Причина возникновения магнитного поля у крупных небесных тел. Причины возникновения магнитного поля


Магнитное поле: причины возникновения и характеристики

Уже давно магнитное поле вызывает множество вопросов у человека, но и сейчас остается малоизвестным явлением. Его характеристики и свойства пытались исследовать многие ученые, ведь польза и потенциал от применения поля были неоспоримыми фактами.

Давайте будем разбирать все по порядку. Итак, как действует и образуется любое магнитное поле? Правильно, от электрического тока. А ток, если верить учебникам по физике, – это имеющий направление поток заряженных частиц, не так ли? Так вот, когда ток проходит по любому проводнику, около него начинает действовать некая разновидность материи – магнитное поле. Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц или магнитными моментами электронов в атомах. Теперь это поле и материя имеют энергию, ее мы видим в электромагнитных силах, которые могут влиять на ток и его заряды. Магнитное поле начинает воздействовать на поток заряженных частиц, и они меняют начальное направление движения перпендикулярно самому полю.

Еще магнитное поле можно назвать электродинамичным, ведь оно образуется около движущихся и воздействует только на движущиеся частицы. Ну а динамичным оно является из-за того, что имеет особое строение во вращающихся бионах на области пространства. Заставить их вращаться и двигаться может обыкновенный электрический движущийся заряд. Бионы передают любые возможные взаимодействия в этой области пространства. Поэтому движущийся заряд притягивает один полюс всех бионов и заставляет их вращаться. Только он может вывести их из состояния покоя, больше ничего, ведь другие силы не смогут влиять на них.

В электрическом поле находятся заряженные частицы, которые очень быстро двигаются и могут преодолеть 300 000 км всего за секунду. Такую же скорость имеет и свет. Магнитное поле не бывает без электрического заряда. Это значит, что частицы невероятно близко связаны друг с другом и существуют в общем электромагнитном поле. То есть, если будут любые изменения в магнитном поле, то изменения будут и в электрическом. Этот закон также обратен.

Мы тут много говорим про магнитное поле, но как же его можно представить? Мы не можем увидеть его нашим человеческим невооруженным глазом. Мало того, из-за невероятно быстрого распространения поля, мы не успеваем его зафиксировать при помощи различных устройств. Но чтобы что-то изучать, надо иметь хоть какое-нибудь представление о нем. Еще часто приходится изображать магнитное поле на схемах. Для того чтобы было проще понять его, проводят условные силовые линии поля. Откуда же их взяли? Их придумали неспроста.

Попробуем увидеть магнитное поле при помощи мелких металлических опилок и обыкновенного магнита. Насыплем на ровную поверхность эти опилки и введем их в действие магнитного поля. Затем увидим, что они будут двигаться, вращаться и выстраиваться в рисунок или схему. Полученное изображение будет показывать примерное действие сил в магнитном поле. Все силы и, соответственно, силовые линии непрерывны и замкнуты в этом месте.

Магнитная стрелка имеет сходные характеристики и свойства с компасом, и ее применяют, чтобы определить направление силовых линий. Если она попадет в зону действия магнитного поля, по ее северному полюсу мы видим направление действия сил. Тогда выделим отсюда несколько выводов: верх обычного постоянного магнита, из которого исходят силовые линии, обозначают северным полюсом магнита. Тогда как южным полюсом обозначают ту точку, где силы замыкаются. Ну а силовые линии внутри магнита на схеме не выделяются.

Магнитное поле, его свойства и характеристики имеют довольно большое применение, потому что во многих задачах его приходится учитывать и исследовать. Это важнейшее явление в науке физике. С ним неразрывно связаны более сложные вещи, такие как магнитная проницаемость и индукция. Чтобы разъяснить все причины появления магнитного поля, надо опираться на реальные научные факты и подтверждения. Иначе в более сложных задачах неправильный подход может нарушить целостность теории.

