Способ определения приращений градиента силы тяжести

 

Использование: определение приращения градиента силы тяжести, детектирование гравитационных волн. Сущность изобретения: подают постоянный ток на входные контакты электродинамической чувствительной системы гравиметра, измеряют электрический параметр на ее выходных контактах и судят о величине приращивания градиента силы, тяжести, при этом на выходных контактах электродинамической чувствительной системы измеряют разность электрических потенциалов, преобразовывают и раскладывают последнюю в амплитудно-частотную характеристику плотности спектральной мощности тока в диапазоне низких частот до 2000 Гц частот в области фликер- шума соответствующей электродинамической чувствительной системы, определяют зависимость амплитудно-частотной характеристики от времени и расшифровывают ее посредством построения спектрограммы фликер шума. 2 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к геофизике, в частности к гравиметрическому методу, и может быть использовано при определении приращивания градиента силы тяжести, детектировании гравитационных волн, а также для определения максимальной и минимальной устойчивости и безопасности биологических систем, человека, систем "человек-оператор-технический комплекс", любых неравновесных систем, в которых самопроизвольно, как условие жизнедеятельности, под действием внешнего источника энергии возникают градиенты концентраций и потоки зараженных частиц и происходят процессы самоорганизации, от которых зависит структура электрического тока, а также прогнозирование катастроф и обеспечении привентивных мер по их предотвращению в деятельности страховых компаний.

Впервые об открытии гравитационного излучения было объявлено 25 лет назад. Вебер утверждал, что массивные алюминиевые цилиндры с массой 1,4·10⁶ г и длиной 1530 см, разнесенные друг от друга на 1000 км, начинают одновременно вибрировать с собственной частотой ν 1,000 Гц под давлением гравитационного излучения, приходящего по направлению на центр Галактики. Таких совпадений за год насчитывается около 100. Все многочисленные попытки повторить результаты эксперимента Вебера в течение двух с половиной лет другими исследованиями в различных странах не увенчалось успехом. По этой причине принято считать, что Вебер ошибся в своих утверждениях и гравитационные волны не удалось зарегистрировать.

Сложность детектирования гравитационного излучения обусловлена его мощностью. Если бы пульсар PSR0531 в Крабовидной туманности даже изучал бы гравитационные волны с мощностью L_g 10³⁸ эрг/с, то плотность потока гравитационного излучения на Земле составила бы только F_g~ L_g/4πR²~ 3·10^-7 эрг/с·м². Между тем, чувствительность приемника гравитационных волн отвечает плотностью потока излучения F_g 10⁴ 10⁶ эрг/с·см² или больше, т.е. по крайней мере на 11 порядков меньше, чем нужно в приведенном примере". В работе В. Л. Гинзбурга (О физике и астрофизике. М. Наука, 1985, с. 117) отмечено, что ". прием излучения от пульсатора даже с потоком F_g 3 · 10^-7 эрг/с·см² известными способами потребовал бы охлаждение приемника, имеющего массу в несколько тонн до температуры 10^-2 10^-3K, что трудно выполнимо экспериментально.

Успехи в детектировании гравитационных волн связывает с повышением точности определения амплитуды колебаний торов массивных цилиндров-антенн, подобных использованных Вебером (по измерению емкости плоского конденсатора, одна пластина которого приклеена к цилиндру, либо при помощи лазерной интерферометрии, а с другой стороны с возможным появлением довольно мощных импульсов гравитационного излучения с длительностью τ_g~ 10^-4-10^-5c.

Предложены разные методы, связанные, в частности, с использованием спутников, лазеров, сверхпроводимых магнитометров. При этом заслуживает внимания идея фиксирования гравитационных волн, приходящих к Солнечной системе, по вызываемым ими (вынужденным) колебаниям Солнца и Земли.

Однако импульсы гравитационного излучения с интегральным по времени потоков энергии для R≈ 10²⁵ см могут, вероятно, приходить несколько раз в год. Неопределенность по времени такого события (наряду с еще не решенной технической проблемой регистрации относительных деформаций массивных цилиндров-антенн -10^-18 см) в настоящее время сводят на нет возможность обнаружения гравитационных волн как христоматийном классическим, так самым современными перечисленными выше способами.

Предлагаемое изобретение ориентировано не только на регистрации мощных гравитационных импульсных излучений, но прежде всего на регистрацию периодически изменяющегося слабого гравитационного поля, поскольку именно в таком гравитационном поле протекают процессы самоорганизации в биологических системах, тонко реагирующих на изменение гравитационного потенциала, функционирующих благодаря градиентам концентраций и направленным потоком заряженных частиц.

