Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет

Изложена новая гипотеза возникновения у равномерно вращающейся вокруг своей оси планеты Земля биполярного постоянного магнитного поля (ПМП). На основе этой гипотезы выполнен оценочный расчет геомагнитного поля и произведено сопоставление его результатов с известными экспериментальными данными. Предл...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2010
Main Author:	Баранов, М.И.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2010
Series:	Електротехніка і електромеханіка
Subjects:	Теоретична електротехніка
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143390
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет / М.И. Баранов // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 5. — С. 39-42. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143390
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1433902025-02-23T20:09:01Z Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет The permanent magnetic field of the Earth. A new hypothesis of the origin and its approximate calculation Баранов, М.И. Теоретична електротехніка Изложена новая гипотеза возникновения у равномерно вращающейся вокруг своей оси планеты Земля биполярного постоянного магнитного поля (ПМП). На основе этой гипотезы выполнен оценочный расчет геомагнитного поля и произведено сопоставление его результатов с известными экспериментальными данными. Предложенный подход в области физики геомагнетизма позволил сформулировать новое научное предположение о прямой связи наличия (отсутствия) биполярного ПМП у вращающихся планет (спутников) солнечной системы с построением их внутренней структуры. Викладено нову гіпотезу виникнення у планети Земля, що рівномірно обертається навколо своєї осі, біполярного постійного магнітного поля (ПМП). На основі цієї гіпотези виконано оцінний розрахунок геомагнітного поля і проведено зіставлення його результатів з відомими експериментальними даними. Запропонований підхід в області фізики геомагнетизму дозволив сформулювати нове наукове припущення про прямий зв'язок наявності (відсутності) біполярного ПМП у планет (супутників) сонячної системи, що обертаються, з побудовою їх внутрішньої структури. A new hypothesis of generation of a bipolar permanent magnetic field (PMF) around the Earth uniformly revolving on its axis is described. On the basis of this hypothesis, evaluation of the geomagnetic field is performed, its results compared with known experimental data. The introduced approach in the field of physics of geomagnetism allows formulating a new scientific hypothesis about a direct relation between presence (absence) of a bipolar PMF around the revolving planets (satellites) of the planetary system with their internal structure. 2010 Article Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет / М.И. Баранов // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 5. — С. 39-42. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143390 621.3:538.12 ru Електротехніка і електромеханіка application/pdf Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Теоретична електротехніка Теоретична електротехніка
spellingShingle	Теоретична електротехніка Теоретична електротехніка Баранов, М.И. Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет Електротехніка і електромеханіка
description	Изложена новая гипотеза возникновения у равномерно вращающейся вокруг своей оси планеты Земля биполярного постоянного магнитного поля (ПМП). На основе этой гипотезы выполнен оценочный расчет геомагнитного поля и произведено сопоставление его результатов с известными экспериментальными данными. Предложенный подход в области физики геомагнетизма позволил сформулировать новое научное предположение о прямой связи наличия (отсутствия) биполярного ПМП у вращающихся планет (спутников) солнечной системы с построением их внутренней структуры.
format	Article
author	Баранов, М.И.
author_facet	Баранов, М.И.
author_sort	Баранов, М.И.
