破壊学事始

すでにこのブログでも言及しているが、地球の自転は太平洋火山地帯のマグマをコアにしたファラデーモーターによると説明してきた。もう一度、まとめて説明してみる。

地球の自転が周期的に変動していることは、IERSが観測しているLOD(length of day)のデータからわかっている。自転の原因が大昔起きた大衝突による慣性であるなら、自転速度が遅くなることはあっても速くなることはない。このことからも、自転はなんらかの動力によると考えられる。

５．９年周期で変動する自転速度
ところで、太平洋を取り巻く太平洋火山帯の地下には、マグマが帯状に存在する。マグマは何かの力によって東側に強く引かれている様子が見て取れる。

マリアナ海溝

カリブ海

サンドウィッチ諸島
カリブ海とサンドウィッチ諸島の地形は、大陸の隙間からマグマが大きく引っ張り出されている様子がよくわかる。

これらの地形は地下のマグマが内部に流れる電流のために生じるローレンツ力で引っ張られている証拠だ。マグマに電流が流れていることは、噴火の際に現れる放電が示している。火山雷だ。

太平洋をぐるりと取り巻くマグマがモーターのコアになって地球を回転させている。自転速度に周期性があるのは、磁場の変動と関係していると思われる。

地磁気観測所より
地球磁場は太陽黒点と連動している。地球の自転は太陽活動と深く関係しているのだ。

途中からこのブログを読んでいる人のために、少しまとめると、いまやっているのは、空間を排除した、粒子と遠隔作用による電磁波の伝播だ。空間はアインシュタインが証明せずに導入した数学概念で、実在ではない。そこで、空気なら空気分子、宇宙では星間物質が電磁波を伝えていると考え、そのメカニズムを考察している。

遠隔作用では、電界がパルスとして伝わっているらしいことがわかってきた。遠隔作用の速度を求めようとしたが、伝播のメカニズムはかなり複雑で、速度の前に電界のパルスによる現象を考察している。前回は光電効果とコンプトン散乱を考えた。今回考えるのは、熱だ。

従来の物理学では熱は分子、原子が振動している現象だと説明されている。しかしなぜ振動が続くのか、なぜ熱が伝わるのかは定かではない。電界のパルスと粒子の動きを考えてみる。

ところで、質量とは電荷に力を加えたときに生じる磁場による抵抗であると説明した。電磁質量は物質全体で働き、質量を生み、重力のメカニズムの一部になっている。電界のパルスが電子に近づくと、その動きが影響され、電子は振動する。電子は電界の変化に対して、磁場を生じるので、質量があるように振舞う。電界の変化で振動した電子は自分の電荷で再び電界のパルスを放出する。

気体では、この電界のパルスの再放出が気体分子同士で無数に起こっている。気体分子は周囲からパルスを受けては放出を繰り返すわけだ。このパルスの再放出は、電子、原子核レベルで起きている。

注意したいのは、このパルスによる分子の振動は、気体としての運動とは異なることだ。気体中の分子は１気圧なら音速より速い速度で飛び回っている。パルスの受け渡しによる振動は、純粋に電界による影響なので、電磁波の放射として現れる。黒体放射だ。

気体を断熱圧縮すると気体分子の衝突回数が増えるために分子の振動も増える。温度が上がることになる。パルスによる振動は、すぐに止まるので、常時周囲からパルスを受けていないとあっという間に振動が止まってしまい、分子の衝突による振動しか与えられなくなる。この辺は従来の熱力学と矛盾しない。

気体分子の運動と電界のパルスによる振動の関係が明確になった。またこの考察を固体、液体に応用することは難しくないだろう。

自然界の現象は非常に複雑で精妙だ。地上の重力を考えたとき、こんな複雑なメカニズムをどうやって考え付いたのか、非常に驚くと同時に感嘆した。重力のメカニズムに比べると従来の万有引力は、あまりに単純で幼稚な発想と見えてくる。本当の自然は複雑極まりないのだ。

電磁波の伝播を電界のパルスが空気分子、星間物質伝いに起きていると考えた。わりと単純だと思っていたら、重力と同じように複雑なメカニズムがあることに気がついた。すぐに伝播を解き明かすことは難しいので、電界のパルスの振る舞いについて考えてみた。

電界のパルスが引き起こす現象に光電効果がある。光電効果は金属表面に光を当てると電子が飛び出してくる現象だ。この性質を利用した光電管がある。光電管はカミオカンデにも使われている真空管だ。

金属表面に光を当てると内部に大量に存在する自由電子が光のエネルギーを受け取り飛び出てくるとされる。興味深いのは、波長の長い赤外線をいくら当てても電子は飛び出ない。波長の短い紫外線になると続々と電子が飛び出してくる。

もし、光のエネルギーを電子が受け取ってエネルギーが高くなり飛び出してくるのなら、赤外線を長時間当てればいいことになるが、波長が長いといくら時間をかけてもだめなのだ。