Основная идея предлагаемого способа обнаружения гравитационных волн (ГВ) использование процессов самоорганизации, ответственных за структуру электрического тока, то напряженности гравитационного поля.

В качестве регистрирующей системы предлагается использовать массу-энергию пространственно-временных диссипативных структур (ПВДС), возникающих в результате процессов самоорганизации в неравновесной электродинамической системе с направленным движением зарядов, формирующих структуру электрического тока как совокупность субпространств различной степени изотропности и различной плотности энергии.

Теоретическое обоснование принципиальной возможности использования электродинамической системы как детектора ГВ содержится в работах Герценштейна М. Е. Зельдовича Я. Б. Брагинского В. Б. и их сотрудников.

Известно, что совпадение фазовых скоростей электромагнитного и гравитационного полей приводит к возможности их взаимной трансформации в присутствии постоянного и однородного внешнего магнитного поля.

Это обстоятельство раскрывает принципиальные возможности не только детектировать ГВ электромагнитными динамическими системами, но и излучать ГВ этими системами.

Теоретически показана возможность излучения ГВ флуктуациями электромагнитного поля и токов в плазме, отмечена доминирующая роль коллективных процессов. Этим самым впервые отмечено значение синергизма и самоорганизации в генерации ГВ.

Предлагаемый способ переводит обнаружение ГВ из теоретически предсказанной возможности использования электродинамических систем как детектор гравитационного взаимодействия в практическую плоскость благодаря новому методу расшифровки природы фликер шума электрического тока как процесса самоорганизации.

К фликер-шуму относят процессы и явления обычно описываемые выражением где S(W) спектральная плотность мощности шума или количественная характеристика явления; w - частота; 1 ≅ γ ≅ 2. Круг естественных и искусственных систем, которым присущ фликер шум, столь велик, что охватывает диапазон частот от 5·10^-7 до 10⁷ Гц. Согласно более поздним данным фликер шум наблюдается в системах с характеристическими частотами от 10^-7 до 10²³ Гц.

В силу этого обстоятельства фликер шум относят к явлениям природы с еще не выявленными закономерностями его возникновения.

В предлагаемом способе определения приращений градиента силы тяжести новый метод обработки информации зависимости спектральной плотности мощности фликер шума тока от частоты и времени позволяет следить за изменением во времени массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур, зависящих от изменения градиента гравитации наличия гравитационных волн.

Динамические структуры из носителей зарядов и фотонов, которые возникают за счет поглощения энергии от внешнего источника, назовем пространственно-временными диссипативными структурами (ПВДС).

Известен способ определения приращений градиента силы тяжести электродинамическим гравиметром, включающий подачу стабильного тока в катушки электродинамического гравиметра в исходное положение изменением тока в измерительных катушках, определение величины тока через измерительные катушки в исходном положении чувствительного элемента, являющейся мерой градиента силы тяжести (авт. св. СССР N 1170400, кл. G 01 V 7/02, 1985).

Однако известный способ является недостаточно чувствительным при определении приращений градиента силы тяжести, не позволяет исследовать структуру электрического тока в зависимости от влияния на него гравитации, а также процессы самоорганизации материальных объектов и определение их устойчивости во времени к воздействию неблагоприятных факторов в зависимости от влияния гравитационных волн. Предложенный способ не позволяет осуществлять детектирование гравитационных волн.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения приращений градиента силы тяжести гравиметром с электродинамической чувствительной системой, включающий подачу тока в катушки электродинамического подвеса последовательно в противоположных направлениях, установку в обоих случаях чувствительного элемента гравиметра в исходное положение изменением тока в катушках электродинамического подвеса и суждение о величине градиента силы тяжести по среднему значению определения приращения тока в катушках электродинамического подвеса в исходном положении чувствительного элемента (ав. св. СССР N 1226388, кл. G 01 V 7/02, 1986).

Однако известный способ является недостаточно чувствительным при определении приращений градиента силы тяжести, не позволяет исследовать структуру электрического тока в зависимости от влияния на него гравитации, а также процесса самоорганизации материальных объектов и определение их устойчивости во времени к воздействию неблагоприятных факторов в зависимости от влияния гравитационных волн. Предложенный способ не позволяет осуществлять детектирование гравитационных волн.

