ריחוף הוא התגברות על כוח המשיכה, שבו הסובייקט או האובייקט נמצאים במרחב ללא תמיכה. המילה "ריחוף" מגיעה מהמילה הלטינית Levitas, שפירושה "קלילות".
ריחוף לא נכון להשוות לטיסה, מכיוון שהאחרון מבוסס על התנגדות אוויר, וזו הסיבה שציפורים, חרקים ובעלי חיים אחרים עפים, ואינם מרחפים.
ריחוף בפיזיקה
ריחוף בפיזיקה מתייחס למיקומו היציב של גוף בשדה כבידה, בעוד שהגוף לא אמור לגעת בעצמים אחרים. ריחוף מרמז על כמה תנאים הכרחיים וקשים:
- כוח שיכול לקזז את כוח המשיכה ואת כוח הכבידה.
- הכוח שיכול להבטיח את יציבות הגוף במרחב.
מחוק גאוס עולה שבשדה מגנטי סטטי, גופים או עצמים סטטיים אינם מסוגלים לרחף. עם זאת, אם תשנה את התנאים, תוכל להשיג ריחוף.
ריחוף קוונטי
הציבור הרחב התוודע לראשונה לריחוף קוונטי במרץ 1991, כאשר פורסם תמונה מעניינת בכתב העת המדעי Nature. זה הראה את מנהל המעבדה למחקר מוליכות-על של טוקיו, דון טפסקוט, עומד על צלחת מוליכת-על קרמית, ולא היה דבר בין הרצפה לצלחת. התצלום התברר כאמיתי, והצלחת, שיחד עם הבמאי שעמד עליה, שקלה כ-120 קילוגרם, יכלה לרחף מעל הרצפה הודות לאפקט מוליכות-על המכונה אפקט מייסנר-אוכסנפלד.
ריחוף דיאמגנטי
זהו השם של סוג ההשתלה בשדה המגנטי של גוף המכיל מים, שהוא בעצמו דיאמגנט, כלומר חומר שהאטומים שלו מסוגלים להתמגנט נגד כיוון האלקטרומגנטי הראשי שדה.
בתהליך ריחוף דיאמגנטי, את התפקיד העיקרי ממלאים התכונות הדיאמגנטיות של מוליכים, שהאטומים שלהם, בפעולת שדה מגנטי חיצוני, משנים מעט את פרמטרי תנועת האלקטרונים במולקולות שלהם, אשר מוביל להופעת שדה מגנטי חלש המנוגד לכיוון הראשי. ההשפעה של השדה האלקטרומגנטי החלש הזה מספיקה כדי להתגבר על כוח המשיכה.
כדי להדגים ריחוף דיאמגנטי, מדענים ערכו שוב ושוב ניסויים בבעלי חיים קטנים.
סוג זה של ריחוף שימש בניסויים על עצמים חיים. במהלך ניסויים בשדה מגנטי חיצוני עם אינדוקציה של כ-17 טסלה, הושג מצב משעה (ריחוף) של צפרדעים ועכברים.
לפי החוק השלישי של ניוטון, ניתן להשתמש בתכונות של דיאמגנטים להיפך, כלומר להרחיב מגנט בשדה של דיאמגנט או לייצוב בשדה אלקטרומגנטי.
ריחוף דיאמגנטי זהה באופיו לריחוף קוונטי. כלומר, כמו בפעולת אפקט מייסנר, ישנה תזוזה מוחלטת של השדה המגנטי מחומר המוליך. ההבדל הקטן היחיד הוא שכדי להשיג ריחוף דיאמגנטי יש צורך בשדה אלקטרומגנטי חזק בהרבה, אולם אין צורך כלל לקרר את המוליכים על מנת להשיג את מוליכות העל שלהם, כפי שקורה בריחוף קוונטי.
בבית, אתה יכול אפילו להגדיר כמה ניסויים על ריחוף דיאמגנטי, למשל, אם יש לך שתי לוחות של ביסמוט (שזה דיאמגנט), אתה יכול להגדיר מגנט עם אינדוקציה נמוכה, בערך 1 T, במצב מושעה. בנוסף, בשדה אלקטרומגנטי עם אינדוקציה של 11 טסלה, ניתן לייצב מגנט קטן במצב תלוי על ידי התאמת מיקומו עם האצבעות, תוך אי נגיעה כלל במגנט.
דיאמגנטים המופיעים בתדירות גבוהה הם כמעט כולם גזים אינרטים, זרחן, חנקן, סיליקון, מימן, כסף, זהב, נחושת ואבץ. אפילו גוף האדם דיאמגנטי בשדה המגנטי האלקטרומגנטי הנכון.
