テスラ送電鉄塔の仕組み-独自の「調査」

数年前、私たち-この資料の著者-は、N。テスラの特許、日記、および講義（幸いなことに、教育は許可されています）でかなりうろついて、エネルギー伝達のための悪名高いテスラタワーは「偽物」ではなく、完全に機能する構造であるという結論に達しました。



数年にわたる調査、考察、一次資料の調査、データ比較、仮説の形成と排除などの結果として -美しく、実際、古典的な物理学に厳密に適合するシンプルなモデルが登場し、Ansoft HFSSパッケージの数値シミュレーションで確認されました。 プロジェクトの開始以来、私たちはさまざまなコミュニティで多くの議論を行っており、この資料の結果として、「技術者向けの記事」を作成することを要求しました。



この資料は厳密な理論ではありません（つまり、テスラタワーの運用に関するすべての可能な側面を考慮した理論です）。 それにもかかわらず、提案された概念を十分に十分に明らかにし、プロセスの主要な特性の適切な数値推定を提供することを試みました。 そのため、モデルの理解と建設的な議論への参加に興味がある場合は、資料に精通してください。



それで、私たちの科学ポップの記事では、概念の始まりが述べられています-実際、研究の出発点です（その定式化は、かなりの時間を要しました）。



「専門家向けではありません。」というメモとともに、投稿の本質をいくつかの文章で説明できます。 次に、エッセンスは次のように定式化できます：タワーは、電流と電圧の共振を長いラインで作成し、地球全体が長いライン（一端がマスターオシレーター、つまりタワーに接続された導体）と見なされます。 地球の抵抗はごくわずかです（理由-以下で解析）。 EM放射による損失も劇的な影響はありません。 低周波電磁放射が完全に反射される電離層を「保存」し、反射されると地球と相互作用し、再び長い列の電流に変わります-地球（導波路モデル）。 また、電流の定在波–電圧–地球の電荷と、弱いEM –地球と電離層の間の放射の安定した状況があります。





私たちは、テスラタワーの注意事項と特許に従って、テスラタワーの動作モードを徹底的に研究することから始めました。 そして、この理解から生まれました-そのようなデバイスが地球でどのような物理的プロセスを引き起こす可能性があるか、そしてこの理解から-提案された（そしてテストされた）テスラ経路によるエネルギーの移動が非常に可能であるという自信が生まれました。 同時に、テスラの特許には説明全体が含まれており、「隠された/隠された」パラメーター/プロセスは存在しないという事実から出発しています。 そのため、黄色いマスコミとメディアで活発に流通している「アイデア」は、テスラが彼の塔の助けを借りて、「エーテルのエネルギーを汲み上げ」、「放射エネルギー」などを使用しようとしたことです。 -物理学とはほど遠いジャーナリストの空想に過ぎないと信じています。 私たちの意見では、タワーの仕事はよく知られている物理法則に完全に適合し、新しい概念や物理的効果を必要とせず、この意味で私たちの仕事（および将来計画された実験）は純粋に適用されます-基礎研究の性質ではありません。 以下の資料を理解するのが難しい場合は、上記のリンクの記事を読むことができます（人文科学向けに書かれており、不正確さを境界とする多くの不正確さを含んでいますが、質の高い理解を提供します）。



シムについては、始めましょう。

テスラタワー：パフォーマンス機能

不可能なものがすべて遮断されている場合、テスラタワー（ここでは必須ではない技術的なニュアンスを除く）は、スパイラルの上端に追加の容量を備えた、一端で接地されたスパイラル1/4波共振器（分布パラメーターによって特徴付けられる）にすぎません。 この共振器は、マスターオシレーター（正弦波信号、20 kHz未満の周波数-テスラ、 US787412およびUS1119732に基づく ）に左右されます。



つまり、タワーの回路図は次のとおりです。



左側は塔の上部にある物理的に隔離されたタンク（コイル自体の容量に追加）、右側は条件付きの等価回路で、タンクが隔離されていることを個別に強調しています。 正式には、タワーと地球間の容量ではなく、タワーと無限大の間の容量です（そうしないと、地上で通常のLC回路が閉じられるため）。 タワーと地面の間の寄生容量を最小限に抑えるために-つまり 地上からタワーのLC回路を閉じる-明らかに、地上からの孤立容量を上げる必要があります（簡単な評価では、そのような容量のいくつかの平均直径に等しい高さまで容量を上げるのに十分であることが示されています-この条件が満たされると、タワーと地球の間の容量は、タワーの人里離れた能力）。



