Sähkömagneettisen aallon olemus

[pähkäilijä]

Sm-aalto on käsittääkseni 2-tehoinen. Kun aurinko paistaa, iho lämpenee selvästi. Toisaalta aurinkotuuli puskee purjetta avaruudessa. Onko kyse samasta tehosta vai 2 eri tehosta? Kun iho tai musta auto lämpiää, siinä on paljon energiaa. Kun purjevene kelluu tyynessä auringossa, purjeet ei pullistu auringon voimasta ollenkaan. Näyttäisi siis eri laatuisilta tehoilta, purje kokee pienen säteilypaineen mutta musta auto kokee suuren lämpötehon. Säteilypaine tulee jotenkin aallon liikemäärästä mutta säteilyteho aallon energiasta?

Oli miten oli, tähtään siihen että aalto olisi ikäänkuin ammus: kuori vastaisi säteilypainetta ja räjähdysaine vastaisi kuoren sisällä olevaa poikittaista liikettä.

Löytyi todiste 2-tehoisuudesta.Aurinkoenergiayhdistyksen sivulta:
"Auringon säteilyteho pilvettömänä päivänä on 1.000 wattia neliömetrille, auringon säteilyyn kohtisuorassa olevalle pinnalle."

Jos kaikki teho osuisi purjeveneen 20 neliön purjeisiin niin venettä työntäisi 20kW moottori mikä ilmiselvästi ei ole tilanne merellä. Merellä vene keikkuu tyynessä paikallaan MOT. Avaruuden purje taas on eri asia, siellä heikkokin työntö on arvokas kun tuulenvastus ei syö vauhtia.

Täytyy korjata, aurinkotuuli ei tarkoitakaan ensisijaisesti aaltoja vaan elektroneja ja protoneja:
---------
Aurinkotuulella tarkoitetaan Auringon koronasta lähtöisin olevaa hiukkasvirtaa, joka pakenee Auringosta poispäin. Aurinkotuuli koostuu pääasiassa protoneista ja elektroneista.[1] Tällaisista sähköisesti varautuneista hiukkasista koostuvaa kaasua kutsutaan plasmaksi.
---------
Joten avaruuden purje on eri tilanteessa, se hyödyntää plasmaa kun taas purjeveneen purje joutuu tyytymään vain sm-aaltoihin. Ilmakehä ja maan magneettikenttä syö plasman jolloin se ei pääse alas asti.

[QS]

Löytyi todiste 2-tehoisuudesta.Aurinkoenergiayhdistyksen sivulta:
"Auringon säteilyteho pilvettömänä päivänä on 1.000 wattia neliömetrille, auringon säteilyyn kohtisuorassa olevalle pinnalle."

Jos kaikki teho osuisi purjeveneen 20 neliön purjeisiin niin venettä työntäisi 20kW moottori mikä ilmiselvästi ei ole tilanne merellä. Merellä vene keikkuu tyynessä paikallaan MOT. Avaruuden purje taas on eri asia, siellä heikkokin työntö on arvokas kun tuulenvastus ei syö vauhtia.

Tässä on kyse säteilyn energiasta ja säteilyn liikemäärästä. Yksittäisen fotonin ja myös sm-aallon energia on "suuri", mutta liikemäärä hyvinkin "pieni". Liikemäärä on se, joka ilmenee säteilypaineena.

Nuo "suuri" ja "pieni" lainausmerkeissä siksi, että ovat ihmisen mittakaavan suuruusluokkia. Esimerkiksi auringon valo tuhoaa helposti ihmisen kudoksen rakennetta (säteilyn energia), mutta säteilypaine ei vaikuta käytännössä lainkaan (säteilyn liikemäärä).

[x Poistettu käyttäjä x]

Olen yrittänyt lähestyä hetkeä jolloin esimerkiksi jossain laitteessa luodaan sähkömagneettinen -aalto.
Kuten jo oli esillä, matemaattisesti suuntavektori määrittyy sekä sähkö- että magneettikentän kohtisuoruuksista.