title	Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет
title_short	Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет
title_full	Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет
title_fullStr	Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет
title_full_unstemmed	Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет
title_sort	постоянное магнитное поле планеты земля. новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет
publisher	Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Теоретична електротехніка
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143390
citation_txt	Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет / М.И. Баранов // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 5. — С. 39-42. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series	Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv	AT baranovmi postoânnoemagnitnoepoleplanetyzemlânovaâgipotezaproishoždeniâiegopribližennyjrasčet AT baranovmi thepermanentmagneticfieldoftheearthanewhypothesisoftheoriginanditsapproximatecalculation
first_indexed	2025-11-24T21:42:30Z
last_indexed	2025-11-24T21:42:30Z
_version_	1849709613101875200
fulltext	Теоретична електротехніка ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №5 39 УДК 621.3:538.12 М.И. Баранов ПОСТОЯННОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ. НОВАЯ ГИПОТЕЗА ПРОИСХОЖДЕНИЯ И ЕГО ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ Викладено нову гіпотезу виникнення у планети Земля, що рівномірно обертається навколо своєї осі, біполярного по- стійного магнітного поля (ПМП). На основі цієї гіпотези виконано оцінний розрахунок геомагнітного поля і проведено зіставлення його результатів з відомими експериментальними даними. Запропонований підхід в області фізики геома- гнетизму дозволив сформулювати нове наукове припущення про прямий зв'язок наявності (відсутності) біполярного ПМП у планет (супутників) сонячної системи, що обертаються, з побудовою їх внутрішньої структури. Изложена новая гипотеза возникновения у равномерно вращающейся вокруг своей оси планеты Земля биполярного по- стоянного магнитного поля (ПМП). На основе этой гипотезы выполнен оценочный расчет геомагнитного поля и произ- ведено сопоставление его результатов с известными экспериментальными данными. Предложенный подход в области физики геомагнетизма позволил сформулировать новое научное предположение о прямой связи наличия (отсутствия) биполярного ПМП у вращающихся планет (спутников) солнечной системы с построением их внутренней структуры. ВВЕДЕНИЕ Земной магнетизм носит глобальный планетар- ный характер и имеет огромное влияние как на био- сферу (например, на существование растительного и животного миров), так и на техносферу (например, на радиосвязь, воздушную, космическую, наземную и морскую навигацию и телевещание) нашей планеты. Биполярная область постоянного магнитного поля (ПМП) снаружи планеты Земля (рис. 1) совместно с высокоразряженной солнечной плазмой ("солнечным ветром") образуют земную магнитносферу [1]. Рис. 1. Изображение с ближнего космоса планеты Земля, "возраст" которой исчисляется около 4,5 миллиарда лет (снято метеоспутником Meteosat, зависшим над Африкой) Состояние данной магнитосферы размером по радиусу порядка 7·104 км во многом определяется солнечной активностью, которая может вызывать в ней в области высоких северных широт появление полярных сияний и кратковременных возмущений магнитного поля (до 1 мкТл для его индукции) − маг- нитных бурь [1, 2]. Поэтому биполярное магнитное поле планеты Земля приближенно можно представить в виде суперпозиции двух полей: практически неиз- менного во времени ПМП, обусловленного источни- ком, находящимся внутри Земли (внутренний ис- точник магнетизма), и изменяющегося во времени поля, вызываемого слабыми электронно-ионными токами, протекающими вне Земли в области ее маг- нитосферы и ионосферы (внешний источник магне- тизма). Определяющей составляющей для напря- женности геомагнитного поля является та, которая вызвана внутренним источником ее магнетизма [2]. Несмотря на то, что в мире явлению геомагнетизма посвящен большой объем научных исследований и научной литературы [1-3], по мнению автора, до сих пор в этой области слабо освещенным вопросом оста- ется физический механизм возникновения и поддер- жания ПМП нашей планеты, вызываемого внутрен- ним источником ее магнетизма. В связи с вышеизло- женным определенный научный и практический ин- терес в области геомагнетизма представляет теорети- ческое описание при определенных допущениях но- вого электрофизического механизма, лежащего в ос- нове появления вокруг планеты Земля слабого бипо- лярного ПМП, стабильно генерируемого многие ты- сячелетия ее внутренним электрическим источником. 