Технический результат предлагаемого изобретения повышение чувствительности.

Для достижения технического результата в способе определения приращения градиента силы тяжести, включающем подачу постоянного тока на входные контакты электродинамической чувствительной системы гравиметра, измерение электродинамического параметра на ее выходных контактах и суждение о величине приращения градиента силы тяжести, в отличие от прототипа на выходных контактах электродинамической чувствительной системы измеряют разность электрических потенциалов, преобразовывают и раскладывают последнюю в амплитудно-частотную характеристику плотности спектральной мощности в диапазоне низких частот до 2000 Гц в области фликер шума соответствующей электродинамической чувствительной системы, определяют зависимость амплитудно-частотной характеристики от времени, расшифровывают ее посредством построения спектрограммы фликер шума, описываемой выражением где S(W) спектральная плотность мощности шума тока в области фликер шума; W частота; скорость изменения массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур при изменении частоты в пределах интервала ΔW;
ΔW интервал частот, показывающий область устойчивости пространственно-временных диссипативных структур системы, формирующих субпространства структуры тока определенной степени изотропности, и определяемый из следующего выражения:
ΔW = Wⁿ_кр-W⁽ⁿ_кр^-1),
где Wⁿ_кр и W⁽ⁿ_кр^-1) критические частоты, определяемые пересечением последовательных параллельных прямых, образованных совокупностью максимального количества точек-значений S(W), принадлежащих интервалу ΔW, и судят о величине приращения градиента силы тяжести по проекции на плотность "масса-энергия пространственно-временных диссипативных структур; m_ПВДС время; t" сечения трехмерной диаграммы "гравитационный потенциал, ϕ_G-m_ПВДС-t ", полученной при сечении плоскостью ϕ_G const в моменты времени t n, где n число целое, на основе фиксирования во времени следующих параметров структуры тока: скорости относительного изменения во времени массы-энергии пространственно-временной диссипативной структуры при фиксированной частоте, величины результирующего относительного перераспределения массы-энергии между пространственно-временными диссипативными структурами, существующими на различных частотах, W_i,j

скорости изменения массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур определенной степени изотропности, принадлежащих интервалу устойчивости ΔW, при изменении частоты в этом интервале, , величины интервала частот, ΔW, в котором устойчивы эти пространственно-временные диссипативные структуры; величине критических частот Wⁿ_кр и W⁽ⁿ_кр^-1), определяющих величину ΔW, количеству действия в единиц объема ΔW субпространства, .

Амплитудно-частотную характеристику плотности спектральной мощности тока и параметры электронной макроструктуры могут быть детерминированы по времени в течение суток фиксированием с интервалом времени n, равным 600 ± 1 с результатом линейного усреднения 128 спектров амплитудно-частотных характеристик плотностью спектральной мощности тока для каждого из интервалов частот шириной 12,5 Гц, полученных в реальном масштабе времени.

В качестве электродинамической чувствительной системы может быть использован фоторезистор, установленный при температуре жидкого азота и экранированный от влияния электромагнитных полей и излучений.

Информацию о свойствах ПВДС можно получить, если над измерительной системой будет совершена работа за счет энергии выделяющейся при распаде ПВДС.

Низкочастотный анализатор спектра фиксирует информацию о распадающихся ПВДС в виде величины спектральной плотности мощности шума, S(W). Для простоты можно принебречь незначительными потерями энергии при ее перераспределении от распадающихся ПВДС к измерительному блоку анализатора. Это позволяет придать ясный физический смысл каждому значению S(W_i) как величины работы совершаемой в единицу времени над единицей объема.

Под работой диссипации понимаем работу, которая совершается над измерительной системой за счет энергии гравитационного, электромагнитного и электрического полей аккумулированной в виде ПВДС, а потом освобожденной при ее разрушении.

Чем больше массы-энергии ПВДС, тем больше энергии выделяется при ее разрушении, тем больше S(W_i).

Поскольку масса является мерой гравитационного взаимодействия, а ее изменение во времени отражает изменение гравитационного потенциала, впервые установленный нами факт существования ПВДС_Wi с изменяющейся в течение 5 6 ч массой, позволяет использовать на практике структуру электрического тока как сверхчувствительный детектор гравитационного взаимодействия и гравитационных волн.

