаться во времени, заставляя одно изменять другое.

Электромагнитные волны распространены повсеместно (то есть свет) и используются в современных технологиях - AM и FM-радио, беспроводных и сотовых телефонах, механизмах открывания гаражных ворот, беспроводных сетях, радарах, микроволновых печах и т. Д.Эти и многие другие подобные устройства используют электромагнитные волны для передачи данных и сигналов.

Все вышеперечисленные источники электромагнитных волн используют простой принцип движущегося заряда, который легко моделируется. Прикосновение монеты к обоим выводам 9-вольтовой батареи создает электромагнитные волны, которые можно обнаружить, поместив антенну радиоприемника (настроенную на станцию, генерирующую статическое электричество) в пределах нескольких дюймов от точки контакта.

Энергия и импульс

Электромагнитные волны обладают энергией и импульсом, которые связаны с их длиной и частотой.

Цели обучения

Связать энергию электромагнитной волны с частотой и длиной волны

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Макс Планк доказал, что энергия фотона (поток которого представляет собой электромагнитную волну) квантуется и может существовать в количестве, кратном «постоянной Планка» (обозначается как h, приблизительно равной 6,626 × 10 -34 Дж · с. ).
  • [latex] \ text {E} = \ text {hf} = \ frac {\ text {hc}} {\ lambda} [/ latex] описывает энергию (E) фотона как функцию частоты (f) , или длина волны (λ).
  • [латекс] \ text {p} = \ frac {\ text {E}} {\ text {c}} = \ frac {\ text {hf}} {\ text {c}} = \ frac {\ text { h}} {\ lambda} [/ latex] описывает импульс (p) фотона как функцию его энергии, частоты или длины волны.
Ключевые термины
  • фотон : Квант света и другой электромагнитной энергии, рассматриваемый как дискретная частица, имеющая нулевую массу покоя, отсутствие электрического заряда и неопределенно долгое время жизни.
  • длина волны : длина одного цикла волны, измеряемая расстоянием между одним пиком или впадиной волны и следующим; в физике он часто обозначается как λ и соответствует скорости волны, деленной на ее частоту.
  • частота : Частное от числа n периодических явлений, происходящих за время t, в которое они происходят: f = n / t.

Электромагнитное излучение можно описать как потоки фотонов. Эти фотоны строго определены как безмассовые, но имеют как энергию, так и, что удивительно, учитывая отсутствие массы, импульс, который можно вычислить по их волновым свойствам.

Волны были плохо изучены до 1900-х годов, когда Макс Планк и Альберт Эйнштейн разработали современные поправки к классической теории.

Планк предположил, что «черные тела» (тепловые излучатели) и другие формы электромагнитного излучения существуют не в виде спектров, а в дискретной, «квантованной» форме. Другими словами, электромагнитная волна могла иметь только определенные энергии. В своей работе он разработал то, что сейчас известно как «постоянная Планка», которая приблизительно равна 6,626 × 10 -34 Дж · с.

Энергия

Энергия (E) фотона может быть связана с его частотой (f) постоянной Планка (h):

[латекс] \ text {E} = \ text {hf} = \ frac {\ text {hc}} {\ lambda} [/ latex]

Отношение скорости света (c) к длине волны (λ) можно подставить вместо f, чтобы получить одно и то же уравнение для энергии в разных терминах.Обратите внимание, что энергия не может принимать никаких значений: она может существовать только в приращениях частоты, умноженной на постоянную Планка (или постоянную Планка, умноженную на c, деленную на длину волны). Таким образом, энергия волны «квантуется». ”

Длина волны : Длина волны синусоидальной функции представлена ​​λ.

Импульс

Импульс классически определяется как произведение массы и скорости и, таким образом, интуитивно кажется неуместным при обсуждении электромагнитного излучения, которое не имеет массы и состоит из волн.