古典的な電気工学から知られているように、そのような共振器の共振モードでは、容量性抵抗と誘導性抵抗は互いに相殺し合うため、発電機は共振器のアクティブ抵抗のみを「見る」。 定在波がスパイラルに発生します-発電機のポイントに電圧ノードがあり、そこに電流腹があります（同時に、共振器の端に、電圧腹と電流ノードがあります）。 このような共振器の動作の詳細な分析理論は、たとえばここで見ることができます 。 このリンクの素材を理解するのが難しい場合、本質を失うことなく単純化することができます：この種のスパイラル共振器は、スパイラルに巻かれた1/4波長の長い線にすぎません-すなわち。 「細長い」線路長のように、そのような共振周波数の共振器では、線路の一端に電圧ノードがあり、線路の反対端に電流ノードがある、電流-電圧の定在波があります。 「細長い」長いラインとの大きな違いは、そのようなラインの隣接セクション間の強化された誘導結合と容量結合にあります。これは、スパイラル構成での幾何学的な近接により、ラインに沿って共振周波数と波の伝播速度がわずかに（時々ではなく）変化するためです。



この図は、長いラインで定在波を示しています。 波の分布：a-電圧; b-異なる時点での単一導体ラインの電流（ サイトからの図）



言い換えれば、タワーは充電バッファです。これは、マスター発電機が地球から充電を「駆動」するための孤立した容量です。



この場合、電波の意味でのEM放射（つまり、タワーの遠い波のゾーンのフィールド）は、動作パラメーターの範囲には実質的に存在しません。 見せて。



放射線物理学では、スパイラルアンテナの概念があり、一見すると、このようなスパイラル共振器と相関させることができます。 ただし、アンテナとは異なり、タワーループの電気的長さは波長よりも3〜5桁小さくなります（つまり、巻線の全長が波長の4分の1にほぼ等しいにもかかわらず、巻き数は数千単位で計算されます）。 この場合、ほとんどの電流（現在の波腹）はタワーの下半分に集中しています。 つまり、外部EM放射の意味では、 このような構造は通常の古典的な集中インダクタンスのように機能します。 つまり 通常の磁気双極子。



よく知られている公式は、波長λの電気的に短い磁気フレーム（磁気双極子） の放射抵抗を定義します （ 放射抵抗は、電磁波放射による導体の損失を特徴づけます-つまり、放射による電流エネルギー損失は、損失に等しい損失が正式なアクティブ抵抗と見なされます放射線について）：



（上記のリンクの式4.30）



ここで、ダイポールの等価長さl _eは、比率によってフレームの半径「a」に関連付けられています。







Nターンの場合、式に係数N ²が乗算されます（明らかな理由により、放射エネルギー密度はフレームのフィールドの振幅の2乗、つまりフレーム内のターン数の2乗に比例します）。



合計







パラメーター（周波数10 kHz、つまり、波長30,000 m、コイル半径2メートル、コイル長10 km、巻き数約800）を代入すると、390ナノオームに等しい放射抵抗が得られます。 これは、システムのアクティブ抵抗の損失（少なくとも数オーム）と比較して無視できます。



しかし、そのような共振器内の電流の接線成分に加えて、軸からの成分（結果として生じる垂直電流）もあります。これにより、タワーは、とりわけ、通常の短い電気双極子の放射を与え、放射抵抗は双極子の長さlと波長λに関連しています：



（上記のリンクの式4.27）



したがって、電流の垂直成分およびパラメータ（数十メートルのタワーの高さ-特定の場合は30メートルとし、周波数は10 kHz）の放射抵抗（発電機を通過する電流に対する）は、約1ミリオームと推定できます。



結果として、両方のタイプの放射（電流の接線成分と軸方向成分の両方）は回路のアクティブ抵抗の損失に関して無視できることがわかりますが、これらはコイルの巻線全体で電流値が同じであると仮定されているため、上限推定値です、実際には電流は正弦に沿って流れますが、コイルの「ホットエンド」には電流ノードがあります。つまり、ゼロ電流であり、実際の放射は上記の推定値よりも数倍少なくなります。 そのため、タワーがアンテナのように機能するというアイデアは、まったく根拠がありません（いずれにせよ、テスラの特許に従って空想に関与しない限り）。 タワーは古典的な意味ではアンテナではありません-その電波放射（つまり、遠波ゾーンのEMフィールド）はごくわずかであり、あなたができるのは、発電機が起動し、発電機の動作周波数で土壌から除去する電荷の効果的な貯蔵装置になることです。 そのため、「通常のスパイラルアンテナがあります-エネルギー伝達効率は台座よりも低くなります」という形式の「邪悪な」異論、およびそのような構造の電波放射から生じる他の「主張」は、相手が放射線物理学の最も基本的な概念を完全に理解していないことを示しているだけです。