Действительно, если принять во внимание, что в описанном ниже эксперименте мощность, выделяемая при одновременном распаде диссипативных структур тока силой 0,6 мА в фоторезисторе с R 200 м, площадью 1 см² равна 7,2·10^-1 эрг/с·см², а в области фликер шума, в одной из 400 его частотных полос, фиксируемых низкочастотным анализатором спектра, интенсивностью выделяемой энергии при распаде 128 пространственно-временных диссипативных структур составляет 1,8·10^-3 эрг/с·см², а при распаде одной структуры - 1,4·10^-5 эрг/с·см² (при температуре жидкого гелия и при работе детектора в ночные часы нет необходимости в наборе статистики по состояниям), что на 7 9 порядков в первом случае и на 9 11 порядков во втором случае меньше порога чувствительности существовавших до недавнего времени приемников гравитационных волн, то считается очевидным возможность регистрации модулирования гравитационным излучением и меняющимся гравитационным полем процессов самоорганизации процессов образования ПВДС.

Способ определения приращений градиента силы тяжести реализуют следующим образом.

Исследуемый материальный объект, например, фоторезистор в виде монокристаллической пленки твердого раствора Cd_0,2Hg_0,8Te (n-типа, толщиной 10 20 мкм) на сапфире, с концентрацией основных носителей 3·10¹⁴ см^-3 и подвижностью μ = 10⁵см²/В·c закрепляют при помощи омических входных контактов из индия между электродами четырехзондовой термостатической ячейки. Ячейку вместе с системой термоконтроля помещают в темноту в вакуумный криостат с жидким азотом, находящийся в заземленном латунном корпусе. Термоконтроль осуществляют по зависимости величины темнового сопротивления образца от температуры при помощи цифрового мультиметра фирмы "Хбюлит-Паккард". Фоторезистор охлаждают до температуры жидкого азота. Темновое сопротивление при этой температуре составляло 20 Ом.

Через два крайних электрода от постоянного источника тока пропускают ток I 0,6 мА и воздействуют электрическим полем на фоторезистор. Осуществляют изменение разности электрических потенциалов между средними выходными контактами посредством мультиметра. Преобразуют разность электрических потенциалов путем передачи снятого сигнала на предусилитель ПУ-1 с уровнем собственного шума 1 2 ДБ для высокочастотной фильтрации, регулировки тока смещения и усиления сигнала в 200 раз.

Затем осуществляют разложение отфильтрованного сигнала в спектре спектральной плотности тока с помощью низкочастотного анализатора спектра, например, с помощью узкополостного частотного анализатора спектра ВК 2031 фирмы "Брюль и Къер" (Дания), подключенного к выходу предусилителя.

Анализатор работает в течение суток в реальном масштабе времени, проводя за 200мс линейные усреднения 128 значений S(W) в каждой из 400 узких полос, составляющих область фликер шума, от нуля до 2000 Гц. Время между двумя последовательными определениями 600±1 с. Максимальное значение S(W) - 90 ДБ.

Автоматически записывают получаемую информацию: S(W)[ДБ]-f(W)[Гц] и расшифровывают эту зависимость, исходя из того, что фликер шум не является случайным нестационарным процессом, как принято считать обычно (выражение 1), а является детерминированным временем стационарным процессом, описываемым выражением (2).

Анализатор сопряжен с персональной ЭВМ, работающей в диалоговом режиме.

На фиг. 3 7 представлены результаты измерений и обработки информации по описанной выше методике двухсуточных экспериментов 16 17 марта и 11 12 мая 1989 года.

После чего об изменении приращения градиента силы тяжести, а также о параметрах гравитационной волны судят по проекции на плотность "масса-энергия пространственно-временных диссипативных структур, m_пвдс время, t" сечения трехмерной диаграммы "гравитационный потенциал ϕ_G-m_ПВДС-t", полученной при сечении плоскостью ϕ_G const в моменты времени t n, где n целое число с интервалом 600±1 с, следующих параметров структуры тока: скорости относительного изменения во времени массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур при фиксированной частоте, величины результирующего относительно перераспределения массы-энергии между пространственно-временными диссипативными структурами, существующими на различных частотах, W_i,j

Скорости изменения массы-энергии ПВДС определенной степени изотропности, принадлежащих интервалу устойчивости ΔW при изменении частоты в этом интервале, ; величины интервала частот ΔW, в котором устойчивы ПВДС; величин критических частот Wⁿ_кр и W⁽ⁿ_кр^-1), определяющих величину ΔW; количеству действия в единицу объема ΔW субпространства, .

