Движение заряженных тел вблизи поверхности Земли

На модерации Отложенный

Земля, согласно современным данным, имеет массу порядка 6х10^24 кг. Наряду с массой Земля имеет отрицательный заряд Q, который оценивается в 5,7х10^5 Кл. Средний радиус Земли R составляет 6,4х10^6 м.

Сравнивая закон всемирного тяготения Ньютона, представленный в виде F = GM1M2/R^2 и закон Кулона, имеющий вид F = kq1q2/R^2, несложно заметить, что запись законов обладает схожестью.

Ни закон Ньютона, ни закон Кулона не объясняют механизм, приводящий к возникновению гравитационных и электрических взаимодействий, но, исходя из вышеуказанных формул, выводится:
- значение ускорения свободного падения g= GМ/R^2 = 9,81 м/с^2
- значение напряженности электрического поля вблизи поверхности Земли E = kQ/R^2 = 125 В/м

Опыты Галилея показали, что вблизи поверхности Земли сила тяжести не зависит от массы падающего тела. Ускорение свободного падения в этом случае является величиной постоянной.

Закон Кулона дает ответ на вопрос, с какой силой взаимодействуют заряды, но из этого закона не ясно, с каким ускорением движутся заряженные объекты под действием электрического поля вблизи земной поверхности. Значение напряженности 125 В/м, рассчитанное по формуле, подобной той, по которой по которой рассчитано ускорение свободного падения, не дает ответа на поставленный вопрос.

Руководствуясь современными представлениями, исходя из того, что электрон – отрицательно заряженная частица, имеющая заряд е = 1,6х10^19 Кл и массу m = 9.11x10^-31 кг, несложно подсчитать, что под действием заряда Земли он должен отталкиваться с силой 2х10^-16 Н, устремляясь вертикально вверх с умопомрачительным ускорением 2,2х10^14 м/с. В действительности же, многочисленные опыты с бета-лучами указывают на то, что вблизи земной поверхности лучи распространяются во все стороны одинаково. Данное обстоятельство является весомым поводом для того, чтобы усомниться в общепризнанной версии о том, что электрон является элементарной отрицательно заряженной частицей, позволяя обосновывать версию о том, что именно особый вид электромагнитного излучения в виде цуга волн является носителем отрицательных зарядов.

Широко известен опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Движение альфа-частиц происходит в горизонтальной плоскости. Масса альфа-частицы 6,645х10^-27 кг, заряд 3,218х10^-19 Кл.

В поле Земли напряженностью 125 В/м сила, действующая на альфа-частицу составляет 4х10-17 Н. Не так уж и много. Но расчет, произведенный по формулам Классической механики, показывает, что направленное вниз ускорение должно быть 6х109 м/с2, но это наглядно опровергается экспериментом.

Можно сомневаться в том, что электрон является элементарной отрицательно заряженной частицей, но в существовании альфа-частиц сомневаться не приходится, и именно по этой причине следует искать объяснение выявленному парадоксу.

В статье «Предложения по введению системы единиц СИЭ», размещенной по адресу: www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/14546.html предложена система единиц измерения, позволяющая выявить соответствие между величинами, относящимися к механике, с одной стороны, и к электродинамике – с другой. Обосновано соотношение 1кг = 8,61∙10^-11 Кл и установлена размерность заряда в единицах массы – килограммах, а коэффициент k принят равным 6,67∙10^-11 м^3/кг∙с^2. В этом случае величина заряда выражена в килограммах и выполняется равенство: 1Кл = 1,16∙10^10 кг

В системе СИЭ заряд Земли принимает значение Q = 6,6∙10^15 кг, заряд альфа-частицы q = 3,73∙10^-9 кг.

Рассчитав силу, с которой электрическое поле Земли притягивает альфа-частицу, получаем:
F = 6,67∙10^-11 м^3/кг∙с^2 * 6,6∙10^15 кг * 3,73∙10^ -9 кг : (6,4х10^6 м)^2 = 4∙10^-17 Н

Особое внимание обратим на то, что полученное значение силы взаимодействия альфа-частицы с зарядом Земли совпало со значением, рассчитанном с применением традиционных единиц СИ.

Выше уже приводилось соотношение, согласно которому значение напряженности электрического поля вблизи поверхности Земли E = kQ/R^2 = 125 В/м.

В единицах СИЭ данная величина примет значение:
Е = 6,67∙10^-11 м^3/кг∙с^2 * 6,6∙10^15 кг : (6,4х10^6 м)^2 = 1,07∙10^-8 м/с^2

Как видим, мы получили значение напряженности электрического поля Земли в единицах ускорения: Е = 1,07∙10^-8 м/с^2

Значение настолько малое, что эта напряженность не может оказывать сколько-нибудь заметного влияния на движение заряженных объектов.

Отметим, что получить эту величину проще всего, применив при расчетах систему единиц СИЭ.

Таким образом, есть основание, по аналогии с закономерностью, открытой Галилеем, утверждать:

Ускорение заряженного объекта, находящегося вблизи земной поверхности и взаимодействующего с зарядом Земли, рассчитывается по формуле E = kQ/R^2, составляет примерно 1,07∙10^-8 м/с^2, и не зависит от величины заряда объекта.

Именно эта установленная закономерность позволяет объяснить, почему возможно движение альфа-частиц в горизонтальном направлении и не исключает вероятность существования элементарных заряженных частиц – электронов.

Литература:

1. Ефимов И.В. Предложения по введению системы единиц СИЭ. www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/14546.html