А сейчас приведем примеры. Все мы знаем нашу планету. Вы скажете, что она не имеет магнитного поля? Может, вы и правы, но ученые говорят, что процессы и взаимодействия внутри ядра Земли рождают огромное магнитное поле, которое тянется на тысячи километров. Но в любом магнитном поле должны быть его полюса. И они существуют, просто расположены немного в стороне от географического полюса. Как же мы его чувствуем? Например, у птиц развиты способности навигации, и они ориентируются, в частности, по магнитному полю. Так, при его помощи гуси благополучно прибывают в Лапландию. Специальные навигационные устройства также используют это явление.

all4study.ru

Происхождение магнитного поля Земли

Происхождение магнитного поля Земли пытаются объяснить различ­ными причинами, связанными с внутренним строением Земли. Наиболее достоверной и приемлемой гипотезой, объясняющей магнетизм Земли, является гипотеза вихревых токов в ядре. Эта гипотеза основана на том установленном геофизическом факте, что на глубине 2900 км под мантией (оболочкой) Земли находится "жидкое" ядро с высокой электрической проводимостью. Благодаря так называемому гиромагнитному эффекту и вращению Земли во время ее образования могло возникнуть очень слабое магнитное поле. Наличие свободных электронов в ядре и вращение Земли в таком слабом магнитном поле привело к индуцированию в ядре вихревых токов. Эти токи, в свою очередь, создают (регенерируют) магнитное поле, как это происходит в динамомашинах. Увеличение магнитного поля Земли должно привести к новому увеличению вихревых потоков в ядре, а после­днее - к увеличению магнитного поля и т.д. Процесс подобной регенерации длится до тех пор, пока рассеивание энергии вследствие вязкости ядра и его электрического сопротивления не скомпенсируется добавочной энергией вихревых токов и другими причинами.

Нормальное магнитное поле

В первом приближении магнитное поле Земли может быть уподоблено полю однородно намагниченного шара, или полю диполя (Т0), расположен­ного в области центра Земли. Ось такого диполя по отношению к оси враще­ния Земли составляет 11,5. Места выхода продолжений оси этого диполя на земную поверхность называют геомагнитными полюсами. Принято считать магнитный полюс, близкий к северному географическому полюсу (между ними около 1400 км), южным (отрицательным) геомагнитным. Наоборот, магнитный полюс, находящийся в Антарктиде, - северным (положительным) геомагнитным полюсом. На полюсах вертикальные составляющие магнитной индукции примерно равны 60 мкТл, а горизонтальные - нулю. На экваторе гори­зонтальная составляющая приблизительно равна 30 мкТл, а вертикальная - нулю.

Геомагнитное поле Земли заметно отличается от поля диполя, образуя по крайней мере 4 (две в северном, одну в южном, одну в Африке) мощные геомагнитные аномалии. Их называют материковыми, или континен­тальны­ми (ТМ), а происхождение связывают с наличием дополнительных магнитных диполей на верхней (~3000 км) и нижней (~5000 км) границах "жидкого" ядра. На территории России находится положительная часть Восточно-Ази­ат­ской аномалии.

Нормальным (или главным) геомагнитным полем (ТН) принято считать поле однородно намагниченного шара (Т0) и дополнительных диполей в ядре, обуславливающих материковые аномалии (ТМ), т.е. ТН = Т0+ТМ. Карта эпохи какого-то года является Международным эталонным геомагнитным полем или нормальным магнитным полем.

Карты ТН принято строить через 5 лет. Они несколько изменяются за эти годы, что объясняется как вариациями поля во времени, так и появлением новых данных глобальных магнитных съемок (космических, воздушных, наземных, аквальных).

Аномальное магнитное поле

Отклонения наблюденных значений магнитных векторов (Т) от норма­ль­ного поля будут составлять аномалии региональные (Тр) или локальные (Тл) в зависимости от площади, на которых они получены. Аномальная часть постоянного магнитного поля Земли несет в себе информацию о геологичес­ком строении верхних слоев земной коры.

Региональные аномалии - например, Курская - простираются на боль­ших территориях и связаны с наличием крупных структур, сложенных поро­да­ми и железными рудами с высокими магнитными свойствами. Находясь в магнитном поле Земли, они намагнитились и создали добавочное аномальное поле, превышающее нормальное поле в отдельных местах в 2 - 4 раза.

Локальные аномалии обусловлены разной намагниченностью геологи­чес­ких структур или залежей руд. Региональные и локальные аномалии бывают положительными и отрицательными. За положительные принято считать те, для которых Та и Zа совпадают с соответствующей составляющей нормального поля, а отрицательные - те, для которых они противоположны по направлению. В северном полушарии и на территории России преоблада­ют положительные аномалии.