На фиг. 1 7 представлена графическая зависимость спектрограммы, их методы обработки и измеренных параметров.

На фиг. 1 и 2 представлена амплитудно-частотная характеристика шума типа и методика определения зависимости величины изменения относительной массы-энергии ПВДС от времени.

На фиг. 3 4 показано изменение критической точки, интервала частот и величин для этого интервала соответственно.

На фиг. 5 и 6 показано результирующее перераспределение массы-энергии различных ПВДС от времени.

На фиг. 7 показано изменение среднего значения от времени дня для произвольно составленной группы частот.

Спектрограмма фликер шума, описываемая выражением (2) представлена на фиг. 1.

Критические частоты Wⁿ_кр, W⁽ⁿ_кр^-1), W⁽ⁿ_кр^-2) и т.д. определяют (фиг. 1) пересечение последовательных прямых 1,2,3,4, и 1^I,2^I,3^I,4^I, образуемых совокупностями максимального количества точек-значений S(W_i), принадлежащих двум последовательным интервалам

Величину для каждого из интервалов ΔW^n-(n-1), ΔW^(n-1)(n-2), ΔW^(n-2)-(n-3) и т. д. определяют, как tgα к оси абсцисс семейства параллельных прямых, принадлежащих соответствующему частотному интервалу.

Зависимость скорости относительного изменения массы-энергии ПВДС от времени определяют по следующей методике (фиг. 2). Из спектрограммы (фиг. 1), для момента времени начала эксперимента, первоначально фиксируют значения S(W_i)_min и S(W_j)_max и частоты W_i, W_j, соответствующие этим значениям. Величину и знак DS(W_ij) рассчитывают как +ΔS(W_i) S(W_i)_сред S(W_i)_min для S(W_i)_сред > S(W_i)_min (фиг. 1б,*) -ΔS(W_j) S(W_j)_сред S(W_j)_max для S(W_j)_сред < S(W_j)_max фиксируя в последующие моменты времени S(W_i,j)_сред, S(W_i)_min и S(W_j)_max (фиг 1б, **), при этом средние значения S(W_i,j)_сред находят из спектрограммы как среднее из значений: S(W_i+12,5) и S(W_i-12,5) и S(W_j+12,5) и S(W_j-12,5), 12,5 Гц ширина одной из 400 полос, в которой низкочастотный анализатор спектра проводит в реальном масштабе времени линейное усреднение 128 значений).

Затем строят графическую зависимость ΔS(W_ij) от времени (фиг. 4).

Для выявления влияния глобальных пространственно-временных отношений в окружающем пространстве на результирующий процесс перераспределения массы-энергии между ПВДС, существенными на различных частотах, и определения флуктуаций мощности тока в области фликер шума, суммируют для каждого часа суток значения +ΔS(W_i) (процессы уменьшения массы ПВДС) и -ΔS(W_j) (процессы, сопровождающие увеличением массы ПВДС).

Затем строят графическую зависимость алгебраической суммы

для совокупности всех частот, для которых в фиксированное время эксперимента отмечены изменения спектральной плотности мощности тока относительно соответствующей пары частот W_i-12,5 и W_i+12,5 и W_j-12,5 и W_j+12,5 (12,5 Гц ширина из 400 полос в области фликер шума).

На основе графически установленной зависимости от времени суток величин +ΔS(W_i) и -ΔS(W_j) выделяют во времени величины относительного перераспределения массы-энергии между пространственно-временными диссипативными структурами, ΣΔS(W) в структуре тока как целого.

Экстренные значения каждой из величин связанные с их квазигармоническими колебаниями в течение суток, совпадают в двух одинаковых образом проведенных экспериментах между собой и друг с другом, что позволяет с большой степенью надежности выявить как интервалы времени увеличения и уменьшения количества энергии, количества действия и количества квантов действия в единице объема ΔW^n-(n-1) субпространства структуры тока, так и среднее значение периода колебаний гравитационной волны 6·10^-3, что близко к периоду колебаний поверхности Солнца 5,5·10^-3 Гц.

Строгая симбатность изменения параметров структуры тока-критических частот, Wⁿ_кр-интервалов (фиг. 3) устойчивости ПВДС, определенной изотропности, ΔW = Wⁿ_кр-W⁽ⁿ_кр^-1) (фиг. 4), скорости перераспределения массы-энергии между гравитационными, электромагнитными и электронными полями относительно частоты, (фиг. 5); среднего значения для S(W_i) произвольно составленной группы частот (фиг. 7); относительного перераспределения массы-энергии ПВДС, существующими на различных частотах (фиг. 4), ΣΔS(W), указывают на зависимость процессов самоорганизации и параметров структуры тока от глобально-пространственных временных соотношений.