Однако Эйнштейн доказал, что свет может действовать как частицы при некоторых обстоятельствах и что существует дуальность волна-частица. И, учитывая связь между энергией и массой (E = mc 2 ), становится более вероятным, что волна (которая имеет значение энергии) не только имеет уравнение для массы, но также и для количества движения.

И действительно, Эйнштейн доказал, что импульс (p) фотона - это отношение его энергии к скорости света.

[латекс] \ text {p} = \ frac {\ text {E}} {\ text {c}} = \ frac {\ text {hf}} {\ text {c}} = \ frac {\ text { h}} {\ lambda} [/ latex]

Замена E на hc / λ отменяет члены c, делая импульс также равным простому отношению постоянной Планка к длине волны.

Скорость света

Скорость света в вакууме - одна из самых фундаментальных констант в физике, играющая ключевую роль в современной физике.

Цели обучения

Связать скорость света с показателем преломления среды

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Максимально возможное значение скорости света - это скорость света в вакууме, и эта скорость используется в качестве константы во многих областях физики.
  • c - символ, используемый для обозначения скорости света в вакууме, его значение составляет 299 792 458 метров в секунду.
  • Когда свет проходит через среду, его скорость ограничивается показателем преломления этой среды. Его фактическая скорость может быть найдена с помощью: v = \ frac {c} {n}.
Ключевые термины
  • специальная теория относительности : теория, которая (игнорируя эффекты гравитации) согласовывает принцип относительности с наблюдением, что скорость света постоянна во всех системах отсчета.
  • показатель преломления : отношение скорости света в воздухе или вакууме к скорости света в другой среде.

Скорость света

Скорость света обычно является точкой сравнения, чтобы выразить, что что-то быстро. показывает в масштабе время, необходимое лучу света, чтобы достичь Луны с Земли. Но какова именно скорость света?

Свет, идущий с Земли на Луну : Луч света изображен движущимся между Землей и Луной за время, необходимое световому импульсу для перемещения между ними: 1.2 [/ латекс],

, где E = энергия и m = масса. Это известно как эквивалент массы и энергии, и в нем используется скорость света для установления взаимосвязи между пространством и временем. Это не только объясняет энергию, содержащуюся в массивном теле, но также и то, что масса препятствует скорости.

Есть много применений скорости света в вакууме, например, в специальной теории относительности, которая утверждает, что c - это естественный предел скорости, и ничто не может двигаться быстрее этого. Однако из нашего понимания физики (и предыдущих атомов) мы знаем, что скорость, с которой что-то движется, также зависит от среды, через которую оно движется.Скорость, с которой свет распространяется через прозрачные материалы (воздух, стекло и т. Д.), Зависит от показателя преломления этого материала, n:

[латекс] \ text {v} = \ frac {\ text {c}} {\ text {n}} [/ latex],

где v = фактическая скорость света, движущегося через среду, c = скорость света в вакууме и n = показатель преломления среды. Показатель преломления воздуха составляет около 1.0003, и из этого уравнения мы можем найти, что скорость видимого света в воздухе примерно на 90 км / с меньше, чем c.

Как упоминалось ранее, скорость света (обычно света в вакууме) используется во многих областях физики. Ниже приведен пример применения константы c.

Фактор Лоренца

Быстро движущиеся объекты обладают некоторыми свойствами, которые противоречат здравому смыслу с точки зрения классической механики. Например, длина движущихся объектов сокращается, а время увеличивается (замедляется). Эффекты обычно незначительны, но заметны на достаточно высоких скоростях.{-1/2} [/ латекс].

При низких скоростях отношение v 2 / c 2 достаточно близко к 0, так что γ составляет приблизительно 1. Однако, когда скорость приближается к c, γ быстро увеличивается к бесконечности.

Эффект Доплера

Эффект Доплера - это изменение воспринимаемой частоты волны в результате движения источника, наблюдателя и среды.