Nyt kysymys kuuluu: jos molemmat jatkuvassa muutoksen tilassa olevat kentät vuorovaikuttavat keskenään, miten tämä hässäkkä saadaan suunnattua lähtöhetkellä?
Molempien kenttien on oltava olemassa ja niiden vuorovaikutuksen on oltava tilassa joka suuntautuu tiettyyn suuntaan.
Etenemisessä mielenkiintoista on se, että normaalisti energia siirtyy matalamman potentiaalin suuntaan. Eli pyörii vaikka mäkeä alas, maadoituu 0-tasoon tai siirtyy lämpimästä kylmään jne.
SM-aalto ei tätä potentiaalia tarvitse, edetäkseen. Se huitelee menemään ihan itsekseen.
Toisaalta täydelliseen avaruuden tyhjyyteen paiskattu massa, sekin jatkaa ikuisesti matkaansa samaan suuntaan, jos mitään ei tule tielle.
Toisaalta tällä massalla ei taas ole vastaavaa aaltomuotoa.

Lähtöhetkellä pitänee kuitenkin vallita jonkinlainen konkreettinen energiaepätasapaino, joka suuntaa SM-aallon, kun se syntyy.
Jotta vaikkapa auringon valo suuntautuu aina ytimestä ulospäin. Ei esim. pinnan tangentin suuntaan.
Tuo aallon syntymekanismin selvittely, taitaa vaatia enemmän perehtymistä. Ja juurikin tuo, että mistä se alkujaan saa suuntansa.

[QS]

Olen yrittänyt lähestyä hetkeä jolloin esimerkiksi jossain laitteessa luodaan sähkömagneettinen -aalto.

Kuvassa esimerkki aallon muodosta. Säteily etenee lähes jokaiseen suuntaan, mutta ei kiihtyvän varauksen liikesuunnassa:

dipoli.png (426.43 KiB) Katsottu 31970 kertaa

[Kontra]

Oheinen kuva kirjasta Tekn tri Pentti Mattila: Radiotekniikan Oppikirja 1964.

Kuvassa aaltoputkessa näkyy myös magneettivuoviivat. Vapaassa tilassa viivat leviävät sivusuunnassa.
Kuva ei tuo valaistusta siihen kysymykseen, miksi sähkö- ja magneettikenttien maksimit ovat samassa vaiheessa eikä 90 asteessa, kuten LC-resonanssipiirissä. 
Kaipa on vaan uskottava, että Poyntingin vektori kun osoittaa z-akselin suuntaan, sinne sen aallonkin on pakko liikkua. 


 

[pähkäilijä]

Löytyi todiste 2-tehoisuudesta.Aurinkoenergiayhdistyksen sivulta:
"Auringon säteilyteho pilvettömänä päivänä on 1.000 wattia neliömetrille, auringon säteilyyn kohtisuorassa olevalle pinnalle."

Jos kaikki teho osuisi purjeveneen 20 neliön purjeisiin niin venettä työntäisi 20kW moottori mikä ilmiselvästi ei ole tilanne merellä. Merellä vene keikkuu tyynessä paikallaan MOT. Avaruuden purje taas on eri asia, siellä heikkokin työntö on arvokas kun tuulenvastus ei syö vauhtia.

Tässä on kyse säteilyn energiasta ja säteilyn liikemäärästä. Yksittäisen fotonin ja myös sm-aallon energia on "suuri", mutta liikemäärä hyvinkin "pieni". Liikemäärä on se, joka ilmenee säteilypaineena.

Nuo "suuri" ja "pieni" lainausmerkeissä siksi, että ovat ihmisen mittakaavan suuruusluokkia. Esimerkiksi auringon valo tuhoaa helposti ihmisen kudoksen rakennetta (säteilyn energia), mutta säteilypaine ei vaikuta käytännössä lainkaan (säteilyn liikemäärä).

