Эффект Мейснера
Эффект Мейснера - это полное вытеснение магнитного поля из объёма проводника при его переходе в сверхпроводящее состояние. При охлаждении сверхпроводника, находящегося во внешнем постоянном магнитном поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле полностью вытесняется из его объёма. Этим сверхпроводник отличается от идеального проводника, у которого при падении сопротивления до нуля индукция магнитного поля в объёме должна сохраняться без изменения.
Отсутствие магнитного поля в объёме проводника позволяет заключить из общих законов магнитного поля, что в нём существует только поверхностный ток. Он физически реален и поэтому занимает некоторый тонкий слой вблизи поверхности. Магнитное поле тока уничтожает внутри сверхпроводника внешнее магнитное поле. В этом отношении сверхпроводник ведёт себя формально как идеальный диамагнетик. Однако он не является диамагнетиком, так как внутри него намагниченность равна нулю.
Теория сверхпроводимости
При крайне низких температурах целый ряд веществ обладает сопротивлением по крайней мере в 10-12 раз меньше, чем при комнатной температуре. Эксперименты показывают, что если создать ток в замкнутом контуре из сверхпроводников, то этот ток продолжает циркулировать и без источника ЭДС. Токи Фуко в сверхпроводниках сохраняются очень долгое время и не затухают из-за отсутствия джоулева тепла (токи до 300А продолжают течь много часов подряд). Изучение прохождения тока через ряд различных проводников показало, что сопротивление контактов между сверхпроводниками также равно нулю. Отличительным свойством сверхпроводимости является отсутствие явления Холла. В то время, как в обычных проводниках под влиянием магнитного поля ток в металле смещается, в сверхпроводниках это явление отсутствует. Ток в сверхпроводнике как бы закреплен на своем месте. Сверхпроводимость исчезает под действием следующих факторов:
- 1) повышение температуры;
- 2) действие достаточно сильного магнитного поля;
- 3) достаточно большая плотность тока в образце;
С повышением температуры почти внезапно появляется заметное омическое сопротивление. Переход от сверхпроводимости к проводимости тем круче и заметнее, чем однороднее образец (наиболее крутой переход наблюдается в монокристаллах). Переход от сверхпроводящего состояния в нормальное можно осуществить путем повышения магнитного поля при температуре ниже критической.
При охлаждении сверхпроводника, находящегося во внешнем постоянном магнитном поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле полностью вытесняется из его объёма. Этим сверхпроводник отличается от идеального проводника, у которого при падении сопротивления до нуля индукция магнитного поля в объёме должна сохраняться без изменения.
Отсутствие магнитного поля в объёме проводника позволяет заключить из общих законов магнитного поля , что в нём существует только поверхностный ток. Он физически реален и поэтому занимает некоторый тонкий слой вблизи поверхности. Магнитное поле тока уничтожает внутри сверхпроводника внешнее магнитное поле. В этом отношении сверхпроводник ведёт себя формально как идеальный диамагнетик . Однако он не является диамагнетиком, так как внутри него намагниченность равна нулю.
Эффект Мейснера не может быть объяснён только бесконечной проводимостью. Впервые его природу объяснили братья Фриц и Хайнц Лондоны c помощью уравнения Лондонов . Они показали, что в сверхпроводнике поле проникает на фиксированную глубину от поверхности - лондоновскую глубину проникновения магнитного поля λ {\displaystyle \lambda } . Для металлов λ ∼ 10 − 2 {\displaystyle \lambda \sim 10^{-2}} мкм.
Сверхпроводники I и II рода
Чистые вещества, у которых наблюдается явление сверхпроводимости, немногочисленны. Чаще сверхпроводимость бывает у сплавов. У чистых веществ имеет место полный эффект Мейснера, а у сплавов не происходит полного выталкивания магнитного поля из объёма (частичный эффект Мейснера). Вещества, проявляющие полный эффект Мейснера, называются сверхпроводниками первого рода, а частичный - сверхпроводниками второго рода. Однако стоит отметить, что в низких магнитных полях полным эффектом Мейснера обладают все типы сверхпроводников.