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ Рассмотрим в сферической системе координат движущуюся в космическом пространстве со скоро- стью около vЗ =29·103 м/с по своей геостационарной орбите планету Земля, имеющую согласно рис. 1 при- мерно сферическую форму. Считаем, что координат- ная ось OZ, соответствующая оси кругового вращения Земли (рис. 2) и перпендикулярная плоскости земной орбиты (плоскости эклиптики), по отношению к нор- мали плоскости небесного экватора составляет из- вестный в астрономии угол, равный около 23°27' [2]. Рис. 2. Расчетная схема для предлагаемой приближенной электрофизической модели образования биполярного ПМП планеты Земля (1 − твердая кора; 2 − полужидкая мантия) На основании данных геофизики применительно к решаемой задаче полагаем, что внутренняя структу- ра Земли содержит следующие основные части [1-3]: а) твердую кору в виде тонкой немагнитной слабо электропроводной сферической оболочки, толщина hk геологических пород и тектонических плит которой по порядку величины составляет около 100 км и явля- ется значительно меньшей чем наружный радиус Зем- ли RЗ, равный около 6400 км; б) полужидкую ман- тию, содержащую ряд слоев из электропроводящих расплавов металлов и минералов с наружным радиу- сом Rp; в) жидкое ядро из металлической субстанции наружным радиусом RЯ и температурой до 5·103 °С. В 40 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №5 рамках приближенного решения рассматриваемой полевой задачи из области физики геомагнетизма влиянием возможных вихревых потоков расплавов внутри мантии и малоизученных на сегодня процес- сов внутри жидкого электропроводящего высокотем- пературного ядра на ее электрофизические характери- стики пренебрегаем. В этой связи земную мантию при оценочных расчетах ПМП внутри (снаружи) Земли принимаем в виде однородного немагнитного элек- тропроводящего полужидкого (вязкого) расплава сферической формы с ламинарным течением его сло- ев наружным радиусом Rp = (RЗ − hk), приближаю- щимся к радиусу Земли RЗ. В наличии внешней твер- дой коры у Земли легко убеждается практически еже- дневно каждый житель нашей планеты, а подтвер- ждением наличия у Земли расплавленной внутренней мантии могут служить извержения ее надводных (подводных) вулканов, сопровождающиеся выходом наружу Земли мощных потоков вулканической лавы (магмы) температурой до 2·103 °С [1, 2]. Допускаем, что из-за явления термоэлектронной эмиссии [4, 5] и возможных ядерных реакций [2, 6] в полужидкой мантии присутствуют многочисленные свободные нерелятивистские электроны, хаотично перемещающиеся между ионами расплава с тепловой фермиевской скоростью и имеющие отрицательный электрический заряд, численно равный по модулю e0 = 1,602·10-19 Кл [7]. Пусть усредненная объемная плотность ne0 данных электронов в расплаве мантии численно составляет величину, равную 5·1027 м-3, что примерно в 30 раз меньше концентрации свободных электронов в твердом железе Fe [6, 8]. Принимаем, что как твердая кора Земли совершает равномерное круговое вращение вокруг оси OZ против часовой стрелки (с запада на восток), так и как минимум часть полужидкой электропроводящей мантии Земли, при- легающей к твердой коре, аналогичным путем осуще- ствляет свое круговое относительно оси OZ движение с периодом обращения, равным TЗ = 86,4·103 с. 2. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОГО ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОГО ПОДХОДА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПМП ЗЕМЛИ Оценка кругового движения коры и мантии Земли. В рассматриваемом нерелятивистском при- ближении (vЗ << vc = 3·108 м/с − скорость света в ва- кууме [7]) исследуемые механические и электрофизи- ческие процессы будут не зависеть от выбора инерци- альной системы отсчета, привязанной нами выше к центру планеты Земля [6]. С учетом принятого лами- нарного течения полужидкого (близкого к твердому) расплава мантии при вращении нашей планеты вокруг оси OZ в круговое движение будут увлекаться сфери- ческие слои этого расплава, которые примыкают к ее твердой коре. Считаем, что в соответствии с законами гидродинамики с увеличением расстояния от вра- щающейся с круговой частотой ωЗ = 2πTЗ −1 твердой коры Земли вглубь ее жидкого