简论地磁场的产生原因
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kaisa1001 楼主
对地磁场的产生原因,我有如下几点设想,敬请指正
1、我们知道,当把任何一块物质加热到一定的温度后,该物质都会存在一个热电子发射效应,造成该现象的原因很简单,懒得说了。
2、考察一下太阳的形成过程,在太阳形成的初期其温度也是逐渐升高的,我们猜测在太阳形成的一段时期内,也应该存在着热电子发射现象,由此我们推论太阳目前应该带正电。
3、细致的分析一下太阳所带的电荷应该是这样一个演化过程:在太阳形成之初,在其温度没有达到热电子发射的边界条件时,太阳不带电;随着太阳温度的升高,太阳逐渐带上正电;随着太阳所带的正电荷越来越多,其对太阳表面自由电子的束缚越来越强,这样在一个相对稳定的太阳活动期,其最终应该达到一种平衡,即太阳所发射的电子和质子的几率应该相等。(需要说明,太阳在任何时刻都会同时发射电子和质子,只是两者孰多孰少而已)
4、这样,考察一下处于太阳周围的地球来说,其所接收到得电荷应该是这样的,早期,地球不带电,在太阳逐渐带正电的过程中,地球逐渐带上负电荷,当太阳达到一种平衡状态时,由于太阳发射的电子和质子几率相等,再加上地球带负电,地球会吸收相对多一点的质子,也就是说,地球所带的负电荷又会逐渐减少,最终地球将不再带电。
5、目前,地球表面所带的负电荷大约是450000库伦,(可以根据大气电场的强度估算)
6、按上述推论,演时间往远古推,在若干(亿)年以前,地球所带的负电荷应该远大于现在,演时间往后推,地球所带的负电荷最终将趋向于零。
7、考察一定时间以前,在地球所带的负电荷最大的时刻,由于地球的自转,地球所带的负电荷也会跟着转动,其对地球本身将会产生一个磁场通量,随时间往后退,由于地球表面的负电荷逐渐被中和,其通过地球的磁场通量就会减小,根据电磁感应定律在地球内部必然会激发出一个感应电流。
8、做一个假设,我们推测地球内部应该是一个电阻率极小的导体,(简单的估算,即使考虑地球内部的电阻率为铁的电阻率,其等效电阻也会让里面的电流保持几百上千万年,况且由于地球内部的高温高压,铁元素应该以及其纯净的方式出现,当然,推测而已)。
9、考察一下地球内部的感应电流应该是这样一个过程,1,先不考虑地球内部各圈层的转动滞后效应,其感应电流的方向应该是与地球自转一致;2,由于地球表面负电荷和太阳正电荷的吸引(带正电的太阳对地球表面的负电荷的影响是试图把其拉向地球绕太阳的公转轨道面)由于这个效应将使得感应电流所产生的磁场产生一个与地轴方向不一致的磁偏角,3,由于地球的负电荷逐渐减少,必然不断使得地球内部的感应电流不断增强,但同时,由于感应电流的热损耗,又使得感应电流不断减弱,实际上的总感应电流的强度由这两个因素控制。
10、由于地球内部各圈层的相对缓慢移动,也会使得感应电流所产生的磁场会产生相应的方向变化。
综上所述,这就是我认为的地磁场的形成及演化过程。
2012年10月14日 01点10分 1
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kaisa1001 楼主
根据上述假说,我们可以做出如下几个推论:
推论1:所有的恒星都应该带正电,那对处于恒星晚期的中子星或黑洞也应该不会例外。对脉冲中子星所带的磁场可能就是一个例证。
推论2:太阳系的各大行星能否具有磁场以及磁场的强弱的影响因素主要取决于三个方面,第一,行星内部是否有一个能导电的内核(内阻越小越好,能接近超导更佳),这将决定行星内部所激起感应电流的强弱以及感应电流所衰减的快慢(如果能保存上千万年乃至上亿年最好);第二,同太阳的距离,这将决定接收太阳辐射的电子的密度;第三,行星的大小,这将决定接收电子的截面积。
推论3:为检验地球内部是否是一个良导体,假如我们可以制作一个超大的线圈(边长数千公里)能围绕地球一圈最好,在线圈内通一巨大的电流,当突然断开时,在地球的内核中应该可以激发出一个感应电流,然后观测这一感应电流的衰减,若该信号能长久保存,则能推断出地球内核是一个电阻率极小的导体。