Таким образом, полное постоянное магнитное поле Земли (Т) склады­вает­ся из нормального, аномального полей и вариаций:

Т = Т0 + ТМ +Тр + Та +ТВ = ТН +Та + ТВ.

11

studfiles.net

Причины возникновения магнитного поля Земли

Главная » Недра Земли » Причины возникновения магнитного поля Земли

Магнитная, мягко говоря, ось Земли практически параллельна ее оси вращения, потому почти все исследователи подразумевали, что магнитное поле возникает вследствие вращения Земли. Как бы это было не странно, но в физике известны явления, когда при вращении, в конце концов, возникает магнитное поле. Все давно знают то, что одно из таковых явлений – эффект Барнета – Эйнштейна, при котором каждый атом, вообщем то, рассматривается как волчок, владеющий как бы магнитным моментом. Необходимо отметить то, что при вращении таковых атомов-волчков их оси вращения, стало быть, инсталлируются параллельно, при всем этом так же, наконец, размещаются их, как мы выражаемся, магнитные моменты.

Но расчеты проявили, что, если б магнитное поле Земли появилось таковым методом, оно было бы в 10 миллиардов. раз меньше.

Иная гипотеза связывала появление, как мы с вами постоянно говорим, магнитного поля Земли с тем, что на ее поверхности, стало быть, имеется отрицательный электрический заряд. И действительно, вращаясь совместно с Землей, этот заряд как бы образует круговой электрический ток, а там, где есть, как люди привыкли выражаться, круговой ток, есть и магнитное поле, направленное по оси круга. Было бы плохо, если бы мы не отметили то, что но отрицательный заряд на поверхности Земли очень мал, чтоб могло появиться поле подходящей величины. Необходимо подчеркнуть то, что обе эти гипотезы не могли разъяснить инверсии геомагнитного поля.

В 1947 г. советский физик Я. И действительно, и. И действительно, френкель совершенно по другому объяснил образование, как заведено выражаться, магнитного поля в Земле. Как бы это было не странно, но он представил, что вещество, как заведено выражаться, земного ядра как бы владеет электрической проводимостью и, в конце концов, совершает вихреобразные перемещения. Как бы это было не странно, но ежели имеется какое-то маленькое изначальное магнитное поле, то земное ядро будет, вообщем то, представлять собой некоторое подобие генератора электрического тока: движение проводника в магнитном поле приведет к появлению, как большинство из нас привыкло говорить, электрического тока, а электрический ток вызовет магнитное поле, которое, стало быть, будет складываться с начальным и усилит его.

Вообразите себе один факт о том, что оба догадки, положенные в базу данной гипотезы, полностью разумны. Было бы плохо, если бы мы не отметили то, что часть ядра Земли, в интервале 1,5- 3 тыс. км от центра Земли, ведет себя как жидкое пластичное тело, и перемещения вещества в нем возможны. Как бы это было не странно, но вызвать вихревые перемещения конвек-тивного нрава может мощный нагрев за счет распада радиоактивных веществ в, как мы привыкли говорить, центральной части ядра либо же изменение вещества в самом водянистом слое. Как бы это было не странно, но первоначальное поле, вообщем то, быть может обосновано хотя бы эффектом Барнета – Эйнштейна.

Потом гипотеза Я. Несомненно, стоит упомянуть то, что и. Возможно и то, что френкеля была существенно переработана и развита иными учеными в стройную теорию происхождения, как заведено выражаться, магнитного поля Земли. Все знают то, что возникло направление в науке, занимающееся связью передвигающейся проводящей среды с магнитным полем, – магнитогидродинамика.

Удалось также узнать, что проводящая жидкость, передвигающаяся в магнитном поле, искажает его: магнитные, как многие думают, силовые полосы вроде бы захватываются и увлекаются передвигающейся жидкостью. Необходимо отметить то, что водянистая, пластичная часть ядра при вращении, вообщем то, увлекает за, как заведено выражаться, собой силовые полосы исходного, как мы выражаемся, магнитного поля.