Цели обучения

Приведите примеры ежедневных наблюдений за эффектом Доплера

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Эффект Доплера очень часто наблюдается в действии.
  • Эффект Доплера можно наблюдать в видимом изменении высоты тона сирены на транспортном средстве скорой помощи, согласно стационарному наблюдателю.
  • Наблюдатель заметит эффект Доплера на высоте тона стационарной сирены при движении относительно ее шага или если среда движется, когда наблюдатель неподвижен.
Ключевые термины
  • эффект Доплера : кажущееся изменение частоты волны, когда наблюдатель и источник волны движутся относительно друг друга.

Эффект Доплера

Эффект Доплера - это периодическое изменение частоты события для наблюдателя, движущегося относительно источника события. Обычно это периодическое событие - волна.

Большинство людей испытали эффект Доплера в действии. Представьте, что машина скорой помощи движется и звучит сиреной. По мере приближения к наблюдателю высота звука (его частота) звучит выше, чем есть на самом деле. Когда транспортное средство подъезжает к наблюдателю, высота звука воспринимается такой, какой она есть на самом деле.Когда транспортное средство продолжает удаляться от наблюдателя, высота звука воспринимается ниже, чем есть на самом деле. С точки зрения наблюдателя внутри автомобиля высота сирены постоянна.

Эффект Доплера и сирены : Волны, излучаемые сиреной в движущемся транспортном средстве

Разница в воспринимаемой высоте звука в зависимости от местоположения наблюдателя может быть объяснена тем фактом, что положение сирены изменяется, когда она излучает волны. Каждую миллисекунду движущийся автомобиль излучает звуковую волну.Автомобиль «преследует» каждую волну в одном направлении. К тому времени, когда излучается следующая волна, она ближе (относительно наблюдателя впереди автомобиля) к предыдущей волне, чем можно было бы предположить по частоте волны. Относительно наблюдателя позади транспортного средства вторая волна находится дальше от первой волны, чем можно было бы ожидать, что предполагает более низкую частоту.

Эффект Доплера может быть вызван любым движением. В приведенном выше примере сирена перемещалась относительно неподвижного наблюдателя. Если наблюдатель перемещается относительно неподвижной сирены, наблюдатель заметит эффект Доплера на высоте звука сирены.Наконец, если среда, в которой распространяются волны, движется, эффект Доплера будет заметен даже для неподвижного наблюдателя. Пример этого явления - ветер.

Количественно эффект Доплера можно охарактеризовать, связав воспринимаемую частоту (f) со скоростью волн в среде (c), скоростью приемника относительно среды (v r ), скоростью источника относительно среды (v s ) и фактической излучаемой частоты (f 0 ):

[латекс] \ text {f} = (\ frac {\ text {c} + \ text {v} _ \ text {r}} {\ text {c} + \ text {v} _ \ text {s} }) \ text {f} _0 [/ latex]

Эффект Доплера : изменение длины волны из-за движения источника

Передача импульса и атом радиационного давления

Радиационное давление - это давление, оказываемое на любую поверхность, подверженную электромагнитному (ЭМ) излучению.

Цели обучения

Объясните образование радиационного давления

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Фотоны переносят импульс (p = E / c). Когда фотоны поглощаются или отражаются от поверхности, поверхность получает импульсный импульс. Эта передача импульса приводит к радиационному давлению.
  • Электромагнитное излучение создает давление излучения, равное силе (светового луча), деленной на c (скорость света).
  • Лазерное охлаждение использует радиационное давление для удаления энергии из атомных газов.Этот метод позволяет получать холодные образцы газов с температурой 1 мК или около того.
Ключевые термины
  • эффект Доплера : кажущееся изменение частоты волны, когда наблюдатель и источник волны движутся относительно друг друга.
  • классическая электродинамика : раздел теоретической физики, изучающий последствия электромагнитных сил между электрическими зарядами и токами.

