Pola sił

Może najpierw ustalmy czym jest pole siłowe w filmach sci-fi. Najczęściej pole to przedstawiane jest jako cienka, niewidoczna albo w połowie przezroczysta, nieprzepuszczająca pocisków bariera. Z tego co mi wiadomo nikt czegoś takiego nie zbudował. Istnieją projekty, które mają na celu ochronę obiektu przed wrogimi pociskami np. za pomocą laserów wysokiej mocy. Oto jeden z nich (TUTAJ) Daleko jednak do tego aby wyglądało to na tarcze z filmów sci-fi. Przyjrzyjmy się czy prawa natury pozwalają w ogóle na stworzenie czegoś takiego.

Na pewno wielu z was widząc pola siłowe w filmach kojarzyło je z przykładami z życia. Jak np. magnes odwrócony do drugiego magnesu tym samym biegunem. Odpychają się. Zacznijmy od początku. Czyli od momentu i człowieka, który jako pierwszy w historii zastosował pojęcie pola sił. Był nim XIX-wieczny brytyjski uczony Michael Faraday. Urodził się w skromnej robotniczej rodzinie, jego ojciec był kowalem. Faradaya fascynowały postępy w dwóch rodzących się wtedy dziedzinach fizyki: elektryczności i magnetyzmu. Czytał wszystko co było związane z tymi tematami i uczęszczał na wykłady profesora Humphreya Davy’ego w Royal Institution w Londynie. Faraday był świetnym eksperymentatorem. Co ciekawe z powodu życia w ubóstwie w czasach swojej młodości, Faraday był matematycznym analfabetą. Jego notatki nie są wypełnione równaniami, ale rysunkami, diagramami itp. Może się wydawać absurdalne, ale uważa się, że to dzięki brakowi wykształcenia matematycznego Faraday zamiast zapisywać wyniki eksperymentów w postaci równań rysował diagramy dzięki czemu odkrył linie sił.

Pole magnetyczne (opiłki)

Linie pola magnetycznego

Pole elektryczne

Jeżeli w pobliżu magnesu umieścimy żelazne opiłki, ułożą się one w przypominający pajęczą sieć wzór. To są właśnie linie sił Faradaya, stanowiące obraz tego jak pola siłowe magnetyczne czy elektryczne wypełniają przestrzeń. Pola sił Faradaya, które uważano na początku za nie mające żadnego sensu bezużyteczne bazgroły okazały się prawdziwymi siłami zdolnymi przesuwać obiekty i wytwarzać moc. Prąd elektryczny, z którego korzystasz czytając ten wpis prawdopodobnie powstaje dzięki odkryciu Faradaya. Bowiem pewnego dnia w 1831 roku Faraday przesuwając zwykły magnes nad zwojem drutu zauważył, że bez dotykania przewodu udało mu się wytworzyć prąd elektryczny. Niewidzialne pole magnesu przepychało elektrony w przewodzie wywołując w nim przepływ prądu. Na tej samej zasadzie wytwarzany jest prąd we wszystkich elektrowniach na świecie. Np. w elektrowni wodnej przepływająca woda obraca wielki magnes w turbinie co powoduje popychanie elektronów w przewodzie i powstaje prąd elektryczny, który następnie jest dostarczany za pomocą linii wysokiego napięcia do naszych domów. Można śmiało powiedzieć, że Faraday jest ojcem naszej współczesnej cywilizacji.

Omówiliśmy pola sił. Ale nie takie, jakie mogłyby zatrzymać nadlatujący w kierunku naszego kosmicznego statku pocisk. Przecież gigantyczny magnes wytwarzający wokół nas pole magnetyczne nie uchroni nas od „oberwania”. Może je wręcz przyspieszyć. Zrozumieliśmy jednak istotę pola siły. Wiemy już o co miałoby chodzić w całej tej idei. Aby zaprojektować osłonę naszego statku kosmicznego musimy jeszcze poznać jakie siły funkcjonują w przyrodzie. I o tym w następnym wpisie.

                                                                                                                                                                                           

W.P.