М. Х. Турсунов
28.04.2012 г.

  На главную раздела "Научные работы"





          Сущность экзогенетической теории происхождения магнитного поля Земли. Возбудителями магнитного поля Земли являются электротоки, возникающие вследствие сил трения в гидросфере и литосфере, особенно на их границе с атмосферой.

          Систематически теряемая Землёй энергия, выражающаяся в потере скорости её вращения, по закону сохранения не может бесследно исчезнуть. Эта энергия, как мы утверждаем, частично переходит в электромагнитную, а основная часть — в тепловую. Таким образом, тепло Земли, источником которого большинство считает с одной стороны Солнце, а с другой — радиоактивный распад внутри Земли, в не меньшей своей части является результатом ещё и сил трения и сжатия приповерхностных толщ Земли [8, с. 231]. Основная доля земного тепла уходит в космическое пространство при её вращательной вентиляции, вызываемой, в конечном счёте, силами торможения.

          Механизм превращения части механической энергии вращения Земли и трения на её поверхности в электрическую и магнитную мы объясняем следующим образом.

          Свободному вращению Земли вокруг оси с ускорением мешают силы связи Земли в космическом пространстве. Это прежде всего силы гравитации Солнца, Луны и планет Солнечной системы. Тормозящее влияние оказывают на Землю также метеориты и другие космические тела, попадающие в активную зону земной гравитации и земную атмосферу, а также давление солнечных лучей и другой космической радиации. Эти разномасштабные силы стремятся остановить вращение Земли подобно тому, как струя воды или воздуха останавливает вращающийся вокруг собственной оси предмет (рис. 40).


Пример изображения
Рис. 40. Схема влияния основных факторов,
тормозящих вращение Земли.


          Каждый из «тормозов» действует на определённую часть земной поверхности. Например, солнечная гравитация и солнечные лучи непосредственное воздействие оказывают на освещённое полушарие Земли, которое усугубляется ещё и тем, что Земля в «космическом отношении» не является абсолютно твёрдым телом, а представляет собой нечто наподобие капли, а земная кора выполняет функцию слоя, испытывающего действие сил поверхностного натяжения капли. Мощная атмосфера и гидросфера благоприятствуют эффективному торможению Земли, повышая вязкость околоземного пространства и ее поверхности.

          Эти тормозящие факторы с разных сторон действуют, в основном, на внешние сферы Земли, охватывая всю атмосферу, гидро- и литосферу. Здесь, как и во всяком процессе трения, возникают электрические заряды. Нами экспериментально установлено (см. ниже), что эти заряды образуют электрический ток, направленный в обратную от направления вращения сторону, т. е. по отношению к Земле, с востока на запад.

          Cуществует реальная возможность наличия электротоков, возникающих за счёт разности потенциалов, обусловленной термо- э.д.с. Солнца, которая должна иметь наибольшую величину в промежутке от дневной части земного шара к ночной через рассвет (из-за наибольшего перепада температуры и перемещения нагреваемой Солнцем части земной поверхности с востока на запад), т. е. в том же направлении, что и электротоки трения.

          Дополнительным генератором электротоков мы считаем также процесс индукции и самоиндукции при движении поверхности Земли как проводника в межпланетном магнитном поле (возможно, этого и нет, т. к. солнечное поле не доходит до земной поверхности), а также за счёт собственных пульсаций магнитного поля Земли в резонансе с пульсацией межпланетного поля из-за частых изменений локального магнитного поля солнечной активности.

          Кроме того, существуют дрейфующие вместе с атмосферой заряды также западного направления, которые если и участвуют в возбуждении магнитного поля Земли, то их вклад весьма незначителен. Сюда же следует отнести и дрейф молний.

          Эти электротоки, действуя в одном и том же направлении, индуцируют магнитное поле Земли, подобно тому, как возникает магнитное поле в обычном электромагните, что подтверждается, кроме многочисленных других фактов, также и тем, что направление упомянутых земных электротоков и силовых линий земного магнетизма аналогично таковым в обычном электромагните. Для полной аналогии добавим, что роль ферромагнитного сердечника играет при этом богатая железом мантия Земли.

          Теоретические предпосылки к объяснению направления ЗЭТ. Электротоки трения. При вращении Земли материальная точка на её поверхности испытывает действие двух сил, приводящих к её смещению в горизонтальной плоскости (сила Кориолиса для движущихся тел в данном случае значения не имеет). Первая — центробежная, направленная от полюсов к экватору и касающаяся в основном тяжёлых оболочек Земли (т. к. инерциальная сила в атмосфере из-за низкого ее удельного веса пренебрежительно мала), благодаря которой она несколько сплющена со стороны полюсов. Вторая — силы торможения вращения Земли, направленные с востока на запад и охватывающие всю атмосферу, гидросферу, литосферу и, судя по свидетельству температурного градиента (рис. 36), часть верхней мантии до глубин 200-300 км, которые наиболее эффективны для более лёгких подвижных оболочек, поскольку последние повышают вязкость её поверхности, благодаря чему повышается эффект сцепления и КПД внешних сил.

