关于行星磁场成因新旧“假说”之比较

关于行星磁场成因新旧“假说”之比较

司今([email protected])

关于行星磁场成因新旧“假说”之比较

浩瀚宇宙,繁星闪烁

浩瀚宇宙,繁星闪烁,仰望星空,遐想无边,人类探索宇宙的渴望与脚步从未停歇......

如果说地球是我们赖以生存的家园,那么太阳系就是我们宇宙探索的起点......

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银河系

我们熟悉而又陌生的太阳系是银河系的小小部分,银河系是一个棒旋星系,直径十万光年,包括一千亿到四千亿恒星。太阳是银河系较典型的恒星,离星系中心大约2.5-2.8万光年。太阳系移动速度约220㎞/s,2.26亿年转一圈。

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太阳系行星运动

太阳系中的八大行星都位于差不多同一平面的近圆轨道上运行,朝同一方向绕太阳公转;除金星以外,其他行星的自转方向和公转方向相同;彗星的绕日公转方向大都相同,多数为椭圆形轨道,一般公转周期比较长......

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太阳系行星磁场

就目前天文观测结果可以看出,太阳系的行星都有以下几个共性:

1、行星都有公转和自旋

2、行星自旋轴与太阳自旋轴存在夹角

3、行星都有磁场和磁轴(只有金星不明显)

4、行星自旋轴与其磁轴都有夹角存在

......,......,......

面对这几个主要现象,目前物理学都还不能给出合理解释。

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地球磁场

本着“大胆假设,小心求证”的探索理念,这里我们先从行星磁场形成的物理机制问题展开讨论,至于其他几个问题则放在后续文章中再做探讨吧!

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行星磁场与太阳磁场

我们知道,行星周围空间都有磁场存在,但对这些磁场产生的机理,至今仍是个迷。

1、行星磁场成因的几种旧“假说”

目前,物理学关于行星磁场产生原因有多种假说,这些假说虽能够解释一些现象,但都有它们的理论缺陷,故这些行星磁场理论还只能算是一个“理论假设”而已。

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根据现代电磁理论:磁场是由运动的电场产生的,据此给出几种电场产生磁场的具体形式:

(1)、分子电流——分子、原子内的电子绕核旋转而产生磁场,这是永磁体磁场的产生机理;

一、由分子电流产生(即传统的永磁体假说)

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安培分子电流假说

此观点认为:行星内部存在着一个巨大的铁镍质的永磁体核心,是它产生了行星磁场。

(2)、普通电流——这是普通电磁铁产生磁场的机理;

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直流电磁场效应

该假说认为地核是一个带正电荷的等离子体 。行星核中央部分由于高温高压而将电子“挤”出来,使它带正电荷;行星核外层是一个全部由电子充满的壳层。这个壳层是超导体,是超导体永不衰减的电流产生了行星的磁场。

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超导电流形成磁场

这个假说符合一定的科学道理,也能解释一些现象,是一种比较有前途的假说。

(3)、点电荷的机械运动——这是罗兰实验中罗兰盘产生磁场的机理。

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罗兰圆盘实验

这种观点本质是与罗兰实验中转动罗兰盘能够产生磁场的物理机理思想是一致的。

所以,行星磁场的产生无非就来自于上面的几种原因。

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前两种假说都难以解释行星磁场的强度和行星的自转密切相关的现象。

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太阳系星体

也就是行星的某个特定的区域由于某些物理、化学原因而带上了某种电荷,这些电荷随着行星的自转而做圆周机械运动,这种圆周机械运动的电荷必然产生一个磁场,这个磁场就是该行星的磁场来源。

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行星磁场形成的罗兰圆盘模拟

由此可见,第三种观点倒是较“符合”实际一些——这与我的“自旋生磁”理论不谋而合。

2、行星磁场成因新“假说”

任何物体自旋或旋转都会产生磁效应,如果我们把行星看作是一个“类刚体”,则它们自旋所产生的磁量就可以用qm=mω来定量,如果是类似罗兰圆盘那样的旋转,则可以用qm=mΩ来予以描述;这样就可以解释了为什么行星磁场强度与行星自转有关的问题了;如:金星因其自转速度慢,故形成的磁场就很弱,而木星、土星等因其自旋速度快,故有很大的磁场存在。

这种新假说的”优点“是可以对自旋行星的磁场予以定量,如:金星质量m比火星大,但其自旋角速度ω比火星小,即金星q金=mω=4.83×10^24×2π/243×24,火星q火=mω=6.4×10^23×2π/24.6,q金/q火=0.0318,故金星表现的磁场只有火星磁场的百分之三左右;再如,地球q地=mω=5.965×10^24×2π/24,则q金/q地=0.0033,这说明金星磁场只有地球磁场的千分之三左右。

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自旋生磁:qm=mω

关于这方面详细论述,可参阅司今《物质自旋与力的形成》一文。

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强大的木星磁场

【附录】:太阳系中的行星磁场强度

1 水星:目前人们也发现水星上存在磁场,远比地球磁场弱。 磁矩为5.2×1022电磁单位,即不到地球磁矩的1/1500

2 金星:存在磁场重联现象,金星磁层就像是一个缩小的规模的地球磁场。金星表面上的磁场比地磁场小很多,相当于月球的磁场。特别值得一提的是,由于它的自转方向与地球的相反,那么由于自转引起的磁场应该与地球的磁场方向相反。

3 火星:绝大部分区域都存在条状的磁性部分。其中磁信号最强的是南部高地,其他区域也存在有磁效应。另外,北部低地和Tharsis火山区是两个最明显没有磁性的地方。火星的磁场比地磁场小很多。它是地磁场的六分之一到三分之一之间。

4 木星:磁矩是地球的18,000倍 ,木星的磁场是地球的50-100倍;

5 土星:有一个简单的具有对称形状的内在磁场——一个磁偶极子,比地球的磁场微弱一点 ,土星的磁场是地球的17-34倍;

6天王星:天王星的磁场是地球的3-6倍;

7海王星:海王星的磁场是地球的4-8倍;

8:冥王星(矮行星)的磁场与月球相似。

在太阳系中,由残留铁磁和行星内部电流产生的电磁场组成的磁场是行星的最基本特性之一。地球的磁场为偶极场,场强30000~70000纳特,赤道磁场平均值为30800纳特,偶极子与行星自转轴间的夹角为11.5°。未发现月球的全球性磁场,局部月壳的剩磁强度范围约为6~300纳特。水星磁场强度约为350~700纳特。金星有一个微弱的磁场,磁矩约为地球的0.00005。火星磁场强度约为60纳特。木星表面的磁场强度,北半极为1.4×10(纳特,南半极为1.1×10(纳特,磁场大致为偶磁场,但比地球更不规则。土星的磁矩介于木星和地球之间,比地球大550倍,而约为木星的1/35。


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