В прошлой моей работе прозвучал мой возглас : Так подсчитывал ли хоть один человек,какой энергией должны обладать электромагнитные волны,излучаемые звездой,чтобы мы смогли эту звезду увидеть на таком огромном расстоянии! Прозвучало это как глас вопиющего в пустыне. Поэтому я решил - раз сказал "А",то надо говорить и "Б".Т.е. решил сам произвести этот расчет.
Ученые-астрономы в своих изысканиях старательно обходят теорию электродинамики, словно поняли,что в их делах она не помощница. Они оперируют в основном понятием о звездных величинах,которое основывается на яркости (блеске) звезд,как мы видим их своими глазами. Для звезд,видимых невооруженным глазом,они приняли шкалу,в которой яркости самых ярких и самых еле различимых звезд отличаются в 100 раз. Они разбили для удобства эту шкалу на 6 "звездных величин",
отделенных друг от друга множителем ,равным : корень 5 степени из 100 = 2,514.
Пишу математические формулы таким странным способом,т.к. шрифт на "Прозе" не поддерживает математические символы.
Далее,когда астрономы стали широко использовать подзорные трубы и телескопы,то уже были видны и звезды других величин,поэтому шкала значительно расширилась.
А когда стали использовать приборы для более точного измерения яркости звезд, появились звезды нулевой и отрицательной величины,которые были ярче звезд 1 величины.
Но я решил произвести исследование не на основе этих представлений,а на основе теории электродинамики,рассчитать,какую энергию излучает звезда,какая часть ее попадет в наши глаза, и будет ли ее достаточно,чтобы мы смогли эту звезду увидеть.
За образец я взял самую яркую звезду на небосклоне,которая хорошо видна невооруженным глазом - это Альфа Большого Пса Сириус А. По удаленности ее от Солнца она стоит на 7 месте из всех звезд.
Ее параметры таковы :
Звездная величина : -1,46. Видимый угловой диаметр : (5,936" + - 0,016)*10^-3.
Расстояние от нас : 9 световых лет, r =9,513*10^16 м. Температура Tcир : 9940 К. Диаметр Сириуса в 1,7 больше Солнца. Радиус Солнца Rcол : 6,9551*10^8 м . Радиус Земли Rз : 6,371*10^6 м. Площадь поверхности Солнца Sсол : 6,07877*10^18 м^2.
Светимость звезды (излучаемая ею мощность) рассчитывается по формуле :
Lсир=4*Pi*Rcир^2*Sigma*Tcир^4. Где Sigma - постоянная Стефана-Больцмана =
=5,67*10^-8 Вт*м^-8*K^-4. Rcир -радиус Сириуса. Тсир - температура Сириуса.
Найдем площадь поверхности Сириуса :
Sсир=Sсол*(Rсир/Rсол)^2=6,07877*10^18*1,7^2=17,568*10^18 м^2.
Светимость Сириуса : Lсир=Sсир*Sigma*Tсир^4=17,568*10^18*5,67*10^-8*9940^4=
972,2*10^25=9,722*10^27 Вт.
По законам электродинамики,вся излучаемая мощность равномерно распределяется по поверхности шара (фронта электромагнитной волны). Этот фронт удаляется от звезды со скоростью света,и количество мощности, приходящейся на единицу его
площади,убывает по квадратичному закону с расстоянием. Рассчитаем,какая часть мощности сосредоточена в телесном угле,равном видимому угловому диаметру Сириуса :
На площади шара умещается 5,346*10^11 сек^2.
В одной угловой секунде уложится угловых диаметров Сириуса :1000/5,936=168,46.
Количество телесных угловых диаметров Сириуса в одной телесной секунде :
168,46^2/Pi=9033,24=9*10^3.
Всего на площади шара уместится телесных угловых диаметров Сириуса :
N=5,346*10^11*9*10^3=48,29*10^14.
Тогда на этот телесный угол придется такая часть мощности излучения Сириуса :
L"сир=Lсир/N=9,722*10^27/(4,829*10^15)=2,013*10^12 Вт.
Рассчитаем,какая часть мощности излучения дойдет до Земли в телесном угле Сириуса :
Вт.
Теперь в телесном угле Земли (упадет на Землю) :
Lз=L"сир1*(Rз/Rсир)^2. Rсир=1,7 Rсол=1,7*7*10^8=11,9*10^8 м.
Lз=2,224*10^-24*(6,371*10^6/11,9*10^8)^2=6,375*10^-27 Вт.
Рассчитаем,какой мощности свет попадет в глаз человека,стоящего на Земле.
Примем площадь зрачка глаза :Sглаза= 1см^2=1/100^2=10^-4 м^2.
Площадь поперечника Земли : Sз=Pi*Rз^2=3,14*(6,371*10^6)^2=127,5*10^12 м^2.
=50*10^-46 Вт.
В кои то веки при счете на калькуляторе получилось круглое число "50".
