الإرتفاع هو التغلب على الجاذبية ، حيث يكون الموضوع أو الكائن في الفضاء بدون دعم. كلمة "levitation" تأتي من Levitas اللاتينية والتي تعني "الخفة".
الإرتفاع خطأ في معادلة الطيران ، لأن الأخير يعتمد على مقاومة الهواء ، ولهذا السبب تطير الطيور والحشرات والحيوانات الأخرى ولا تحلق.
الإرتفاع في الفيزياء
يشير الارتفاع في الفيزياء إلى الوضع المستقر للجسم في مجال الجاذبية ، بينما يجب ألا يلمس الجسم الأشياء الأخرى. يتضمن الإرتفاع بعض الشروط الضرورية والصعبة:
- قوة يمكنها تعويض قوة الجاذبية وقوة الجاذبية.
- القوة التي يمكن أن تضمن استقرار الجسم في الفضاء.
من قانون غاوس يترتب على ذلك أنه في مجال مغناطيسي ثابت ، لا يمكن للأجسام أو الأجسام الساكنة التحليق. ومع ذلك ، إذا قمت بتغيير الظروف ، يمكنك تحقيق الارتفاع.
الإرتفاع الكمي
أصبح عامة الناس على دراية بالارتفاع الكمي لأول مرة في مارس 1991 ، عندما تم نشر صورة مثيرة للاهتمام في المجلة العلمية نيتشر. وقد أظهر مدير مختبر طوكيو لأبحاث الموصلية الفائقة ، دون تابسكوت ، واقفًا على صفيحة خزفية فائقة التوصيل ، ولم يكن هناك شيء بين الأرضية والصفيحة. تبين أن الصورة حقيقية ، واللوحة ، التي تزن حوالي 120 كيلوغرامًا ، جنبًا إلى جنب مع المخرج الواقف عليها ، يمكن أن ترفع فوق الأرض بفضل تأثير الموصلية الفائقة المعروف باسم تأثير Meissner-Ochsenfeld.
ارتفاع ديامغناطيسي
هذا هو اسم نوع التعليق في المجال المغناطيسي لجسم يحتوي على الماء ، والذي هو في حد ذاته مغناطيس مغناطيسي ، أي مادة يمكن ذراتها أن تكون ممغنطة عكس اتجاه التيار الكهرومغناطيسي الرئيسي المجال
في عملية التحليق المغنطيسي ، يتم لعب الدور الرئيسي من خلال الخصائص المغناطيسية للموصلات ، التي تغير ذراتها ، تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي ، بشكل طفيف معلمات حركة الإلكترونات في جزيئاتها ، والتي يؤدي إلى ظهور مجال مغناطيسي ضعيف عكس الاتجاه الرئيسي. تأثير هذا المجال الكهرومغناطيسي الضعيف كافٍ للتغلب على الجاذبية
لإثبات الارتفاع المغناطيسي ، أجرى العلماء تجارب متكررة على الحيوانات الصغيرة.
تم استخدام هذا النوع من التحليق في التجارب على الكائنات الحية. أثناء التجارب فيمجال مغناطيسي خارجي مع تحريض حوالي 17 تسلا ، تم تحقيق حالة معلقة (ارتفاع) من الضفادع والفئران.
وفقًا لقانون نيوتن الثالث ، يمكن استخدام خصائص المغناطيسات القطنية بالعكس ، أي لرفع مغناطيس في مجال مغناطيسي أو لتثبيته في مجال كهرومغناطيسي.
الإرتفاع بقطر مغناطيسي مطابق في طبيعته للإرتفاع الكمي. أي ، كما هو الحال مع تأثير مايسنر ، هناك إزاحة مطلقة للحقل المغناطيسي من مادة الموصل. الاختلاف الطفيف الوحيد هو أنه لتحقيق ارتفاع مغناطيسي ، هناك حاجة إلى مجال كهرومغناطيسي أقوى بكثير ، ومع ذلك ، ليس من الضروري على الإطلاق تبريد الموصلات من أجل تحقيق الموصلية الفائقة ، كما هو الحال مع الرفع الكمومي.
في المنزل ، يمكنك حتى إجراء العديد من التجارب على الارتفاع المغنطيسي ، على سبيل المثال ، إذا كان لديك لوحين من البزموت (وهو عبارة عن مغناطيس مغناطيسي) ، فيمكنك ضبط مغناطيس مع تحريض منخفض ، حوالي 1 ت ، في حالة تعليق. بالإضافة إلى ذلك ، في مجال كهرومغناطيسي باستقراء 11 تسلا ، يمكنك تثبيت مغناطيس صغير في حالة تعليق عن طريق ضبط موضعه بأصابعك ، مع عدم لمس المغناطيس على الإطلاق.
المغناطيسات المغناطيسية التي تحدث بشكل متكرر هي تقريبًا جميع الغازات الخاملة والفوسفور والنيتروجين والسيليكون والهيدروجين والفضة والذهب والنحاس والزنك. حتى جسم الإنسان غير مغناطيسي في المجال المغناطيسي الكهرومغناطيسي الصحيح.