タワーが整理されたら、今度は地球に行きます

簡単にするために、基本的な類推から始めます。そこから徐々に最終概念に進みます。



一端にギャップがあり、交流電圧源を介して他端で接地された電気的に長い導体があると仮定します（電気的に長いとは、導体の長さが発電機の周波数と波の伝播速度に基づいて、発電機からの波長に匹敵する/より大きいことを意味します-速度に近い真空中の光）：







このような長いラインでは、ラインの損失が小さい場合、電流-電圧の定在波が発生します（つまり、発電機からの入射波と長いラインの自由端から反射された波の重ね合わせ）。 そのような線と波の典型的な例は、次の図に示すように、通常の電気バイブレーター（つまり、古典的なアンテナ）です。



さまざまな長さの対称振動子の電流分布。



長い列の定在波の本質は非常に理解しやすいです。 コンダクター全体を精神的に半波長のセグメントに分割できます。 このような各セグメントは、キャパシタンス（導体に沿ってキャパシタンスが分布しているため）とインダクタンス（同様に）です。 したがって、定在波は、そのような容量を充電する電流の波にすぎません。 このような定在波のエネルギーは、導体に沿って（正弦に沿って）分布する電荷の形で交互に保存されます-この時点で電流はゼロに等しく、次に導体に沿って分布する（正弦上に）電流の形で、この瞬間に沿って電荷の表面密度コンダクターはゼロです。 従来のLC回路（コンデンサーコンデンサーと直列に接続されたインダクタンスコイル）の動作モードを本質的に繰り返しますが、キャパシタンスとインダクタンスの分布特性のみを考慮します。 半波の電流は、このような選択されたセグメントの中心に「流れる」-電圧腹（つまり、導体上の表面電荷の出現）を作成し、隣接するセグメントでは、同様の中心から「流れる」-反対の符号の電荷を作成し、このプロセスが繰り返されます（反対に） side-導体の表面に反対の電荷を作成します）。 もちろん、上記は、最後に開いた理想的なライン（損失なし）、損失のある実際のライン（および/または最後に負荷のあるライン）を指しますが、プロセスはやや複雑です-しかし、基本的な本質はこれから変わりません。



基本的な機械的類推に目を向けると、最も近いプロセスは、長いバネでの圧縮張力波です。これは、そのようなバネ（摩擦がゼロの支持体に横たわっている）がバネの一端でバネ軸に沿って前後に揺れ始めたときに発生します-セカンドエンドを修正。 この場合、電流はバネの対応する部分の動きの速度に対応し、電圧はバネの圧縮比に対応します。 つまり ある時点で、スプリングのすべてのセクションは速度がゼロになります-そして、スプリングの張力の程度はそれに沿って正弦に沿って変化します（クランプと放電が交互になるなど）-定在波で同時に最大電圧（つまり最大表面）に対応します導体上の電荷密度）、および振動期間の4分の1後の別の時点で、反対に、バネ全体は変形しませんが、そのセクションの瞬間速度はバネの軸に沿って洞内で変化します（mに対応） しかし、現在のピークそこ） - ゼロ導体線路の長さに沿って電荷密度をメンター。



このような状況全体の損失は、オーム損失と放射損失の2つの要素に分けることができます。

導体の長さが長く、そのオーム抵抗が小さい場合、損失の主な原因は放射（つまり、放射抵抗）になります。



ご存知のように、そのようなラインを接地された導電性シールドで囲むと、放射損失が平準化され、そのような構造は同軸導波管と呼ばれます-そして、この例では、そのような同軸導波管の波はTEMモードの形で存在します（この場合、励起ポート実際、それは、アースを通して導波管の内部および外部導体に接続された発電機です）。







