litceysel.ru
добавить свой файл
1 2 3 4

Метод измерения. При постановке эксперимента принята модель эфира, предложенная в работах [4 6]. В рамках исходной гипотезы экспериментально должны наблюдаться следующие эффекты.

Эффект анизотропии  скорость распространения электромагнитных волн зависит от направления излучения, что обусловлено относительным движением Солнечной системы и эфира – среды, ответственной за распространение электромагнитных волн.

Эффект высоты  величина анизотропии увеличивается по мере роста высоты над земной поверхностью, что обусловлено взаимодействием земной поверхности с потоком вязкого эфира  материальной средой, ответственной за распространение электромагнитных волн.

Космический эффект  величина анизотропии изменяется с периодом в одни звездные сутки, что обусловлено космическим (галактическим) происхождением эфирного ветра – среды, ответственной за распространение электромагнитных волн. При этом, вследствие суточного вращения Земли и движения Земли по ее орбите, высота (астрономическая координата) апекса Солнечной системы будет, как и высота любой звезды, изменять своё значение с периодом в одни звездные сутки. Поэтому значение горизонтальной составляющей скорости эфирного ветра и, следовательно, величина анизотропии будут изменять свои значения с этим же периодом.

Гидроаэродинамический эффект  скорость распространения электромагнитных волн зависит от параметров движения вязкого газо-подобного эфира в направляющих системах (например, в трубах), что обусловлено взаимодействием твердых тел с потоком эфира  материальной средой, ответственной за распространение электромагнитных волн. (Как известно, гидроаэродинамика изучает законы движения жидкостей и газов и их взаимодействие с твердыми телами. Применительно к динамике эфира этот эффект, по-видимому, следует именовать как эффект эфиродинамический. Можно видеть, что и "эффект высоты" относится к классу эфиродинамических эффектов. Однако в настоящей работе, в силу различия методических приемов, использованных для их обнаружения, названные эффекты обозначены как отдельные)


В соответствии с целями исследования, метод измерения должен быть чувствителен к названным эффектам эфирного ветра.

При разработке метода измерения использованы следующие положения модели [4 6]: эфир является материальной средой, ответственной за распространение электромагнитных волн; эфир обладает свойствами вязкого газа; металлы обладают большим эфиродинамическим сопротивлением. В качестве исходного положения принято представление о существовании гидроаэродинамического эффекта.

В настоящей работе для измерения скорости эфирного ветра и кинематической вязкости эфира предложен и реализован в оптическом диапазоне электромагнитных волн метод первого порядка, основанный на известных закономерностях движения вязкого газа в трубах [27 28]. Сущность метода заключается в следующем. Поместим отрезок трубы в потоке газа так, что продольная ось трубы будет перпендикулярна вектору скорости потока. В этом случае оба открытых конца трубы по отношению к внешнему потоку газа находятся в одинаковых условиях. Перепада давления газа на отрезке трубы не возникает, и газ внутри трубы будет неподвижен. Теперь повернем трубу так, что вектор скорости потока газа направлен вдоль оси трубы. В этом случае скоростной напор газа создаст на концах трубы перепад давления, под действием которого в трубе со временем устанавливается течение газа. Время установления потока газа в трубе и скорость этого потока определяются значениями кинематической вязкости газа, геометрическими размерами трубы и скоростью внешнего потока газа [27 28]. Отметим, что развитие установившегося течения газа в трубе занимает конечный отрезок времени. Согласно принятой гипотезе эфир является газо-подобной материальной средой, ответственной за распространение электромагнитных волн. Это означает, что скорость электромагнитной волны относительно наблюдателя является суммой векторов скорости волны относительно эфира и скорости эфира относительно наблюдателя. В этом случае, если построить оптический интерферометр, в котором один луч проходит внутри металлической трубы, а другой вне трубы (во внешнем потоке эфира) и повернуть интерферометр в потоке эфирного ветра, то можно ожидать, что в таком интерферометре, на протяжении времени установления в трубе потока эфира, должно наблюдаться смещение полос интерференционной картины относительно начального положения этих полос на шкале интерферометра. При этом величина смещения полос будет пропорциональна скорости внешнего потока эфира, а время установления – время возврата полос к начальному положению, будет определяться значением кинематической вязкости эфира. Следовательно, предложенный метод измерения дает возможность измерять значения скорости эфирного ветра и кинематической вязкости эфира. Предложенный метод измерения является методом первого порядка, поскольку не требуется возвращать луч света в исходную точку (как, например, в интерферометре Майкельсона).


