Сергей Семиков - Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Но вернёмся к анализу антенны и рассмотрим её излучение уже не в зоне квазистатики, а в волновой зоне, когда заряд находится достаточно далеко от антенны и время движения света до пробного заряда становится много больше периода колебаний тока. Именно в волновой зоне возникает то, что называют светом, электромагнитными волнами. Ведь в зоне квазистатики электровоздействие, хоть и велико, но быстро спадает с удалением r : поле диполя убывает пропорционально r 3. В волновой же зоне электрическое E и магнитное H поля спадают как 1/ r , а интенсивность света EH — как 1/ r 2. Но как же это возможно, если даже у одиночного, равномерно движущегося заряда, поля E и H спадают как 1/ r 2, а у системы зарядов — ещё быстрее?

Рис. 31. Эффект Ритца. Движение заряда с ускорением a наращивает плотность n потока испущенных им реонов, частоту их ударов о другой заряд и силу отталкивания F, если лучевое ускорение a r<0.

Всё дело в том, что в БТР имеет место ранее неизвестный физикам эффект Ритца, справедливый как для света, так и для любых других электрических воздействий, переносимых реонами (§ 1.10). Суть его в том, что при движении заряда с переменной скоростью (с ускорением a ) тот придаёт реонам разную добавочную скорость, отчего реоны группируются — скучиваются или расходятся, причём тем сильнее, чем дальше они улетают от источника (именно так и клистрон формирует в изначально однородном потоке электронов сгустки, узлы [36, Ч.II; 103], см. § 2.11). Соответственно и сила воздействия реонов растёт или падает пропорционально плотности их потока n' = n (1– ra r/c 2): град пуль-реонов барабанит по заряду чаще или реже (Рис. 31). А если заряд колеблется (проекция его ускорения a r меняется), то это ведёт к группировке реонов, испущенных с положительным лучевым ускорением, и — разрежению испущенных с обратным, — антенна, модулируя поток реонов по скорости, осуществляет модуляцию его по плотности. В пространстве возникают периодичные сгустки-разрежения реонов, движущиеся с их световой скоростью c . Поскольку БТР называют ещё теорией истечения (§ 1.9), то световые волны плотности потока реонов от вибрирующих или крутящихся зарядов подобны видимым волнам от вертящихся поливалок для газона и фейерверочных колёс (см. обложку), выбрасывающих многовитковые спирали, разлетающиеся со скоростью капель, искр. По мере движения реонов плотность их сгустков растёт (Рис. 32). Колебания концентрации реонов в потоке ведут к колебаниям электрического поля E , пропорциональным ra r/c 2. Эти колебания и регистрирует приёмник, тогда как постоянная составляющая поля подвижных электронов нейтрализуется таким же полем неподвижных положительных ионов металла.

Рис. 32. а) клистрон модулирует плотность потока n электронов, придавая им разные скорости, б) аналогично колебания заряда или звезды, меняющие скорость запуска реонов, формируют периодичные сгустки-разрежения потока реонов, рождающие колебания электрической силы, частоты и яркости света.

Поле неподвижного заряда q находится как

E=q/4πε 0r 2,

а у колеблющегося амплитуда колебаний поля будет

Era/c 2= qa/4πε 0rc 2 (Рис. 33).

Поскольку амплитуда ускорения гармонически колеблющегося заряда a= ω 2 l , где ω=2π/ T — циклическая частота колебаний, l — длина антенны, то амплитуда колебаний электрического поля в волновой зоне

ΔE= qω 2l/4πε 0rc 2.

Но q ω —это амплитуда тока I , а c 2=1/ε0μ0 . Отсюда

ΔE=Iωμ 0l/4πr.

Именно так находится электрическое поле излучателя в волновой зоне [88]. Как видим, поле действительно убывает как 1/ r . Аналогичный расчёт легко провести для магнитного поля H , тоже спадающего как 1/ r . Ведь магнитное воздействие, как электрическое (точнее как частная его разновидность), — пропорционально концентрации реонов в потоке. А плотность мощности излучения (интенсивность света), равная произведению E и H , спадает, как положено, пропорционально r 2 , причём мощность излучения растёт с его частотой ω. Даёт БТР и верную диаграмму направленности антенны.

Рис. 33. Колебания тока в диполе Герца соответствуют колебанию ускорения зарядов c амплитудой a, что приводит к периодичному изменению поля возле пробного заряда.

Заметим, что колебания электронов в антеннах могут приводить и к искажению синусоидальной формы электромагнитной волны. Ведь движущиеся электроны сообщают свою скорость свету и потому половину периода реоны запускаются со скоростью большей c , а половину — с меньшей. Значит одни реоны, догоняя другие, могли бы сильно изменить синусоидальный профиль волны, как это предполагали и обнаружили у двойных звёзд (§ 2.10), но чего, однако, не замечали у радиоволн. Впрочем, как показал Ритц [8], такие искажения и не могут быть заметны ввиду того, что скорости электронов в антеннах много меньше скорости света, и неоднородность электронов по скоростям может приводить лишь к малым волновым периодичным возмущениям однородного потока реонов, благодаря чему и возникают электромагнитные волны. Но если скорость колеблющихся электронов приближается к скорости света, эти искажения могут стать заметными даже на земных расстояниях. Так, в синхротронах электроны крутятся уже с околосветовыми скоростями, а потому, согласно Ритцу, должны излучать негармонические волны. Это должно проявляться в усложнении спектра излучения, поскольку негармонический периодичный сигнал при разложении в спектр даёт, кроме основной частоты, множество кратных ей. Если обычно электроны излучают волны лишь с частотой своего вращения, то в синхротроне испускаемое ими синхротронное излучение по БТР будет иметь сложный частотный спектр. Излучение пойдёт не только на частоте вращения электрона, но и на удвоенной, утроенной и других кратных частотах, равно как для двойных звёзд искажения, вносимые вращением звёзд по орбите, порождают вариации блеска и спектра — с частотами, кратными частоте вращения звезды [3].

И, действительно, у синхротронного излучения, по мере роста скорости электронов, обнаружено усложнение спектра, содержащего, кроме основной частоты, кратные гармоники. Причём, с приближением скорости электронов к световой, интенсивность высших гармоник растёт, будучи задана разложением в ряд Фурье цилиндрических функций. Но, как раз с помощью цилиндрических (бесселевых) функций, описывают форму и спектр кинематических волн [36], порождаемых за счёт баллистического принципа двойными звёздами и клистронами (§ 2.10). Не случайно, в клистронах эффект группирования электронов, аналогичный эффекту Ритца для света, используют для умножения частоты излучения. В синхротронном же излучении этот эффект проявляется особенно ярко: с приближением скорости электронов к скорости света их невидимое ВЧ-излучение, за счёт преобразования спектра (которое можно понимать и как проявление эффекта Ритца от гигантского центростремительного ускорения), становится видимым: крутящиеся электроны начинают светиться сперва красным, затем синим светом. Таким образом, так называемая "релятивистская" электроника не противоречит, а как раз подтверждает БТР, опровергая СТО и максвеллову электродинамику.