Радиационное давление - это давление, оказываемое на любую поверхность, подверженную электромагнитному (ЭМ) излучению.ЭМ-излучение (или фотон, который представляет собой квант света) несет импульс; этот импульс передается объекту при поглощении или отражении излучения. Возможно, одним из самых известных примеров радиационного давления могут быть хвосты комет. Комета Хейли показана на рис.

.

Комета Галлея : Когда комета приближается к внутренней части Солнечной системы, солнечное излучение заставляет летучие вещества внутри кометы испаряться и вытекать из ядра. Выброшенные таким образом потоки пыли и газа образуют атмосферу вокруг кометы (называемую комой), а сила, действующая на кому со стороны радиационного давления Солнца и солнечного ветра, вызывает образование огромного хвоста, направленного в сторону от Солнца.

Хотя радиационное давление можно понять с помощью классической электродинамики, здесь мы рассмотрим квантово-механический аргумент. С точки зрения квантовой теории свет состоит из фотонов: частиц с нулевой массой, но которые несут энергию и, что важно в этом аргументе, импульс. Согласно специальной теории относительности, поскольку фотоны лишены массы, их энергия (E) и импульс (p) связаны соотношением E = pc.

Теперь рассмотрим луч света, падающий перпендикулярно на поверхность, и предположим, что луч света полностью поглощается.Импульс, который переносят фотоны, является сохраняющейся величиной (т.е. он не может быть уничтожен), поэтому он должен быть передан на поверхность; таким образом, поглощение светового луча заставляет поверхность набирать импульс. Второй закон Ньютона гласит, что сила равна скорости изменения количества движения; таким образом, в течение каждой секунды поверхность испытывает силу (или давление, поскольку давление - это сила на единицу площади) из-за импульса, передаваемого ей фотонами.

Это дает нам: давление = импульс, передаваемый в секунду на единицу площади = энергия, выделяемая в секунду на единицу площади / c = I / c, (где I - интенсивность луча света).

Лазерное охлаждение

Существует множество вариантов лазерного охлаждения, но все они используют радиационное давление для удаления энергии из атомарных газов (и, следовательно, охлаждения образца). При лазерном охлаждении (иногда называемом доплеровским охлаждением) частота света настраивается немного ниже электронного перехода в атоме. Поскольку свет расстраивается на «красный» (то есть на более низкую частоту) перехода, атомы будут поглощать больше фотонов, если они будут двигаться к источнику света из-за эффекта Доплера.Таким образом, если направить свет с двух противоположных направлений, атомы всегда будут рассеивать больше фотонов из лазерного луча, направленного противоположно направлению их движения (в типичных установках используются три противоположные пары лазерных лучей, как в).

Магнитооптическая ловушка : Экспериментальная установка магнитооптической ловушки (МОЛ), которая использует радиационное давление для охлаждения атомных частиц. Атомы замедляются за счет поглощения (и испускания) фотонов.

При каждом рассеянии атом теряет импульс, равный импульсу фотона.Если атом (который сейчас находится в возбужденном состоянии) самопроизвольно испускает фотон, он получит такое же количество импульса, только в случайном направлении. Поскольку начальная потеря импульса была противоположна направлению движения (в то время как последующее увеличение импульса происходило в случайном направлении), общий результат процесса поглощения и излучения заключается в уменьшении скорости атома. Если поглощение и испускание повторяются много раз, средняя скорость (и, следовательно, кинетическая энергия) атома будет уменьшена.Поскольку температура группы атомов является мерой средней случайной внутренней кинетической энергии, это эквивалентно охлаждению атомов. Простые установки лазерного охлаждения могут производить холодный образец атомарных газов с температурой около 1 мК (= 10 -3 К), начиная с газа комнатной температуры.

Эволюция Вселенной

Evolution Вселенная, законы излучения и Большой взрыв
"В в начале вообще ничего не было.Не нашлось ни земли, ни неба наверху, Зевающая щель была, а травы нигде ». The Эдда - сборник скандинавских мифов, датируемый 1200 годом

В этот период лекций обсуждаем:

  • Что мы знаем о природа и происхождение Вселенной?

