В данной статье предлагается гипотеза структуры магнитного поля, вырабатываемого постоянными магнитами. Основой гипотезы является постулат о наличии эфира со свойствами реального газа. Из этого следует, что физической основой всех электромагнитных явлений являются различные формы движений эфира. Некоторые авторы считают, что, так как свободные магнитные заряды в природе не существуют, то и не существует и магнитного поля. По их мнению, магнитные проявления обязаны эффектам, возникающим при изменении электрического поля. Скорее всего, это не так. Вблизи постоянного магнита никаких признаков электрического поля не обнаружено, а силовые линии не движутся с течением времени. Поэтому логично предположить, что магнитное поле есть объективная реальность и должно иметь внутреннюю структуру. По данной гипотезе энергия магнитного поля, формируемого постоянным магнитом, запасена не в магните. Магнит является только сборником, подобным руслу реки, собирающим вместе потоки множества ручейков. Основатели электромагнетизма считали, что аналогами ручейков являются трубки эфирной жидкости. С точки зрения газообразного эфира аналогами ручейков являются вихревые трубки газообразного эфира. Именно они являются физической сущностью силовых линий магнитного поля. На малых участках пространства вихревые трубки магнитного поля параллельны друг другу. Вращательное движение эфира в трубках должно быть направлено в одну сторону. В противном случае, по теории взаимодействия вихрей, две соседних вихревых трубки с противоположным направлением вращения приобретут совместную поступательную скорость и покинут наблюдаемое пространство. Так как максимальное воздействие на электрический заряд оказывается в случае, когда силовая магнитная линия перпендикулярна вектору скорости электрического заряда, то логично предположить, что именно вращательное движение эфира в вихревой трубке оказывает воздействие на электрический заряд. При этом не имеет значения, движется ли сам заряд или движется магнит. Из дифференциальной формы теоремы Гаусса для вектора индукции магнитного поля можно сделать вывод, что силовые линии магнитного поля замкнуты вокруг проводника с током. В данном случае источником появления магнитных линий является электрический ток или, другими словами, направленное движение зарядов. Но в постоянном магните электрического тока нет, поэтому причину появления магнитного поля нужно искать на микроуровне. Интегральная форма теоремы Гаусса для вектора индукции магнитного поля показывает, что поток вектора магнитной индукции через замкнутую поверхность равен нулю. Из аналогии с теоремой для электрического поля это можно интерпретировать как доказательство отсутствия магнитных зарядов. Если внутри замкнутой сферической поверхности разместить постоянный магнит, тогда возникает парадоксальная ситуация: магнитное поле существует, а его поток наружу через сферу равен нулю. Разрешить парадокс можно одним из трех предположений. По первому предположению в вихревых трубках существует два противоположных поступательных движения вдоль оси трубки: внутри трубки поступательное движение вращающегося эфира осуществляется в одну сторону, а снаружи трубки - в другую. По второму предположению поступательное движение эфира у одной половины трубок происходит в направлении, противоположном поступательному движению второй половины трубок. По третьему предположению в трубках существует только вращательное движение эфира, а поступательного движения совсем нет. В любом случае общий поток эфира через замкнутую поверхность будет равен нулю и не будет оказываться никакого давления магнитным полем на нейтральные частицы. Никакого противоречия формулам не вызовет ввод в рассмотрение источника силовых магнитных линий - виртуального магнитного заряда (магнитного диполя), как элементарной магнитной ячейки постоянного магнита. Вектор B линии магнитного поля направлен вдоль оси трубки, его направление можно определять по правилу буравчика относительно направления вращательного движения эфира в трубках. Физический смысл этого вектора - указатель направления ориентации магнитной стрелки во внешнем магнитном поле. Сила воздействия на магнитную стрелку определяется абсолютным значением вектора. На рисунках ниже стрелками вдоль оси вихревой трубки показан вектор B. Направление вектора определяет полюс элементарной магнитной ячейки (северный или южный).
Рисунок 1. Элементарная магнитная ячейка (магнитон)
Элементарную магнитную ячейку постоянного магнита удобно назвать магнитоном. Энергия, которая тратится на перемагничивание магнита, идет только на переориентацию магнитонов. Пока, при первом приближении к структуре магнитного поля, неважно, как он устроен. По гипотезе Ампера в любом природном веществе существуют молекулярные круговые токи, которые и являются причиной появления магнитных свойств веществ. Так или иначе, энергетической основой работы магнитона является давление эфира, как реального газа, которое поддерживает существование и вращение составных частей магнитона (элементарных частиц из замкнутых вихрей эфира), в результате чего формируется эфирный трубчатый вихрь, наподобие торнадо в атмосфере. Ближе к магнитону скорость вращения стенок вихрей максимальная, а диаметр вихря минимален. С увеличением расстояния от магнитона скорость вращения стенок постепенно уменьшается, а диаметр вихрей постепенно увеличивается, то есть вихри больше похожи на воронки с очень малым углом раструба, чем на трубки. Возможно, что где-то вдалеке от магнитона вихрь может иссякнуть, если не соединятся вихрь от южного полюса одного магнитона с вихрем северного полюса другого магнитона. То есть вихри вовсе не обязаны быть замкнутыми и не существуют на большом расстоянии от магнитона. Два магнитона могут взаимодействовать. Вихри между одноименными полюсами вращаются в разных направлениях и не могут объединяться. Они отталкивают друг друга. При этом получают воздействие со стороны чужих вихрей и сами носители полюсов. Магнитоны стремятся развернуться или оттолкнуться друг от друга.