実際、TEMモードのモードは、これらのコンダクターの近電流ゾーンのフィールドを通る導波管の内部および外部コンダクターの誘導結合モードとして解釈できます（内部コアの電流の変化は、それぞれ外部スクリーンのEMFを引き起こし、外部スクリーンに誘導される電流は、変化に向けられます内側のコアの電流-つまり、実際には、近電流場での通常の誘導）、横方向のエネルギーフラックスは、平均時間（TEまたはTMモードの場合）でゼロだけでなく、いつでもゼロになります。 導波管の境界からの反射はありません-エネルギーフラックスは縦方向のみです（つまり、軸に沿って方向付けられているため、ポインティングベクトルも波の伝播方向に厳密に平行に方向付けられています-そのような同軸共振器の軸に沿って）。



したがって、同軸導波管のTEMモードモードは、エネルギー移動および導波管内の波の減衰係数が小さいという点で（TEまたはTMモードモードと比較して）良好なパラメーターによって特徴付けられ、必要に応じて、同軸導波管を通るエネルギー移動-原則として、TEMモードを使用する傾向がありますファッション。



しかし、そのような導波管の外部スクリーンの接地を、端部を除くスクリーンの全長に沿って除去しても、スクリーンはその機能を完全に実行します。







結局のところ、そのようなスクリーンはいずれにしても長い線であり、発電機の品質は内部導体コア上の交流からのEMFです。 そして、画面の端でのみ-そのような端の容量が非常に小さいため、電圧の腹があり、そのような画面の残りの長さでは-それは正常に機能します。 これは、HFSSの基本モデリングによって確認されます。



さらに、外部画面の接地を削除するだけでなく、下図に示すようにエッジを「閉じる」とするとどうなりますか（外部画面は一種の「カプセル」になります）。 答えは非常に明確です。この状況は上記で検討した状況と変わらないでしょう。 画面はその全長に沿って機能し、外部「カプセル」のそのような端部には、電圧の腹（および電流ノード）があります。







さらに、内部導体と外部導体が既に球の形で作られている場合、提案された実験の一般的なモデルになります（もちろん、図の比率は満たされていません）：







ご想像のとおり、内側の導電性球体は地球であり、外側の導電性球体は大気の上層です（主に電離層）。 そして、そのような共振器の一般的な幾何形状は、通常の同心球共振器です（厳密には、TEモードとTMモードのみが存在するため、TEMモードについて話すことは不可能です）。すなわち、励起ポート-「古典的な」電気工学で行われているように、外側と内側のプレートを相互接続しません。



内部導体と外部導体の可変断面積により、電流と電圧の定在波の振幅は発電機からの距離とともに減少しますが、一般的な本質は同じままです-対応するソースによって励起される同軸（または球状のTMモード）共振器のTEMモード（テスラタワー）。



一見、この考え方は奇妙です。地球の土壌と電離層（明るい側の晴れた日）の伝導率は約0.001 S / m（プラスまたはマイナス）である一方、銅の伝導率は約58 000 000 S / m ただし、直感的な考慮事項ではなく、数値の推定値に基づいてこの問題を見てみましょう。 そもそも、地球の土壌抵抗に対処します。 一般的な考え方は、電流の流れの観点から見ると、誘電体、半導体、および導体への分割は本質的にかなりarbitrary意的であるということです。 誘電体断面が十分に大きい場合、非常に良好な導体になります（つまり、総抵抗が小さくなります）。

ご存知のように、導体の十分な厚さでは、電流は式で計算されるスキン層の深さと呼ばれる特定の深さでのみ重要です。







どこで -抵抗率 -比透磁率 -頻度。



もちろん、これは誘電体ではなく導体に適用できる簡略化された式です-ただし、超低周波では、土壌の誘電率に関連する損失は小さいため、この式は推定値として非常に適用可能です。



1〜10 kHzの周波数範囲、0.001〜0.00001 S / mの導電率範囲の場合、スキン層の深さは数百メートルから数キロメートルの範囲にあります。 さらに、周波数が低いほど、スキン層の厚さは大きくなります。 惑星共鳴のオーム損失が低いほど（周波数のルートに反比例）。



したがって、地球の純粋にアクティブな抵抗を考慮して（土壌で作られた球体、すなわち、0.01-0.0001 S / mの導電率を持つ材料として）、少なくとも1 kHzの周波数範囲を意味すると結論付けます（なぜなら。より低い周波数であっても、実用的な観点からは実現不可能です-テスラタワーの必要な技術的パラメーターに基づいて）自分を1キロレイヤーに制限する必要があります。 私たちは、テスラがこのことをまったく知らなかったように見えることに注意します-私たちの人気のある科学記事に示されているように、彼のインスタレーションからの電流は地球に深く入り込む（そしてその表面に沿って流れない）と心から信じていました。 電気力学に関する最新のデータによると、これはもちろん不可能です。



