Lewitacja magnetyczna, w skrócie maglev, to zjawisko polegające na zawieszeniu obiektu w powietrzu za pomocą pola magnetycznego. Ten pozornie niemożliwy wyczyn od wieków fascynuje zarówno naukowców, jak i laików. Sztuka lewitacji magnetycznej polega na ostrożnym manipulowaniu polami magnetycznymi w celu przeciwdziałania sile grawitacji, co skutkuje lewitacją obiektów, od małych cząstek po całe pociągi. W tym artykule zagłębimy się w historię, zasady i zastosowania lewitacji magnetycznej, a także zbadamy przyszłe perspektywy tej urzekającej technologii.
Historia lewitacji magnetycznej
Koncepcja lewitacji magnetycznej intryguje ludzi od tysiącleci. Najwcześniejsza znana wzmianka o lewitacji pochodzi ze starożytnej Grecji, gdzie filozof i matematyk Archimedes (287-212 p.n.e.) opisał hipotetyczne urządzenie zwane "Śrubą Archimedesa". Urządzenie to, składające się z toru w kształcie spirali z magnesem w środku, miało być w stanie lewitować umieszczone na nim przedmioty. Nie jest jednak jasne, czy Archimedes kiedykolwiek zbudował takie urządzenie, czy też pozostało ono jedynie eksperymentem myślowym.
Kolejna znacząca wzmianka o lewitacji magnetycznej pochodzi od XIII-wiecznego wynalazcy i inżyniera, al-Jazariego, który opisał "latający tron" w swojej książce "The Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices". Urządzenie to wykorzystywało system przeciwwag i kół pasowych do lewitacji siedzenia przypominającego tron, tworząc iluzję nieważkości dla osoby znajdującej się na nim. Choć latający tron al-Dżazariego nie wykorzystywał bezpośrednio magnesów, pokazuje on wczesną fascynację przeciwstawianiem się grawitacji za pomocą pomysłowych środków mechanicznych.
Dopiero w XIX wieku zasady lewitacji magnetycznej zaczęto rozumieć i eksperymentować z nimi na poważnie. W 831 roku brytyjski naukowiec i wynalazca, Michael Faraday, odkrył tytułowy "efekt Faradaya", który opisuje interakcję między polem magnetycznym a poruszającymi się ładunkami. Odkrycie to położyło podwaliny pod rozwój nowoczesnych systemów lewitacji elektromagnetycznej (EML).
Nauka stojąca za lewitacją magnetyczną
Lewitacja magnetyczna jest możliwa dzięki podstawowym właściwościom magnesów i pól magnetycznych. Dwie podstawowe siły umożliwiające lewitację magnetyczną to diamagnetyzm i odpychanie.
Diamagnetyzm
Diamagnetyzm to właściwość niektórych materiałów, takich jak miedź, aluminium i woda, która powoduje, że odpychają one pole magnetyczne. Po umieszczeniu w polu magnetycznym materiały te doświadczają niewielkiej siły odpychającej, która może przeciwdziałać ich ciężarowi, powodując lewitację. Diamagnetyzm jest jednak słabą siłą, a zatem może lewitować tylko bardzo lekkie obiekty lub cząstki, co czyni go niepraktycznym w większości rzeczywistych zastosowań.
Odpychanie
Odpychanie jest bardziej powszechną siłą stojącą za lewitacją magnetyczną. Opiera się ona na podstawowym prawie magnetyzmu, które mówi, że podobne bieguny magnetyczne odpychają się wzajemnie, podczas gdy przeciwne bieguny przyciągają się. Poprzez staranne pozycjonowanie i orientowanie magnesów z podobnymi biegunami skierowanymi do siebie, możliwe jest wytworzenie siły odpychającej, która może przeciwdziałać sile grawitacji. Zasada ta jest podstawą większości nowoczesnych systemów lewitacji magnetycznej, w tym lewitujących zabawek, lewitujących pojazdów i lewitujących pociągów.
Zastosowania lewitacji magnetycznej
Lewitacja magnetyczna ma szeroki zakres zastosowań, od rozrywki i edukacji po transport i przemysł. Niektóre z najbardziej godnych uwagi zastosowań obejmują:
1. Lewitujące zabawki i nowości
Jednym z najbardziej powszechnych i dostępnych zastosowań lewitacji magnetycznej jest sfera zabawek i nowości. Lewitujące zabawki, takie jak lewitujące piłki, lewitujące globusy i lewitujące lewitujące