расплава максималь- ная скорость вращения его слоев vn относительно максимальной скорости равномерного вращения зем- ной коры vk = ωЗRp будет в грубом виде уменьшаться по инверсионной (обратной) аналогии известному радиальному распределению скоростей текущей жид- кости в круглой прямолинейной трубе согласно сле- дующему параболическому закону [6]: 22 / pnkn Rrvv ⋅= , (1) где rn – расстояние от центра Земли до n-го тонкого сферического слоя полужидкого расплава мантии, расположенного в плоскости экватора Земли. Из (1) видно, что при rn = Rp наибольшая ско- рость кругового вращения полужидкого расплава vn будет равна наибольшей скорости кругового враще- ния твердой коры vk, а при rn = 0 имеем, что vn = 0 (см. рис. 2). Выполненная выше весьма грубая прибли- женная оценка максимальных значений скоростей вращения твердой коры vk и полужидкого расплава мантии vn показывает, что на некотором расстоянии Δrn << Rp от равномерно вращающейся круговым об- разом твердой коры внутренний полужидкий расплав мантии Земли может находиться относительно вра- щающейся с постоянной круговой частотой ωЗ коры практически в неподвижном состоянии. В результате такого кругового движения основных внутриструк- турных частей Земли ее твердая кора будет проскаль- зывать относительно ее полужидкого расплава ман- тии, захватывая и вовлекая при этом в круговое дви- жение против часовой стрелки (с запада на восток) лишь определенную часть указанного расплава ман- тии. Такое динамическое состояние указанных частей вращающейся Земли относительно неподвижного наблюдателя на наружной поверхности ее твердой коры можно трактовать в следующем виде: для любо- го участка твердой коры внутри Земли относительно ее оси OZ происходит как бы равномерное круговое вращение по часовой стрелке с постоянной круговой частотой ωЗ = 2πTЗ −1 определенной части расплавлен- ной сплошной электропроводящей мантии Земли, имеющей сферическую форму. Оценка круговых электрических токов полу- жидкой мантии Земли. Расчетную модель электри- ческих токов, круговым образом протекающих отно- сительно оси OZ в расплавленной и вращающейся совместно с твердой корой Земли небольшой части мантии, построим на кольцевом направленном дви- жении избыточных отрицательно заряженных сво- бодных электронов полужидкого расплава мантии, осуществляющих один оборот за время, равное TЗ = 86,4·103 с. При этом примем во внимание то об- стоятельство, что в электротехнике за положительное направление электрического тока принимается на- правление движения положительно заряженных час- тиц [6]. Поэтому круговые электрические токи рас- плава мантии, пространственно локализованные не- посредственно под твердой корой Земли, при расчете будут направлены по часовой стрелке (с востока на запад). Выполним далее приближенную численную оценку усредненного взаимного расстояния ap между соседними круговым образом вращающимися сво- бодными электронами полужидкого электропроводя- щего расплава Земли. В рассматриваемом случае для величины ap имеем [9]: 3/1 0 −= ep na . (2) Подставив в (2) принятое значение для объемной плотности в расплаве мантии носителей элементарно- го электричества ne0 = 5·1027 м-3, для ap получаем ве- личину, равную около 0,59·10-9 м. Далее найдем мо- дуль величины элементарного кругового электриче- ского тока ie0 в полужидком расплаве, обусловленного кольцевым движением вокруг оси OZ его одного сво- бодного электрона, в следующем виде [10]: З00 /Teie = . (3) Выделив во вращающемся с круговой частотой ωЗ = 2πTЗ −1 тонком сферическом слое полужидкого расплава мантии в плоскости экватора Земли (см. рис.2) кольцевой электрический контур с произволь- ным радиусом rn∈[Rn, Rp] и приняв во внимание (3), для его тока проводимости in можно записать сле- дующее приближенное расчетное выражение: penn airi /2 0π= , (4) где n = 1, 2, 3,…, k,…, N – номер круглого электриче- ского контура в полой сфере полужидкого расплава с ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №5 41 постоянным током, начиная с ее внутренней поверх- ности (n = 1) и заканчивая твердой корой (n = N). Учитывая, что на радиальном отрезке [Rn, Rp] в полужидком расплаве находится максимально воз- можное число n кольцевых электрических контуров радиусом rn с избыточным электронным током in, равное N = (Rp − Rn)/ap, то для суммарного кругового тока расплава мантии iN в плоскости экватора Земли с учетом формулы (4) находим: ( ) pnpnN aRRii /−= , (5) Следует отметить, что для кольцевых электриче- ских контуров с