Насколько велики электромагнитные силы?

Часто на просторах интернета можно встретить утверждение, что электромагнитные силы (или электромагнитное взаимодействие) очень велики, особенно в сравнении с гравитацией. Я раньше не особо сильно задумывался об этом, а потом решил задуматься, и провести мысленный эксперимент, связанный с тем, чтобы зарядить железо до возможного максимума. Имею в виду удалить или добавить электроны, как это делается с обкладками конденсатора. И далее посмотреть какой будет разряд.

Для примера решил взять железный куб со сторонами 30 см. Я не особо зацикливался на размере куба, хотел чтобы он был не очень большим, и почти не думая выбрал куб со сторонами 30см.
Потом понял, что куб не подходящая форма для этого эксперимента и поменял куб на сферу, которая будет давать такую же массу как и куб со сторонами 30 см.

Имея это, уже можно узнать сколько будет весить такой железный куб или сфера, сколько у него атомов, сколько электронов. Особо на этом останавливаться не буду. Я в простой и понятной форме опишу смысл эксперимента и выводы к которым пришёл на досуге.

Насколько велики электромагнитные силы и насколько важен баланс в природе?
Давайте проведём мысленный эксперимент. Возьмём всем нам хорошо известное железо и придадим ему привычную форму. Для наглядности, пусть это будет куб со сторонами 30 сантиметров, такая форма будет служить хорошим примером.
Но, если хорошо подумать, то со сферой иметь дело будет всё-таки проще, так как у сферы отсутствуют углы, при этом сфера будет лучшим выбором с учетом физики и расчетов. Итак, возьмём железную сферу, которая по массе будет соответствовать нашему 30 сантиметровому кубу. Радиус такой сферы будет 18,6 сантиметров, такая сфера будет иметь массу 212 килограмм.

Чтобы понять, на что способно железо такого размера попробуем зарядить нашу сферу до максимальной величины. Принцип тут такой же, как и в получении электрического заряда на пластиковой расчёски, с помощью трения её об волосы, только обойдёмся без трения, но смысл тот же, — убрать или добавить электроны. Или, как ещё один пример, это такой распространенный компонент как конденсатор, где одна обкладка заряжена положительно, за счет удаления из неё электронов, а другая обкладка заряжена отрицательно, за счет добавления к ней электронов.
Воспользуемся таким же принципом при зарядке железной сферы. Давайте будем удалять из неё электроны проводимости. Почему бы нам не удалить все электроны проводимости, которые присутствуют в ней?

Железо, это очень распространённый металл, присутствующий повсюду. Мы сталкиваемся с железными предметами ежедневно.
Что собой представляет железо? Атом железа, имеет атомный номер 26. Это значит, что количество протонов в ядре атома 26, именно они создают положительный заряд. А также железо имеет 30 нейтронов, что дает атомную массу 56. Раз в железе 26 протонов, то чтобы железо было электрически нейтральным у него должно быть 26 электронов, именно с ними мы будем иметь дело, в нашем мысленном эксперименте. А если точнее, то с электронами проводимости, в железе на каждый атом приходится примерно 2 таких электрона. Их нам думаю будет достаточно.

Железо очень стабильное, попробуем нарушить эту стабильность. Предположим, у нас есть устройство способное придать нашей железной сфере электрический заряд, посредством удаления у неё электронов проводимости, которых как выяснилось в железе на каждый атом приходится примерно два.
Итак, начнём заряжать железо, почти так, как мы это делаем трением пластиковой растёски об волосы.
Предположим, что у нас для этого есть всё необходимое.

Спустя время, мы сталкиваемся с проблемой, в процессе удаления из железной сферы электронов, сфера приобрела настолько высокий потенциал, что из-за преобладания в железе положительного заряда, само железо начинает разрушаться, посредством кулоновского отталкивания между частицами.
Значит, нам нужно новое устройство, которое будет преодолевать это отталкивание, аналог сильного ядерного взаимодействия, которое не дает разрушиться ядру атома, из за скопления в нем протонов, зарядов одного знака.
Итак, проблема решена и мы продолжаем заряжать железную сферу, удаляя у неё всё больше и больше электронов проводимости. Мы хотим убрать их все, не оставив ни одного электрона проводимости, и посмотрим, что в итоге из этого получится.

Спустя ещё время мы сталкиваемся с ситуацией, когда заряд нашей небольшой железной сферы становится настолько большим, что создаёт напряжённость электрического поля такой огромной величины, что из вакуума, начинают появляться электрон-позитронные пары, что приводит к нейтрализации электрического заряда нашей небольшой железной сферы.
Из-за появления из «пустоты» электронов, которые в отличие от нашей заряженной сферы имеют отрицательный заряд, происходит нейтрализация заряда у сферы — и это совсем не то, что нам было нужно.
Мы старательно придавали заряд нашему железному шарику, убирая из него всё больше и больше электронов, а тут из ниоткуда, из самого пространства, появились новые электроны и запрыгнули в нашу сферу.

