Движение зарядов под воздействием электромагнитного поля Земли

[Ефимов И.]

Открыл тему в подразделе Физика и Математика, задав конкретный вопрос.
На всякий случай продублирую здесь

Земля, согласно современным данным, имеет массу порядка 6∙10^24 кг. Наряду с массой Земля имеет отрицательный заряд Q, который оценивается в 5,7∙105 Кл. Средний радиус Земли R составляет 6,4∙10^6 м.
Значение напряженности электрического поля вблизи поверхности Земли E = kQ/R2 = 125 В/м
Широко известен опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Движение альфа-частиц происходит в горизонтальной плоскости. Масса альфа-частицы 6,645∙10^-27 кг, заряд 3,218∙10^-19 Кл.
В поле Земли напряженностью 125 В/м сила, действующая на альфа-частицу составляет 4∙10^-17 Н. Не так уж и много, но расчет, произведенный в соответствии со вторым законном Ньютона, показывает:
а = F : m  =   4∙10^-17 Н :  6,645∙10^-27 кг =  6∙10^9 м/с^2                                                   
Таким образом направленное вниз ускорение должно быть 6∙10^9 м/с^2, а это наглядно опровергается экспериментом.

Следует добавить, что и напряженность магнтного поля Земли не оказывает заметного влияния на движение заряженных частиц

Что на это может ответить академическая наука?

[Е.А.Меркулов]

Земля имеет отрицательный заряд Q, который оценивается в 5,7∙105 Кл.

Речь идет об отрицательном электрическом заряде, находящимся на поверхности Земли. Однако необходимо учитывать, что

На высоте несколько десятков километров над поверхностью Земли находится слой положительно заряженных ионизированных молекул, полностью компенсирующий отрицательный заряд поверхности Земли

Что усугубляет авторскую проблему по поводу того, что напряженность магнитного поля Земли (точнее, обкладок глобального конденсатора) не оказывает заметного (вообще, никакого) влияния на движение заряженных частиц.

[VPD]

...
Что на это может ответить академическая наука?

     А на какой конкретно  вопрос наука должна ответить?
   Длина свободного пробега альфа-частицы в воздухе при нормальных условиях составляет от 25 до 100 мм.  При этом  на 10 мм пути частица ионизирует несколько десятков тысяч молекул воздуха, быстро теряя энергию.
   Найти и наблюдать свободную   альфа-частицу вблизи поверхности земли  достаточно  проблематично.
  Может автор предложит способ повести  измерения ускорения альфа-частицы в воздухе, которое, по его мнению, опровергнута экспериментом.
   Кстати, где ссылка на указанный эксперимент? 

[Олег Владимирович Лавринович]

Следует добавить, что и напряженность магнтного поля Земли не оказывает заметного влияния на движение заряженных частиц

Может дело в вакууме? Вокруг Земли солнечные  протоны искривляют свои траектории в магнитном поле. Как бы, научный факт.

[Олег Владимирович Лавринович]

 Найти и наблюдать свободную   альфа-частицу вблизи поверхности земли  достаточно  проблематично.
  Может автор предложит способ повести  измерения ускорения альфа-частицы в воздухе, которое, по его мнению, опровергнута экспериментом.
   Кстати, где ссылка на указанный эксперимент? 

в электронно лучевой стеклянной трубке , в линейнных  ускорителях протонов, типа стеклянной  трубки Крукса,  или ионов частицы движутся не взирая на эектрическое поле земли. Да и на магнитное поле Земли, не особо. Только на поля  элементов  отконяюще фокусирующей системы.

[VPD]

в электронно лучевой стеклянной трубке , в линейнных  ускорителях протонов, типа стеклянной  трубки Крукса,  или ионов частицы движутся не взирая на эектрическое поле земли. Да и на магнитное поле Земли, не особо. Только на поля  элементов  отконяюще фокусирующей системы.

   Напряжённость ускоряющего электрического поля в вакуумной электронно-лучевой трубке имеет величину  от 10 до 100 тысяч вольт на метр.
   То есть, в  сотни и тысячи раз больше, чем напряжённость поля Земли.
   Кроме того, внешние электрические поля очень легко экранируются. Внутри  клетки  Фарадея, например,   нуль В/м при миллионе В/м снаружи.
   Вообще то, сие известно любому радиолюбителю.
 

[Ефимов И.]

Речь идет об отрицательном электрическом заряде, находящимся на поверхности Земли. Однако необходимо учитывать, что

Посмотрел на просторах интернета. Именно напряженность, именно на поверхности Земли в основном оценивают в 130 В/м, что не на много расходится с моими расчетами
Получается, что это с учетом положительно заряженных молекул в атмосфере.
Расчеты показывают ускорение 6∙10^9 м/с^2
Может, ошибка в расчетах?

[Ефимов И.]

     А на какой конкретно  вопрос наука должна ответить?

Почему направленное вниз ускорение согласно рассчетам должно быть 6∙10^9 м/с^2, но это наглядно опровергается экспериментом. ???

   Длина свободного пробега альфа-частицы в воздухе при нормальных условиях составляет от 25 до 100 мм. 