  • Как мы определяем возраст Вселенной

  • Что такое (электромагнитное излучение?

  • Каковы доказательства Большого взрыва?

: PDF файл с этим материалом будет доступен на вашем Canvas сайте

Два вопроса , которые интересовали людей: «как возник мир» и «как люди пришли в этот мир»? В дополнение к аспекту «сотворения» с самого начала записанной истории существовали две общие идеи о природе вселенной: (1) Вселенная всегда была и всегда будет такой, какой она есть (это « статический "взгляд"), и (2) Вселенная имела начало и, следовательно, будет иметь конец ("динамическое" представление).Эти идеи изучаются в научной области, называемой космологией, и на данный момент преобладает идея о том, что Вселенная динамична и что на самом деле она началась с невероятно большого взрыва.

В самые ранние времена зарегистрированной истории человечества считалось, что Земля была центром Вселенной. Это раннее представление о небесных телах, основанное на модели Птолемея (ориентированное на Землю), было заменено в 1500-х годах демонстрацией Коперника, что на самом деле Земля вращалась вокруг Солнца (гелиоцентрическая).Но даже до этого откровения Аристотель среди других верил, что Земля, Солнце, звезды и Вселенная неизменны или «статичны». Помимо Аристоля, сэр Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн также верят в статическую вселенную - некоторые довольно серьезные игроки в науке, хотя Эйнштейн подстраховал свои ставки, придумав фактор вымысла, космологическую постоянную (которая на самом деле не была константой). ...), чтобы учесть наблюдения за расширяющейся Вселенной.

В 1850-х годах астрономы начали определять, что звезды и туманности, по-видимому, удаляются от Земли.Однако в то время разрешение телескопов было не таким уж большим, а в начале 1900-х годов был большой толчок к созданию более крупных телескопов. К 1917 году в обсерватории Маунт-Вильсон в Калифорнии был построен новый 100-дюймовый телескоп, который почти вдвое больше самого большого телескопа того времени. «Телескоп Хукера» (названный в честь благодетеля) сразу же нашел хорошее применение, и к 1923 году Эдвин Хаббл доказал, что галактика Андромеды находится за пределами нашей галактики. Хаббл продолжал измерять звезды и туманности и обнаружил, что почти все из них были «смещены в красную сторону», что означает, что они удалялись от Земли и, таким образом, подтверждали, что Вселенная динамична и расширяется.Хаббл также обнаружил, что самые далекие звезды движутся быстрее всех, и ему удалось понять, что с учетом скорости удаления (удаления) и расстояния до определенных звезд, используемых в качестве калибровочных точек (звезд цефеид), мы можем рассчитать возраст Вселенная, или возраст с момента «Большого взрыва». Чтобы продолжить эту историю, нам сначала понадобится некоторая базовая информация о радиации, физических законах и, наконец, доказательства Большого взрыва.


От Университета Колорадо

НЕКОТОРЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ:
Земля

А планета со скалистым составом и умеренным климатом в среднем расстояние от средней звезды.Земля уникальна во многих отношениях. Например, это единственное известное нам тело, где может существовать вода в всех трех фазы: паровая, жидкая и твердая формы. Нажмите на изображение, чтобы просмотреть общий обзор что предлагается через Окна во Вселенную.