Рассчитаем параметры интерферометра. Для анализа течения газо-подобного эфира будем использовать математический аппарат гидродинамики, который развит в работах [27 28] при решении задач, связанных с течением вязкой несжимаемой жидкости. Использование таких решений для анализа течения газа правомочно, если выполняется следующее условие

(2)

где Ma wpacs1  число Маха; wpa – средняя по сечению трубы скорость течения газа; cs  скорость звука в газе. При выполнении условия (2), эффектами сжатия газа можно пренебречь и рассматривать течение газа как течение несжимаемой жидкости. По данным экспериментальных работ [1 3], [7 9] и [10], скорость эфирного ветра W вблизи земной поверхности не превышает значения W  104 м/сек. В работе [6] скорость звука в эфире оценивается значением cs  1021 м/cек, что существенно превышает скорость света. Если даже полагать, что cs = c, то получим, что Ma  3,3105. Следовательно, условие (2) выполняется, течение газо-подобного эфира можно рассматривать как течение вязкой несжимаемой жидкости и для анализа течения эфира правомочно использование соответствующего математического аппарата гидродинамики.

В гидродинамике различают ламинарное и турбулентное течения жидкости. Ламинарное течение жидкости существует, если число Рейнольдса Re, составленное для потока, не превышает некоторого критического значения Rec [27 28]

. (3)

Число Рейнольдса для круглой цилиндрической трубы определяется следующим выражением

, (4)


где ap – внутренний радиус трубы;  = 1  кинематическая вязкость жидкости;   динамическая вязкость;   плотность жидкости. В зависимости от характера внешнего течения и условий втекания жидкости в трубу, значения величины Rec лежат в пределах Rec  2,3103…104. При Re < 2,3103 течение жидкости в трубе существует только как ламинарное и не зависит от степени турбулентности внешнего потока. Для установившегося в круглой цилиндрической трубе ламинарного течения жидкости характерны следующие признаки. Траектории движения частиц прямолинейны. Максимальная скорость течения жидкости wp max имеет место вдоль оси трубы и равна

, (5)

где p  перепад давления на участке трубы длиной lp ;

; (6)

p – коэффициент сопротивления круглой трубы, который при ламинарном режиме течения жидкости равен p = 64Re1 . Максимальная скорость течения wmax вдвое больше средней скорости жидкости

(7)

Распределение скоростей течения по сечению трубы именуется параболой Пуазейля и имеет вид

(8)

где r – координата вдоль радиуса трубы.

Переход ламинарного течения в турбулентное происходит не плавно, а скачком. При переходе через критическое значение числа Рейнольдса коэффициент сопротивления трубы увеличивается скачком, а затем медленно уменьшается. Для установившегося в круглой цилиндрической трубе турбулентного течения вязкой жидкости характерны следующие признаки. Траектории движения частиц имеют беспорядочный характер. Коэффициент сопротивления круглой трубы равен p = 0,3164Re0,25. Распределение скоростей по сечению трубы почти равномерное с резким уменьшением их до нуля в тонком слое вблизи стенки. Превышение максимальной скорости над средней порядка 10 20% [27 28]


(9)

Ниже будет показано, что в условиях эксперимента Re > Rec, поэтому в настоящей работе ограничимся оценками, выполненными для турбулентного течения эфира.

Р



Рис.1. Труба в потоке газа

ассмотрим принцип действия метода. На рис.1 показан отрезок круглой цилиндрической металлической трубы длиной lp, который находится в потоке эфира (эфирного ветра). Поток эфира показан на рисунке наклонными тонкими линиями со стрелками, которые обозначают направление его движения. Продольная ось трубы расположена горизонтально и совместно с вектором скорости эфирного ветра лежит в вертикальной плоскости, которую представляет плоскость рисунка. Стенки трубы обладают большим эфиродинамическим сопротивлением и поток эфира, действующий со стороны боковой поверхности трубы, не приводит в движение эфир внутри трубы. Скоростной напор эфира, обусловленный горизонтальной составляющей скорости эфирного ветра Wh, создает в трубе поток эфира, который движется со средней скоростью wpa. Можно говорить, что металлическая труба является направляющей системой для потока эфира. Повернем трубу в горизонтальной плоскости так, что ее продольная ось займет положение перпендикулярное плоскости рис.1 или, что аналогично  перпендикулярное вектору скорости эфирного ветра. В этом положении оба открытых торца трубы будут находиться по отношению к потоку эфира в одинаковых условиях, разности давления p не возникает и в соответствии с выражением (5) скорость течения эфира в трубе равна нулю. В момент времени t0 повернем трубу в исходное положение. Горизонтальная составляющая скорости эфирного ветра Wh создаст на концах трубы перепад давления p, под действием которого в трубе будет развиваться течение эфира. В работе [28] решена задача о приведении в движение покоящейся в круглой цилиндрической трубе вязкой несжимаемой жидкости под действием внезапно приложенного постоянного перепада давления p. Приведем формулу распределения скоростей течения жидкости в трубе


