Магнитное поле Земли
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...1029эрг/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.
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.
Список литературы
Для подготовки данной работы были
использованы материалы с сайта http://www.n-t.org/