導電性の低い媒体（土壌など）に浸された2本のロッド間の抵抗は、次の式で与えられます。







どこで







ここで、Lはロッドの長さ、Dはロッド間の距離、r1はロッドの断面の半径、 -培地の比導電率。



興味深いのは、この式に基づいて、ロッド間の距離がロッドの長さよりはるかに長いことから始めて、ロッド間の抵抗が実際に一定になることです（距離が長くなると、成長が止まります）。



したがって、たとえば、長さ30 m、直径0.2 m、約0.04 S / mの土壌伝導率（上部土壌層に対して正しい）の2本のロッドの場合、特性抵抗（それらの間）は1から3オームの範囲にあります-メートルの距離からさらに、（距離の距離を制限することなく）ロッド間の距離が増加してもそのように残ります。 したがって、地球が（全体としてオブジェクトとして）貧弱な導体であるという考えは、もちろん直感的な誤りであり、もしそうであれば、接地は単に意味をなさないでしょう。



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惑星全体で電圧と電流の定在波が確立された後（この場合、電流は電圧とは対照的に非常に小さい振幅になります）、同様のシステム（タワー-ただし発電機なし）でこのエネルギーを効果的に除去することができます。 受信機の動作中の物理プロセスは、共振回路（タワー受信機）間の接続の作成によって特徴付けられ、これにより、ソースと受信機の非常に低い結合係数（厳密には古典的な電気工学に従って）でも高い伝送効率を得ることができます。



この問題をより詳細に検討してください。



レシーバー（つまり、同様の回路）が結果の定在波の電圧の腹（および電流ノード）にある場合、表面の表面電位がレシーバーの起電力源になります。 この場合、受信機で共振が励起されます。それぞれ、ソースの共振と完全に類似しており、受信機はソースと同じ方法で定在波を生成します。 さらに、レシーバーは電圧（および電流ノード）の腹に位置するため、レシーバーが生成する波は明らかにソースに追加の負荷を作成します。これにより、いわゆる 共振結合ループ（このテーマに関する簡単なレビューは、 こことここにあります ）。 実際、外部波電圧の腹に、レシーバーは電圧ノード（および電流腹）を持ち、同じ周波数で動作します。 ソースの場所の領域で-レシーバーは電圧腹（および電流ノード）を作成し、ソースは追加の負荷として「見る」ことになります。 ビデオにはっきりと見えるもの（HFSSのシミュレーションに対応）。









ビデオおよび上の図では、ソースは左上のエリアにあり、レシーバーのロケーションエリアは中央付近の右部分で強調表示されています。 レシーバー領域には一定のフィールドミニマムがあります。これは、惑星共鳴からのエネルギーの効果的なポンピングを意味します。 また、レシーバーとソースから放射される波の干渉パターンもはっきりと見えます。



このようなシステム（つまり、共振結合回路）の場合、エネルギー伝達効率は、システムkの結合係数とそのQ係数Qの積によって決まります。結合係数は、大まかに言って、ソース回路の共振エネルギーのどの部分を「見る」かを決定する係数です受信機回路。 たとえば、密接に配置されたインダクタンスコイル（特に同じコアに巻かれている場合）の場合、結合係数は一致する傾向があり、コイルの間隔が離れると減少します（この間隔で、互いのコイルによって誘導されるEMFが減少するため）。 Q係数による結合係数の積に対する効率の依存性の典型的なグラフを以下に示します（ 上記のリンクからの文書から取得）。







この依存性の物理的な意味は明らかです。1周期の振動で受信機がソースのエネルギーのほんの一部を「拾い上げ」、同じ期間（共振の高い品質係数のため）の場合、総共振のエネルギー損失は小さい-伝送効率（送信および散乱の比率を決定します）エネルギー）が高くなります。 つまり 一般的な場合の高い伝送効率のために、ループの高い結合係数は必要ありません。大きな共振性能指数は小さな結合係数を補うことができます。



