Гипотеза происхождения и поддержания магнитного поля Земли и планет

В прошлом инженер (хотя разве может быть "в прошлом инженер" - инженер это навсегда), разработчик устройств на микропроцессорах, последнее время работал в ИФЗ РАН в Москве научным сотрудником, занимался программированием и электроникой, а магнитным полем заинтересовался случайно, начал читать про него и ничего внятного о природе возникновения не нашел. Гипотезы В. Данилов обсуждал со специалистами ИФЗ, которые не смогли дать определенного ответа.

 

 

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.

Данная теория не объясняет многие вопросы, которые возникают при этом.

 

Какие это вопросы:

 

1. Какова природа возникновения магнитного поля Земли.
2. Почему на противоположной от Луны стороне Земли тоже возникают приливы.
3. Какие силы заставляют двигаться материки.
4. Почему Земля не круглая
5. Каковы причины резких изменений астрономического времени.
6. Почему Луна повернута одной стороной к Земле.
7. Причины разогрева Земли.
8. Почему на Солнце возникают «магнитные трубки».

 

Продолжение тут.

 

Приложение 1:

 

Планета	Спутники	Магнитное поле			Кратко выдержки из Wiki о спутниках и магнитном поле
		Величина	Напр-сть, а/м	Примечание
МЕРКУРИЙ	НЕТ	1% Земного	0,7	дипольное, направлено вдоль оси вращения, которая перпендикулярна плоскости орбиты	Меркурий обладает магнитным полем, напряжённость которого в 300 раз меньше напряжённости магнитного поля Земли. Магнитное поле Меркурия имеет дипольную структуру и в высшей степени симметрично, а его ось всего на 2 градуса отклоняется от оси вращения планеты, что налагает существенное ограничение на круг теорий, объясняющих его происхождение.
ВЕНЕРА	НЕТ	НЕТ	менее 0,05	Собственное вращение планеты очень медленное	Поскольку собственное магнитное поле планеты отсутствует, то следует считать, что в железном ядре нет перемещения заряженных частиц — электрического тока, вызывающего магнитное поле, следовательно, движения вещества в ядре не происходит, то есть оно находится в твёрдом состоянии.
ЗЕМЛЯ	1	1	50	существует гипотеза, связывающая возникновение магнитного поля Земли с протеканием токов в жидком металлическом ядре.	Средняя напряжённость поля на поверхности Земли составляет около 0,5 Э (40 А/м) и сильно зависит от географического положения. Напряжённость магнитного поля на магнитном экваторе около 0,34 Э (Эрстед), у магнитных полюсов около 0,66 Э. В некоторых районах (в так называемых районах магнитных аномалий) напряжённость резко возрастает. В районе Курской магнитной аномалии она достигает 2 Э.
МАРС	2	Магнитное поле в 500 раз слабее земного	0,052	Полярность поля противоположна земному. Фобос восходит на Западе заходит на Востоке. Влияние Деймоса из-за удаленности слабее	У Марса есть магнитное поле, но оно слабо и крайне неустойчиво, в различных точках планеты его напряжённость может отличаться от 1,5 до 2 раз, а магнитные полюса не совпадают с физическими. Это говорит о том, что железное ядро Марса находится в сравнительной неподвижности по отношению к его коре, то есть механизм планетарного динамо, ответственный за магнитное поле Земли, на Марсе не работает. Возможно, в далёком прошлом в результате столкновения с крупным небесным телом произошла остановка вращения ядра, а также потеря основного объёма атмосферы. Считается, что потеря магнитного поля произошла около 4 млрд лет назад. Вследствие слабости магнитного поля солнечный ветер практически беспрепятственно проникает в атмосферу Марса.
ЮПИТЕР	17+ кольцо	В 20 раз сильнее Земного	1140	Полярность противоположна земной	Спутниковая система Юпитера состоит, по крайней мере, из 63 лун, включая 4 большие луны, называемые также «галилеевыми», которые были обнаружены Галилео Галилеем в 1610 году. Спутник Юпитера Ганимед имеет диаметр превосходящий диаметр Меркурия. Юпитер обладает мощным магнитным полем; ось диполя наклонена к оси вращения на 10°. Напряжённость поля на уровне видимой поверхности облаков равна 14 Э у северного полюса и 10,7 Э у южного. Его полярность обратна полярности земного магнитного поля. Скорость вращения Юпитера настолько велика, что планета выпячивается вдоль экватора. Существование магнитного поля объясняется наличием в недрах Юпитера металлического водорода, который, будучи хорошим проводником, вращающимся с большой скоростью, создаёт магнитные поля.