Рисунок 2. Взаимодействие однополярных полюсов магнитонов
Вихри между разноименными полюсами вращаются в одну сторону. Они объединяются в один более мощный вихрь. Таким образом, магнитоны усиливают внешнее магнитное поле, в то время как электрические заряды уменьшают внешнее электрическое поле. В пространстве между магнитонами эфир закручивается, в результате чего его давление на магнитоны уменьшается. Между магнитонами возникает пониженное давление эфира, поэтому они стремятся притянуться.
Рисунок 3. Взаимодействие разнополярных полюсов магнитонов
В твердом теле магнитоны не способны смещаться со своего места. Они могут лишь, в результате групповых взаимодействий, разворачиваться относительно друг друга. Групповые взаимодействия в совокупности с внутренней структурой материала могут привести к образованию более крупных постоянных магнитных образований - доменов. В домене большинство магнитонов ориентированы в одном направлении и образуют общие полюса. Если домен единственный, то это уже постоянный магнит.
Рассмотрим поле полосового магнита. Вихревые трубки (воронки), распространяются в пространстве от полюсов. С увеличением расстояния от полюса пучок вихрей все более распушается. Центральные вихри иссякают где-то вдали от полюса. А крайние вихри противоположных полюсов объединяются, образуя замкнутые вихри. По середине между полюсами полосового магнита замкнутые вихри имеют максимальный диаметр. Чем дальше от поверхности магнита, тем диаметр вихрей больше. Таким образом, вихри распределяются в пространстве вокруг магнита неравномерно. Ближе к поверхности магнита плотность вихрей выше. С увеличением расстояния плотность вихрей убывает.
Рисунок 4. Часть магнитного поля полосового магнита (в разрезе)
Внесенная в постоянное магнитное поле магнитная стрелка искажает поле. Она перехватывает часть вихрей и усиливает их, в результате чего перехватываемые вихри уменьшаются в диаметре. Магнитная стрелка располагается вдоль вихрей, причем северный полюс стрелки направлен в сторону южного полюса источника магнитного поля. При отклонении от этого положения появляются силы давления со стороны не перехваченных вихрей, которые возвращают стрелку в устойчивое положение.
Рисунок 5. Искажение внешнего магнитного поля магнитной стрелкой (магнитом)
Немагнитные материалы или неспособны формировать магнитоны или магнитоны расположены беспорядочно и неспособны менять ориентацию. У магнитных материалов магнитоны относительно легко могут менять ориентацию в пространстве. У намагниченных материалов большинство магнитонов ориентировано в одном направлении. Постоянные магниты отличаются от намагниченного магнитного материала тем, что для изменения ориентации магнитонов уже требуется на порядки большая энергия. Магнитная сила магнита максимальна при ориентации абсолютно всех магнитонов в одном направлении. Еще есть зависимость от плотности магнитонов. Чем большую плотность магнитонов способен сформировать магнитный сплав, тем более сильные магниты можно из него создать. Внесенный в магнитное поле магнитный материал усиливает магнитное поле в данной области пространства, поэтому его можно назвать магнитным усилителем или магнитопроводом. При плотном соприкосновении магнитопровода с полюсом и при направлении магнитопровода вдоль силовых линий, вихри проходят всю длину магнитопровода не распушаясь, то есть плотность вихрей не убывает с расстоянием, а мощность вихрей увеличивается за счет объединения вихрей внешнего поля с вихрями магнитопровода. Отношение площади сечения магнитопровода к площади полюса есть доля переносимых магнитопроводом вихрей. Магнитопровод, вставленный между одноименными полюсами двух магнитов, по торцам соединения образует общий полюс составного магнита новой конфигурации, при этом площадь нового полюса должна быть не меньше суммы площадей соединяемых полюсов. В противном случае не все вихревые трубки пройдут через магнитопровод. Не прошедшие трубки будут стремиться оттолкнуть магнитопровод от магнита, просачиваясь в щель между ними.
Рисунок 6. Часть магнитного поля составного магнита
Сила взаимодействия двух магнитов напрямую связана с количеством образованных общих вихрей. Если неподалеку расположен третий магнит, то часть общих вихрей перехватывается третьим объектом, уменьшая силу взаимодействия.
Рисунок 7. Перехват общих силовых линий третьим магнитом
Если в данной гипотезе есть доля истины, то с большим сожалением можно констатировать, что создание вечного двигателя из постоянных магнитов с помощью современных технологий не представляется возможным. Удивительный парадокс! С одной стороны, постоянный магнит является неиссякаемым преобразователем энергии давления эфира в энергию вращения вихревых трубок магнитного поля. С другой стороны, пока не существует технологий преобразования этой энергии в используемые человечеством виды энергии (электрическая, тепловая и т.п.). Электрические заряды приводятся в движение только движущимися вихревыми трубками, а в постоянном магните вихревые трубки статичны. Нужна энергия для смещения магнита - выигрыша энергии нет. Под действием постоянного магнита другой магнит может развернуться или сместиться, но для возвращения его в исходное положение нужна точно такая же энергия - выигрыша энергии нет. Тепловую энергию тоже извлечь не представляется возможным. Вихревые трубки пронизывают пространство вокруг постоянного магнита, но не взаимодействуют с нейтральными молекулами вещества. Они не способны придать молекулам дополнительную кинетическую энергию. Жаль расставаться с мечтой об экологически чистом источнике энергии, построенном из постоянных магнитов!
В.В.Яковлев, lun1@list.ru