Совпадение экстремальных значений позволяет выявить среднюю частоту колебаний перераспределения массы-энергии в структуре электрического тока и связать эти колебания с изменениями в окружающем пространстве. Найденная таким образом частота колебаний равна 6,0·10^-3 Гц близка к величине 5,5·10^-3 Гц частоте колебания поверхности Солнца, изменяющей свой уровень за период 2 ч 40 мин на 20 км.

Зависимость от времени процессов перераспределения массы-энергии и связанных с таким перераспределением изменений параметров структуры тока проявляется в существовании максимальных значений величин в 4 5, 7, 10, 12 13, 19 и 23 ч.

Анализ закономерностей флуктуаций электромагнитного поля (ЭМП). Земли в области сверхнизких частот, проведенных на основе данных (Флуктуации электромагнитного поля Земли в диапазоне CH4. М. Наука, 1972), выявил корреляцию между временем экстремальных значений параметров структуры тока и временем экстремальных значений флуктуаций величин напряженности ЭМП различной частоты.

Совпадение экстремальных значений флуктуаций ЭМП различной энергии между собой и с нашими данными характерно для времени восхода и захода Солнца, а так же для 12 13 ч, когда отмечаются наибольшие флуктуации ЭМП Земли вследствие S_q вариаций в ионосфере.

В диапазоне энергии ЭМП Земли от 2·10^-2 до 2·10^-3 Гц содержится несколько поддиапазонов разрешенных энергий. В пределах количества энергии, заданного диапазоном энергий, распределение относительной мощности спектральной плотности описывается как фликер шум выражением (1) с различными значениями γ. Усредненное значение g для диапазона от 5 до 2850 Гц равно 0,89.

Математическое единообразие в описании зависимости спектральной плотности мощности тока шума исследуемой системы от частоты и относительной спектральной плотности мощности тока флуктуации ЭМП в зависимости от частоты и совпадение во времени экстремальных значений указывают на единство процессов перераспределения зарядов связанных с ними массы-энергии в ионосфере и в изучаемой системе.

Казалось бы, найдена причина, управляющая параметрами структуры тока, однако проблема выделения любой системы из окружающей среды для установления зависимости свойств системы от свойств окружающей среды не столь проста, как представляется на первый взгляд. Обусловлено это принципом целостности, не позволяющим разбивать сложную систему на элементы для их анализа и установления соподчиненности, поскольку такое разбиение лишает систему ее главного качественного свойства целостности (Дружинин Д. Л. Ванярхо В. Г. Синергетика и методология системных исследований. В кн. Системные исследования. Ежегодник, 1988. М. Наука, 1989).

Критерием целостности системы является процесс, который связывает в пространстве и во времени элементы системы.

Именно одновременность процессов перераспределения массы-энергии ЭМП Земли и массы-энергии в исследуемой системе, проявляющаяся в совпадении характерных точек кривых изменения мощности флуктуации ЭМП Земли и параметров спектральной плотности мощности фликер шума тока, не позволяет рассматривать эти системы как различные, исключает возможность выявления между ними причинно-следственных отношений.

Поиск физического агента в виде геомагнитного поля Земли, определяющего появление экстремумов параметров структуры тока в строго определенное время, так же приводит к описанному выше парадоксу.

Максимумы на фиг. 3 и 4 совпадают по времени с максимумами флуктуаций величины суточного склонения, S_q вариации вертикальной составляющей геомагнитного поля, Z, и S_q вариации горизонтальной составляющей, H, (геомагнетизм и астрономия. 8. N 1, 1968, с. 116).

Минимумы на кривой изменения величины интервала энергии во времени вследствие перераспределения энергии в структуре электрического тока (фиг. 4) и минимумы (фиг. 6) совпадают с минимумами склонения, S_q вариации вертикальной составляющей, Z, и с S_q вариации горизонтальной составляющей, H.

Хорошее совпадение во времени экстремальных значений параметра, связанного с перераспределением энергии в исследуемой системе, с параметрами, определяющими напряженность геомагнитного поля Земли, указывает не единство процессов, протекающих в изучаемой системе, в Земле, и в ближайшем космическом окружении Земли. Критерий целостности и в этом случае блокирует возможность выделения геомагнитного поля Земли как системы, управляющей параметрами структуры тока.

