Магнитное поле Земли
Механизм возникновения, предложения по его экспериментальной проверке и использованию
Существует ряд гипотез, объясняющих возникновение магнитного поля
Земли. В последнее время получила развитие теория, связывающая
возникновение магнитного поля Земли с протеканием токов в жидком
металлическом ядре. Подсчитано, что зона, в которой действует механизм
«магнитное динамо» находится на расстоянии 0,25...0,3 радиуса Земли [1].
Следует заметить, что гипотезы, объясняющие механизм возникновения
магнитного поля планет, довольно противоречивы и до настоящего времени
экспериментально не подтверждены.
Что касается магнитного поля Земли, то достоверно установлено, что
оно чутко реагирует на солнечную активность. В то же время вспышка на
Солнце не может оказать заметного влияния на ядро Земли. С другой
стороны, если связывать возникновение магнитного поля планет с токовыми
слоями в жидком ядре, то можно сделать заключение, что планеты
солнечной системы, имеющие одинаковое направление вращения, должны
иметь одинаковое направление магнитных полей. Так Юпитер, вращающийся
вокруг своей оси в ту же сторону что и Земля, имеет магнитное поле
направленное противоположно земному.
Предлагается новая гипотеза о механизме возникновения магнитного поля Земли и установка для экспериментальной проверки. Рис. 1. Схема взаимодействия Солнце-Земля:
(–) – поток заряженных частиц;
Ic – ток Солнца;
Iз – круговой ток Земли;
Мв – момент вращения Земли;
ω – угловая скорость Земли;
Фз – магниный поток, создаваемый полем Земли;
Фс – магнитный поток, создаваемый током солнечного ветра.
На рис. 1 изображена схема Солнце-Земля. Земля (З) вращается вокруг
своей оси N-S с угловой скоростью ω. Земля имеет магнитное поле,
северный полюс которого находится на южном географическом полюсе. Чтобы
получить магнитное поле такого направления, вокруг земного шара, в
плоскости перпендикулярной оси вращения Земли, должен существовать
устойчивый токовый слой с током IЗ. Назовем его током Земли.
Следовательно, над поверхностью Земли должен существовать проводящий
слой, по которому должен замыкаться ток IЗ. Такой слой существует – это ионосфера.
Рассмотрим каким образом может возникануть направленный ток IЗ
в ионосфере. Солнце, в результате ядерных реакций протекающих в нем,
излучает в окружающее пространство огромное количество заряженных
частиц больших энергий (энергия частиц солнечного ветра ≈1027...1029 эрг/с)
– так называемый солнечный ветер. По составу солнечный ветер содержит,
главным образом, протоны, электроны, немного ядер гелия, ионов
кислорода, кремния, серы, железа [1]. Частицы образующие солнечный
ветер, обладающие массой и зарядом, увлекаются верхними слоями
атмосферы в сторону вращения Земли. Таким образом, вокруг Земли
образуется направленный поток электронов, движущихся в сторону вращения
Земли. Электрон – это заряженная частица, а направленное движение
заряженных частиц есть не что иное, как электрический ток. За
направление тока принято направление противоположное движению
электронов, которое совпадает с направлением тока IЗ. Таким образом, существует ток IЗ,
вызванный направленным круговым движением частиц солнечного ветра,
увлекаемых круговым движением Земли. В результате наличия тока IЗ возбуждается магнитное поле Земли ФЗ.
Относительно Земли солнечный ветер представляет собой поток
заряженных частиц постоянного направления, а это не что иное, как
электрический ток. Назовем его током Солнца IС. Согласно
определению направления тока он направлен в сторону, противоположную
движению отрицательно заряженных частиц, т.е. от Земли к Солнцу.
Рассмотрим взаимодействие тока Солнца IС с возбужденным магнитным полем земли. В результате такого взаимодействия на Землю действует вращающий момент МЗ, направленный в сторону вращения Земли. Таким образом, Земля относительно солнечного ветра (IС)
проявляет себя аналогично двигателю постоянного тока с
самовозбуждением. Источником энергии (генератором) в данном случае
является Солнце.
Следует отметить дополнительно, что магнитный поток, вызванный током солнечного ветра IС, пронизывает вращающийся вместе с Землей поток раскаленной лавы внутри нее. В результате взаимодействия поля IС
и потока раскаленной лавы в ней наводится электродвижущая сила, под
действием которой течет ток, который так же создает магнитное поле.
Вследствие этого магнитное поле Земли является результирующим полем от
взаимодействия тока IС и тока лавы.
Поскольку и магнитное поле, и вращающий момент, действующий на
землю, зависят от тока Солнца, а последний от степени солнечной
активности, то при увеличении солнечной активности должен увеличиваться
вращающий момент, действующий на Землю и увеличиваться скорость ее
вращения.
Реально существующая картина магнитного поля Земли зависит не только
от конфигурации токового слоя, но и от магнитных свойств земной коры, а
так же от относительного расположения магнитных аномалий. Здесь можно
провести аналогию с контуром с током при наличии ферромагнитного
сердечника и без него. Известно, что ферромагнитный сердечник не только
меняет конфигурацию магнитного поля, но и значительно усиливает его.
Токовый слой Земли постоянно подпитывается электронами солнечного
ветра. Таким образом, в результате наличия свободного токового слоя,
обусловленного электронами солнечного ветра, земной шар вместе с
атмосферой и ионосферой, в настоящее время должен иметь отрицательный
некомпенсированный заряд.
Токовый слой Земли, в значительной степени, определяет протекание
электрических процессов в атмосфере (грозы, полярные сияния, огни
«святого Эльма»). Замечено, что при извержении вулканов значительно
активизируются электрические процессы в атмосфере. Данное явление можно
объяснить следующим. При извержении вулкана выбрасывается столб
раскаленных газов (плазмы). Конвективное движение раскаленных газов
замыкает токовый слой ионосферы с поверхностью Земли. Таким образом,
появляется ток утечки, который активизирует электрические процессы при
извержениях.
Предложенная гипотеза, в противовес теории токовых слоев в жидком
ядре, может быть проверена на практике. Подтверждение предложенной
гипотезы позволит уточнить и расширить наши знания о механизме
магнитного поля Земли и других планет, позволит объяснить природу сил и
моментов, поддерживающих вращение Земли вокруг своей оси.
Рис. 2. Схема экспериментальной установки:
Iз – токовый слой земли Земли;
Iк – ток в искусственном параллельном контуре;
ПЗ – поверхность Земли;
ДЛЭ – длинная линия электропередачи;
СК – соединитель концов линии с токовым слоем;
ИП – измерительный прибор.
Для экспериментальной проверки гипотезы предлагается создать
искусственный контур, расположенный параллельно токовому слою Земли
(рис. 2). В качестве параллельного контура можно использовать длинную
линию электропередачи, идущую, преимущественно, в направлении
восток-запад. Концы длинной линии должны быть соединены или приближены
к токовому слою Земли. В качестве соединителей предполагается
использовать столб плазмы, например, струю газов реактивного двигателя
или воздушные шары, соединенные проводником с концами длинной линии.
Таким образом, предполагается зарегистрировать измерительным
прибором величину и направление тока в искусственном параллельном
контуре.
Практическое подтверждение высказанных предположений позволит
объяснить взаимосвязь электромагнитных процессов в системе Солнце-Земля
и обеспечит возможность разработки мощных энергетических установок
использующих энергию Солнца.
Источник информации:
Физический энциклопедический словарь. М.: Советская Энциклопедия, 1983.
Дата публикации:
3 июня 1998 года |
|
Источник: http://n-t.ru/tp/mr/mpz.htm |