Mitä jos energia purkautuu sivusuuntaan? Silloin miljoonat aallot tilastollisesti purkautuu 50% oikealle ja 50% vasemmalle jolloin purjeet roikkuu levossa. Tosin aalto voi heijastua valkoisesta kankaasta jolloin aalto jatkaa matkaansa vieden energian ehkä vähentyneenä mukanaan. Jos purje olisi musta, suuri osa energiasta absorboituisi kankaaseen. Näin kangas saavuttaisi lämpötasapainon ja säteilisi kankaan elektroneista matalampitaajuista säteilyä pois. Jos kaikki energia muuttuisi liikemäärältään veneen suuntaiseksi, purjeet pullistuisivat ja 20 neliön paine tuottaisi 20kW:n työnnön mikä on 8m pitkälle purrelle hurjaa menoa, vastaisi ehkä 15m/s myötätuulen voimaa.

[QS]

Löytyi todiste 2-tehoisuudesta.Aurinkoenergiayhdistyksen sivulta:
"Auringon säteilyteho pilvettömänä päivänä on 1.000 wattia neliömetrille, auringon säteilyyn kohtisuorassa olevalle pinnalle."

Jos kaikki teho osuisi purjeveneen 20 neliön purjeisiin niin venettä työntäisi 20kW moottori mikä ilmiselvästi ei ole tilanne merellä. Merellä vene keikkuu tyynessä paikallaan MOT. Avaruuden purje taas on eri asia, siellä heikkokin työntö on arvokas kun tuulenvastus ei syö vauhtia.

Tässä on kyse säteilyn energiasta ja säteilyn liikemäärästä. Yksittäisen fotonin ja myös sm-aallon energia on "suuri", mutta liikemäärä hyvinkin "pieni". Liikemäärä on se, joka ilmenee säteilypaineena.

Nuo "suuri" ja "pieni" lainausmerkeissä siksi, että ovat ihmisen mittakaavan suuruusluokkia. Esimerkiksi auringon valo tuhoaa helposti ihmisen kudoksen rakennetta (säteilyn energia), mutta säteilypaine ei vaikuta käytännössä lainkaan (säteilyn liikemäärä).
 

Mitä jos energia purkautuu sivusuuntaan? Silloin miljoonat aallot tilastollisesti purkautuu 50% oikealle ja 50% vasemmalle jolloin purjeet roikkuu levossa.

Säteilypaine muodostuu, kun aalto absorboituu tai heijastuu. Liikemäärän suunta on aallon etenemissuuntaan, samoin kuin massakappaleidenkin liikemäärä on nopeusvektorin suuntainen.

Tässä on kyse liikemäärästä, ei energiasta. Kuten sanoin: sm-aallon liikemäärä ilmenee säteilypaineena.

[pähkäilijä]

Löytyi todiste 2-tehoisuudesta.Aurinkoenergiayhdistyksen sivulta:
"Auringon säteilyteho pilvettömänä päivänä on 1.000 wattia neliömetrille, auringon säteilyyn kohtisuorassa olevalle pinnalle."

Jos kaikki teho osuisi purjeveneen 20 neliön purjeisiin niin venettä työntäisi 20kW moottori mikä ilmiselvästi ei ole tilanne merellä. Merellä vene keikkuu tyynessä paikallaan MOT. Avaruuden purje taas on eri asia, siellä heikkokin työntö on arvokas kun tuulenvastus ei syö vauhtia.

Tässä on kyse säteilyn energiasta ja säteilyn liikemäärästä. Yksittäisen fotonin ja myös sm-aallon energia on "suuri", mutta liikemäärä hyvinkin "pieni". Liikemäärä on se, joka ilmenee säteilypaineena.

Nuo "suuri" ja "pieni" lainausmerkeissä siksi, että ovat ihmisen mittakaavan suuruusluokkia. Esimerkiksi auringon valo tuhoaa helposti ihmisen kudoksen rakennetta (säteilyn energia), mutta säteilypaine ei vaikuta käytännössä lainkaan (säteilyn liikemäärä).

Mitä jos energia purkautuu sivusuuntaan? Silloin miljoonat aallot tilastollisesti purkautuu 50% oikealle ja 50% vasemmalle jolloin purjeet roikkuu levossa.