, (10)

где t – время; k – корни уравнения J0(k) = 0; J0, J1 – функции Бесселя нулевого и первого порядков. Первые два слагаемых в квадратной скобке выражают установившееся (при t  ) ламинарное течение жидкости и соответствуют упомянутой выше "параболе Пуазейля" (8). Поскольку при турбулентном течении жидкости, в соответствии с (9), распределение скоростей по сечению трубы почти равномерное, то будем считать, что за исключением тонкого пристеночного слоя скорость течения жидкости по всему сечению трубы равна wpa (при расчете значения величины wpa следует использовать величину p круглой трубы при турбулентном течении жидкости). В этом случае выражение (10), при r = 0, получит вид

. (11)

В



Рис.2. Изменение во времени скорости движения жидкости в трубе

ыражение (11) описывает процесс установления потока жидкости в круглой трубе. Из (11) следует, что при t   величина wp(t)  wpa. Разделим обе части выражения (11) на величину скорости установившегося течения жидкости в круглой трубе wpa. В этом случае изменение во времени безразмерной скорости течения жидкости wp(t)/wpa получит вид, который показан на рис.2. На рисунке по оси ординат отложены значения безразмерной скорости wp(t)/wpa, по оси абсцисс – времени. Поскольку, как показано выше, условие (2) выполняется и течение эфира может быть описано законами движения вязкой жидкости, то далее будем говорить о течении эфира, а не жидкости. На рис.2 выделим отрезок времени t0td, на протяжении которого скорость течения эфира в трубе изменяется от 0 до 0,95wpa. Режим течения эфира на этом отрезке времени назовем динамическим. Режим течения эфира при t > td назовем установившимся режимом течения.


Пропустим вдоль оси трубы луч света. Можно записать, что фаза световой волны на отрезке длиной lp изменится на величину , которая равна

(12)

где f – частота электромагнитной волны; V – скорость света в трубе. Согласно исходной гипотезе эфир является средой, ответственной за распространение электромагнитных волн. Из этого следует, что если в трубе длиной lp существует поток эфира, скорость которого изменяется во времени, то фаза световой волны, измеряемая на выходе из трубы, должна изменяться во времени в соответствии с изменением во времени скорости потока эфира wp(t). Тогда выражение (12) получит вид

(13)

где c – скорость света в неподвижном эфире, в вакууме. В выражении (13) знак "+" применим, когда направление распространения света совпадает с направлением потока эфира в трубе, а знак "", когда эти направления противоположны.

В



Рис.3. Схема оптического интерферометра

настоящей работе для измерения величины (t) применен оптический интерферометр. За основу взята схема интерферометра Рождественского [29], которая дополнена тем, что в одном из плеч луч света проходит вдоль оси полой металлической трубы. Схема интерферометра и его основные узлы показаны на рис.3. На схеме показаны: 1 – осветитель; 2 – отрезок металлической трубы; 3 – окуляр со шкалой; P1, P2 – плоскопараллельные полупрозрачные пластины; M1, M2 – зеркала. Ход лучей показан толстыми линиями со стрелками. Луч света в трубе проходит вдоль ее оси и обозначен на рисунке пунктирной линией. Длина трубы lp  P1M2. Узлы P1, M1 и P2, M2 устанавливаются попарно параллельно. M1, M2 устанавливаются друг относительно друга на малый угол. Углы i1i2 – углы между нормалями к плоскостям зеркал M1, M2 и лучами, падающими на них. Расстояния P1M1 = M2P2 = l1, M1P2 = P1M2  lp. В классическом случае, если не учитывать влияние эфирного ветра, действие интерферометра Рождественского сводится к следующему. Луч света с длиной волны разделяется P1 на два луча, которые после отражения от M1 и M2 и прохождения P2 оказываются параллельными с разностью фаз [29]


