13. В нескольких публикациях читал, что напряжение на электроде ионизатора не должно быть меньше 25...30 киловольт, т.к. в противном случае образуются низкоэнергетичные псевдоаэроионы, бесполезные для человека. А практически во всех ваших ионизаторах напряжение на электроде ниже. Как вы можете это объяснить?

Действительно, фраза о бесполезности аэроионизаторов с напряжением на электроде менее 20...25 кВ повторяется на протяжении нескольких десятков лет в различных публикациях, а также в выступлениях по радио и телевидению. Смысловое значение ее вполне понятно: не надо делать ионизаторы с меньшим напряжением, или не надо покупать таковые, если их кто-то и производит.

После знакомства с ней у многих возникает естественный вопрос: а почему? И если объяснение не последует, то реакция на подобное заявление будет нулевой. А раз фраза живет десятки лет, то значит имеется и весомое объяснение!

Начал я искать это объяснение и вот что нашел.

А.Л.Чижевский в "Руководстве по применению ионизированного воздуха в промышленности, сельском хозяйстве и в медицине" от 1959 года писал:

"В электрическом поле высокого градиента потенциала (у острий электроэффлювиальной люстры) происходит выход электронов с поверхности острий. Чтобы этот выход совершился, величина кинетической энергии электрона должна достичь определенного значения. Кроме того, вылетевший из металла электрон должен обладать еще дополнительной кинетической энергией, дабы ионизировать молекулы воздуха или его составной части, - кислорода. Эта энергия ионизации молекулы кислорода воздуха должна быть равной не менее чем 34 электрон-вольтам."
"Для придания электронам необходимой энергии при выбросе из металлических острий следует подать на люстру ток напряжением не менее 20-25 киловольт. Попытки получить необходимое число аэроионов по указанной схеме при меньшем количестве киловольт потерпели неудачу."

В этой же работе несколько ранее:

"Для создания легких аэроионов кислорода воздуха, благотворно влияющих на людей и очищающих воздух населенных помещений, заводов и городов, ни в коем случае не могут быть использованы многочисленные ионизаторы, предлагаемые разными изобретателями"
"Изобретатели стремятся к тому, чтобы сконструировать "портативные" ионизаторы. Они предлагают приборы, которые не продуцируют необходимых для жизнедеятельности организма аэроионов кислорода, а наполняют воздух псевдоаэроионами - электризованными частицами, а именно: мелкими капельками воды, металлическими пылинками, копотью, веществами радиоактивного распада (радон), озоном, излучают альфа-, бета-, или гамма-лучи."
"Скажем еще несколько слов о так называемых "портативных" электрических ионизаторах. Большинство попыток создать такие ионизаторы потерпели неудачу. Либо эти ионизаторы давали весьма вредное количество озона и окислов азота ("коронные ионизаторы"), либо кинетическая энергия выбрасываемых ими электронов была явно мала."

И еще:

"Характерно, что с 1957 года некоторые сотрудники Тартуского университета упорно рекламируют и всячески пропагандируют "новейшие" ионизаторы собственной конструкции - коронные, радиоактивные, термические, высокочастотные и другие "приборы", выставляя их в различных павильонах ВДНХ, т.е. тянут вспять на 30-35 лет, когда была доказана полная непригодность перечисленных ионизаторов для медицинских или ветеринарных целей. Все это производит на специалиство удручающее впечатление! Диву даешься, когда видишь в павильонах ВДНХ галиматью подобного рода в металлическом оформлении!"

В своей фундаментальной работе "Аэроионификация в народном хозяйстве" в 1960 году Чижевский писал:

"Наиболее возбужденные аэроионы, аэроионы наибольшей кинетической энергии, - это униполярные отрицательные аэроионы, получаемые при стекании электронов с острий."
"Непригодными оказались и портативные электроэффлювиальные приборы, которые с 1932 г. изготавливала в Германии фирма "Сименс". Эти портативные электроэффлювиальные аэроионизаторы, как показало электрометрическое изучение их, произведенные немецкими физиками и инженерами (В.Гоффман, Г.Бир), дают вблизи прибора (15-30 см) небольшое количество униполярных аэроионов слабых энергий.
Как известно, 1 эВ означает такую энергию, которую получает электрон, проходящий в электрическом поле с разностью потенциалов равной 1 вольту. Газовую среду или воздух ионизируют только те электромагнитные или корпускулярные излучения, которые обладают энергией не менее 34 электрон-вольт (эВ). Для сравнения приведем несколько примеров. Энергия квантов видимого света составляет всего 2 эВ. Энергия мягких ультрафиолетовых лучей лежит в пределах 3-10 эВ. Эти лучи не являются ионизатором воздуха. Только жесткие ультрафиолетовые лучи, лучи Рентгена и корпускулярные радиоактивные излучения обладают большой ионизирующей способностью, так как их энергия достигает сотни электрон-вольт и даже мегаэлектрон-вольт.
Опыты над животными не могли обнаружить какого-либо влияния таких портативных аэроионизатров. ... отрицательные аэроионы начинают стекать с острий при напряжении не менее 20-25 киловольт."
"Молекула кислорода воздуха легко присоединяет к себе один или два свободных электрона, ионизируется и превращается в аэроион кислорода отрицательной полярности."

А вот, что написал об ионизации кислорода в 1990 году М.Н.Лившиц в своей монографии "АЭРОИОНИФИКАЦИЯ. Практическое применение".

"Из таблицы видно (В этом месте я таблицу не привожу намеренно, чтобы она не отвлекла вас от смысла цитируемой фразы.), что для каждого отдельного атома кислорода, чтобы превратить его в аэроион, энергия первой ступени ионизации требуется небольшая - 13,58 эВ. Но для того, чтобы обеспечить биологически активным аэроионам живучесть, надо придать им еще дополнительную энергию второй ступени ионизации до 34.96 эВ и увеличить их подвижность (k).
1 эВ означает такую энергию, которую приобретает электрон, проходящий в электрическом поле с разностью потенциалов равной 1 вольту.
Для сравнения приведем несколько примеров. Энергия квантов видимого света составляет всего 2 эВ. Энергия мягких ультрафиолетовых лучей лежит в пределах 3-10 эВ. Эти лучи не являются ионизатором воздуха.
Только жесткие ультрафиолетовые лучи, лучи Рентгена и корпускулярные радиоактивные излучения обладают большой ионизирующей способностью, так как их энергия достигает сотни электрон-вольт."

Б.С.Иванов, известный энтузиаст и популяризатор идей А.Л.Чижевского, в своей статье "Люстра Чижевского" - своими руками" (Радио, №1, 1997 г.) написал:

"Подойдет любая конструкция, обеспечивающая выходное постоянное напряжение не ниже 25 кВ. (Имеется в виду блок питания "люстры".) Об этом должны помнить все конструкторы, пытающиеся создать и реализовывать аэроионизаторы с низковольтным (до 25 кВ!) питанием. Пользы от таких устройств не было и быть не может. Довольно высокую концентрацию аэроионов они создадут (измерительные приборы это фиксируют), но аэроионы "мертворожденные", не способные достичь легких человека. Правда, воздух в помещении очищается от пыли, но ведь этого мало для жизнеобеспечения организма человека."

И, наконец, еще цитаты из экстравагантной публикации Ю.Бызова в журнале "HiTECH для всех" №1-2 , 2000 г., "Думательная машина" - аэроионизатор нового поколения", претендующей на откровение в области аэроионизации:

"Все мы наверняка уже наслышаны о таком ионизаторе, как "Люстра Чижевского" и знаем все его достоинства и недостатки. Да, действительно, легкие отрицательные ионы полезны для нашего организма, но, к сожалению, не все, а только пятый (высокоэнергетичный) вариант.
Однако современные "Люстры" вырабатывают преимущественно третью разновидность аэроионов, с энергией ионизации минус 0,8 эВ. Это псевдоаэроионы, которые несут заряд, но особой химической активностью не обладают. Они даже слегка тормозят реакции обмена веществ, подобно положительному аэроиону (первый вариант), который останавливает примерно треть процессов энергообмена в организме, и создает знакомые всем нам лень и желание расслабиться и "оттянуться".
Конструкторы современных аэроионизаторов вообще игнорируют требование, сформулированное основоположником аэроионотерапии А.Л.Чижевским: "...лечебной эффективностью обладают аэроионы с энергией ионизации Е=34 эВ и коэффициентом подвижности К=1,83 см2/В·с, т.е. содержащие два избыточных электрона..."
По коммерческим причинам сегодняшние разработчики ионизаторов авторскую конструкцию "Люстры" упрощают до полного примитивизма - вместо 600 иголок применяют одну, две, четыре, максимум 100 - не уравнивая при этом их электростатических потенциалов. В действительности "Люстра Чижевского" очень сложна в реализации и никто в мире в настоящее время авторского ее варианта не делает.
...В настоящее время высокоэнергетическими аэроионизаторами заинтересовался Минздрав Российской Федерации на высочайшем уровне Комитета по новой медицинскойц технике."