Säteilypaine muodostuu, kun aalto absorboituu tai heijastuu. Liikemäärän suunta on aallon etenemissuuntaan, samoin kuin massakappaleidenkin liikemäärä on nopeusvektorin suuntainen.

Tässä on kyse liikemäärästä, ei energiasta. Kuten sanoin: sm-aallon liikemäärä ilmenee säteilypaineena.

Sitä minäkin tarkoitan, liikemäärän suunta on vain yksi suunta ja sen työntövoima on murto-osa kokonaisenergiasta. Eli jos aallon energia purkautuu 50/50 vastakkaisiin suuntiin niin liikettä ei synny paitsi mikromittakaavassa. Ehkä joku bakteeri saisi pienen liikkeen koska sen massa on niin pieni mutta isommissa kappaleissa tilastollinen todennäköisyys antaa yhtä monta tönäisyä niin oikealta kuin vasemmalta ja tuloksena on liikkeen muuttuminen lämmöksi.
Eikö aallon tuottamalla elektronin virityksellä ole suuntaa? Tarkoitan kun aalto virittää elektronin niin ymmärtääkseni se on verrattavissa satelliittiin. Kun satelliittia siirretään korkeammalle radalle, rakettimoottorin työnnöllä on suunta joka liikemäärä jää systeemiin. Jos elektroni myös saa liikemäärän niin sekin jää kankaaseen. Intuitio sanoo että tilastollisesti liikemäärien pitää joka suunnasta kumota toisensa jotta purje pysyy lysähtäneenä.

[QS]

Kaipa on vaan uskottava, että Poyntingin vektori kun osoittaa z-akselin suuntaan, sinne sen aallonkin on pakko liikkua.

Tässä on jännä yksityiskohta, jonka opin vasta muutama vuosi sitten.

Kun kahdesta sm-aallosta muodostetaan seisova aalto, niin seisovan aallon Poyntingin vektori ei olekaan nolla, vaan sen suunta muuttuu ajan funktiona aallon eri pisteissä. Välillä osoittaa oikealla ja välillä vasemmalle. Keskimäärin on kuitekin nolla koko aallon alueelta määriteltynä.

Voin joku päivä plotata asiasta pienen animaation.

Sitä minäkin tarkoitan, liikemäärän suunta on vain yksi suunta ja sen työntövoima on murto-osa kokonaisenergiasta. Eli jos aallon energia purkautuu 50/50 vastakkaisiin suuntiin niin liikettä ei synny paitsi mikromittakaavassa.

Energia ja liikemäärä ovat kaksi eri suuretta. Voima on suure, joka saadaan liikemäärästä. Voima on liikemäärän muutosnopeus.

Paineen kautta asia on helppo nähdä: Auringon säteilyn paine on noin 4 x 10^-6 Pa = 4 μPa, kun taas tavallisen hanaveden painekin on jo jotain 500 kPa.

Kyseessä on liikemäärän vuo, joka saa purjeen tai vastaavaan liikkumaan. Hanavesisuihku liikuttaa purjetta huomattavasti paremmin kuin auringon valo.

[Kontra]

Kun olen epäillyt, että netistä kopsitut piirrokset sm-aallosta olisivat virheellisiä, kun sähkö- ja magneettikentät on piirretty samanvaiheisiksi, tässä vanhassa Tekniikan käsikirjassa vuodelta 1969 Prof Erkki Voipio: Sähkömagneettisten kenttien teoria, kuvassa 36 kentät on piirretty samanvaiheisiksi. Se ei mitenkään käy minun järkeeni, koska todellisuudessa toinen kenttä synnyttää toisen kentän vuorotellen.

En ymmärrä, miksei tuo kummallisuus opiskeluaikana herättänyt ihmetystä? Ettei nyt vaan olisi käuynyt niin, että kun joku on sen aikoinaan piirtänyt väärin, siihen ei olisi hoksattu kiinnittää huomiota, ja olisi mennyt läpihuutojuttuna seuraaville sukupolville.
Kukapa osaa selittää tuon mystisen ristiriidan?