Печально. Наша цель зарядить железную сферу радиусом почти 19 сантиметров, убрав из неё все электроны проводимости оказалась недостижимой. Но не будем бросать эксперимент, ограничимся тем, что есть. Будем убирать из железной сферы электроны проводимости до того предела, когда из вакуума ещё не начинают появляться частицы, нейтрализующие заряд железной сферы.
В процессе заряда сферы, мы остановимся на самой границе, где величина электрического поля остаётся ещё недостаточной, для рождения частиц из физического вакуума.

Итак, мы зарядили железную сферу до нужной величины, насколько нам позволила физика. Как уже говорилось ранее, она имеет радиус 18,6 сантиметров, и массу 212,2 килограмм. Интересно, сколько электронов проводимости мы в итоге убрали из железной сферы?
Как мы помним, у одного атома железа 26 электронов, при этом только 2 валентных электрона, которые в составе вещества мы называем электронами проводимости, их мы старательно удаляли всё это время.

Итак, — до момента, когда из самого пространства начинают материализоваться реальные частицы, способные к нейтрализации заряда нашего небольшого железного шарика, мы убрали из этого железного шарика, только примерно 0,7 процента всех электронов проводимости.
При этом в сфере останется более 99 процентов электронов проводимости.
Это невероятно малая часть от всех электронов проводимости присутствующих в железной сфере.
При этом, само количество удаленных из сферы электронов проводимости всё равно остаётся огромным.

Теперь, представим, что будет далее.
Итак, что происходит когда мы случайно трением зарядили себя, к примеру пусть это будет палец?
При приближении к другому предмету, например человеку, имеющему отличный потенциал от пальца, последует мгновенный разряд. Для этого даже не обязательно касаться другого человека, достаточно поднести наш заряженный трением палец достаточно близко. Думаю с вами такое бывало.
Этот пример, а также пример с расчёской или зарядкой конденсатора, в основном ничем не отличается от нашего эксперимента с железной сферой. Во всех случаях мы заряжаем предмет, забирая у него электроны или давая ему электроны.
Но так как в железной сфере количество атомов невообразимо огромно, а электронов ещё больше, то сам разряд будет иметь чуууть более масштабные последствия.

Итак, какова итоговая запасенная энергия нашей железной сферы, на пределе Швингера? То есть момента, когда из вакуума рождаются электрон-позитронные пары.

Заряд сферы будет 5 миллионов кулон. Как сравнение, переносимый заряд при ударе молнии это единицы или десятки кулон.

При этом, запасённая энергия равна 6,2 ⋅ 10²³Джоулей.
С чем можно сравнить эту энергию?

В тротиловом эквиваленте мы получим примерно 148 миллионов мегатонн.

Атомная бомба «Малыш» сброшенная на Хиросиму имела мощность 15 килотонн в тротиловом эквиваленте. То есть, это взрыв пятнадцати тысяч тонн тротила одновременно.

Самая мощная атомная бомба в истории человечества, это Царь-бомба, она имела мощность около 58 Мегатонн. Разряд нашей 19 сантиметровой сферы равен взрыву двух с половиной миллионов Царь-бомб одновременно! Или взрыву 148 миллионов мегатонн тротила! Имеется в виду взрыв не 148 миллионов тонн тротила, а именно 148 миллионов мегатонн.

Выделившаяся энергия нашей сферы, в тысячи раз превышает весь реальный ядерный потенциал человечества.

Чиксулубский астероид, уничтоживший динозавров 65 миллионов лет назад и вызвавший планетарную катастрофу, выделил при столкновении с Землёй энергию того же порядка, что и наша 19 сантиметровая железная сфера.

При разряде такой сферы произойдёт взрыв в виде выброса жесткого рентгеновского и гамма-излучения в невероятных масштабах. Почва испарится, образуется огромный кратер, атмосфера в эпицентре превратится в плазму, появится взрывная волна, которая обойдёт всю планету. Гигантское количество почвы выбросится в атмосферу. Всё это будет сопровождаться чудовищной температурой, пожарами.
Это катастрофа планетарного масштаба с последующим глобальным вымиранием жизни на Земле.

Итак, на вопрос, насколько велики электрические силы, можно дать такой ответ: они невообразимо огромны.
Привычное нам железо, например железная штанга, которую мы каждую неделю поднимаем в спортзале, при определённых условиях, при нарушении баланса электрических зарядов, такая штанга может быть оружием глобального уничтожения всего на континенте или даже всей планете.

(Опыты опасные для жизни! не повторять!)