رفع مغناطيسي
التحليق المغناطيسي فعالطريقة لرفع جسم باستخدام مجال مغناطيسي. في هذه الحالة ، يتم استخدام الضغط المغناطيسي لتعويض الجاذبية والسقوط الحر.
وفقًا لنظرية إيرنشو ، من المستحيل الاحتفاظ بجسم في مجال الجاذبية بثبات. وهذا يعني أن التحليق في ظل هذه الظروف أمر مستحيل ، ولكن إذا أخذنا في الاعتبار آليات عمل المغناطيسات ، والتيارات الدوامية والموصلات الفائقة ، فيمكن تحقيق ارتفاع فعال.
إذا كان الرفع المغناطيسي يوفر الرفع بدعم ميكانيكي ، فإن هذه الظاهرة تسمى التحليق الزائف.
تأثير مايسنر
تأثير مايسنر هو عملية الإزاحة المطلقة للحقل المغناطيسي من الحجم الكامل للموصل. يحدث هذا عادة أثناء انتقال الموصل إلى حالة التوصيل الفائق. هذا هو ما تختلف الموصلات الفائقة عن الموصلات المثالية - على الرغم من حقيقة أن كلاهما ليس له مقاومة ، فإن الحث المغناطيسي للموصلات المثالية يظل دون تغيير.
لأول مرة لوحظت هذه الظاهرة ووصفها في عام 1933 من قبل اثنين من الفيزيائيين الألمان - ميسنر وأوكسنفيلد. هذا هو السبب في أن الرفع الكمي يسمى أحيانًا تأثير Meissner-Ochsenfeld.
من القوانين العامة للمجال الكهرومغناطيسي ، يترتب على ذلك أنه في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي في حجم الموصل ، يوجد فقط تيار سطحي فيه ، والذي يشغل مساحة بالقرب من سطح الموصل الفائق. في ظل هذه الظروف ، يتصرف الموصل الفائق بنفس الطريقة التي يتصرف بها المغناطيس الثنائي ، بينما لا يكون كذلك.
ينقسم تأثير Meissner إلى كلي وجزئي ، بتنسيقاعتمادًا على جودة الموصلات الفائقة. يتم ملاحظة تأثير Meissner الكامل عندما يتم إزاحة المجال المغناطيسي تمامًا.
الموصلات الفائقة لدرجات الحرارة العالية
هناك القليل من الموصلات الفائقة النقية في الطبيعة. معظم موادها فائقة التوصيل عبارة عن سبائك ، والتي غالبًا ما تظهر تأثير Meissner الجزئي فقط.
في الموصلات الفائقة ، القدرة على إزاحة المجال المغناطيسي تمامًا من حجمه هي التي تفصل المواد إلى موصلات فائقة من النوعين الأول والثاني. الموصلات الفائقة من النوع الأول هي مواد نقية ، مثل الزئبق والرصاص والقصدير ، قادرة على إظهار تأثير مايسنر الكامل حتى في المجالات المغناطيسية العالية. غالبًا ما تكون الموصلات الفائقة من النوع الثاني عبارة عن سبائك ، بالإضافة إلى السيراميك أو بعض المركبات العضوية ، والتي ، في ظل ظروف المجال المغناطيسي ذي الحث العالي ، قادرة فقط على إزاحة المجال المغناطيسي جزئيًا من حجمها. ومع ذلك ، في ظل ظروف شدة المجال المغناطيسي المنخفضة للغاية ، فإن جميع الموصلات الفائقة تقريبًا ، بما في ذلك النوع الثاني ، قادرة على التأثير الكامل لـ Meissner.
من المعروف أن عدة مئات من السبائك والمركبات والعديد من المواد النقية تتمتع بخصائص الموصلية الفائقة الكمومية.
تجربة نعش محمد
"نعش محمد" نوع من الحيلة في التحليق. كان هذا اسم التجربة الذي أظهر التأثير بوضوح.
حسب الأسطورة الإسلامية ، كان نعش النبي محمد في طي النسيان ، دون أي دعم أو دعم. بالضبطومن هنا جاء اسم التجربة
شرح علمي للتجربة
لا يمكن تحقيق الموصلية الفائقة إلا في درجات حرارة منخفضة جدًا ، لذلك يجب تبريد الموصل الفائق مسبقًا ، على سبيل المثال ، باستخدام غازات عالية الحرارة مثل الهيليوم السائل أو النيتروجين السائل.
ثم يتم وضع مغناطيس على سطح موصل فائق مبرد مسطح. حتى في الحقول ذات الحد الأدنى من الحث المغناطيسي الذي لا يتجاوز 0.001 تسلا ، يرتفع المغناطيس فوق سطح الموصل الفائق بحوالي 7-8 ملليمترات. إذا قمت بزيادة شدة المجال المغناطيسي تدريجياً ، فإن المسافة بين سطح الموصل الفائق والمغناطيس ستزداد أكثر فأكثر.
سيستمر المغناطيس في الارتفاع حتى تتغير الظروف الخارجية ويفقد الموصل الفائق خصائصه فائقة التوصيل.