Мало кто знает то, что в итоге образуются два круговых соленоида (вспомните опыты с катушками-соленоидами на уроке физики): две баранки, состоящие из силовых линий магнитного поля, одна из которых опоясывает ядро по широте в Южном полушарии, а иная – в Северном. Все знают то, что вещество, как люди привыкли выражаться, водянистого ядра, мягко говоря, совершает, не считая того, конвективные перемещения, о которых также говорилось в гипотезе Френкеля. Не для кого не секрет то, что взаимодействие этих конвективных движений с, как мы выражаемся, кольцевыми полями снутри ядра и также приводит к появлению того как бы магнитного поля, которое мы смотрим на поверхности Земли.

Ось такового, как мы с вами постоянно говорим, магнитного поля обязана быть близка к оси вращения, а возбужденное таковым образом магнитное поле, как указывает теория, будет пульсировать. Мало кто знает то, что с этими пульсациями и соединены, разумеется, варианты магнитного момента. Обратите внимание на то, что увеличиваясь по амплитуде, пульсации в некий момент приводят к изменениям знака, как мы привыкли говорить, магнитного момента – происходит инверсия геомагнитного поля.

www.dgs.kiev.ua

Происхождение магнитного поля – одна из величайших загадок природы - 28 Февраля 2012 | Земля

Советский ученый-ихтиолог А.Т. Миронов в начале 30-х годов, изучая поведение рыб, обнаружил у них хорошо выраженный электротаксис – способность реагировать на электрическое поле. Это навело его на мысль: в морях и океанах должны существовать электрические (теллурические) поля.

Измерения, проведенные в заливах у Мурманского побережья, подтвердили эту догадку. Измеренные здесь электрические поля имели характер вариаций с амплитудами в десятки микровольт на метр. А.Т. Миронов считал, что постоянная составляющая теллурических токов помогает рыбам при их массовых миграциях, они якобы ориентируются в воде по линиям тока.

Исследования А.Т. Миронова позднее послужили основой для еще одной гипотезы, касающейся уже более широкого круга вопросов – аномального магнитного поля Земли и токов в океане. Автором этой второй гипотезы был известный советский ученый в области физики моря академик В.В. Шулейкин. В 1953 году он писал: «Благодаря той или иной причине создается основное магнитное поле Земли, ось которого точно совпадает с осью вращения планеты; электрические токи в водах Мирового океана создают дополнительное магнитное поле, которое налагается на основное...» По мнению В.В. Шулейкина, электрические поля в океане должны быть порядка сотен или даже тысяч микровольт на метр – это довольно сильные поля.

Обе гипотезы предстояло проверить экспериментально. В 50-х годах измеряли теллурические поля океана на дрейфующей станции «Северный полюс-2». Результат, к сожалению, оказался весьма неопределенным. В те же годы океанолог Ю.Г. Рыжков изучал теллурические поля в море Дэйвиса у берегов Антарктиды и с дизель-электрохода «Обь» в Индийском океане. По его результатам: в поверхностных слоях океана электрическое поле составило не сотни микровольт на метр, как предполагал В.В. Шулейкин, а всего 4...9 мкВ/м. С глубиной поле, правда, увеличивалось до десятков микровольт на метр.

В 1957 году В.В. Шулейкин сам предпринял измерения электрических полей в водах Центральной Атлантики. И опять около поверхности воды поле было 30 мкВ/м, на глубине 250 м – не больше 80 – 150 мкВ/м. Ученый высказал предположение, что, экстраполируя увеличение плотности тока до самого дна, можно получить величину общей плотности тока, которая будет вполне достаточной для объяснения, если и не всей, то, по крайней мере, значительной части аномального магнитного поля Земли.

Однако прямое изучение электрических явлений в морской воде все определеннее свидетельствовало: значительные электрические поля в ней отсутствуют. Длительные наблюдения в Северном Ледовитом океане показали, что постоянная составляющая теллурических полей в морской воде (в пределах погрешности 0,5 – 1 мкВ/м) отсутствует.

На акватории между Африкой и Южной Америкой, там, где проводил свои измерения В.В. Шулейкин, в 1971 году вновь была экспериментально проверена его гипотеза, на этот раз с научно – исследовательского судна «Профессор Визе». Согласно расчетной карте гипотетических электрических токов в океане величина поля в этом квадрате должна составлять 6·103 мкВ/м. С судна удалось зарегистрировать в основном суточную вариацию поля с амплитудой 20 мкВ/м. После соответствующей «чистки» записи остался квазипостоянный сигнал еще меньше – около 5 мкВ/м. Фактически это была всего-навсего погрешность измерения электрического поля.