азимутальным электронным током ik расплава мантии, находящихся вне плоскости ее эква- тора (0 ≤ z ≤ Rp) и приближающихся к географическим полюсам Земли (например, для круговых контуров радиусом 0 ≤ rk ≤ Rk, где Rk = (Rp 2 − z2)0,5 аналитиче- ские выражения (3)-(5) при замене в них радиусов rn на rk, а Rp на Rk остаются прежними. Оценка напряженности ПМП от круговых электрических токов полужидкой мантии Земли. Данную оценку осуществим при условии того, что ось кругового вращения Земли совпадает с осью ее гео- магнитного поля. Заметим, что в действительности данные оси для нашей планеты отклонены (разнесе- ны) друг от друга на угол, составляющий около 11,5° [2, 11]. Учитывая (3)-(5) и известное соотношение (29.28) из [6] для напряженности аксиального магнит- ного поля на оси замкнутого круглого тонкого метал- лического витка радиусом rn с азимутальным током проводимости in, в первом приближении можно при- нять следующее положение: напряженности ПМП на оси OZ каждого из рассматриваемых нами токовых контуров вращающегося с твердой корой сферическо- го слоя расплава мантии равны друг другу. Тогда, для усредненных значений напряженностей ПМП в цен- тре земной сферы HN (z = 0) и у ее полюсов HM (z = Rp) от вращающегося против часовой стрелки (с запада на восток) относительно оси OZ с постоянной круговой частотой ωЗ = 2πTЗ −1 и примыкающего к твердой коре тонкого слоя полужидкой мантии Земли с электрона- ми проводимости приближенно получаем: 3 2 0 2 Ta Re HH p p MN π == . (6) Из (6) следует, что уровни напряженностей HN и HM для ПМП внутри полужидкого расплава и у гео- графических полюсов Земли при фиксированных зна- чениях e0 и TЗ могут варьироваться (изменяться) толь- ко в зависимости от значений Rp, ap и соответственно от сложных трехмерных трудно прогнозируемых теп- лофизических процессов, протекающих в земной ман- тии. Видно, что чем больше размеры сферы полужид- кой электропроводящей мантии (ее радиус Rp) и меньше значения ap (выше электронная плотность ne0 расплава мантии) и TЗ (выше круговая частота ωЗ вращения Земли), тем будут бóльшими значения ука- занных напряженностей HN и HM для исследуемого геомагнитного поля. Отметим важное свойство для данных напряженностей HN и HM ПМП внутри плане- ты Земля: они при принятом круговом вращении Зем- ли будут всегда направлены сверху вниз (от северного полушария планеты к южному), будут выходить из твердой коры в зоне южного географического полюса Земли и входить в ее твердую кору в зоне северного географического полюса Земли (см. рис. 2). Поэтому указанное вращение незначительной части полужид- кой электропроводящей мантии Земли совместно с твердой земной корой и ее соответствующие круго- вые токи проводимости будут вызывать появление в зоне северного географического полюса (вверху Зем- ли) южного магнитного полюса Sm Земли, а в зоне южного географического полюса (внизу Земли) − ее северного магнитного полюса Nm. В этой связи можно утверждать, что согласно предлагаемой приближен- ной расчетной модели биполярного ПМП Земли замкнутые круговые избыточные постоянные элек- тронные токи электропроводящей мантии Земли вы- полняют своеобразную роль отдельных сверхтонких круглых витков природного многовиткового сферо- подобного постоянного электромагнита, имеющего верхний вход (южный полюс Sm) и нижний выход (се- верный полюс Nm) для своих замкнутых линий маг- нитной индукции. Для приближенной оценки усредненной напря- женности HB ПМП снаружи Земли вблизи ее сфериче- ской поверхности и в зоне экватора с учетом равно- мерно распределенного вдоль вращающейся против часовой стрелки (с запада на восток) тонкой полой сферы расплава мантии максимального числа токовых контуров, примерно равного 2Rp/ap, используем (3)-(6) и закон полного тока для круглого контура средним радиусом rn = Rp/2 с суммарным постоянным током iN = 2πRp 2e0/(ap 2TЗ). Тогда для напряженности ПМП у поверхности Земли и соответственно величины HB у ее экватора приближенно имеем: ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ −= 1 2 33 2 0 R R Ta Re H p p p B . (7) Из (6) и (7) видно, что у магнитных полюсов Земли напряженность HM ее биполярного ПМП, обу- словленного внутренним источником земного маг- нетизма (равномерно вращающейся совместно с твердой корой Земли против часовой стрелки на- ружной сферы полужидкой электропроводящей ман- тии с избыточными электронными токами), будет согласно принятому приближению примерно в π/2 выше напряженности HB ПМП в зоне ее экватора. Некоторые