地球電離圏共振器の高いQ係数（上記のように、あらゆる理由がある）を想定して、ソースとレシーバ間の結合係数を評価しましょう。



周波数を10 kHzにします。 これは、地球が幅30 kmの「リング」に分割されていることを意味します。それぞれの周囲の約半分は約700です。単独導体としての地球の容量は約700マイクロファラッドです。 タワー（ソース）の電流を1 kAにします（これは少なくとも数メガワットの発電機電力に相当します）。 長い地球の線の場合、私たちの「リング」は平行した能力です。 つまり タワーからの「赤道」の領域における1波長あたりの静電容量は、c1 = 1μF（700μF/ 700波）で推定できます。 1 kAの電流で（これらの各容量を再充電するために）、約15 kVの電圧が与えられます（標準式U = I * Rc = I /（c1 * w）に従って）。 フィールド全体（TMモードの場合）は、HFSSでのモデリング（および/または上記の対応する分析式）からわかるように、波長の半分（地面に垂直）にほぼ等しい長さに集中します。 10 kHzの場合、15 kmです。







これは、地面付近の電界強度が1メートルあたり1ボルトのみであることを意味します（垂直電界成分の背景強度- メートルあたり約130ボルト ）。 これは「赤道」にあり、タワーに最も近い波腹では（容量が1〜2桁低いため）、それぞれ1〜2桁大きくなります。 つまり 受電塔は、100キロボルトの電圧を「認識」します（電界強度は約10 V / mになります）-電源から数十キロ離れた場所にある場合。 この状況では、土壌の可変ポテンシャルは大きくなりますが、フィールドは数十キロメートルの長い距離に垂直に分布するため、フィールド強度は小さくなります（ギガワットの送信機パワーでも話すことができるため、地表近くのフィールド強度の背景レベルを超えないようになります） 。 「赤道」について、指定されたパラメーターと、たとえばソースでの最終共振電圧、たとえばメガボルト（および上記の見積もりから次のように赤道で10キロボルト）について話している場合、結合係数はそれぞれ約1％（およびソースから数十キロメートルの距離で数十％） 結合係数は、受信機のインダクタンス（受信機を開いた状態）と動作中の電源（もちろん、受信機と送信元のパラメータが同じ場合）の電圧の比として定義できます。 数百の領域での共鳴の可能な品質係数に基づいて、そのような結合係数は赤道の少なくとも数十％の伝送効率を意味し、数十キロメートルの距離で90％以上の数字を与える可能性があります（対応する実験に関するテスラの声明に対応します） 。 ただし、共振の実際の品質係数のモデリングと計算に問題があるため、より正確な推定値を作成しようとする意味はありません（概して、すべて共振器-地球および共振器タワーの実際の品質係数に依存します-モデリングは、桁違いにエラーを生成する可能性があります） したがって、唯一の適切なオプションは、フルスケールの実験をセットアップすることです。そのためには、テスラタワーの完全な類似物を構築する必要があることは明らかです。 これにより、「同じテスラタワー」と「同じ実験」の両方を再現し、長距離の伝送効率の問題で「上の点と点」をすべて配置できます。 同時に、最初のテスラ実験のパラメーターに対応する実験の構成（つまり、100キロメートルの距離）の高い伝送効率については疑いの余地がありません。これは、いずれの場合も実用的な観点から興味深いものです。

追加の考慮事項

タワー自体の特許に加えて、テスラはまた、落雷から生じる土壌の応力の定在波を検出する装置の特許を取得しました。 このデバイスはUS787412に記載されています 。 この検出器の本質は、現代の言語に翻訳して、いわゆる 同期検出器（またはロックイン増幅器 ）。 ウィキペディアがこれについて言っていることは次のとおりです。



ロックインアンプは、プリンストン大学の物理学者Robert H. Dickeによって発明されたと考えられています。RobertH. Dickeは、製品の販売のためにPrinceton Applied Research（PAR）社を設立しました。 しかし、マーティン・ハーウィットとのインタビューで、ディッケは、デバイスの発明としばしば称賛されていても、ブリン・マール大学の教授であるウォルター・C・ミシェルズによって書かれた科学機器のレビューでそれについて読んだと信じていると主張します。 これはおそらくMichels and Curtisによる1941年の論文であり、CR Cosensによる1934年の論文を引用しています。



明らかに、彼が客観的に優先したテスラの他の多くのアイデアや特許と同様に、彼の同時代人はテスラが何をどのようにしたのか理解していないので、優先順位は彼に割り当てられず、30年後の日付でした。 ただし、テスラが使用する定在波検出装置を注意深く分析すると、同期検出器の発明の優先事項がテスラに属することは間違いありません。