Это при может быть при условии, что направленное вниз ускорение порядка 10 м/с^2
Но при ускорении 6∙10^9 м/с^2 побег в горизонтальном направлении исчислялся бы долями ангстремов

   Кстати, где ссылка на указанный эксперимент?

Это в школе проходят. Может, ссылка на таблицу умножения тоже потребуется? 
Но из уважения к возрасту - первое, что попалось
https://www.yaklass.ru/p/fizika/9-klass/kvantovye-iavleniia-344899/radioaktivnost-kak-svidetelstvo-slozhnogo-stroeniia-atomov-opyty-rezerfo_-344900/re-9196f3e2-2890-4891-b123-d4dad6d18368

[Ефимов И.]

Может дело в вакууме? Вокруг Земли солнечные  протоны искривляют свои траектории в магнитном поле. Как бы, научный факт.

Такое предположение не готов рассматривать, как ответ 

[VPD]

...

Это в школе проходят. Может, ссылка на таблицу умножения тоже потребуется? 
Но из уважения к возрасту - первое, что попалось
https://www.yaklass.ru/p/fizika/9-klass/kvantovye-iavleniia-344899/radioaktivnost-kak-svidetelstvo-slozhnogo-stroeniia-atomov-opyty-rezerfo_-344900/re-9196f3e2-2890-4891-b123-d4dad6d18368

   Вам бы отвечать  повежливей, да поискать ошибку у себя, а не у Резерфорда.
   Не стану вникать серьёзно в вашу задачу (в силу её не актуальности для меня, а, может быть, и вообще).
    Однако  прикидочный расчёт показывает, что затраты энергии частицы на ионизацию воздуха (на длине свободного пробега между атомами воздуха) сравнимы с энергией, получаемой от электрического поля Земли.
  Возможно в связи с рассеиванием  энергии в воздухе и не заметен эффект ускорения альфа-частицы к земле.
   

[Ефимов И.]

   Вам бы отвечать  повежливей, да поискать ошибку у себя, а не у Резерфорда.

Поискал, но пока ничего не нашел. Может, у Вас получится?
Я никогда не говорил про ошибку у Резерфорда, скорее даже наоборот

   Не стану вникать серьёзно в вашу задачу (в силу её не актуальности для меня, а, может быть, и вообще).
    Однако  прикидочный расчёт показывает, что затраты энергии частицы на ионизацию воздуха (на длине свободного пробега между атомами воздуха) сравнимы с энергией, получаемой от электрического поля Земли.
  Возможно в связи с рассеиванием  энергии в воздухе и не заметен эффект ускорения альфа-частицы к земле.

Я оставляю комментарии в темах других авторов только в случаях, когда для меня актуально.
У меня расчет не прикидочный, а конкретный.
Если Ваш прикидочный расчет позволит найти ответ - поделитесь, любопытно ознакомиться. Особенно - как это увязать логически

[VPD]

...
У меня расчет не прикидочный, а конкретный.
Если Ваш прикидочный расчет позволит найти ответ - поделитесь, любопытно ознакомиться. Особенно - как это увязать логически

  Пожалуйста.
  Возьмём альфа частицу с энергией 4МэВ.
 Длина  свободного пробега её 25 мм.
 Ускоряющее (или замедляющее) электрическое поле Земли на этой длине сообщает ей энергию около 10эВ.
  То есть,  такая энергия изменит поведение альфа частицы лишь в 5 знаке.
  Что бы обнаружить  эффект влияния поля Земли  эксперимент должен иметь погрешность менее  одной тысячной процента!
   Берётесь его ставить.?
   Вот и Резерфорд не взялся.

[Ефимов И.]

  Пожалуйста.
  Возьмём альфа частицу с энергией 4МэВ.
 Длина  свободного пробега её 25 мм.
 Ускоряющее (или замедляющее) электрическое поле Земли на этой длине сообщает ей энергию около 10эВ.
  То есть,  такая энергия изменит поведение альфа частицы лишь в 5 знаке.
  Что бы обнаружить  эффект влияния поля Земли  эксперимент должен иметь погрешность менее  одной тысячной процента!
   Берётесь его ставить.?
   Вот и Резерфорд не взялся.

"Возьмём альфа частицу с энергией 4МэВ."  - Что обозначает эта величина и откуда берется?
" Длина  свободного пробега её 25 мм."    - Допустим
 "Ускоряющее (или замедляющее) электрическое поле Земли на этой длине сообщает ей энергию около 10эВ."  - Это значение как-то можно подтвердить, или просто с потолка?
  "То есть,  такая энергия изменит поведение альфа частицы лишь в 5 знаке."  - Почему не в третьем или не в десятом?
  "Что бы обнаружить  эффект влияния поля Земли  эксперимент должен иметь погрешность менее  одной тысячной процента! " - Смысл этого умозаключения мне непонятен

[VPD]

"Возьмём альфа частицу с энергией 4МэВ."  - Что обозначает эта величина и откуда берется?

