Левитация: несколько реальных способов
Всем привет! Меня зовут Дмитрий Побединский. Я рад приветствовать вас на портале КРТИ, где нескучно и интересно можно узнать о науке и технологиях.
Представьте, как было бы здорово, если бы люди умели летать, становились бы лёгкими как пушинка и парили бы в воздухе, словно сказочный персонаж Питер Пэн. Эх, мечты, мечты… Такое, наверное, будет возможно только в далёком будущем, а может быть, нет.
Что такое левитация? Это состояние, в котором объект парит в пространстве без какой-либо механической поддержки. Есть огромное количество способов подвесить объект в воздухе, которые технически можно назвать левитацией. Ну, например, с помощью магии, но давайте пока не будем этим увлекаться.
Существуют и другие способы для достижения левитации, например, с помощью выталкивающей силы Архимеда. Если взять прозрачный газ тяжелее воздуха, то тогда лёгкие объекты будут плавать на его поверхности, как корабли плавают на поверхности воды.
Или, например, невесомость на орбите тоже в какой-то степени левитация. Существует левитация в звуковых стоящих волнах, которые всегда из себя представляют области сжатия и разряжения. Небольшие предметы могут зависать в областях разряжения, где плотность меньше. Но это достаточно шумный метод.
Есть и более интересные способы, основанные, например, на магнитах. Мы знаем, что они могут притягиваться друг к другу. Однако мы не можем повесить их на расстоянии, потому что такое положение неустойчивое. Но мы можем взять вместо верхнего магнита электромагнит и тогда выключать его, если нижний подлетел слишком близко, и включать обратный, если нижний опустился достаточно далеко.
Таким образом возникают колебания, и если очень точно отслеживать положение нижнего магнита с помощью датчиков, то эти колебания будут очень незаметными, и можно сказать, что возникает левитация. На этом принципе основаны маглевы — высокоскоростные поезда на магнитной подвеске, разгоняющие себя до бешеных скоростей.
Ну или левитирующие глобусы, продающиеся в любом сувенирном магазине. Но это всё цветочки, самое интересное впереди, ведь действительно существуют более простые и элегантные способы, чтобы парить в воздухе.
Для начала рассмотрим такой эффект. Что будет, если уронить магнит? Да ничего не будет! Но если он будет падать в медной трубе, то тогда это займёт достаточно много времени. Дело в том, что когда магнит падает, то и магнитное поле движется вместе с ним и меняет своё положение в трубе. Поэтому, по закону электромагнитной индукции, в ней возникает электрический ток, и она сама по себе становится электромагнитом.
Самое важное: по правилу Ленца полярность этого магнита противоположна падающему. Поэтому возникает сила отталкивания. По этим фундаментальным принципам этот эффект работает в любом направлении. Куда бы ни начал двигаться магнит, окружённый проводником, он всегда будет испытывать силу сопротивления.
Ну, сам виноват он, как Селебрити: чем крупнее звезда, тем больше фанатов мешает ему пройти куда бы то ни было. Но дело в том, что у проводника есть сопротивление, поэтому электрические токи затухают, и возникающая сила недостаточна для того, чтобы полностью остановить магнит.
Однако, если мы поднесём его к сверхпроводнику, у которого нулевое сопротивление, то тогда возникающая сила будет настолько велика, что она будет полностью гасить любое перемещение магнита. Тогда он просто зависает в воздухе и начинает левитировать.
На данный момент известны материалы, сверхпроводимость которых возникает только при очень низкой температуре. Но в будущем наверняка будут найдены материалы, у которых сопротивление нулевое и при комнатной температуре. И вы только представьте: возможно, недалёк тот момент, когда мы будем скользить по сверхпроводящим тротуарам на ховерборде всего лишь в нескольких сантиметрах от земли.
Ну да, это всё круто, но может ли человек левитировать сам по себе? Технически — да! Для этого он должен оказаться в очень сильном магнитном поле. Дело в том, что практически все вещества хоть как-то, но взаимодействуют с магнитным полем, и по типу взаимодействия их делят на три группы.
Ферромагнетики — они очень хорошо намагничиваются и сильно притягиваются к постоянным магнитам. Парамагнетики — они очень плохо намагничиваются и слабо притягиваются. И диамагнетики — они намагничиваются противоположно внешнему магнитному полю и поэтому отталкиваются от него.
Самое главное — вода, из которой мы состоим на 60%, является диамагнетиком и слабо, но выталкивает нас из магнитного поля. И это справедливо, в целом, для любых живых существ и подтверждается опытами с левитирующими лягушками, кузнечиками, мышами.
Но у левитации есть одна проблема. Если человек окажется подвешенным в воздухе, то он не сможет управлять полётом, ведь для того чтобы перемещаться, ему необходимо от чего-то отталкиваться, ну или использовать реактивную тягу. А иначе он будет просто барахтаться в воздухе и никуда не сможет сдвинуться.
Но я думаю, эту проблему можно быстро решить. А на этом всё! Ставьте лайки, подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропустить новое видео. Мечтайте о левитации и спасибо за просмотр!