Механізм виникнення, пропозиції щодо його експериментальній перевірці та використанню
Існує ряд гіпотез, що пояснюють виникнення магнітного поля Землі. Останнім часом одержала розвиток теорія, що пов'язує виникнення магнітного поля Землі з протіканням струмів у рідкому металевому ядрі. Підраховано, що зона, в якій діє механізм «магнітне динамо» знаходиться на відстані 0,25 ... 0,3 радіуса Землі [1].
Слід зауважити, що гіпотези, що пояснюють механізм виникнення магнітного поля планет, досить суперечливі і до теперішнього часу експериментально не підтверджено.
Що стосується магнітного поля Землі, то достовірно встановлено, що воно чуйно реагує на сонячну активність. У той же час спалах на Сонці не може зробити помітного впливу на ядро Землі. З іншого боку, якщо зв'язувати виникнення магнітного поля планет з струмовими шарами в рідкому ядрі, то можна зробити висновок, що планети сонячної системи, що мають однаковий напрямок обертання, повинні мати однаковий напрямок магнітних полів. Так Юпітер, обертовий навколо своєї осі в ту ж сторону що і Земля, має магнітне поле спрямоване протилежне земному.
Пропонується нова гіпотеза про механізм виникнення магнітного поля Землі і установка для експериментальної перевірки.
Рис. 1. Схема взаємодії Сонце-Земля:
(-) - Потік заряджених частинок;
Ic - струм Сонця;
Iз - круговий струм Землі;
Мв - момент обертання Землі;
ω - кутова швидкість Землі;
Фз - Магнін потік, створюваний полем Землі;
Фс - магнітний потік, що створюється струмом сонячного вітру.
На рис.1 зображена схема Сонце-Земля. Земля (З) обертається навколо своєї осі NS з кутовий швидкістю ω. Земля має магнітне поле, північний полюс якого знаходиться на південному географічному полюсі. Щоб отримати магнітне поле такого напрямку, навколо земної кулі, в площині перпендикулярній осі обертання Землі, повинен існувати стійкий струмовий шар зі струмом IЗ.Назовем його струмом Землі. Отже, над поверхнею Землі повинен існувати провідний шар, по якому повинен замикатися струм IЗ.Такой шар існує - це іоносфера.
Розглянемо яким чином може вознікануть спрямований струм Iз в іоносфері. Сонце, в результаті ядерних реакцій протікають у ньому, випромінює в навколишній простір величезну кількість заряджених частинок великих енергій (енергія частинок сонячного вітру ≈ 1027 ... 1029ерг / с) - так званий сонячний вітер. За складом сонячний вітер містить, головним чином, протони, електрони, трохи ядер гелію, іонів кисню, кремнію, сірки, заліза [1]. Частинки утворюють сонячний вітер, що володіють масою і зарядом, захоплюються верхніми шарами атмосфери в бік обертання Землі. Таким чином, навколо Землі утворюється направлений потік електронів, що рухаються в бік обертання Землі. Електрон - це заряджена частинка, а спрямований рух заряджених частинок є не що інше, як електричний струм. За напрямок струму прийнято напрямок протилежне руху електронів, що співпадає з напрямком струму IЗ.Такім чином, існує струм Iз, викликаний спрямованим круговим рухом частинок сонячного вітру, захоплюємося круговим рухом Землі. У результаті наявності струму Iз збуджується магнітне поле Землі ФЗ.
Щодо Землі сонячний вітер представляє собою потік заряджених частинок постійного напрямку, а це не що інше, як електричний струм. Назвемо його струмом Сонця IС.Согласно визначенню напрямку струму він спрямований у бік, протилежний руху негативно заряджених частинок, тобто від Землі до Сонця.
Розглянемо взаємодію струму Сонця ІС з порушеною магнітним полем землі. У результаті такої взаємодії на Землю діє обертаючий момент МОЗ, спрямований у бік обертання Землі. Таким чином, Земля щодо сонячного вітру (IС) проявляє себе аналогічно двигуну постійного струму з самозбудженням. Джерелом енергії (генератором) в даному випадку є Сонце.
Слід зазначити додатково, що магнітний потік, викликаний струмом сонячного вітру Iс, пронизує обертається разом з Землею потік розпеченої лави всередині неї. У результаті взаємодії поля IС і потоку розжареної лави в ній наводиться електрорушійна сила, під дією якої тече струм, який так само створює магнітне поле. Внаслідок цього магнітне поле Землі є результуючим полем від взаємодії струму IС і струму лави.
Оскільки і магнітне поле, і обертаючий момент, що діє на землю, залежать від струму Сонця, а останній від ступеня сонячної активності, то при збільшенні сонячної активності повинен збільшуватися обертаючий момент, що діє на Землю і збільшуватися швидкість її обертання.
Реально існуюча картина магнітного поля Землі залежить не тільки від конфігурації токового шару, але і від магнітних властивостей земної кори, а так само від відносного розташування магнітних аномалій. Тут можна провести аналогію з контуром зі струмом при наявності феромагнітного сердечника і без нього. Відомо, що феромагнітний сердечник не тільки змінює конфігурацію магнітного поля, але і значно посилює його.
Струмовий шар Землі постійно підживлюється електронами сонячного вітру. Таким чином, в результаті наявності вільного токового шару, обумовленого електронами сонячного вітру, земна куля разом з атмосферою і іоносферою, в даний час повинен мати негативний некомпенсований заряд.
Струмовий шар Землі, значною мірою, визначає перебіг електричних процесів в атмосфері (грози, полярні сяйва, вогні «святого Ельма»). Помічено, що під час виверження вулканів значно активізуються електричні процеси в атмосфері. Дане явище можна пояснити наступним. При виверженні вулкана викидається стовп розжарених газів (плазми). Конвективне рух розпечених газів замикає струмовий шар іоносфери з поверхнею Землі. Таким чином, з'являється струм витоку, який активізує електричні процеси при виверженнях.
Запропонована гіпотеза, на противагу теорії струмових шарів у рідкому ядрі, може бути перевірена на практиці. Підтвердження запропонованої гіпотези дозволить уточнити і розширити наші знання про механізм магнітного поля Землі та інших планет, дозволить пояснити природу сил і моментів, що підтримують обертання Землі навколо своєї осі.
Рис. 2. Схема експериментальної установки:
Iз - струмовий шар землі Землі;
Ік - струм у штучному паралельному контурі;
ПЗ - поверхня Землі;
ДЛЕ - довга лінія електропередачі;
СК - з'єднувач кінців лінії з струмовим шаром;
ІП - вимірювальний прилад.
Для експериментальної перевірки гіпотези пропонується створити штучний контур, розташований паралельно струмового шару Землі (рис.2). В якості паралельного контуру можна використовувати довгу лінію електропередачі, що йде, переважно, у напрямку схід-захід. Кінці довгої лінії повинні бути з'єднані або наближені до струмового шару Землі. В якості з'єднувачів передбачається використовувати стовп плазми, наприклад, струмінь газів реактивного двигуна або повітряні кулі, з'єднані провідником з кінцями довгої лінії.
Таким чином, передбачається зареєструвати вимірювальним приладом величину і напрямок струму в штучному паралельному контурі.
Практичне підтвердження висловлених припущень дозволить пояснити взаємозв'язок електромагнітних процесів у системі Сонце-Земля і забезпечить можливість розробки потужних енергетичних установок використовують енергію Сонця.