          Характер изменения температурного градиента показывает, что он является следствием двух теплотворных механизмов: 1) сжатия кручением за счёт наличия вращающих и тормозящих усилий и 2) гравитационного сжатия под давлением собственной массы. Поскольку усилие торможения быстро убывает вниз от поверхности, то его следствием является выгибание, в общем, прямолинейной зависимости температуры с глубины к поверхности; следствие второго же механизма характеризуется прямолинейной частью диаграмм.

          Направление смещения материальной точки, по существу, означает направление трения и, соответственно, направление электротоков трения. Смещение материальной точки на поверхности Земли вследствие её вращения сводится к определению векторной суммы центробежного ускорения и ускорения за счёт торможения (т. е. замедления).

          По расчётам А. А. Михайлова [95, сс. 16-20], горизонтальная составляющая центробежного ускорения, направленная от полюсов к экватору, равна
Пример изображения, где
          Пример изображения — угловая скорость; Земля вращается с неравномерной скоростью, меняющейся с периодом около 70-80 лет, от сезона к сезону, а также с более короткими периодическими и непериодическими флуктуациями, вследствие чего и центробежное ускорение изменчиво. В расчётах использована скорость, соответствующая средней длительности суток.
          Пример изображения = 6378169 м — радиус Земли [41, с. 112];
          Пример изображения — широта, град.

          Заменив угловую скорость линейной и подставив численные значения, получим

Пример изображения, где
          Пример изображения = 86146 с — период вращения Земли [94, с. 16].

          Результаты вычисления Пример изображения сведены в табл. 6.

          При суточном движении Земли вокруг своей оси материальные точки на её поверхности движутся с неравномерной скоростью, зависящей от изменения количества и направления внешних сил. Небесные тела, двигаясь по своим орбитам с угловой скоростью, в общем не совпадающей со скоростью вращения Земли ни по направлению, ни по величине, стремятся через силы гравитации остановить её вращательное движение. При этом чем больше угол между направлениями вращения Земли и других небесных тел, чем больше сила притяжения и чем большее количество космических тел действует на Землю, тем интенсивнее замедляющее воздействие их на последнюю.

          Если небесные тела, находящиеся «вокруг» Земли, сковывают её движение своим притяжением, то метеориты и лучи, падающие на Землю, сковывают её свободное вращение своим давлением.

          Путём решения обратной задачи можно определить суммарную силу трения от влияния всех перечисленных факторов по замедлению вращательного движения Земли, которое определяется как увеличение длительности суток на 3,2 часа за последние 500 млн лет [95, с. 481] по формуле

Пример изображения, где
          Пример изображения — начальная угловая скорость Земли;
          Пример изображения — конечная угловая скорость Земли;
          Пример изображения = 500 млн лет — время, за которое произошло изменение скорости от Пример изображения до Пример изображения.

          Следует отметить также, что, вопреки установившемуся в литературе общему мнению, вращение Земли не является только инерциальным. Вращение Земли поддерживается действием постоянных вращающих усилий, о чём подробно сказано в предыдущих работах автора [9, 15, 47, 50, 66, 87, 89, 96, 97]. Здесь же считаем достаточным привести следующую цитату: «Расчёты показывают, что основная часть замедления вращения Земли, составляющая около 3,5 мс за столетие, обусловлена океаническими приливами (на самом деле замедление меньше, около 2 мс, поскольку одновременно происходит ускорение вращения примерно на 1,5 мс за столетие, причины которого пока не ясны)» [98, с. 47].

          Таким образом, для углового ускорения получим

Пример изображения.

          Выражение для линейного ускорения имеет вид

Пример изображения.

          Радиус вращения для различных широт определяется по формуле

Пример изображения.

          Тогда
Пример изображения.

          Результаты расчётов сведены в табл. 6.

          Для рассматриваемого случая основное уравнение динамики можно записать в виде

Пример изображения, где
          Пример изображения — сила трения, Н;
          Пример изображения — масса Земли [41, с.112];
          Пример изображения — линейное ускорение, т. е. суммарное линейное замедление вращения Земли.

          Результаты вычисления Пример изображения сведены в табл. 6.