У сверхпроводников второго рода в объёме имеются круговые токи, создающие магнитное поле, которое, однако, заполняет не весь объём, а распределено в нём в виде отдельных нитей вихрей Абрикосова . Что же касается сопротивления, оно равно нулю, как и в сверхпроводниках первого рода, хотя движение вихрей под действием текущего тока создаёт эффективное сопротивление в виде диссипативных потерь на передвижение магнитного потока внутри сверхпроводника, чего избегают вводом в структуру сверхпроводника дефектов - центров пиннинга , за которые вихри «цепляются».
«Гроб Магомета»
«Гроб Магомета» - опыт, демонстрирующий эффект Мейснера в сверхпроводниках .
Происхождение названия
По преданию , гроб с телом пророка Магомета висел в пространстве без всякой поддержки, поэтому этот эксперимент называют «Гроб Магомета».
Постановка опыта
Сверхпроводимость существует только при низких температурах (в ВТСП -керамиках - при температурах ниже 150 ), поэтому предварительно вещество охлаждают, например, при помощи жидкого азота . Далее магнит кладут на поверхность плоского сверхпроводника. Даже в полях,
И Р. Оксенфельдом .
Физическое объяснение
При охлаждении сверхпроводника, находящегося во внешнем постоянном магнитном поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле полностью вытесняется из его объёма. Этим сверхпроводник отличается от идеального проводника, у которого при падении сопротивления до нуля индукция магнитного поля в объёме должна сохраняться без изменения.
Отсутствие магнитного поля в объёме проводника позволяет заключить из общих законов магнитного поля , что в нём существует только поверхностный ток. Он физически реален и поэтому занимает некоторый тонкий слой вблизи поверхности. Магнитное поле тока уничтожает внутри сверхпроводника внешнее магнитное поле. В этом отношении сверхпроводник ведёт себя формально как идеальный диамагнетик . Однако он не является диамагнетиком, так как внутри него намагниченность равна нулю.
Эффект Мейснера не может быть объяснён только бесконечной проводимостью. Впервые его природу объяснили братья Фриц и Хайнц Лондоны c помощью уравнения Лондонов . Они показали, что в сверхпроводнике поле проникает на фиксированную глубину от поверхности - лондоновскую глубину проникновения магнитного поля λ {\displaystyle \lambda } . Для металлов λ ∼ 10 − 2 {\displaystyle \lambda \sim 10^{-2}} мкм.
Сверхпроводники I и II рода
Чистые вещества, у которых наблюдается явление сверхпроводимости, немногочисленны. Чаще сверхпроводимость бывает у сплавов. У чистых веществ имеет место полный эффект Мейснера, а у сплавов не происходит полного выталкивания магнитного поля из объёма (частичный эффект Мейснера). Вещества, проявляющие полный эффект Мейснера, называются сверхпроводниками первого рода, а частичный - сверхпроводниками второго рода. Однако стоит отметить, что в низких магнитных полях полным эффектом Мейснера обладают все типы сверхпроводников.
У сверхпроводников второго рода в объёме имеются круговые токи, создающие магнитное поле, которое, однако, заполняет не весь объём, а распределено в нём в виде отдельных нитей вихрей Абрикосова . Что же касается сопротивления, оно равно нулю, как и в сверхпроводниках первого рода, хотя движение вихрей под действием текущего тока создаёт эффективное сопротивление в виде диссипативных потерь на передвижение магнитного потока внутри сверхпроводника, чего избегают вводом в структуру сверхпроводника дефектов - центров пиннинга , за которые вихри «цепляются».
«Гроб Магомета»
«Гроб Магомета» - опыт, демонстрирующий эффект Мейснера в сверхпроводниках .
Происхождение названия
По преданию , гроб с телом пророка Магомета висел в пространстве без всякой поддержки, поэтому этот эксперимент называют «Гроб Магомета».
Постановка опыта
Сверхпроводимость существует только при низких температурах (в ВТСП -керамиках - при температурах ниже 150 ), поэтому предварительно вещество охлаждают, например, при помощи жидкого азота . Далее магнит кладут на поверхность плоского сверхпроводника. Даже в полях, магнитная индукция которых составляет 0,001 Тл , заметно смещение магнита вверх на расстояние порядка сантиметра. При увеличении поля вплоть до критического магнит поднимается всё выше.
Объяснение
Одним из свойств сверхпроводников является выталкивание магнитного поля из области сверхпроводящей фазы. Отталкиваясь от неподвижного сверхпроводника, магнит «всплывает» сам и продолжает «парить» до тех пор, пока внешние условия не выведут сверхпроводник из сверхпроводящей фазы. В результате этого эффекта магнит, приближающийся к сверхпроводнику, «видит» магнит одинаковой полярности и точно такого же размера, - что и вызывает левитацию.
Примечания
Литература
- де Жен П.-Ж. Сверхпроводимость металлов и сплавов. - М. : Мир , 1968. - 280 с.
Калории, ккал:
Белки, г:
Углеводы, г:
Коко-де-мер (Морской орех) - двуплодный орех, растущий на заповедной сейшельской пальме и являющийся одним из самых больших в мире. Плоды пальмы в весе достигают от 10 до 25 килограммов и в диаметре более метра, а на одном дереве таких орехов может быть около 70. Орех достигает своей зрелости на шестом году жизни.
Как растет орех Коко-де-мер
Часто Коко-де-мер называют двуплодным кокосом, но этот орех вовсе не является . Необычный орех произрастает на веерной пальме, которая бывает мужского или женского пола, а кокосовый орех является плодом перистой пальмы, дерево которой является двуполым. Сейшельский орех имеет гладкую, толщиной в два сантиметра, коричневую внешнюю кожуру, которая трескается и спадает. Внутри находится другая толстая, жёлто-зеленоватая скорлупа, состоящая из нескольких долей. Чаще всего плод состоит из двух долей, иногда трех и очень редко шести.
Орех достигает своей максимальной величины в 10-12 месяцев и именно в это время жители Сейшельских островов его едят. Внутри ореха содержится почти бесцветная и безвкусная мякоть, иногда имеющая ореховый вкус, которая по консистенции напоминает желе. После года данная мякоть постепенно начинает твердеть и превращается в ткань, которая напоминает слоновую кость. Для жителей Сейшельских островов желеобразная мякоть является настоящим лакомством.
В течение многих столетий Коко-де-мер был интригующей чудесной загадкой (calorizator). Орех тонет в воде, но после того как спадет верхней кожура и сгниют внутренности, он всплывает.
Мифы и легенды об орехах Коко-де-мер
Еще в средние века, задолго до открытия Сейшельских островов, люди, проживающие в Индии, Малайзии, на Мальдивских островах и Цейлоне, узнали про эти чудесные и необычные орехи. На берега Индийского океана морским течением выносило необычной формы огромные орехи. Люди, ошеломленные размером и внешним видом плодов, приписывали их происхождение божественной воле. Они думали, что орехи растут в подводных садах на дне океана и обладают чудодейственными силами, а когда ныряльщики делают попытки найти эти сады, они пропадают.
Мифы и легенды, которые окутали сейшельские орехи, превратили их в могущественный и очень дорогой талисман, оберег от всех бед и лекарство от всех болезней, а также противоядие от всех видов ядов. Простые люди не имели право обладать этим орехом, если они находили Коко-де-мер и не сообщали о своей находке, им отрубали руки.
В 17 веке были развеяны все мифы, после открытия острова Пралэне, на котором произрастают сейшельские пальмы. Данное открытие сразу снизило цену на орехи. В настоящее время Коко-де-мер можно свободно купить в Бомбее, Сингапуре и Карачи.
Калорийность ореха сейшельский Коко-де-мер
Калорийность ореха сейшельский Коко-де-мер составляет 354 ккал на 100 грамм продукта.
Сейшельский орех (Морской кокос, Коко де мер, Мальдивский орех)
Самый знаменитый эндемик Сейшел - плод веерной пальмы лодоицеи мальдивской (Lodoicea maldivica).
Обхват этого "орешка" достигает почти метра, длина более полуметра, вес свыше 25 килограммов. Называют его по-разному: двойным кокосом, морским кокосом - коко де мер (Coco de mer), мальдивским, или сейшельским, орехом. Впрочем, изумляет плод не только размерами, но и формой: две его сросшиеся доли поразительно напоминают обнаженные женские ягодицы.