САТУРН	18+кольцо	Почти равно Земной	84	противоположно по направлению	У Сатурна имеется планетарное магнитное поле, занимающее промежуточное звено по мощности между магнитным полем Земли и более мощным полем Юпитера. Магнитное поле Сатурна простирается на 1 млн км в направлении Солнца. Ударная волна была зафиксирована Вояджером-1 на расстоянии в 26,2 радиуса Сатурна от самой планеты, магнитопауза расположена на расстоянии в 22,9 радиуса. В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, и водород постепенно переходит в жидкое состояние. На глубине около 30 тыс. км водород становится металлическим (а давление достигает около 3 миллионов атмосфер). Циркуляция электротоков в металлическом водороде создаёт магнитное поле (гораздо менее мощное, чем у Юпитера). В центре планеты находится массивное ядро (до 20 земных масс) из тяжёлых материалов — камня, железа и, предположительно, льда. По состоянию на 2009 г. известен 61 спутник Сатурна. 12 из них открыты при помощи космических аппаратов: Вояджер-1 (1980), Вояджер-2 (1981), Кассини (2004—2007). Большинство спутников, кроме Гипериона и Фебы, имеет синхронное собственное вращение — они повёрнуты к Сатурну всегда одной стороной.
УРАН	21+кольцо	Меньше Земного и наклонено на 60 град. к оси вращения	228	Полярность противоположна Земной. Вращение Урана обратное. Вращение спутников обратное. Орбиты спутников круто наклонены к плоскости эклиптики.	Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97,86° — то есть планета вращается, «лёжа на боку». Это даёт полностью отличный от других планет Солнечной системы процесс смены времён года. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар Измерения Вояджера-2 позволили обнаружить у Урана весьма специфическое магнитное поле, которое не направлено из геометрического центра планеты, и наклонено на 59 градусов относительно оси вращения. Фактически, магнитный диполь смещён от центра планеты к южному полюсу примерно на 1/3 от радиуса планеты. Эта необычная геометрия приводит к очень асимметричному магнитному полю, где напряжённость на поверхности в южном полушарии может составлять 0,1 Гаусса, тогда как в северном полушарии может достигать 1,1 Гаусса. В среднем по планете этот показатель равен 0,23 Гауссам (для сравнения, магнитное поле Земли одинаково в обоих полушариях, и «магнитный экватор» фактически соответствует «физическому экватору»). Дипольный момент Урана превосходит Земной в 50 раз. Кроме Урана, аналогичное смещённое и «накренившееся» магнитное поле также наблюдается и у Нептуна — в связи с этим предполагают, что такая конфигурация является характерной для ледяных гигантов. Одна из теорий объясняет данный феномен тем обстоятельством, что магнитное поле у планет земной группы и других планет-гигантов генерируется в центральном ядре, а магнитное поле у «ледяных гигантов» формируется на относительно малых глубинах: например, в океане жидкого аммиака, в тонкой конвективной оболочке, окружающей жидкую внутреннюю часть, имеющую стабильную слоистую структуру
НЕПТУН	8		13,3	Сложное магнитное поле	И своей магнитосферой, и магнитным полем, сильно наклонённым на 47° относительно его оси вращения, и распространяющегося на 0,55 от радиуса планеты (приблизительно 13500 км), Нептун напоминает Уран. До прибытия к Нептуну «Вояджера — 2» учёные полагали, что наклонённая магнитосфера Урана была результатом его «бокового вращения». Однако после сравнения магнитных полей этих двух планет учёные теперь полагают, что такая странная ориентация магнитосферы в пространстве может быть вызвана приливами во внутренних областях. Такое поле может появиться благодаря конвективным перемещениям жидкости в тонкой сферической прослойке электропроводных жидкостей этих двух планет (предполагаемая комбинация из аммиака, метана и воды), что приводит в действие гидромагнитное динамо У Нептуна на данный момент известно 13 спутников. Крупнейший из них весит более, чем 99,5 процентов от масс всех спутников Нептуна, вместе взятых, и лишь он массивен настолько, чтобы стать сфероидальным. Это Тритон, открытый Уильямом Ласселом всего через 17 дней после открытия Нептуна. В отличие от всех остальных крупных спутников планет в Солнечной системе, Тритон обладает ретроградной орбитой. Возможно, он был захвачен гравитацией Нептуна, а не сформировался на месте, и, возможно, когда-то был карликовой планетой в поясе Койпера . Он достаточно близок к Нептуну, чтобы быть зафиксированным в синхронном вращении. Из-за приливного ускорения Тритон медленно двигается по спирали к Нептуну, и, в конечном счёте, будет разрушен при достижении предела Роша

 

август 2012

оформление А.Сорокин