Вс
  • Среднего размера, в меру яркая, среднего размера. возрастная звезда, родившаяся ~ 5 миллиардов лет назад из газовой туманности, возможно, осталось жить еще 4-5 миллиардов лет, прежде чем превратиться в «красного гиганта», поглотившего Земля и, наконец, остывает, превращаясь в увядающую звезду «белый карлик».Этот образ сегодняшнего Солнце, как видно из выбросов водорода, которые показывают турбулентный солнечный Атмосфера, самый последний доступный от НАСА.
Туманности
В место рождения звезд. Наше собственное Солнце образовалось именно в такой туманности. Пример здесь показан великий Туманность Ориона, один из самых молодых объектов в небе, считается менее 20 000 лет. Орион очень горячий (около 20 000 К).Другое зрелищное примеры кошачьих Туманность Глаз и Трехраздельное лицо Туманность. Звезда скопления - это недавно родившиеся семейства звезд, которые образуются в такой туманности. а затем постепенно расходятся. Нажмите на Орион и увидите туманность Конская Голова. который находится на расстоянии 1500 световых лет. «Световой год» - это единица расстояния, которая представляет собой расстояние, пройденное светом за один год.
Галактика
А собрание миллиардов звезд, скрепленных гравитацией.Наша собственная галактика известен как «Млечный Путь» Галактика и 100 000 световых лет в поперечнике. Галактики во многом «Островные вселенные». Каждая галактика содержит миллиарды звезд, некоторые из которых имеют более 1000 миллиардов звезд. Этот Хаббл На полноцветном изображении космического телескопа изображена галактика Колесо тележки, расположенная в 500 м. на расстоянии миллиона световых лет в созвездии Скульптор . Нажмите на чтобы увидеть нашу ближайшую соседнюю галактику, Андромеду.
Видимая Вселенная
В видимая Вселенная содержит не менее 100 миллиардов галактик - это невероятно числа.Это изображение очень молодых галактик, наблюдаемых космическим телескопом Хаббла. Телескоп на самом пределе своего диапазона. Небо полно таких странных смотрящие галактики во всех направлениях (кроме тех, которые замаскированы вмешивающимся облака пыли). Вселенная является домом для множества экзотических объектов. Для например, квазары, которые были впервые обнаружены в 1960 году, до сих пор вызывают недоумение объекты. Невероятно энергичные, они встречаются на больших расстояниях вблизи то, что считается краем известной вселенной (самый дальний одна из них находится на расстоянии 10 миллиардов световых лет от нас).Некоторые квазары производят больше энергии, чем 100 больших галактик. Некоторые ученые считают, что квазары могут представлять собой дыры для других вселенных.

Радиация

Электромагнитный Излучение включает видимый свет, радиоволны, микроволны, рентгеновские лучи, гамма-лучи и инфракрасные (тепловые) лучи. Все эти формы излучения характеризуются бегущими колебаниями комбинированного электрического и магнитное поле.Эти электромагнитные волны отличаются длина волны колебаний с более коротковолновым излучением несут больше энергии, чем длинноволновое излучение. Все возможные длины волн составляют электромагнитный спектр.

Электромагнитный спектр может быть выражен в единицах энергии, длины волны или частоты.
(от НАСА)

Закон Планка

Закон Планка иногда так называемая формула «черного тела» очень хорошо работает для небесные тела:

Где E (лямбда) - это количество лучистой энергии, излучаемой на данной длине волны, лямбда. T - это температура объекта, а a и b - постоянные.

Спектр длин волн испускаемый телом при температуре T, имеет характерную форму, которая сильно зависит от длины волны (в обратной пятой степени).

Кривые излучения черного тела с указанием длины волны распределение излучаемых фотонов при разных температурах, на логарифмическая шкала.Обратите внимание на разные регионы электромагнитный спектр

Этот закон описывает спектральное распределение излучения, испускаемого черным телом. Очень горячие тела (3000 - 20000 К), как и наше Солнце, излучают много света в видимой области спектра. Солнце действует как черное тело около 6000 К, тогда как Земля действует как черное тело около 300 К (вы можете угадайте, где будет лежать его кривая?).

Закон Стефана-Больцмана («E равно сигме T четвертой»)

, где E - общая излучаемая энергия (рассчитывается путем сложения площадей под кривыми на рисунке 1) сигма - постоянная величина, а Т - температура.