астрофизические возможности предложенной модели геомагнитного поля. Соглас- но рассмотренной выше модели биполярного ПМП Земли инверсия (перестановка) магнитных полюсов у нашей планеты возможна: 1) в случае изменения направления ее кругового вращения на противоположное (не против часовой стрелки для ее твердой коры как сейчас, а по часовой стрелке − с востока на запад); 2) в случае изменения круговых коаксиальных то- ков in наружного слоя полужидкой мантии с электрон- ных (отрицательных) на ионные (положительные). Первая причина инверсии ПМП Земли, обуслав- ливаемая действием на нашу планету мощных грави- тационных сил окружающего ее космического про- странства (например, мощных сил гравитации "чер- ных дыр" вселенной), выглядит маловероятной. Вто- рая причина инверсии ПМП Земли выглядит более реалистичной и электротехнически возможной. Ока- зывается, что в геологической истории планеты Земля такое грандиозное физическое явление как переполю- совка ее гигантского магнитного диполя имело свое место и не один раз [2, 11]. В течение последних 70 миллионов лет такая инверсионная переустановка магнитных полюсов у планеты Земля происходила уже три раза, каждая из которых продолжалась около одного миллиона лет [2]. Известно, что за последние 9000 лет полярность ее магнитных полюсов (южного Sm в северном полушарии Земли и северного Nm в ее южном полушарии) не изменялась [2]. Предложенная здесь расчетная математическая модель ПМП плане- ты Земля позволяет в приближенном виде объяснить прямую связь между наличием или отсутствием би- полярного ПМП у вращающихся вокруг своих осей планет (или их спутников) солнечной или иной сис- темы и внутренним построением этих небесных тел. 42 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №5 Из нее, в частности, следует то, что наличие у вра- щающейся против часовой стрелки вокруг своей оси планеты с твердой оболочкой биполярного ПМП с южным магнитным полюсом Sm наверху в ее север- ном полушарии (например, как у Земли) может свиде- тельствовать о присутствии внутри этой планеты ог- ромной сферы вязкого (близкого к твердому) элек- тропроводящего вещества с многочисленным количе- ством свободных электронов, избыточная часть из которых в тонком слое круговым образом вращается совместно с твердой оболочкой этой планеты. Со- гласно этой модели геомагнитного поля присутствие у вращающейся иной планеты биполярного ПМП с северным магнитным полюсом Nm наверху в ее север- ном полушарии (например, как у Юпитера, обладаю- щего самым мощным среди всех планет солнечной системы биполярным ПМП, магнитная индукция ко- торого на его экваторе численно достигает значения около 420 мкТл [2] и на порядок превышает соответ- ствующее значение магнитной индукции для планеты Земля) может указывать на наличие внутри нее ог- ромной электропроводящей сферической структуры, часть из которой вращается вместе с внешней обо- лочкой планеты против часовой стрелки (с запада на востока) и обладает при своем вращении потоком из- быточных положительных ионов ее материала. От- сутствие (или наличие крайне малого) у вращающей- ся вокруг своей оси планеты (или ее спутника) с внешней оболочкой биполярного ПМП в соответст- вии с предложенной здесь моделью геомагнитного поля может свидетельствовать о том, что внутри та- ких небесных тел под их твердой корой присутствуют низко электропроводные твердые вещества, которые из-за практического отсутствия в них избыточного числа свободных электронов не способны при своем круговом вращении совместно с их оболочками обес- печить протекание вокруг собственных осей враще- ния круговых постоянных электронных (ионных) то- ков и соответственно генерировать вокруг себя слабое магнитное поле. Важно подчеркнуть то, что при всей своей приближенности предлагаемый подход по опи- санию электрофизического механизма происхожде- ния ПМП планеты Земля за счет естественного для нашей планеты кругового характера движения избы- точных свободных электронов небольшой части ее полужидкого (полутвердого) расплава мантии и появ- ления огромного количества сверхтонких коаксиаль- но относительно собственной оси вращения и сим- метрично относительно экватора размещенных под твердой корой Земли кольцевых компланарных кон- туров с постоянными электронными токами обеспе- чивает возникновение внутри и вокруг нее слабого биполярного как у гигантского электромагнита общей длиной (высотой) 2RЗ = 12,8·103 км ПМП с южным магнитным полюсом Sm в ее северном полушарии и с северным магнитным полюсом