実際、Teslaが使用するデバイスの本質は、特定の周波数（および特定のデューティサイクル-特許を参照）で、コンデンサ駆動の接点の1つをグランドと交互に閉じることを作成したことです（その時点でコンデンサの2番目の接点は「空中」でした） 、純粋に機械的に-対応するドラムのスライド接点を使用します（下図のF）。







したがって、地面の定在波の周波数と受信機の接点閉鎖の周波数が一致する場合、コンデンサーTは徐々に電荷を蓄積し、受信機Rを介して強制的に放電されます（そのような蓄積コンデンサーの放電電流を記録することができます）。 明示的に同期検出器のロジックです。 同時に、コンデンサをグランドに接続するワイヤの長さは波長よりもはるかに短いため、そのようなワイヤへのEMリード（落雷から）について話す必要はありません-それらは重要ではありません。



テスラ自身がこれについて書いたものと、この分野での彼の道の始まりは次のとおりです。

私が決して忘れない日付-人類の進歩にとって圧倒的に重要な真実の最初の決定的な実験的証拠を得たとき。 強く帯電した雲の密集した塊が西に集まり、夕方に向かって激しい嵐が解き放ち、山で猛威をふるった後、平原の上を大きな速度で追い払われました。 ほぼ一定の時間間隔で重く長く続くアークが形成されました。 すでに得られた経験により、私の観察は非常に容易になり、より正確になりました。 私は楽器を素早く扱うことができ、準備ができていました。 記録装置は適切に調整されており、嵐の距離が長くなるにつれて、それらが完全に停止するまで、その兆候はますます暗くなっていきました。 期待して見ていました。 確かに、兆候が再び始まった少しの間で、ますます強くなり、最大値を超えた後、徐々に減少し、もう一度停止しました。 何度も、定期的に繰り返される間隔で、同じ動作が、単純な計算から明らかなようにほぼ一定の速度で移動している嵐が約300キロメートルの距離まで後退するまで繰り返されました。 これらの奇妙な行動はその後止まりませんでしたが、衰えない力で現れ続けました。 その後、私のアシスタントであるMr. フリッツ・ローウェンシュタイン、そしてその後すぐに、素晴らしい現象の真の性質をさらに強制的かつ紛れもなく引き出したいくつかの素晴らしい機会が現れました。 間違いなく残っていたもの：定常波を観察していました。

検出器の実際の設計に基づいて、そのような検出器の動作の事実、つまり、検出器によって記録された雷雨が移動して移動するプロセスのエネルギーの振幅の周期的な正弦波の変化（数百マイル）が、それはテスラにとって彼の研究の出発点でした。



上記の情報を総合すると、テスラタワーの操作性を最終的に確認することを目的とした本格的な実験を設定する理由はすべてあります。



提示された資料が複雑すぎて理解できない場合、より「人道主義的な」提示（いくつかの場所では不正確に接しているが、実験に関して何をしようとしているのかを十分に理解している）は、例えばこのリンクで見つけることができます。



著者：セルゲイプレハノフ、レオニードプレハノフ

よくある質問

以下は、よくある質問とその回答のリストです。 質問がある場合は、質問する前に、それが下のリストにないことを確認するか、議論をしてください。そのような質問に対する下の答えが納得できない理由です。



•このアイデアが機能している場合、地中の電流はそこにあるすべての生き物を殺しませんか？

そのようなリスクはありません。 地球の表層の電流密度がわずかなため（タワーで2キロアンペアを取り、長さ20,000 km、深さ100メートルの周囲にこのような電流を分配します.1平方メートルあたり約1μAの電流密度が得られますが、生体なし）。 つまり 地上の電荷からの大きな可変外部電位（キロボルト以上）は非常に小さな電流と組み合わされ、同時に、地上近くの電界の垂直成分は小さい（1メートルあたり130ボルトのバックグラウンド値よりもはるかに小さい）。 高さが増加すると、電界強度（すでに小さい）が低下するため、飛行機や衛星も何も直面しません。



•惑星の電子レンジを作っています。

テスラタワーに関連するプロセスは、マイクロ波放射で物質を加熱するメカニズムとはまったく関係ありません。 もちろん、オーミック損失は-地球全体に分布しているギガワットでさえ-マッチのある暖かい海のようです。



•HFSSのモデルが正しくありません-2つの金属球を取り、もちろんTMモードがあります。

いいえ、導体から球体を取得しませんでした-土壌と電離層の導電率を、表の値に基づいて正直に設定しました。 したがって、モデルのサイズは大きくなります（そのため、誘電体土壌の断面積により、導体と見なすことができます）。



