Давайте рассмотрим, какие типы магнитометров известны:
---------------------------------------------
1. Феррозондовый магнитометр (Fluxgate)
Это самый близкий по архитектуре прибор к катушкам Теслы и Смита. Он измеряет не само поле, а то, как внешнее поле изменяет свойства сердечника.
Как устроена схема: На ферромагнитный сердечник (с высокой магнитной проницаемостью) наматываются минимум две катушки — возбуждающая (первичная) и измерительная (вторичная).Принцип работы:- Через первичную катушку пропускают переменный ток высокой частоты. Этот ток раскачивает сердечник до состояния магнитного насыщения то в одну, то в другую сторону.
- Если внешнего магнитного поля (например, поля Земли) нет, циклы перемагничивания идеальны и симметричны. Во вторичной катушке наводится чистый симметричный сигнал.
- Но если появляется малейшее внешнее поле, оно смещает эту симметрию (создает перекос). Сердечник насыщается в одну сторону чуть быстрее, чем в другую.
- В результате этого перекоса во вторичной катушке мгновенно рождаются четные гармоники (особенно 2-я гармоника частоты накачки). Амплитуда этой гармоники строго пропорциональна силе внешнего поля.
2. Протонный магнитометр (Ядерно-прецизионный)
Этот тип приборов работает на квантовых свойствах материи и напрямую использует резонанс (с частотой Лармора).
Как устроена схема: Катушка-индуктивность, внутри которой находится емкость с жидкостью, богатой протонами (обычно это керосин, бензин или вода).
Принцип работы:- Через катушку пропускают мощный импульс постоянного тока. Создается сильное поле, которое заставляет спины всех протонов в жидкости выстроиться в одном направлении (происходит поляризация).
- Ток резко отключают.
- Оставшись без искусственного поля, протоны начинают возвращаться в исходное состояние, но не мгновенно, а вращаясь (прецессируя) вокруг вектора естественного магнитного поля Земли.
- Это вращение миллиардов протонов индуцирует в той же самой катушке слабый переменный ток. Частота этого тока (частота прецессии) жестко и линейно привязана к напряженности внешнего поля.
3. Квантовый магнитометр с оптической накачкой (Цезиевый / Калиевый)
Самый чувствительный тип приборов, способный фиксировать миллиардные доли Гаусса.- Как устроена схема: Стеклянная колба с парами щелочного металла (например, цезия), спектральная лампа (или лазер) и фотоприемник.
- Принцип работы: Лазер «накачивает» электроны в атомах газа, переводя их на более высокий энергетический уровень. Газ становится прозрачным для света. Когда внешнее магнитное поле меняется, оно смещает энергетические уровни атомов (эффект Зеемана), и газ снова начинает поглощать свет. Фотодиод фиксирует это изменение прозрачности с невероятной точностью.
---------------------------------------------
... всё это нам не подходит
Почему? Ну, во первых, обратите внимание, как Смит говорит про "Один миллигаусс - это 100 Вольт резонансного потока". Что это? Дядя бредит? Потому что в точки зрения физики это бессмыслица. Сравнение абсолютно разных величин, - как сравнить "толстое и красное". И кстати, в реальных Гауссметрах измеряют магнитное поле датчиком Холла, а к флюксгейту прибегают только исключительно при измерениях сверхмалых величин, так что метода не подходит к прокачке киловатт мощности. И во вторых, мы все прекрасно видели, какие карты показывал Смитти в видосах - распределение электростатического потенциала по поверхности планеты. А такие измерения делают не Гауссметрами, а Флюксометрами. И знаете, что интересно, в атмосфере градиент потенциала составляет около 100–130 Вольт на каждый метр высоты. Вот и вся отгадка: Смитти не различал в своей голове магнитное поле и электрическое поле. Для него это была единая система, и когда он говорил об одной половине, то иносказательно подразумевал и вторую. Обратите внимание на картинку, что я прикрепил. Это оригинальная картинка из книжки Смита.
---------------------------------------------
Давайте взглянем, как устроен флюксометр:
Датчик динамического конденсатора (Флюксметр / Е-field mill):- Две металлические пластины изолированы друг от друга. Одна пластина неподвижна (приемная), а вторая (экранирующая) вращается мотором, попеременно то открывая приемную обкладку для внешнего электрического поля Земли, то закрывая ее.
- В результате на приемной пластине возникает переменный ток, частота которого равна частоте вращения экрана, а амплитуда строго пропорциональна внешнему постоянному электропотенциалу планеты.
Прентис пытался сделать классическую ВЧ-антенну. На одном конце генератор, на другом нагрузка, между ними электромагнитное поле. Система замкнута сама на себя. Если вы пытаетесь снять больше мощности, вы просаживаете первичный генератор, упираясь в предел (3 кВт).
«Магнитометрический» подход (по Смиту): Смит предлагает использовать катушку не как передатчик, а как динамический зонд-приемник, который взаимодействует со статическим потенциалом Земли в конкретном регионе.
---------------------------------------------
... как видите, флюксометр нам тоже не подходит, уже хотя бы потому, что он не солид-стэйт. Это скорее принцип механической крутилки, отсылающий к Тестатике. И тут нам будет полезно узнать, что как и Гауссметр реализуется через два подхода, - как я писал выше, это датчик Холла для мощного магнитного потока и феррозонд для слабого. Точно так же и измерители электрического поля реализуются через два подхода: один это рассмотренный флюксометр крутилка, и второй, - это непосредственное измерение электростатическим вольтметром, как и написано на схеме Смита.
Давайте взглянем, как работает электростатический вольтметр:
Электростатический вольтметр — это статический прибор прямого измерения.- Внутри него находятся две пластины (одна подвижная с измерительной стрелкой, другая неподвижная). Когда на них подается высокое напряжение, между ними возникает кулоновская сила притяжения. Стрелка отклоняется. Этот прибор измеряет разность потенциалов (Вольты) непосредственно между двумя конкретными точками или проводниками, к которым он физически подключен.
Зададимся вопросом, почему мы не видим колебаний электростатического поля планеты, о которых говорит Смит, а он говорит, что оно именно колеблется, а не статично? Обычные тестеры и осциллографы имеют входное сопротивление 1-10 МОм. Если подключить их к резонансному ВЧ-контуру или системе, работающей на статических потенциалах Земли, этот внутренний резистор прибора мгновенно «сливает» весь накопленный заряд на себя. Резонанс рушится, и исследователь видит на экране ноль. Электростатический вольтметр и флюксметр - это практически единственные приборы, которые позволяют увидеть
реальный потенциал незамкнутой системы, не вмешиваясь в её работу и не разряжая её.