Закон Вейна

Длина волны пиковой яркости [лямбда (макс)] линейно уменьшается с увеличением температуры увеличивается, где c - постоянная:

Сводка законов о радиации
  • Закон Планка дает нам форму кривых.

  • Стефана-Больцмана Закон говорит нам, что от Солнца исходит гораздо больше энергии, чем от Солнца. с Земли.

  • Закон Вейна говорит нам, что горячее Солнце намного синее, чем более холодная Земля.

Эффект Доплера
Эффект Доплера сдвигает свет на более длинные волны (красное смещение) для удаляющегося объекта и более короткие длины волн (синий сдвиг) для приближающегося объекта.

Нажмите здесь чтобы увидеть, как скорость объекта влияет на длину волны.

Эффект Доплера для света рассчитывается по:

Изменение длины волны


Нормальная длина волны

Скорость источника


Скорость света

Теория большого взрыва

Теория Большого взрыва утверждает, что Вселенная началась, когда взорвалась изначальная масса.Этот огненный шар постепенно остывал, расширяясь наружу, а гигантские облака закрученного газа образовали небесные тела. Теория Большого взрыва не объясняет , почему произошел взрыв, но предсказывает (с удивительным точность) каковы последствия произошедшего.

Свидетельство № 1: атомное физика

Если произошел Большой взрыв, начальная температура должна была быть настолько невообразимо высокой, что материя могла только существовали в экзотических и нестабильных формах.По мере того, как температура остывала в первая вторая образовались свободные ядра водорода (атомная масса 1), которые может претерпевать реакции синтеза, давая более тяжелые формы водорода (атомные масса 2, 3) и гелий (атомные массы 3 и 4). Таким образом, теория предсказывает раннюю Вселенную с только смесь ~ 75% водорода и 25% гелия (по весу) и не более тяжелого разновидность. Это соотношение именно то, что наблюдается у звезд.

Свидетельство № 2: красное смещение

Измерения красного сдвиги практически всех галактик (кроме нескольких в непосредственной близости от нас) показывают, что видимая Вселенная расширяется во всех направлениях.Константа пропорциональности между расстоянием и скоростью спада известна как постоянная Хаббла.

Свидетельство № 3: микроволновая печь. радиация

Измерения низких энергия микроволнового излучения показывает, что видимая Вселенная пронизана «космическим фоном» микроволновое излучение, идущее со всех сторон и аналогично тому, что ожидается от черного тела на 3К. Большой взрыв теория предсказывает, что такое излучение представляет собой смещенный в красную область остаток излучение, высвобождаемое, когда материя и свет разъединились, около 1 миллиона лет после Большого взрыва.Американские ученые, первыми сделавшие это измерение в 1965 г. (Пензиас и Уилсон) получил Нобелевскую премию.

Измерения от НАСА Миссия Cosmic Ray Background Explorer (COBE) предоставляет дополнительные служба поддержки.

спутник COBE результаты показывают, что фон космических лучей не полностью однородны по направлению (см. рисунок), но есть некоторое скопление в предпочтительные направления с разницей в эффективной температуре всего стомиллионная градуса.Эта комковатость была бы необходима чтобы Большой взрыв произвел галактики, поскольку идеально однородный взрыв не будет производить локализованные высокие плотности.

График Модель Большого взрыва Вселенной. Примерно через 1 миллион лет после Большого Взрыв, температура достаточно низкая, чтобы позволить водород и гелий-нейтральные атомы, образующиеся из плазмы (заряженные частицы).Это событие высвободило радиацию, которая ранее содержалась в тепловое равновесие с веществом. С тех пор радиация и материя пошли своим путем. Когда астрономы наблюдают космический луч фон, они смотрят на фотоны, выпущенные в результате большого взрыва когда излучение и материя разъединились.