2012年10月14日 01点10分 2
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kaisa1001 楼主
推论4,若上述假说成立,则地磁场的能量来源于地球的自转
2012年10月14日 01点10分 3
level 3
研究这个问题当有意义!
2012年10月14日 02点10分 4
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kaisa1001 楼主
谢谢华夏科学院的支持,这个问题我的思考大致经历了三个阶段,第一阶段,形成于我读初二的时候,当时的思考是地磁场是由于地球带负电再加上地球的自转形成的,当时我已经知道地球带负电而且所带的负电是45万库,由于当时我已经知道热电子发射现象,联想到太阳,当时就推测地球所带的负电荷应该来源于太阳,当时也推测太阳就带正电,当时大致演绎了一下这个过程,考虑到带正电的太阳对地球负电荷的影响,很容易的解释了磁偏角的现象,而其偏转的角度同当时物理课本上一致,应该说在当时我的知识范畴内,各方面都吻合的很好。
第二个阶段是大致高三时,当时具备了计算磁场强度的知识,按初中的模型计算了一下磁场的强度,发现比实际的地磁场要小几个数量级,这等于否定了当时的模型,同时,当时也相当怀疑随地球一同旋转的电子究竟能否产生一个可观测的磁场,但当时为了勉强解释,只有假定在若干年前,地球所带的负电荷应该远大于目前的45万库,现在所观测的地磁场是当时的地磁场由于磁化地球所带的剩磁。当然,事实上若推论成立,地球在早期所带的负电荷应该比现在多。
第三个阶段是毕业后,一次偶然的机会在同一个朋友讨论超导体中的激起的感应电流可以保存几年而损失很小,联想到地球内部的高温高压,地核中的铁元素应该以一种极其纯净的方式存在,说不定是类似于超导的一种电阻率很低的良导体。再考虑到地球所带的负电荷是一种变化状态,这就意味着穿过地球的磁场通量必然变化,这样也就必然在地球内部激起一个感应电流,这就比较圆满的在各方面解释了地磁场的成因。

2012年10月14日 02点10分 5
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kaisa1001 楼主
再提几点可能的结论
1、地球带负电,太阳系中其他的行星也可能带负电,这样,对水星来说也应当成立,考虑到太阳带正电,这样在太阳和水星之间除了万有引力外,还应当存在一个库伦力,而且这个力还应该是一个变化的过程,著名的水星进动效应是不是还有这方面的一点点贡献,有待进一步的研究(但要注意,我并非说水星进动全部是这个库伦力,只是可能有一小部分由这个库伦力贡献)
2、早期的地球,由于带的负电荷远比现在多,那么当时的大气电场应该比现在强的多,这个比较强的大气电场对古代的地球的环境演化起到什么作用也有待进一步的研究。

2012年10月14日 03点10分 6
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问你一个问题:
太阳是从什么时候开始会发光的?
起初的地球会发光吗?
能量是怎么来的?
2012年10月14日 11点10分 7
level 6
kaisa1001 楼主
呵呵,我回答不了
2012年10月14日 11点10分 8
level 6
kaisa1001 楼主
不过,我认为这极有可能就是地球磁场产生的真正原因,而且这个解释明显比目前呼声最高的自激发电机效应要完美的多,当然了,至于这个假说正确与否肯定要经过实践的检验
2012年10月14日 11点10分 9
level 6
kaisa1001 楼主
科学姐姐认为我说得有没有道理呀?,你认为我们有没有必要就我所提的观点组织感兴趣的做一下讨论呢?
2012年10月14日 13点10分 10
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