Итак, результаты прямых наблюдений не оставили никаких сомнений в том, что аналога главного магнитного поля Земли в электрическом поле не существует. Гипотезы Миронова и Шулейкина в том виде, как они были сформулированы, не подтвердились.

Шулейкин в одной из последних статей существенно трансформировал свою гипотезу («Природа», №12, 1978). Он высказал предположение, что электрические токи, создающие аномальные магнитные поля, текут не в океане, а в мантии Земли. Поскольку верхняя мантия под океанами обладает большей электропроводностью, то взаимное расположение океанов и материков па планете обязательно должно сказаться па структуре аномального магнитного поля Земли. Океанические магнитные аномалии с линейными размерами 1000...3000 км, по мнению некоторых геофизиков, скорее всего, имеют источники, расположенные в мантии. Так что «глубинный» вариант гипотезы В.В. Шулейкина содержит идеи, вызывающие определенный интерес...

А какова же судьба гипотезы А.Т. Миронова о роли постоянных электрических, полей в миграциях рыб? Сильные электрические поля уже используются и при лове рыбы, и в специальных установках для отпугивания рыб, например, от гидротехнических сооружений. У некоторых видов рыб открыли и электрорецепторы – чувствительность таких электрорецепторов – 1 мкВ/м.

Несколько лет назад геофизик И.И. Рокитянский выдвинул идею, коренным образом отличающуюся от гипотезы А.Т. Миронова. Поскольку магнитотеллурические поля – это индукционные поля с разными амплитудами, периодами и направлениями векторов, то рыбам «неуютно» находиться под действием такого поля и они стремятся уйти туда, где оно слабее. Вот почему во время магнитных бурь, когда теллурические поля измеряются десятками сотен микровольт на метр, рыбы должны; уходить от побережий в глубоководные районы.

Может быть, когда-нибудь специалисты задумаются над тем, как использовать электрические поля таких крупномасштабных океанских течений, как Гольфстрим, для навигации.

Происхождение магнитного поля – одна из величайших загадок природы. Гипотезу об источнике главного магнитного поля (источником его считается своеобразная динамо-машина в ядре Земли) проверить экспериментально невозможно, а вот гипотезу, объясняющую аномальное магнитное поле Земли электрическими полями океана, удалось проверить на практике. И прямые измерения отвергли эту гипотезу.

В заключение, хотелось бы сказать, что хотя гипотезы В.В. Шулейкина и А.Т. Миронова па практике не подтвердились, они имеют все же не только исторический интерес: обе они сыграли важную стимулирующую роль в постановке многих новых научных задач.

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

Существует несколько версий происхождения магнитного поля Земли и планет. Например, новаторская статья «Магнитное поле Земли», в которой предлагается новая трактовка образования магнитного поля Земли. Ниже дается другая версия причины существования магнитных полей у планет и, вообще, у космических объектов. За основу берется электрическая концепция гравитации и инерции, которая популярно изложена в статье «Мир, в котором мы живем...». Для объяснения магнитного поля вращающихся объектов Вселенной обратимся к формуле связи массы m и гравитационного электрического заряда q:

q = ρm

ρ = 8,6164·10–11 [заряд/кг]

Естественно, если вращающееся тело имеет электрический заряд, то вращение заряда создает ток I, который производит магнитное поле. По формуле связи тока с напряженностью магнитного поля рассчитаем величину напряжения Н:

Здесь R – радиус тела (планеты), Т – период вращения. Остальные величины уже определены. Подстановка известных R, T, M позволяет вычислить напряжение магнитных полей всех планет Солнечной системы. При этом следует оговориться: напряженность магнитного поля планет зависит не только от определенного нами гравитационного электрического заряда. Существует много факторов, влияющих на эту величину. Известно, магнитное поле Земли не остается постоянным. Активность Солнца, от которого исходят заряженные микрочастицы (протоны, электроны и т.д.) в виде «солнечного ветра», определяет переменную составляющую напряженности H. Кроме того, в Земле, в частности в ее коре, имеется целая сеть теллурических электрических токов. Токи прогнозируются в оболочках «жидкого» ядра, примыкающего к жесткому центральному ядру. С учетом всех указанных факторов будем оценивать приведенную ниже таблицу расчетов H только на основании вращения электрического заряда.

