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.

Магнитное поле Земли

 

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 I_З. Назовем его током Земли. Следовательно, над поверхностью Земли должен существовать проводящий слой, по которому должен замыкаться ток I_З. Такой слой существует – это ионосфера.

Рассмотрим каким образом может возникануть направленный ток I_З 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 I_З. Таким образом, существует ток I_З, вызванный направленным круговым движением частиц солнечного ветра, увлекаемых круговым движением Земли. В результате наличия тока I_З возбуждается магнитное поле Земли Ф_З.

Относительно Земли солнечный ветер представляет собой поток заряженных частиц постоянного направления, а это не что иное, как электрический ток. Назовем его током Солнца I_С. Согласно определению направления тока он направлен в сторону, противоположную движению отрицательно заряженных частиц, т.е. от Земли к Солнцу.

Рассмотрим взаимодействие тока Солнца I_С с возбужденным магнитным полем земли. В результате такого взаимодействия на Землю действует вращающий момент М_З, направленный в сторону вращения Земли. Таким образом, Земля относительно солнечного ветра (I_С) 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 I_С, пронизывает вращающийся вместе с Землей поток раскаленной лавы внутри нее. В результате взаимодействия поля I_С 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 I_С 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

Причина магнитного поля Земли?

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:

Наука и жизнь. Журнал