Ну как вам эти доводы в пользу высокого напряжения на электроде и высокоэнергетитчных ионов? Убедительны? Наверно для большей части населения это убедительно. Потому что она (большая часть) ленива и доверчива.
Но у людей, являющихся специалистами, приведенные цитаты могут вызвать совершенно иные реакции.

22.02.2002 г.

Давайте попробуем разобраться в этом вопросе. И начнем с первой процитированной фразы А.Л.Чижевского о том, что для выхода электронов с поверхности острий люстры они должны обладать определенной кинетической энергией.

Это конечно так, поскольку свободные электроны, имеющиеся в огромном количестве в металлических иглах, не могут выйти за их пределы из-за того, что на границе металл-воздух для электронов существует потенциальный (энергетический) барьер величиной не менее 1 эВ, а средняя тепловая (кинетическая) энергия электронов при комнатной температуре составляет всего 0,025 эВ. Электроны в твердом теле можно рассматривать, как электронный газ в сосуде, стенки которого являются граничными поверхностями тела и проницаемы для электронов. Эта проницаемость тем выше, чем больше давление электронного газа (кинетическая энергия электронов) и меньше высота и ширина энергетического барьера. Чтобы покинуть поверхность металлического электрода, электронам нужна дополнительная энергия, равная или большая работе выхода (величине энергетического барьера).

Но где ее взять, если игла холодная? Поэтому Чижевский для достижения электронной эмиссии использовал очень сильное электрическое поле, образующееся на концах металлических игл при подаче на них высокого отрицательного электрического потенциала. При этом кинетическая энергия электронов (давление электронного газа) не увеличивается, т.к. электрическое поле в металл практически не проникает, и электроны не имеют возможности в нем разогнаться. А вот высота и ширина потенциального барьера на поверхности падает, и у электронов возрастает вероятность туннельного прохождения сквозь барьер. Это явление испускания электронов с поверхности тела под воздействием электрического поля называется электростатической (автоэлектронной) эмиссией. Плотность электронного тока с поверхности при таком виде эмиссии растет с увеличением электрического поля (напряжения) по экспоненциальному закону. То есть, такая эмиссия не имеет пороговой зависимости от напряженности электрического поля на конце иглы.

Поэтому фраза А.Л.Чижевского о том, что "для придания электронам необходимой энергии при выбросе из металлических острий следует подать на люстру ток напряжением не менее 20-25 киловольт", обусловлена, скорее всего, низкой чувствительностью имевшихся в его распоряжении измерительных приборов.

Электростатическая эмиссия с острия наблюдается и при напряжении 100 В. В этом процессе основную роль играет не напряжение, а напряженность электрического поля на поверхности электрода. А она, в свою очередь, зависит от напряжения, расстояния между электродами (между "люстрой" и полом, стенами, потолком), и остротой заточки электрода. Именно последний фактор и позволяет получать приемлемые для практики эмиссионные токи с холодных электродов даже при напряжениях менее 1 кВ.

Фраза Чижевского о том, что "... отрицательные аэроионы начинают стекать с острий при напряжении не менее 20-25 киловольт", является очень неудачной вульгаризацией происходящих физических процессов, т.к. аэроионы с острий не стекают, а образуются в воздушном пространстве в процессе протекания коронного разряда вблизи острий "люстры".