 

 Напряженность, а/мОсновные параметры
 ИзмерениеРасчетМасса, кгПериодРадиус, м
Солнце80 до 105 в пятнах44501,984·103025 д., 9,1 час6,96 109
Меркурий0,70,093,31·102358,644 д.2,5 106
Венераменее 0,050,124,87·1024243 д.6,2 106
Земля5037,46·102423 час, 56 мин6,373 106
Луна0,024 на h = 55 км0,0617,35·102227,321 д.1,739 106
Марс0,0527,346,44·102324 час, 37 мин3,391 106
Юпитер114025601,89·10279 час, 55 мин7,14 107
Сатурн848805,69·102610 час, 14 мин5,95 107
Уран2283008,77·102510 час, 45 мин2,507 107
Нептун13,32501,03·102615 час, 48 мин2,49 107

 

Рассмотрение таблицы показывает, что наилучшее совпадение расчетов с экспериментальными данными находим у Земли, Урана, приемлемое совпадение для Юпитера, Луны, Венеры. Наихудшее для Марса. Марс – удивительная планета. До сих пор она хранит много загадок, связанных с ее изучением с помощью космических аппаратов. Можно пока только фантазировать по поводу отсутствия магнитного поля у Марса: вероятно, наличие заметного поля у Марса, равного 7,34 а/м, могло помешать разумным существам в тонких технологических процессах и они скомпенсировали поле до необходимой и достаточно малой величины.

Расхождения данных по Сатурну, Нептуну, Меркурию до 20 раз могут иметь различные причины. Например, Сатурн имеет значительные образования в виде колец, которые могут вносить заметную поправку в магнитное поле планеты, Меркурий очень близок к Солнцу и его поле может быть усиленно «солнечным ветром» и т.д. Очень хорошее совпадение для Земли. Это понятно, так как магнитное поле здесь находится под наблюдением не первое столетие и измеряется постоянно.

Подведем итоги. Если бы приведенная формула связи массы с зарядом была заведомо неверна, то при расчетах можно было ожидать любые величины, далекие от реально существующих. Этого не произошло. Таким образом гипотеза о связи массы и заряда получает экспериментальное подтверждение. Конечно же – этого не достаточно в окончательном утверждении такой концепции гравитации и инерции.

 

Дата публикации:

26 августа 1999 года

Наука и жизнь. Журнал

earth-chronicles.ru

Элетронная энциклопедия для школьников

Магнитная ось Земли почти параллельна ее оси вращения, поэтому многие исследователи предполагали, что магнитное поле возникает вследствие вращения Земли. В физике известны явления, когда при вращении возникает магнитное поле. Одно из таких явлений — эффект Барнета — Эйнштейна, при котором каждый атом рассматривается как волчок, обладающий магнитным моментом. При вращении таких атомов-волчков их оси вращения устанавливаются параллельно, при этом так же располагаются их магнитные моменты.

Но расчеты показали, что, если бы магнитное поле Земли возникло таким путем, оно было бы в 10 млрд. раз меньше.

Другая гипотеза связывала возникновение магнитного поля Земли с тем, что на ее поверхности имеется отрицательный электрический заряд. Вращаясь вместе с Землей, этот заряд образует круговой электрический ток, а там, где есть круговой ток, есть и магнитное поле, направленное по оси круга. Но отрицательный заряд на поверхности Земли слишком мал, чтобы могло возникнуть поле нужной величины. Обе эти гипотезы не могли объяснить инверсии геомагнитного поля.