Если принять во внимание совпадение во времени экстремумов на фиг. 4 с экстремумам ЭМП и геомагнитного поля Земли, то единство всех процессов настоятельно требует поиска причины, ответственной за такое единство.

Изменение ЭМП и геомагнитного поля Земли зависит от изменения притяжения Луна-Земля и Земля-Солнце и от изменения такого притяжения во времени суток.

Ускорение свободного падения, g, непрерывно флуктуируя, изменяет свою величину в течение суток. Среднее значение g соответствует 0 1 ч ночи, 10 утра и 14 ч дня. Относительно этой величины происходит квазигармоническое колебание g в течение суток. Максимальное значение g характерно для временного интервала 4 5 утра и 19 20 ч вечера, тогда как g_min для 12 13 ч дня.

При общей тенденции уменьшения величины ускорения свободного падения от 6 ч к 12 13 ч и от 19 ч к 0 ч фиксируется всплеск флуктуаций в 7 утра и 23 ч.

Время максимальных значений g_max совпадает с временем максимальных значений критической частоты W^II_кр^I (фиг. 3), величины интервала устойчивости ПВДС определенной структуры ΔW = W^II_кр^I-W^II_кр (фиг. 4) величины (фиг. 5).

Время g_min и минимальных значений критической частоты (фиг. 3) совпадает в полуденное время.

Совпадение во времени экстремальных значений величины ускорения свободного падения с экстремальными значениями параметров структуры тока, отражающих перераспределение массы-энергии, а так же с экстремальными значениями ЭМП Земли в диапазоне частот, в котором исследовалась природа фликер шума, и с экстремальными значениями параметров геомагнитного поля Земли, указывает на временное единство процессов перераспределения массы-энергии в исследуемой электродинамической системе, в Земле и в космосе, причиной которых является гравитационное взаимодействие Земли, Луны и Солнца.

Обнаруженная периодичность в изменении параметров структуры тока (с учетом временного шага экспериментов 600±1 с), равная 3ч, близка к среднему значению пульсирования поверхности Солнца 2 ч 40 мин, в результате которой уровень поверхности Солнца поднимается на 20 км (это открытие сделано Крымскими астрофизиками под руководством академика А. Н. Северного).

Сравнение со способом определения приращения градиента силы тяжести, проведенное при испытаниях предложенного способа, показало, что повышение чувствительности измерения в предлагаемом способе не менее чем на три порядка по сравнению с измерением по прототипу, позволяет стабильно фиксировать изменения градиента силы тяжести в течение суток, в том числе, детектируя гравитационные волны, проявляющиеся в относительном изменение градиента силы тяжести и массы отдельных пространственно-временных диссипативных структур, что невозможно по прототипу.

Использование линейного усреднения 128 спектров в реальном масштабе времени является необходимым и достаточным для набора необходимой статистики в дневное время, когда наиболее часто проявляют себя магнитные бури. Несмотря на то, что 16.03.89 была сильная магнитная буря, используемое усреднение 128 спектров оказалось достаточным для получения стабильных измерений результатов экспериментов (фиг. 3, 4, 5 и 8), разрыв во времени между которыми составлял почти 2 мес.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для исследования космического пространства, структуры и свойств геомагнитного поля Земли, структуры электромагнитных полей в области низких частот, может быть использовано для создания сверхчувствительных гравитометров, приборов для предсказания землетрясений.

Кроме того, изобретение может быть использовано для организации деятельности страховых компаний, связанной с прогнозированием безопасности и катастроф в системах "оператор-технический комплекс" и создания привентивных технических устройств, когда изменение напряженности гравитационного поля такова, что процессы роста энтропии преобладают над процессами самоорганизации.

Предлагаемый способ может быть использован в медицине и в деятельности страховых компаний при прогнозировании катастроф и обеспечения превентивных мер по их предотвращению.

На основании вышеизложенного новым достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является:
1. Повышение чувствительности способа посредством обнаружения изменения энергии окружающего пространства на уровне 10^-3 10^-4 эрг/с·см², что на восемь-девять порядков меньше величины порогового значения современных приборов для регистрации гравитационного излучения на Земле. Это достигнуто благодаря использованию электродинамической системы в направленным движением зарядов, низкочастотного узкополостного анализатора спектра и нового метода расшифровки фликер шума тока как детерминированного времени процесса самоорганизации.