Как видим,в глаз попадает чрезвычайно мизерная мощность. Теперь надо понять, хватит ли этой мощности для того,чтобы глаз зафиксировал свет.
Проводились исследования,какую минимальную энергию фиксирует глаз человека.
Был получен результат,что энергию нескольких фотонов.Одним людям требуется больше фотонов,другим - меньше.
Подсчитаем,какой энергией обладает один фотон. К зеленому свету глаз человека наиболее чувствителен. Если взять длину волны Л=0,5 мкм,ей соответствует энергия фотона Е=2,2 эв. 1эв=1,6*10^-19 Дж. Поэтому Е=2,2*1,6*10^-19=3,52*10^-19 Дж.
Перейдем от Джоулей к Ваттам : 1 Вт=1 Дж/с.
Найдем период частоты колебаний фотона : T=Л/с=0,5*10^-6/(3*10^8)=0,17*10^-14 c.
Найдем мощность фотона : Р=Е/Т=3,52*10^-19/(0,17*10^-14)=20,7*10^-5 Вт.
Как видим,о сравнении величин не может быть и речи. Результат,полученный с применением инструментария теории электродинамики,лишен всякого доверия и смысла. Вряд ли глаз человека зафиксирует свет мощностью 50*10^-46 Вт. Наверное,шумы в зрительном нерве имеют гораздо большую величину.
Даже если всю мощность,излучаемую Сириусом вкруговую,направить в глаз человека, то получим :
L"глаза=Lглаза*N=50*10^-46*4,829*10^15=2,4145*10^-29 Вт.
Т.е. и в данном случае мощность луча не достигнет уровня восприятия глазом.
Видимо,не зря ученые - астрономы не пользуются инструментарием электродинамики.Они давно поняли никчемность пользы от него.
Так какой вывод из этого можно сделать? Вывод такой,что энергия,излученная телом (звездой),не распределяется равномерно по окружающей сфере,как гласит закон электродинамики, а имеет дискретное распределение, "сгустки энергии". Такими сгустками и являются фотоны,снабженные фантомом-ореолом,обладающим волновыми свойствами. Такой фотон-фантом уж точно достигнет наших глаз и будет нами увиден.
Фантом-ореол вокруг фотона помогает ему преодолевать встречающиеся на пути препятствия,огибать их (явление дифракции). Если на пути встретится другая частица (например,атом водорода),то фантом уведет фотон от столкновения, и фотон продолжит свой полет.
Если во встречной преграде отверстие (или щель) уменьшить до размеров,сопоставимых с размерами фотона-фантома,то можно будет увидеть картину,рисуемую им в виде дифракционной картины,т.к. картину будут создавать отдельные фотоны,не "замыленные" огромным числом других фотонов в случае,когда отверстие или щель имеет большой размер. В данном случае причина дифракционной картины полностью отличается от той,что имел в виду Френель при рассмотрении этого вопроса. Но это тема отдельного разговора,который я предполагаю провести в ближайшее время.
При встрече с веществом фантом предпримет все "меры",чтобы спасти фотон. Он может "мячиком" отразиться от поверхности (явление отражения света),либо проникнуть вглубь вещества и удерживать фотон от столкновения с атомами (молекулами) вещества - это прохождение света сквозь прозрачные субстанции. При этом несколько изменяется траектория движения фотона. Фотон с фантомом совершают зигзагообразные движения, испытывая воздействия от атомов (молекул)вещества. Поэтому результирующая скорость их движения снижается. При выходе из вещества фотон-фантом продолжает прямолинейное движение со скоростью,которой обладал до входа в вещество.
При прохождении через кристаллические решетки определенной структуры,чтобы прохождение оказалось успешным,фантом деформируется (сплющивается) и при выходе из вещества еще некоторое время сохраняет эту форму,т.к. мгновенно не может ее изменить,да и не "знал",когда закончится прохождение через вещество. Это явление известно под названием "поляризация света". Если затем на пути такого фотона-фантома установить такой же кристалл-поляризатор,но в ортогональной ориентировке,то фотон-фантом не пройдет его,т.к. сплющенный фантом уже будет мешать прохождению,т.к. его сплющенность будет стоять поперек "прохода".
При отражении от поверхности фантом также будет иметь некоторую деформацию,которая возрастает под некоторым углом падения. Это также явление поляризации,также известное в физике.
Если уж вообще нет выхода,т.е. плотность вещества высокая,да и атомы (молекулы) расположены хаотично,а не упорядоченно,как в кристаллических решетках,фотон с фантомом не могу "протиснуться" сквозь субстанцию. В этом случае могут быть варианты. Либо фотон полностью поглотится субстанцией,отдав ей всю энергию в виде теплоты. Либо вырвет из субстанции элементарную частицу (электрон) - получается явление фотоэффекта (внутреннего и внешнего),при этом передав этой частице свою энергию. Либо вызовет явление флуоресценции (переизлучения) с другими параметрами фотона и фантома.