В 1947 г. советский физик Я. И. Френкель совсем иначе объяснил образование магнитного поля в Земле. Он предположил, что вещество земного ядра обладает электрической проводимостью и совершает вихреобразные перемещения. Если имеется какое-то небольшое начальное магнитное поле, то земное ядро будет представлять собой некое подобие генератора электрического тока: движение проводника в магнитном поле приведет к возникновению электрического тока, а электрический ток вызовет магнитное поле, которое будет складываться с первоначальным и усилит его. Оба предположения, положенные в основу этой гипотезы, вполне разумны. Часть ядра Земли, в интервале 1,5— 3 тыс. км от центра Земли, ведет себя как жидкое пластичное тело, и перемещения вещества в нем возможны. Вызвать вихревые перемещения конвек-тивного характера может сильный нагрев за счет распада радиоактивных веществ в центральной части ядра или же изменение вещества в самом жидком слое. Первоначальное поле может быть обусловлено хотя бы эффектом Барнета — Эйнштейна.

Впоследствии гипотеза Я. И. Френкеля была значительно переработана и развита другими учеными в стройную теорию происхождения магнитного поля Земли. Появилось направление в науке, занимающееся связью движущейся проводящей среды с магнитным полем, — магнитогидродинамика.

Удалось выяснить, что проводящая жидкость, движущаяся в магнитном поле, искажает его: магнитные силовые линии как бы захватываются и увлекаются движущейся жидкостью. Жидкая, пластичная часть ядра при вращении увлекает за собой силовые линии начального магнитного поля. В результате образуются два круговых соленоида (вспомните опыты с катушками-соленоидами на уроке физики): две баранки, состоящие из силовых линий магнитного поля, одна из которых опоясывает ядро по широте в Южном полушарии, а другая — в Северном. Вещество жидкого ядра совершает, кроме того, конвективные перемещения, о которых говорилось в гипотезе Френкеля. Взаимодействие этих конвективных движений с кольцевыми полями внутри ядра и приводит к возникновению того магнитного поля, которое мы наблюдаем на поверхности Земли.

Ось такого магнитного поля должна быть близка к оси вращения, а возбужденное таким образом магнитное поле, как показывает теория, будет пульсировать. С этими пульсациями и связаны, очевидно, вариации магнитного момента. Увеличиваясь по амплитуде, пульсации в какой-то момент приводят к изменениям знака магнитного момента — происходит инверсия геомагнитного поля.

edukids.narod.ru

Причина возникновения магнитного поля у крупных небесных тел

            Небольшая вводная.  На сегодняшний день нам известно, что физическое тело теряет свои магнитные свойства при нагревании. Внутренние слои Земли нагреты до нескольких тысяч градусов, следовательно, магнитные свойства у мантии или ядра исключены. Также мы знаем, что при нагревании тела, в данном случае мантии и ядра, в нём высвобождается значительное количество свободных электронов. Таким образом, для возникновения магнитного поля, нам достаточно заставить эти свободные электроны двигаться упорядоченно в одном направлении.

 

            Что даёт моя теория.  В первую очередь, она отвечает на вопрос каким образом у планет и звёзд образуется магнитное поле, от чего зависит сила магнитного поля и как её высчитать, как долго оно будет существовать, почему невозможна смена магнитных полюсов, а также почему ось магнитного поля может не совпадать с осью вращения небесного тела, как это происходит с магнитным полем Земли.

 

            Суть теории.  Магнитное поле возникает у тех планет и звёзд, что имеют массивный спутник (спутники) на своей орбите (орбитах), достаточный, чтобы вызвать на поверхности планеты или звезды приливную волну. Действуя не только на поверхности планеты, но и на её более глубокие слои, приливная волна, следуя за спутником (спутниками), вынуждает внутренние горячие слои планеты или звезды, насыщенные свободными электронами, двигаться упорядоченно и в одном направлении, что и способствует порождению магнитного поля.

            Сила магнитного поля в таком случае зависит от массы и количества спутников – чем они массивнее, тем сильнее будет приливная волна и тем сильнее будет магнитное поле. Поскольку корреляция между силой магнитного поля и массой спутников по моей теории вполне очевидна, то легко можно рассчитать как совокупную массу спутников, зная лишь силу магнитного поля, так и силу магнитного поля, зная точно массу всех спутников.

            Длительность существования магнитного поля также очевидно зависит от устойчивости орбит имеющихся спутников. Проще говоря, магнитное поле у планеты или звезды будет существовать неизменным до тех пор, пока неизменны орбиты, число и масса спутников. По этой же причине невозможна смена магнитных полюсов*.