Ботаники единодушны в том, что сейшельская пальма, рождающая гигантские семена, - такое же великолепное явление в мире растений, как секвойя калифорнийская, африканский баобаб или ливанский кедр. Однако недоумевают, почему она так медленно растет. Первый росток из помещенного в грунт семени появляется только через год. За свою долгую жизнь (а это около 800 лет) дерево достигает высоты 30 метров, но первые 10 метров набирает лишь в двухсотлетнем возрасте. Плодоносить начинает на 25-м году жизни.
В отличие от многих других видов пальм у лодоицеи деревья разнополые. После опыления завязь женского цветка развивается в двойную костянку, покрытую толстой зеленой кожурой. Для полного созревания плоду требуется от 7 до 10 лет. Свежие орехи тяжелее воды; оказавшись в морской пучине, тонут и теряют способность к прорастанию, поэтому не могут расселяться морскими течениями на другие континенты, как плоды пальмы Cocos nucifera (см. "Наука и жизнь" № 3, 2006 г.).
В Средние века вести о сказочных гигантских орехах бродили по обширнейшим индо-аравийско-африканским пространствам, передаваемые из уст в уста. Люди не сразу установили, какое растение их приносит. Погибшие орехи, переносимые океанскими волнами на огромные расстояния, находили в прибрежной зоне Мальдивских островов, на юго-западном побережье Индии, на Суматре и Яве. Так как их никогда не видели растущими на берегу, возникло поверье, что они растут на деревьях, которые поглощены морем (отсюда и название "морской кокос").
В те времена коко де мер стоил целое состояние. За каждый плод давали столько золота, сколько умещалось в его скорлупе. А все оттого, что медики и знахари, попытавшиеся разобраться с содержимым искусно вытесанного дара природы, дружно вынесли вердикт: очень полезен, устраняет хворобы, как ни одно лекарство, эффективно умножает сексуальные возможности мужчин. Так же широко распространилось мнение, что морской кокос - незаменимое средство против ядов, колик, паралича, эпилепсии, многочисленных нервных заболеваний, болезней кишечника, вызывающих рвоту. В виде снадобья стали делать настоянную на скорлупе воду с добавлением миндаля, а из бело-розового сока молодых орехов - тонизирующий напиток.
На Мальдивских островах вожди племен заранее провозглашали все приплывающие сюда "кокосы любви" своими и обещали беспощадно отрубать руки любому, кто рискнет скрыть находку.
Император Священной Римской империи Рудольф II Австрийский в конце XVI века объявил, что даст 4000 золотых флоринов за один орех. Владельцы ореха не прельстились ценой и отказали ему. В конце концов Рудольфу II удалось приобрести кубок, сделанный из скорлупы морского кокоса.
В XVII веке мальдивские орехи попали в Россию, но купить их мог лишь царь, расплачиваясь драгоценными соболями. Из ореховой скорлупы резчики делали братины, ковши, ароматницы.
В середине XVIII века, когда французы обнаружили заповедную пальму на сейшельском острове Праслен (Praslin), в долине Валей-де-Мей, загадка таинственных орехов была разгадана.
Сегодня плантация веерной пальмы лодоицеи в упомянутой долине насчитывает около 4000 деревьев и занимает площадь 20 гектаров. В год тут, как говорят, собирают до 3000 орехов (одна пальма приносит максимум 30). Каждый плод нумеруется, но вывозить его можно только при наличии сертификата, свидетельствующего, что орех куплен у официального продавца. Цена на экзотический продукт от 250 до 300 долларов, крупные экземпляры дороже порой в несколько раз. Из целого ореха делают сувенирные шкафчики и шкатулки. Из мелких частей местные умельцы изготавливают "прасленский фаянс" - черпаки, чаши, тарелки, фляжки и прочие довольно изящные поделки.
Морской кокос как символ и талисман на Сейшелах вне конкуренции. Им увенчан монумент независимости. "Мать" ореха - стройная высокая пальма - помещена на гербе республики в окружении рыб, черепахи и птицы.