(14)

Углы i1, i2 устанавливаются при настройке интерферометра так, чтобы в окуляре 3 наблюдалась интерференционная картина. (Узлы настройки на схеме условно не показаны.) В настроенном интерферометре величина  = const. В правой части рис.3 семейство стрелок обозначает направление потока горизонтальной составляющей скорости эфирного ветра. Скорость этого потока равна Wh. Если разместить узлы интерферометра на горизонтальном вращающемся основании, то такой прибор можно поворачивать в потоке эфира. Ось вращения перпендикулярна плоскости рисунка и обозначена как Ai.

В интерферометре (рис.3) положение полос интерференционной картины относительно шкалы окуляра 3 определяется разностью фаз лучей света, которые распространяются по путям P1M2P2 и P1M1P2. На рис.3 поток эфира направлен навстречу направлению распространения света вдоль лучей P1M2, M1P2.  В этом случае, в соответствии с (13), запишем выражение для разности фаз (t) между лучами P1M2P2 и P1M1P2.

(15)

где   постоянная величина, значение которой определяется выражением (14). Упростим выражение (15). Для этого введем принятые выше обозначения. Учитывая, что разность фаз лучей M2P2 и P1M1 не зависит от ориентации интерферометра по отношению к направлению потока эфира и равна нулю, выражение для величины (t) получит следующий вид

(16)

Первый член выражения (16) описывает изменение фазы луча P1M2 в зависимости от скорости потока эфира в трубе wp(t). Второй член  изменение фазы луча M1P2 в зависимости от скорости внешнего потока эфира Wh. Приведем выражение в квадратных скобках к общему знаменателю и, учитывая, что c2 >> Whwp(t)  cwp(t)  cWh, 1 = 1 получим


. (17)

Из выражения (17) следует, что разность фаз (t) между лучами P1M2P2 и P1M1P2 пропорциональна разности скоростей потока эфира в трубе wp(t) и внешнего потока эфира Wh.

Рассмотрим действие интерферометра в установившемся режиме его работы, при t  . В соответствии с выражением (11) и рис.2  wp(t)t  wpa.  Можно предположить, что вследствие малого значения динамической вязкости эфира (небесные тела движутся в эфире без заметного сопротивления) скорость установившегося потока эфира в трубе относительно малой длины не будет заметно отличаться от скорости внешнего потока эфира и можно записать, что wp(t)t = wpa  Wh. Такое предположение в работе проверено экспериментально, что показано ниже. В этом случае, в выражении (17) числитель дроби в квадратных скобках равен нулю, и это выражение получает вид

(18)

Следовательно, в установившемся режиме действие интерферометра с металлической трубой не отличается от действия интерферометра Рождественского. В обоих интерферометрах положение полос интерференционной картины будет определяться начальной разностью фаз . Интерферометр, с металлической трубой, в установившемся режиме работы не чувствителен к скорости эфирного ветра и не может обнаружить наличие или отсутствие эфирного ветра.

Рассмотрим динамический режим работы интерферометра. Развернем интерферометр (см. рис.3) в горизонтальной плоскости на 180o. Поскольку направление распространения света изменилось по отношению к направлению потока эфирного ветра на противоположное, то выражение (17) примет вид


(19)

В соответствии с выражением (11) и рис.2, на отрезке времени t0td имеет место неравенство wp(t) < Wh. Следовательно, в динамическом режиме интерферометр с металлической трубой чувствителен к разности скоростей внешнего потока эфира Wh и потока эфира внутри трубы wp(t). Значение смещения полос интерференционной картины относительно их положения в установившемся режиме работы интерферометра найдем следующим образом. Возьмем разность выражений (19), (18) и разделим обе части найденного выражения на 2, получим

(20)

Левая часть выражения (20) равна искомому смещению интерференционной картины, которое выражено числом периодов электромагнитной волны. Применительно к визуально наблюдаемой интерференционной картине выражение (20) описывает изменение во времени значения видимого смещения полос этой картины относительно их начального положения  D(t). Единицей измерения смещения может служить значение видимой ширины полосы интерференционной картины. Принимая во внимание, что поток эфира в трубе может иметь направление противоположное потоку, выбранному на рис.3, то в общем случае можно получить

(21)

В выражении (21) знак "


<< предыдущая страница   следующая страница >>