Дополнительные ресурсы (необязательно)
http: // faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/evolution.html

http://www.lpi.usra.edu/education/timeline/gallery/slide_1.html

Video: Nobel Prize Winner Explains The Expanding Universe

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/univacc.html

http://www.astronomynotes.com/evolutn/s7.htm

Все материалы © The Regents Университета Мичигана, если не указано иное.

4 Взаимодействия с плазмой | Физика плазмы Локального космоса

), мезомасштабах (которые демонстрируют эффекты плазменной жидкости) и макромасштабах (включая большие структуры, такие как корональные выбросы массы и целые магнитосферы). Часто мезомасштабная и макромасштабная динамика создается микромасштабными явлениями (поскольку магнитное пересоединение приводит к выбросам корональной массы и магнитосферным суббурям), в то время как макромасштабные явления могут управлять динамикой в ​​меньших масштабах (поскольку нестабильность Кельвина-Гельмгольца генерируется крупномасштабными потоками плазма вдоль пограничного слоя).Как обсуждалось в предыдущей главе, фундаментальным свойством космической и астрофизической плазмы является то, что эффективная коммуникация может происходить в различных пространственных масштабах.

В следующих разделах кратко описаны различные явления взаимодействия плазмы и отмечены некоторые из их универсальных аспектов. Повсюду существует тесная связь с материалами, рассматриваемыми, например, в главах 2, 3 и 5.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Связь различных пространственных доменов вдоль протяженных силовых линий магнитного поля может происходить через продольные потоки частиц, электрические поля, токи и параллельно распространяющиеся волны.На Земле наиболее важным проявлением этого процесса является сильная электромагнитная связь, возникающая между магнитосферой и ионосферой.

Эта связь включает в себя циркуляцию плазмы, утечку плазмы вдоль силовых линий, продольное ускорение частиц и параллельные (до B ) токи. Плотность тока вдоль силовых линий магнитного поля обеспечивается электронами из ионосферы (нисходящие токи) и гораздо более разреженной магнитосферы (восходящие токи).Поскольку плотность магнитосферы невелика (максимум несколько на кубический сантиметр на Земле), интенсивные восходящие токи требуют выровненных по полю электрических полей, которые ускоряют магнитосферные электроны вниз в атмосферу, чтобы произвести требуемый ток и, в процессе этого, создать яркое полярное сияние. формы. На рис. 4.1 показан вид северного сияния Земли с космического корабля высоко над головой. Полярное сияние состоит из двух компонентов: диффузного сияния, охватывающего широкий диапазон широт и относительно бесструктурного, и высокоструктурированного и динамичного дискретного сияния, яркие формы которого легко увидеть с земли.Диффузное сияние создается частицами, выброшенными из околоземного плазменного слоя в результате взаимодействий волны с частицами, в то время как дискретные авроральные излучения возбуждаются пучками энергичных электронов из внешней магнитосферы, которые были ускорены в продольных электрических полях и в особенно динамичные ситуации или регионы с помощью мощных альфвеновских волн (см. главу 6).

Процессы, которые вызывают продольные токи в ионосферной плазме, также генерируют электрические поля, поперечные магнитному полю, сила и расположение которых сильно зависят от свойств ионосферной плазмы.Двусторонняя связь между такими режимами устанавливается в ответ на управляющие продольные токи. Эти поперечные электрические поля приводят в движение ионосферную циркуляцию и, посредством столкновений ионов с нейтралью, движение нейтрального атмосферного газа. Точно так же электрические поля ионосферной обратной связи отображаются вверх вдоль магнитных полей, влияя на процессы в вышележащих регионах. В земных условиях развитие кольцевого тока возмущения вызывает сильные электрические поля в областях с низкой ионосферной проводимостью.Это, в свою очередь, влияет как на тепловую плазменную оболочку планеты, так и на дальнейшее развитие кольцевого тока энергетической плазмы.

Процессы электромагнитной связи в магнитосферно-ионосферных системах других планет изучены гораздо хуже, чем на Земле, но они предлагают элегантный набор плазменных динамических процессов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *