Земной шар - сферическая динамомашина

Происхождение земного магнетизма — еще более запутанный вопрос, чем происхождение электрического поля. Его нельзя объяснить скоплением намагниченных пород. Интересная идея Френкеля, выдвинутая сравнительно недавно, позволяет, по-видимому, здесь кое-что понять. Земное ядро — это генератор электрического тока, действующий по принципу самовозбуждения, как и обычная динамомашина.

Вам, вероятно, нетрудно будет вспомнить, в чем состоит этот принцип. В динамомашинах ток возникает при движении проводников в магнитном поле, которое само создается этим же током. Если вначале тока нет, то при некоторой скорости вращения он возникнет и начнет нарастать. Ведь небольшое оста точное поле всегда есть. Оно создает ток, несколько увеличивающий магнитное поле. За счет этого возрастет ток, а затем и магнитное поле, и т. д. вплоть до некоторого предельного значения.

Чтобы можно было уподобить земной шар генератору, прежде всего надо допустить, что ядро Земли является жидким и способно проводить электрический ток. В этих предположениях нет ничего невероятного. Но откуда могут взяться движения проводящих масс ядра? У динамомашины мы просто раскручиваем якорь, а здесь нет никаких внешних воздействий.

Выход, однако, может быть найден. За счет радиоактивного распада неустойчивых элементов температура в центре ядра должна быть несколько выше, чем на его периферии. Из-за этого возникает конвекция: более горячие массы из центра ядра устремляются вверх, а холодные опускаются вниз. Но Земля вращается и скорость масс на поверхности ядра больше, чем в его глубинах. Поэтому поднимающиеся элементы жидкости тормозят вращение наружных слоев ядра, а опускающиеся, напротив, ускоряют внутренние. В результате внутренняя часть ядра вращается быстрее наружной и играет роль ротора генератора, в то время как наружная — роль статора.

В такой системе, как показывают расчеты, возможно самовозбуждение и появление вихревых электрических токов значительной величины. Эти токи, согласно гипотезе Френкеля, создают магнитное поле вокруг Земли/ Энергия на поддержание тока черпается из радиоактивного разогрева вещества, создающего конвекционные токи в ядре.

Так ли обстоит дело в действительности, сказать трудно. Во всяком случае правильнее называть Землю «большой динамомашиной», чем «большим магнитом», как это делается во многих книгах.

Магнитное поле окружает не только Землю, но может существовать и у других планет и звезд. Оно ставит «свой штамп» на световые волны, излученные атомами Солнца и звезд, давая тем самым физикам возможность обнаружить себя.

Луна, как показали измерения наших космических кораблей, если и имеет магнитное поле, то оно по крайней мере в 500 раз слабее земного. Имеют ли поля другие планеты солнечной системы, пока не известно. Но вот-вот космические аппараты доставят нам и эти сведения *).

 

*) По данным американской космической станции Маринер-4 магнитное поле у Марса отсутствует или очень невелико.