Здесь я не буду рассматривать физику электрического разряда в газах, и адресую желающих познакомится с популярным описанием этого явления к статье В.Т.Полякова "Физика аэроионизации" в только что вышедшем журнале "Радио", №3, 2002 г.

Далее обратимся к следующей, ключевой в понимании Чижевского и повторяемой многими его последователями, фразе: "Кроме того, вылетевший из металла электрон должен обладать еще дополнительной кинетической энергией, дабы ионизировать молекулы воздуха или его составной части, - кислорода. Эта энергия ионизации молекулы кислорода воздуха должна быть равной не менее чем 34 электрон-вольтам".

В этом высказывании смешаны между собой как минимум два противоположных по смыслу физических явления:
- ударная ионизация молекул газа путем отрыва от них электронов (образование положительно заряженных аэроионов и свободных электронов);
- ионизация молекул посредством присоединения (захвата) ими лишнего свободного электрона (образование отрицательно заряженных аэроионов).

24.03.2002 г.

Положительно заряженные ионы могут образовываться из любых атомов и молекул, и для этого обязательно надо совершить работу по отрыву электронов от этих частиц. Величина этой работы или энергия ионизация зависит, прежде всего, от строения атома, т.е. от его принадлежности к определенному химическому элементу.
При любом виде электрического разряда в газе образуются положительные ионы и свободные электроны. Естественно, что и при электрических разрядах в атмосфере Земли положительные ионы образуются тоже.
Воздух на 80% состоит из азота и на 20% - из кислорода (остальные составляющие учитывать пока не будем). Из справочника физических величин находим, что энергия ионизации молекулы азота равна 15,58 эВ, а для молекулы кислорода - 12,07 эВ. Это энергии ионизации однократно заряженных молекул (первая ступень ионизации), когда у них недостает по одному электрону. Для достижения второй ступени ионизации уже требуются энергии 29,6 эВ и 35,12 эВ соответственно для азота и кислорода.

Иной процесс - получение отрицательных ионов. Оказывается, свойством присоединять лишний электрон обладают далеко не все атомы и молекулы, и их способность к присоединению электронов называется сродством к электрону. Для большинства атомов и молекул, обладающих этим свойством, присоединение лишнего электрона происходит не только без затраты энергии извне, а даже с ее выделением. Поэтому в процессе захвата электрона высвободившаяся энергия испускается в виде фотона, или передается другой квантовой частице (атому или молекуле).

Обратимся теперь к N2 и O2. Оказывается, что азот сродством к электрону вообще не обладает, а энергия сродства (энергия, выделяемая при захвате электрона) для кислорода равна 1,46 эВ (для атома O) и 0,44 эВ (для молекулы O2).

При сравнении высказываний Чижевского и его последователей с достоверными научными данными видим, совпадение есть, но с точностью до противоположного знака заряда!
Энергия первой ступени ионизации кислорода (однократно заряженный положительный ион) по разным оценкам лежит в интервале 12...13,6 эВ, а второй ступени ионизации (двукратно заряженный положительный ион) - 34...35,12 эВ.

Но разве эти ионы кислорода Чижевский называл целительными? Разве о них говорили Лившиц, Иванов, Бызов и другие, как о биологически активных и долго живущих, способных дойти до бронхов?
Конечно они подразумевали отрицательные ионы кислорода! Но, как следует из справочных данных, эти ионы такой энергией обладать не могут. Значит А.Л.Чижевский и его последователи ошибочно приписывали благотворную роль высокоэнергетичным ионам кислорода с энергией 34 эВ, т.к. это положительно заряженные ионы, против которых они же активно и высказывались.

Так на что же влияет величина напряжения на ионизирующем электроде аэроионизатора? Конечно на концентрацию аэроионов, создаваемых прибором, и на радиус его действия.

И в заключение смею утверждать, что отрицательные ионы кислорода, полученные с помощью ионизаторов различных конструкций, и имеющих различные напряжения на ионизирующих электродах (вплоть до единиц киловольт), по физиологическому воздействию на живые организмы различаться не могут.
При этом следует подчеркнуть особо, что эффективность самих ионизаторов конечно зависит от конструкции и режима работы. Но это уже отдельная тема.

29.03.2002 г.

[Назад к вопросам]