ריחוף מגנטי
ריחוף מגנטי הוא יעילשיטה להרמת חפץ באמצעות שדה מגנטי. במקרה זה, נעשה שימוש בלחץ מגנטי כדי לפצות על כוח המשיכה ונפילה חופשית.
לפי משפט ארנשו, אי אפשר להחזיק עצם בשדה כבידה באופן יציב. כלומר ריחוף בתנאים כאלה הוא בלתי אפשרי, אבל אם ניקח בחשבון את מנגנוני הפעולה של דיאמגנטים, זרמי מערבולת ומוליכי-על, אז ניתן להשיג ריחוף יעיל.
אם ריחוף מגנטי מספק עילוי עם תמיכה מכנית, תופעה זו נקראת פסאודו-ריחוף.
אפקט מייסנר
אפקט מייסנר הוא תהליך של תזוזה מוחלטת של השדה המגנטי מכל נפח המוליך. זה מתרחש בדרך כלל במהלך המעבר של המוליך למצב מוליך-על. זה מה שמוליכי-על שונים מאלה האידיאליים - למרות העובדה שלשניהם אין התנגדות, ההשראה המגנטית של מוליכים אידיאליים נשארת ללא שינוי.
לראשונה תופעה זו נצפתה ותוארה בשנת 1933 על ידי שני פיזיקאים גרמנים - מייסנר ואוקסנפלד. לכן ריחוף קוונטי נקרא לפעמים אפקט מייסנר-אוכסנפלד.
מהחוקים הכלליים של השדה האלקטרומגנטי עולה שבהיעדר שדה מגנטי בנפח מוליך, קיים בו רק זרם עילי, התופס מקום ליד פני השטח של המוליך. בתנאים אלה, מוליך-על מתנהג באותו אופן כמו דיאמגנט, בעודו אינו אחד.
אפקט מייסנר מחולק למלא וחלקי, בתלוי באיכות של מוליכים. אפקט מייסנר המלא נצפה כאשר השדה המגנטי נעקר לחלוטין.
מוליכים בטמפרטורה גבוהה
יש מעט מוליכים טהורים בטבע. רוב החומרים המוליכים-על שלהם הם סגסוגות, אשר לרוב מציגות רק אפקט מייסנר חלקי.
במוליכי-על, היכולת להזיז לחלוטין את השדה המגנטי מנפחו היא שמפרידה בין חומרים למוליכי-על מהסוג הראשון והשני. מוליכים מהסוג הראשון הם חומרים טהורים, כמו כספית, עופרת ופח, המסוגלים להפגין את מלוא אפקט מייסנר גם בשדות מגנטיים גבוהים. מוליכים מהסוג השני הם לרוב סגסוגות, כמו גם קרמיקה או תרכובות אורגניות מסוימות, אשר בתנאים של שדה מגנטי עם אינדוקציה גבוהה, מסוגלות רק לעקור חלקית את השדה המגנטי מנפחן. עם זאת, בתנאים של עוצמת שדה מגנטי נמוכה מאוד, כמעט כל המוליכים, כולל סוג II, מסוגלים לקבל את מלוא אפקט מייסנר.
כמה מאות סגסוגות, תרכובות וכמה חומרים טהורים ידועים כבעלי מאפיינים של מוליכות-על קוונטית.
חווית המתים של מוחמד
"ארונו של מוחמד" הוא סוג של טריק עם ריחוף. זה היה שם הניסוי שהדגים בבירור את ההשפעה.
לפי האגדה המוסלמית, ארונו של הנביא מוחמד היה באוויר בלימבו, ללא כל תמיכה ותמיכה. בְּדִיוּקומכאן שם החוויה.
הסבר מדעי של הניסיון
ניתן להשיג מוליכות-על רק בטמפרטורות נמוכות מאוד, לכן יש לקרר את המוליך מראש, למשל, עם גזים בטמפרטורה גבוהה כמו הליום נוזלי או חנקן נוזלי.
אז מגנט מונח על פני השטח של מוליך-על מקורר שטוח. גם בשדות עם אינדוקציה מגנטית מינימלית שאינה עולה על 0.001 טסלה, המגנט עולה מעל פני המוליך בכ-7-8 מילימטרים. אם תגדיל בהדרגה את עוצמת השדה המגנטי, המרחק בין פני השטח של מוליך-העל למגנט יגדל יותר ויותר.
המגנט ימשיך לרחף עד שהתנאים החיצוניים ישתנו והמוליך יאבד את מאפייני המוליכים שלו.