電界のパルスが電子に向かって１つやってくる場合を考えてみる。パルスは＋だ。＋がやってくると電子はマイナスなので引かれて動く。しかしパルスが通り過ぎると反対側に引き戻される。このときの電子の動きが、電界のパルスを再生産する。つまり伝播するわけだ。

次にパルスの間隔が狭くなるとどうだろう。このパルスの間隔は、あくまでイメージで具体的な距離は現していない。間隔が狭いと電子はパルスによる影響を短時間で受ける。激しく揺さぶられることになる。揺さぶりが大きくなると電子は、その場から弾き飛ばされることが予想される。これが光電効果だ。

また、電子に当てたパルスの幅が長くなる現象がある。コンプトン散乱は、Ｘ線を電子に当てると一部のＸ線の波長が長くなる現象だ。電子にエネルギーをとられるために起きる。Ｘ線の粒子性を表す現象と考えられている。

wikiによれば、コンプトン散乱の実験は石墨にＸ線を当てて行われた。石墨の表面には金属と違い原子核軌道上の電子がある。原子核のクーロン力に束縛された電子だ。この電子に電界のパルスが加えられると、ちょうどバネにつながった玉を揺さぶるように電子が動く。電子はクーロン力というバネのために振動を抑えられるので、電子の動きは鈍くなり、再発生する電界のパルスは間隔が伸びる。

少し奥にある原子核にぶつかったＸ線はそのまま再発生するので波長は変わらない。

Ｘ線に粒子性を認めなくてもコンプトン散乱は説明できることになる。

すみません、以下の計算はまちがってました。１５日以降に訂正を載せます！
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光が大気中の空気分子、宇宙空間の星間物質を伝って飛んでいると説明した。粒子と粒子の間は遠隔作用、粒子にぶつかった電界は、内部を通って再び放出される。そこで粒子と粒子の間の電界の速度、遠隔作用のスピードを計算してみた。

PLは粒子間の平均距離、つまり平均自由行程
Psは遠隔作用の速度
Ptは粒子が電界を伝える時間
Pnは１秒間に伝わる粒子の数

(PL/Ps + Pt) x Pn = 1(s)

上の式が成り立つ。空気の場合、Pnはシュミット数から

Pn=9.0x 10^16（個）

9.0X10^16(PL/Ps + Pt) = 1
PL/Ps + Pt = 1.1 x 10^-17

空気の平均自由行程は68x10^-9m

68x10^-9/Ps + Pt = 1.1 x 10^-17 (1)

水の場合は１ｍあたり3.2x10^9個の分子がある。水中の光速度は22.5万km/sなので

Pn=7.2x 10^17（個）

7.2x10^17(PL/Ps + Pt)=1
PL/Ps + Pt = 1/7.2 x 10^ -17

水の平均自由行程は44x10^-9

44x10^-9/Ps + Pt = 0.139x10^-17 (2)

(1) - (2)より
Ps = 2.47x10^9m/s
Pt = 1.1 x 10^-16s

つまり、遠隔作用は247万km/sの速度で伝わる。通常光は30万km/sだから、約８倍の速度だ。

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(PL/Ps + Pt) x Pn = 1(s)

この関係式は、気体、プラズマ中では成り立つが、液体、固体では成り立たない。液体固体では、PLがゼロになるからだ。

また、遠隔作用、つまり電界のパルスが具体的に何を媒介にしてリレーされるのかを明らかにしていなかった。気を取り直して、もう一度考えてみる。

地上の重力がシューマン共振のELFによる電磁質量だと説明した。電磁質量が地表から高度が上がるにつれ、大気の電離による電気引力に変化していく。シューマン共振は地殻内部から電離層に向けて放射され、電離層で反射され、再び地殻内部で反射される。これを繰り返していると考えられる。

この説明では、重力が電離層の高さで変化すると思われるが、じつは非常に巧妙な仕組みがあった。

地殻から放射されるシューマン共振が物体に作用する力をFu、電離層から反射されたシューマン共振が物体に作用する力をFdとする。1回目に電離層で反射したFd0とその反射波が再び地殻内部で反射したFu1を考えると、物体に働く力は、

Fd0 - Fu1

となる。上からの放射は上向きの力となり、下からの放射は下向きの力になる。反射はｎ回繰り返されるとすると、力は次の式になる。

F = Fu0-Fd0+Fu1-Fd1+ ・・・-Fdn+Fu(n+1) =Fu0 - Σ(Fdn-Fu(n+1))

このとき、反射する電離層の高さが変化しても、Fdn-Fu(n+1)は一定の値をとる。電離層が高くなれば、Fdnも減少するがFu(n+1)も減少するからだ。Σ(Fdn-Fu(n+1))は電離層の高さに関わらず、定数と成る。電離層が低くなった場合も同じ。

これが重力が安定する仕組み。