2. Обнаружение колебаний уровня поверхности Солнца с периодом близким к трем часам благодаря использованию структуры электрического тока как сверхчувствительного детектора гравитационных волн.

3. Возможность исследования структуры гравитационного, электромагнитного и электронного полей в материальных объектах в области низких частот.

4. Создание метода неразрушающего контроля электронной макроструктуры неравновесных стационарных систем с электрическим током благодаря возможности исследования зависимости следующих параметров структуры тока:
критических частот перераспределения энергии структуры тока из субпространства с одной концентрацией квантов действия в субпространство с другой концентрацией квантов действия;
величины энергетических интервалов устойчивости различных типов пространственно-временных диссипативных структур, соответствующих субпространств, и число таких субпространств в структуре тока;
скорости диссипации энергии при изменении частоты для каждой из областей устойчивости пространственно-временных диссипативных структур различной степени изотропности.

5. Описание фликер шума как детерминированного временем процесса самоорганизации

зависящего от напряженности гравитационного поля.

В настоящее время на предприятии проведены испытания предложенного способа определения приращений градиента силы тяжести, выпущена технологическая инструкция по реализации предлагаемого способа.

Формула изобретения

1. Способ определения приращений градиента силы тяжести, включающий подачу постоянного тока на входные контакты электродинамической чувствительной системы гравиметра, измерение электрического параметра на ее выходных контактах и суждение о величине приращения градиента силы тяжести, отличающийся тем, что на выходных контактах электродинамической чувствительной системы измеряют разность электрических потенциалов, преобразовывают и раскладывают последнюю в амплитудно-частотную характеристику плотности спектральной мощности тока в диапазоне низких до 2000 Гц частот в области фликер-шума соответствующей электродинамической чувствительной системы, определяют зависимость амплитудно-частотной характеристики от времени, расшифровывают ее посредством построения спектрограммы фликер-шума, описываемой выражением

где S(W) амплитудно-частотная характеристика плотности спектральной мощности тока в области фликер-шума;
W частота;
скорость изменения энергии-массы пространственно-временных диссипативных структур при изменении частоты в пределах интервала ΔW;
ΔW - интервал частот, показывающий область устойчивости пространственно-временных диссипативных структур объекта, формирующих субпространства структуры тока определенной степени изотропности, и определяемый из следующего выражения:
ΔW = Wⁿ_кр-W⁽ⁿ_кр^-1),
где Wⁿ_кр и W⁽ⁿ_кр^-1)- критические частоты, определяемые пересечением последовательных параллельных прямых, образуемых совокупностью максимального количества точек - значений S(W), принадлежащих интервалу ΔW, и судят об изменении приращения градиента силы тяжести по проекции на плоскость "масса-энергия пространственно-временных диссипативных структур, m_пвдс время t" сечения трехмерной диаграммы "гравитационный потенциал, ϕ_G-m_ПВДС-tʺ, полученной при сечении плоскостью ϕ_G= const в момент времени t n, где n целое число, на основе фиксирования во времени следующих параметров структуры тока: скорости относительного изменения во времени массы-энергии пространственно-временной диссипативной структуры тока при фиксированной частоте, d[ΔS(W_i)]/dt , величины результирующего относительного перераспределения массы-энергии между пространственно-временными диссипативными структурами, существующими на различных частотах, W_i,j:

скорости изменения массы-энергии пространственно-временных диссипативных структур определенной степени изотропности, принадлежащих интервалу устойчивости, ΔW, при изменении частоты в этом интервале, dS(W)/dW, величины интервала частот, ΔW, в котором устойчивы эти пространственно-временные диссипативные структуры, величины критических частот Wⁿ_кр , W⁽ⁿ_кр^-1), определяющих величину ΔW, количества действия в единице объема ΔW субпространства
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что амплитудно-частотную характеристику плотности спектральной мощности тока и параметры электронной макроструктуры детерминируют по времени в течение суток фиксированием с интервалом времени n, равным 60 ± 1с, результатов линейного усреднения 128 спектров амплитудно-частотных характеристик плотности спектральной мощности тока для каждого из интервалов частот шириной 12,5 Гц, полученных в реальном масштабе времени.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве электродинамической чувствительной системы используют фоторезистор, установленный при температуре жидкого азота и экранированный от влияния электромагнитных полей и излучений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7