          Следует иметь в виду, что значения как Пример изображения, так и Пример изображения являются результирующими и учитывают суммарные их значения на всю толщину атмо-, гидро- и литосферы, где происходят деформации от сжатия кручением за счёт торможения гравитацией, в то время как электротоки замерены лишь в приповерхностной части земной коры (см. ниже).

          Но имеется в виду, что с глубиной, сообразно величине сил трения, интенсивность порождаемых ими электротоков быстро уменьшается. Мы считаем, что это уменьшение происходит по закону диаграммы изменения температурного градиента (рис. 38). Эти токи, охватывающие глубины Земли до 200-300 км целиком, участвуют в образовании дипольного магнитного поля Земли. Ближе к поверхности всё больше начинают сказываться неоднородности строения и электропроводности земной коры и гидросферы. Как следует из таблицы, разница в субширотных и субмеридиональных составляющих ускорения, а значит, и сил трения в 13 порядков — это величина огромная, в силу чего субмеридиональная составляющая должна была бы полностью подавить субширотную.


Табл. 6. Расчётные величины  Пример изображения,Пример изображенияПример изображения для разных широт.

 Широта
Пример изображения, град.
 Пример изображения Пример изображения, 10-2 м/с2
 Пример изображения Пример изображения, 10-15 м/с2
 Пример изображения, 1010 Н
 0 0 0 1 -4,52 2,70
 10 0,3420 0,58 0,9848 -4,46 2,66
 20 0,6428 1,09 0,9397 -4,25 2,54
 30 0,8660 1,46 0,8660 -3,92 2,34
 40 0,9848 1,67 0,7660 -3,47 2,07
 50 1,0000 1,69 0,7071 -3,20 1,91
 60 0,9848 1,67 0,6428 -2,91 1,74
 70 0,8660 1,46 0,5000 -2,26 1,35
 80 0,6728 1,09 0,3420 -1,55 0,93
 90 0,3420 0,58 0,1736 -0,79 0,47
  0 0 0 0 0



          Нами выше говорилось о юго-западном направлении ЗЭТ в северном полушарии. Ниже приведены некоторые имеющиеся факты на этот счёт. Дело, по-видимому, в том, что в вышеприведённых расчётах меридиональная составляющая, т. е. центробежное ускорение (Пример изображения), отражает инерциальное перемещение массивной части земного вещества, за счёт чего Земля несколько сплющена со стороны полюсов [94, сс. 16-20]. Поскольку эта деформация (на 1/298 часть) относится ко всему земному шару, а токи измеряются только на поверхности, то, естественно, центробежная составляющая земных токов, регистрирующаяся при наземных измерениях, очень мала и, судя по соотношению, соизмерима с субширотной.

          Субширотная же составляющая, связанная с приливным трением и другими упомянутыми выше факторами, деформирует только приповерхностную часть Земли и генерируется в приповерхностной части лито- и гидросферы, быстро уменьшаясь с глубиной. Об этом свидетельствует суточный ход электротоков (рис. 41), который, несомненно, обусловлен влиянием Солнца и уже на глубине до 0,2-0,3 метра полностью должен исчезнуть (рис. 42 и 43).


Пример изображения
Рис. 41. Диаграмма среднесуточного хода
конца вектора градиента потенциала поля
теллурических токов по данным обсерватории
Эбро [99].
Пример изображения
Рис. 42. Результирующие векторы пульсаций
электрического тока в море на контрольной
станции (Порт Владимир — сплошные линии)
и на подвижных станциях (пунктирные линии).
По Миронову А. Т. [48]. а — губа Орловка, б —
Кильдинская балка, в — губа Ладейная,
г — о-в Зелёный, д — о-в Сальный.
Пример изображения
Рис. 43. Электрические (Пример изображения) и магнитные
(Пример изображения) поля в горизонтальном плане во время
внезапного начала бури (s.s.c.) в Какиока
[90, сс. 268-269]. Временной интервал между
последовательными точками 30 сек.
а — 14 марта 1958 г., б — 28 июня 1958 г.,
в — во время внезапной солнечной вспышки
(S.f.t.) 16 августа 1958 г.



          Таким образом, в общем направление электротоков трения Земли совпадает с направлением сил трения и в планетарном масштабе происходит с востока на запад вкрест простирания субмеридиональных плоскостей, проходящих через магнитные полюсы Земли (иначе говоря, магнитные полюсы Земли смещаются, как концы оси огромного сферического соленоида, образуемого суммарным полем ЗЭТ, которые постоянно испытывают периодические случайные колебания за счёт изменения физических условий на поверхности планеты).