  Из справочника. Из таблице о проникающих свойствах альфа-частицы в воздухе. Есть, например, здесь https://ru.wikipedia.org/wiki/Альфа-частица

"Ускоряющее (или замедляющее) электрическое поле Земли на этой длине сообщает ей энергию около 10эВ."  - Это значение как-то можно подтвердить, или просто с потолка?

Энергия затраченная  электрическим  полем на ускорение альфа частицы
 

E = Fl ≈ 10эВ,

где F = 4*10^-17 Н - рассчитанное вами значение силы, l =25мм- длина пробега. Расчёт можно, при необходимости  сделать и без вашего значения силы,  по формуле ускоряющего электрического поля. Ответ будет тот же. 

  "То есть,  такая энергия изменит поведение альфа частицы лишь в 5 знаке."  - Почему не в третьем или не в десятом?

Возьмите калькулятор.
   Отношение энергии внесённой полем Земли к собственной энергии частицы составит 10^-5. Только в пятом знаке будут изменения!
   Именно поэтому и не мог Резерфорд  заметить влияние электрического поля Земли. Оно - ничтожно мало.

  "Что бы обнаружить  эффект влияния поля Земли  эксперимент должен иметь погрешность менее  одной тысячной процента! " - Смысл этого умозаключения мне непонятен

  Не удивительно.
  Похоже, что вы вообще мало что  понимаете в обсуждаемом вопросе.
  Поскольку вы не поняли мой элементарный расчёт, то выражу его суть  понятными для вас словами: вы   увидели  прыщик, но не увидели, что он на теле у слона.
 

[Е.А.Меркулов]

Посмотрел на просторах интернета.
…
Расчеты показывают ускорение 6∙10^9 м/с^2
Может, ошибка в расчетах?

На просторах интернета мнений, (и тем более, расчетов) больше чем нужно.
Только один пример иллюстраций с этих, прости господи, просторов:

и

[Ефимов И.]

  Похоже, что вы вообще мало что  понимаете в обсуждаемом вопросе.

Я задал вопрос именно потому, что не понимаю. Какие претензии?

  Поскольку вы не поняли мой элементарный расчёт, то выражу его суть  понятными для вас словами: вы   увидели  прыщик, но не увидели, что он на теле у слона.

Вы не привели ни одного расчёта, в ваших комментариях отсутствует логика и здравый смысл. Сплошное словоблудие.
А суть в том, что вместо ответа с точки зрения академической науки приходится знакомиться с бреднями выжившего из ума маразматика

[Ефимов И.]

На просторах интернета мнений, (и тем более, расчетов) больше чем нужно.
Только один пример иллюстраций с этих, прости господи, просторов:

Во втором случае ошибка.
Возможно, и я где-то допустил ошибку. В расчетах или в логике.
Если окажется, что направленное вниз ускорение альфа-частиц не превышает, к примеру, 1 м/с^2, и вопрос закрыт. Такое ускорение не окажет видимого влияния на траекторию движения альфа-частиц на дистаниях порядка нескольких сантиметров

[VPD]

Я задал вопрос именно потому, что не понимаю. Какие претензии?
Вы не привели ни одного расчёта, в ваших комментариях отсутствует логика и здравый смысл. Сплошное словоблудие.
А суть в том, что вместо ответа с точки зрения академической науки приходится знакомиться с бреднями выжившего из ума маразматика

   Хамство - признак невежества и последнее прибежище умственных импотентов.
   Только дебил не может понять, что энергия, сообщаемая ядром альфа частице при радиоактивном распаде, на 5...7 порядков больше энергии, которую может передать этой частице электрическое поле Земли.

[Ефимов И.]

   Хамство - признак невежества и последнее прибежище умственных импотентов.
   Только дебил не может понять, что энергия, сообщаемая ядром альфа частице при радиоактивном распаде, на 5...7 порядков больше энергии, которую может передать этой частице электрическое поле Земли.

Можно ли это считать вашим ответом на поставленный в теме вопрос?

[Е.А.Меркулов]

 

Что на это может ответить академическая наука?

Академическая наука отвечает на поставленный вопрос экспериментально доказанным утверждением полной тождественности поля электрического заряда, как равномерно распределенного по сфере (по поверхности Земли), так и полностью сосредоточенного в центре этой сферы (в центре Земли). По этой причине (с учетом скомпенсированных зарядов на поверхности планеты и в ее стратосфере), Земля является электрически нейтральным объектом.
Потому для расчета силы, действующей на \(\alpha \)-частицу со стороны только поверхностного заряда нашей планеты, необходимо использовать формулу: \[F={1\over 4\pi \varepsilon_\circ \varepsilon}\cdot {q ~Q\over R^2} \] где \(\varepsilon_\circ \) – электрическая проницаемость вакуума
     \(\varepsilon \) – диэлектрическая проницаемость среды (в вашем случае – воздуха)
     \( q=2e\) – два элементарных заряда \(\alpha \)-частицы
     \( Q\approx 5\cdot 10^5\) Кл – суммарный заряд поверхности земного шара 
     \( R \) – радиус земного шара
Лично мне считать это дело в лом, но вам, полагаю, будет интересно сравнить результаты с анализом поверхностной напряженности в 130 В/м