Nm в ее южном полу- шарии, реально наблюдаемого у планеты Земля. Пример расчета биполярного ПМП Земли и сравнение его данных с известными эксперимен- тальными результатами. Выполним по (6) и (7) при- ближенную численную оценку напряженностей HN , HM и HB биполярного ПМП планеты Земля при сле- дующих исходных количественных данных: e0 = 1,602·10-19 Кл; RЗ = 6,4·106 м; Rp = 6,3·106 м; hk = 105 м; TЗ = 86,4·103 с; ne0 = 5·1027м-3; ap = 0,59·10-9 м. После подстановки этих данных в расчетные формулы (6) и (7) для искомых напряженностей геомагнитного поля получаем следующие результаты: HN = HM = = 52,7 А/м (магнитная индукция BN = BM = μ0HN = = μ0BM = 66,2 мкТл); HB = 32,5 А/м (магнитная индук- ция BB = μ0HB = 40,8 мкТл, где μ0 = 4π·10-7 Гн/м − маг- нитная постоянная [7]). Согласно [2, 11] известно, что экспериментально зафиксированные максимальные значения для напряженности HM биполярного ПМП у магнитных полюсов Земли составляют около 55,7 А/м (магнитная индукция BM =70 мкТл), а для напряженно- сти HB биполярного ПМП у земного экватора − при- мерно 31,8 А/м (магнитная индукция BB =40 мкТл). Сравнение представленных выше расчетных на основе предложенной приближенной модели геомагнитного поля и известных опытных геофизических данных для биполярного ПМП Земли говорит об их хорошем со- гласии. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. На основе предложенной автором новой гипо- тезы в области физики геомагнетизма при ряде допу- щений выполнен приближенный аналитический рас- чет постоянного биполярного геомагнитного поля, результаты которого хорошо согласуются с данными опытных измерений биполярного ПМП как в зоне земных магнитных полюсов, так и у экватора Земли. 2. Сформулировано новое и достаточно обосно- ванное предположение о прямой связи наличия (от- сутствия) у вращающихся вокруг своих осей планет (или их спутников) солнечной или иной системы би- полярного ПМП с построением внутренней структу- ры, направлением кругового вращения и агрегатным состоянием составных частей данных небесных тел. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Малинина Н.К. Магнитное поле Земли. − М.: Связьиздат, 1959. − 41 с. 2. Белов К.П., Бочкарев Н.Г. Магнетизм на Земле и в космо- се. − М.: Наука, 1983. − 192 с. 3. Вонсовский С.В. Магнетизм. − М.: Наука, 1984. − 208 с. 4. Фоменко В.С. Эмиссионные свойства материалов. Спра- вочник. − Киев: Наукова думка, 1981. − 339 с. 5. Баранов М.И. Термоэлектронная эмиссия из металла при нагреве и электрическом взрыве проводников под воздейст- вием больших импульсных токов // Технічна електродина- міка. − 2008. − №3. − С. 3-8. 6. Кузьмичев В.Е. Законы и формулы физики / Отв. ред. В.К. Тартаковский. − Киев: Наукова думка, 1989. − 864 с. 7. Кухлинг Х. Справочник по физике / Пер. с нем. под ред. Е.М. Лейкина. − М.: Мир, 1982. − 520 с. 8. Баранов М.И. Избранные вопросы электрофизики: Моно- графия в 2-х томах. Том 2, Кн. 1: Теория электрофизических эффектов и задач. − Харьков: НТУ "ХПИ", 2009. − 384 с. 9. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. − М.: Наука, 1990. − 624 с. 10. Баранов М.И. Электродинамическое развитие квантовой теории атома Бора // Електротехніка і електромеханіка. − 2006. − №5. − С. 65-73. 11. Бондина Н.Н., Хавина И.П. Физические поля в биологи- ческих объектах. Учебное пособие. − Харьков: Изд-во НТУ "ХПИ", 2001. − 185 с. Поступила 27.04.2010 Баранов Михаил Иванович, д.т.н., с.н.с. НИПКИ "Молния" Национального технического университета "Харьковский политехнический институт" 61013, Украина, г. Харьков, ул. Шевченко, 47 тел. (057) 707-68-41, e-mail: eft@kpi.kharkov.ua M.I. Baranov The permanent magnetic field of the Earth. A new hypothesis of the origin and its approximate calculation. A new hypothesis of generation of a bipolar permanent magnetic field (PMF) around the Earth uniformly revolving on its axis is described. On the basis of this hypothesis, evaluation of the geomagnetic field is performed, its results compared with known experimental data. The introduced approach in the field of physics of geomagnetism allows formulating a new scientific hypothesis about a direct relation between presence (absence) of a bipolar PMF around the revolving planets (satellites) of the planetary system with their internal structure. Key words – the Earth, permanent magnetic field, hypothesis of origin, calculation, analysis.

Постоянное магнитное поле планеты Земля. Новая гипотеза происхождения и его приближенный расчет

Institution

Similar Items