•TMモードを励起できることが理解されています。 しかし、実際にはどのようにポートを土壌から電離層に転送できますか？

そして、これを行う必要はありません-上記の記事を参照してください。 発電機を地面に接続するだけで十分で、残りはタワーの近くの交流によって自動的に誘導されます。 つまり 正式には、アンテナと見なすことができます-タワーの近くの土の円形領域で、波長のオーダーの半径を持ちます。



•地球は誘電体なので、電流を通さず、何も起こりません。

土壌は完全に電流を伝導します。上記参照。 鉄道産業の夜明けには、地球が帰還導体として機能し、そのように非常に顕著に機能しました（顕著な抵抗を導入することなく）。 さらに、地面全体が貧弱な導体である場合、通常の接地は役に立たないでしょう（つまり、機能しません-しかし、練習は反対を示しま​​す）。



•通常の無線アンテナを使用している場合、伝送効率は無視できます。

上に示すように、タワーは無線アンテナとは関係ありません-なぜなら 実際、彼女の実際的な意味では、無線放射はありません（つまり、タワーのオーム抵抗による損失よりも桁違いに小さくなっています）。



•これはシューマンとどう違うのですか？ 通常のシューマン共鳴、誰もがこれを知っているので、アイデアは機能していません。 そして、これには新しいものは何もありません。

シューマンの共鳴は、特定のモードの共鳴ではなく、ゼロTMモードの最初の高調波でのノイズ現象であり、最初のモード（10 Hz-平均約40統計によれば、20回から25％の雷放電が地球に当たります）、および放電の平均周波数が惑星の表面に均一に分布していないという事実（そのような分布の不均一性の特徴的なスケール-最初の高調波の波長のオーダー） 言い換えると、シューマンの共鳴ノイズは、落雷の時空間的コヒーレンスの存在（弱いとはいえ）に関連しています。 つまり 雷が表面全体に均等に当たる場合、シューマン共鳴はありません（つまり、最初の高調波の周波数のノイズ）。 または、落雷の平均周波数が10 Hzではなく10 kHzである場合、最大エネルギーは他の高調波/モードで完全になります。 さらに、シューマン共鳴ではゼロTMモードのみが励起され、私たちの周波数では次のモードが積極的に参加します。 したがって、シューマンの共鳴と間接的な関係はありますが、私たちの場合はシューマンの共鳴ではありません。 根本的に新しい物理的効果を実際に提供するわけではありません-すべては厳密に物理学の関連セクションで長い間知られているものの枠組み内にあります。 テスラタワーの操作性を説明するために、既知の知識を「接着」しました。



•共鳴の品質係数は低くなります。実際、あなたはシューマンを持っているため、定在波が機能しないため、大きな減衰の進行波があります。

真実ではありません。まずシューマンがありません-上記の質問を参照してください。次に、ゼロTMモードの最初の高調波（つまり、シューマン共鳴）でも、Qファクターは10に達します（上記の証明を参照）はエネルギーの減衰時間を数十分の一秒単位で意味します-つまり たくさん。 また、実際の実験データによると、高調波数の増加に伴う（つまり、周波数の増加に伴う）Q係数は、周波数のルートよりも速く成長します。 したがって、定在波が存在し、周波数範囲で予想される品質係数は少なくとも数百です。



•地面に波長に対して電気的に長い導体がある場合、波はそれらに集中して減衰します。

真実ではありませんが、地面にある導体（たとえば、暖房システムのパイプなど）は、局所的に改善された土壌の導電性を意味します。 エネルギー伝達効率を高めます。 実際には、十分な長さの導体のうち、地面にはないが一端が接地されている導体のみが、このような「引っ張る」導体として機能します。 これらは観察されません（電力線のワイヤは、十分な長さですが、もちろん接地されていません-つまり、土壌の変動する電位を「見えない」ため、土壌の外部電界からの干渉は弱くなります-電界強度が低いため、上記を参照） -土壌自体の可変ポテンシャルのみが大きく、そのようなポテンシャルからのフィールドはそうではありません）。



•このアプローチでは、ターゲットを絞ったエネルギー供給は不可能であるため、このようなテクノロジーには、たとえそれが機能していても意味がありません。

ターゲットを絞った配信ではなく、配信を制御することで実行できます。 すべての受信機は、基本的に検出できる波を生成します。 - — (.. ). , — .



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UPDATE 2017.02.26:

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