            Простое объяснение получает и тот факт, что ось магнитного поля может не совпадать с осью вращения – они являются независимыми друг от друга. Таким образом, можно допустить существование магнитного поля и вовсе перпендикулярное оси вращения небесного тела. В этом деле всё будет зависеть от плоскости вращения спутников. Магнитное поле всегда строго перпендикулярно эклиптике своего спутника.

 

            Подтверждение.  Только у планет и звёзд, имеющих достаточно массивные спутники, мы регистрируем магнитное поле. У таких планет как Меркурий, Венера и Марс магнитное поле отсутствует. И хотя у Марса имеются два спутника, но масса их столь ничтожна, что говорить о приливной волне не приходится.

 

 

* Из моей теории прямо следует существование подземных магматических течений, подобных Гольфстриму, Фолклендскому или Пассатному течениям в Мировом океане. Это движение свободных электронов в подкорковых магматических реках, не связанных напрямую с действием внутренней приливной волны, порождают на планетах так называемые остаточные следы магнитного поля и прочие магнитные аномалии. Это касается даже тех планет, у которых нет собственного магнитного поля. Эти магматические течения, то приближаясь к поверхности, то уходя вглубь, вызывают в том числе намагниченность поверхностных пород и они же не позволяют этой намагниченности сойти на нет с течением времени, поскольку, вероятно, являются столь же устойчивыми, как и океанические течения. Выходя на поверхность и застывая, эта магма, имеющая собственный магнитный момент, вводит в заблуждение геофизиков, считающих, что полюса у Земли менялись местами.

Теги события:

магнитное поле магнитное поле Земли

zavtra.ru

Возникновение - магнитное поле - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Возникновение - магнитное поле

Cтраница 4

Так как вращение заряженной частицы сопровождается, как известно, возникновением магнитного поля, атомы обладают магнитными свойствами, зависящими от суммы орбитальных и спиновых вращательных моментов всех электронов, входящих в их состав.  [46]

У Движение электрического заряда ( электрона) по замкнутой орбите вызывает возникновение магнитного поля. Это квантовое число характеризует ориентацию орбитали в пространстве, выражая проекцию орбитального момента количества движения на направление магнитного поля.  [47]

Вместе с тем, как будет неоднократно показано в дальнейшем, возникновение магнитного поля обусловлено протеканием электрического тока, а электрический ток движущихся зарядов обусловлен наличием электрического поля. Поэтому всегда следует учитывать одновременное существование электрического и магнитного полей. Как было указано в главе первой, а природе существует единое электромагнитное поле.  [49]

Бифилярно - обмотка провода выполнена в двух противоположных направлениях во избежание возникновения магнитного поля.  [50]

Наличие лее отличной от нуля составляющей Мх неизбежно привело бы к возникновению магнитного поля, что заведомо термодинамически невыгодно ввиду связанной с ним дополнительной магнитной энергии. Действительно, из уравнения divB dBx / dx 0 следует, что вдоль переходного слоя Вх const, а поскольку в глубине доменов Мх О, Нх 0, то Вх 0 везде.  [51]

Диамагнетизм обусловлен индуцированной полем циркуляцией спаренных электронов, которая приводит к возникновению магнитного поля противоположного направления. Таким образом, все молекулы испытывают воздействие диамагнитных эффектов.  [53]

Датский физик Ханс Эрстед ( 1777 - 1851) открывает магнктноедеиствиетока: возникновение магнитного поля вокруг проводника электрического тока.  [54]

Из формул преобразования полей (8.1) и (8.2) вытекает весьма замечательный вывод: возникновение магнитного поля является чисто релятивистским эффектом, следствием наличия в природе предельной скорости с, равной скорости света в вакууме.  [55]

Эти соотношения являются полным аналогом, известным из теории парамагнетизма; при возникновении магнитного поля появляется прецессия электронных орбит, вызывающая изменение кинетической энергии электрона, которая равна потенциальной энергии - МН магнитного диполя М, эквивалентного электронной орбите.  [56]

Поскольку электрон является электрически заряженной частицей, а любой движущийся электрический заряд обусловливает возникновение магнитного поля, существует магнитное поле, связанное и со спином. Иными словами, электрон, обладающий собственным моментом количества движения, ведет себя как очень маленький магнитик.  [57]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru