Атмосфера Земли

«Мир движется вниз» (Демокрит)

Атмосфера Земли

 

Демокрит утверждал, что во Вселенной есть выделенное движение вниз. Вот и мы, следуя логике рассуждений великого грека и своим наблюдениям, говорим, что любые материальные тела, в том числе и атмосфера Земли, постоянно подвержены движению вниз, т.е. притяжению Землей.

Отсюда возникает вопрос: почему атмосфера не падает на Землю? Или атмосфера не из демокритовского мира?

Земля, обладая мощным гравитационным полем, прочно удерживает и притягивает не только атмосферу, но и Луну и такими же узами привязана к Солнцу. Но, спросите Вы, в таком мощном гравитационном поле все молекулы уже давно должны упасть на землю, взгромоздившись друг на друга, как пчелы покрывают матку в отлетевшем рое, и расположились бы плотным кластером в 7-ми метровом приземном слое.

Увы! Атмосфера распространяется на сотни километров и висит как рыхлое, дырчатое одеяло. Во время высокого давления, несколько прижимаясь к земле, и снова, отжимаясь от нее, во время низкого давления. Казалось бы, еще несколько рывков в периоды высокого давления и атмосферное одеяло плотно прижмется к поверхности. Но оно по-прежнему в дырках и в расправленном состоянии находится миллиарды лет!

Атмосферу Земли  называют воздушным океаном, который сферично окутывает ее. Атмосферный воздух неоднороден, состоит из азота – 78%, кислорода – 21%, аргона – 1%, углекислого газа – 0,4 %, незначительного количества неона, гелия, метана, водорода, и следов других газов. В атмосфере также содержится водяной пар. Плотность атмосферы убывает с высотой, верхняя граница разреженной атмосферы условна и достигает высоты 1100 – 1300 км.

В одном см3 воздуха при давлении в 1 атм. содержится молекул – 2.7·1019 –  число Лошмидта. Это число огромно, но молекулы не сидят одна на другой, тесно прижавшись, или опираясь «ногами» на нижестоящих подруг, они находятся во взвешенном, хаотическом, постоянном движении. Порой траектории полета молекул пересекаются и происходят даже лобовые столкновения. Как велика плотность заполнения пространства молекулами в определенном объеме?

Проведем мысленный эксперимент. Затормозим на мгновение всю эту молекулярную лавину, а молекулы равномерно распределим на равных расстояниях друг от друга при температуре 0? С и атмосферном давлении 760 мм рт. ст., такое расположение в науке называется идеальным газом.

Перед нашим взором предстанет следующая картина: молекулы воздуха будут отстоять друг от друга на расстояниях, превышающих их эффективный диаметр на порядок и более. А если взять моногаз, например водород, то между молекулами этого газа будет пространство 3·10-6 см. Учитывая, что диаметр молекулы 2·10-8 см, то, разделив первое число на второе, получим – 150 раз.

Молекулы водорода разделены промежутками в полтораста раз большими, чем их поперечные размеры. В этом смысле города Москва и Санкт Петербург разделены относительно меньшим промежутком, если взять отношение расстояния на площади данных городов [6].

Более наглядная картина предстает, когда концентрацию воздуха представляют в процентном соотношении. Оказывается, что только 0,04% пространства приходится на объем самих молекул воздуха. Остальные 99,96% - есть свободный от молекул объем! [7]. Думаю, всем понятно, зачем я привожу все эти цифры.

Обратимся к популяризатору науки Перельману, статья: «Почему существует атмосфера?». Перельман задается вопросом: «Почему молекулы атмосферы не упали на Землю, – надо ответить, что они беспрестанно и падают вниз, но, как тела абсолютно упругие, отскакивают от встречных молекул и от земной поверхности, а потому оказываются всегда пребывающими на некоторой высоте над Землей» [8].

В представленной картине молекулы воздуха находятся висящими, парящими, двигающимися, если можно так выразиться, в безвоздушном пространстве. А двигаются эти молекулы, согласно молекулярно-кинетической теории (МКТ), за счет теплового движения и взаимных флуктуаций (соударений). Причем, эти соударения происходят абсолютно упруго, как от земной поверхности, так и от встречных, подобных себе молекул.

Мало того, этим  упругим столкновениям молекул предписывают создание самой теплоты и расширение тел, в чем я и усомнился [9, 10].

Полагаю, что такие объяснения, и там и здесь, не соответствуют действительности и вот почему. Начнем с упругости. Каждая молекула состоит из атомов. В атоме, как известно, есть ядро, а вокруг него вращаются электроны. Электроны создают в некотором пространстве от ядра весьма размытое поле своего присутствия. Такие поля, без четко очерченных границ, даже если они связаны в молекулу, не могут претендовать на абсолютную упругость.

Во главу угла, за причины движения молекул, поставлено само их первоначальное движение. В итоге получается, что молекулы совершают дальнейшие движения лишь потому, что они двигались раньше. А ведь всем известно, что в природе всё осуществляется при помощи энергии и, в конечном виде – импульса и силы. Тогда почему МКТ, в отношении газа, построена на несуществующих в природе абсолютно упругих столкновениях? Всякое упругое столкновение, даже при отсутствии трения, должно сопровождаться потерей энергии на нагревание. А это значит, что после каждого удара молекулы должны терять скорость и, в конце концов, зависнуть обездвиженными. Вот тогда Земля их всех и должна прижать к своей груди, добавлю, еще тепленькими.

Для придания первоначального импульса и поддержания, пусть даже хаотичного движения, необходим источник энергии. Где такой находится? Вот о нем-то и умалчивает МКТ, да и вся классическая физика в целом.

Если нет никаких источников энергии, то здесь работает «Perpetuum mobile»? Тогда, что? Подписать приговор Закону сохранения энергии? Да и другим законам тоже.

Не будем этого делать, закон он дороже, чем беззаконное хаотичное движение молекул! Поэтому придется покопаться в анналах знаний и поискать такой источник энергии, заставляющий молекулы плауна в капле воды беспорядочно двигаться, а молекулы атмосферы не упасть и не разбиться об землю.

Но в анналах знаний такого источника не находится, а во всех учебниках физики идет сплошная констатация факта: молекулы движутся, потому что движутся. Теплота больше – движение больше, и наоборот, теплота меньше – движение меньше, но как привязаны векторы движения и скорости молекул к теплоте?

Кто предписал им это движение - господин Броун? Броун был ученым и он понимал, что ничто не может двигаться, перемещаться, передвигаться, в конце концов, даже колебаться без подвода энергии извне. Налицо был какой-то парадокс. Основательно помучившись в поисках истины, и не найдя ее, он предложил разобраться в этом мировому сообществу. Но, как видим, картина не прояснилась и по сей день!

Драматизируем ситуацию и обратимся к еще более тяжелой субстанции – к облакам.

 

Назад  Вперед

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.