          Повторяем, под влиянием центробежных сил, перпендикулярных к оси вращения Земли, все материальные точки предрасположены к смещению в северном полушарии на юг, а в южном — на север по поверхности Земли. Вследствие этого реальные силы состоят из векторной суммы сил трения за счёт торможения, направленных с востока на запад, и центробежных сил, направленных от полюсов к экватору, что обусловливает юго-западное в северном полушарии и северо-западное — в южном направлении электрических токов на поверхности земного шара.

          Силы трения и порождаемые ими ЗЭТ под влиянием местных метеорологических и других эндо- и экзогенных факторов отклоняются в ту или иную сторону, но общее направление с востока на запад сохраняется. При этом следует учесть, что в полярных областях за счёт уменьшения линейной скорости вращения Земли, и силы торможения, и центробежные силы, уменьшаясь, легко преодолеваются возвратными потоками воздуха и воды (рис. 44), стремящимися восполнить образующееся там разрежение за счёт постоянного центробежного оттока воды и воздуха соответственно.


Пример изображения
Рис. 44. Схематическая карта преобладающих направлений
ветра (более 60 %) [78, с. 38].


          Соответствующее субширотное направление характерно и ЗЭТ (рис. 45). Поэтому упомянутые выше генеральные направления ЗЭТ всё заметнее становятся с приближением к средним широтам и достигают максимума в экваториальной полосе, где складываются токи двух полушарий. Максимальная плотность ЗЭТ при этом тяготеет к зонам наибольшей электропроводности, приуроченных к участкам повышенной солёности вод мирового океана.


Пример изображения Рис. 45. Картина распространения градиентов
потенциалов поля теллурических токов в пространстве
в течение дня в северных районах [99].


          Отмеченные выше электротоки трения во всех случаях имеют местный характер и не могут свободно вращаться вокруг Земли наподобие токов в индуктивной кaтушке, ибо, встречая те или иные сопротивления на своём пути, они перестают существовать, но поскольку различные по величине и направлению (преимущественно соответствующему, показанному на рис. 41-43) токи генерируются постоянно на каждом участке земной поверхности, то минимальные значения тока и напряжённости магнитного поля Земли не опускаются ниже определённого уровня, обеспечивающего существующие ЗЭТ и ЗМ.

          Отсюда следует, что ЗЭТ очень чувствительны к колебаниям условий электропроводности почвы, к состоянию влажности и плотности воздуха, к перепадам температуры и давления и, значит, скорости ветра, к смене времени суток и даже облачности неба. Это подтверждается волнообразным характером интенсивности ЗЭТ (рис. 39 а), что говорит о том, что электромагнитные явления, их сила и направление на поверхности Земли имеют постоянно обновляемый местный характер в зависимости от протяжённости перечисленных выше электррождающих и электрподдерживающих условий, а планетарный дипольный магнетизм с его магнитными полюсами обусловлен суммарным воздействием всех электротоков (в т. ч. электротоков трения, имеющих место, как уже упоминалось, до глубин 200-300 км) с вычетом местных и кратковременных взаимно компенсирующихся колебаний направления и мощности.

          Об электротоках термо- э.д.с. Солнца. Переходя к ЗЭТ за счёт термо- э.д.с. Солнца, вспомним, что «Термоэлектродвижущей силой …называется разность потенциалов, которая возникает между поверхностями образца диэлектрика или полупроводника при наличии градиента температур в перпендикулярном к этим поверхностям направлении. Этот эффект обусловлен диффузией носителей заряда из более нагретых участков в более холодные» [100].

          В нашем случае об их наличии свидетельствует, прежде всего, суточный ход электротоков, показывающий изменение как направления, так и мощности (рис. 41-45). Нужно отметить, во-первых, что эти токи охватывают только глубины проникновения суточных колебаний солнечного тепла, не превышающих 0,2-0,3 м от поверхности; во-вторых, что в образовании дипольного магнитного поля Земли участвует только та систематически избыточная часть, которая остаётся после вычитания всех взаимокомпенсирующихся в течение суток части электротоков.

          Обратив внимание на направление и величину токов во времени, можно констатировать, что токи максимальны в полдень (чуть раньше полудня) и минимальны в полночь (также чуть раньше). Но изменения направления суточного хода токов с 18 до 6 часов и с 6 до 18 — аналогичны, хотя их амплитуды не идентичны. Это говорит о том, что существует некоторый постоянный ток с северо-востока на юго-запад (в северном полушарии), не зависящий от времени суток, и ток, который полностью зависит от времени суток, т. е. от положения Солнца. Максимальная величина первого (постоянного) составляющего ЗЭТ равна разнице токов между полуденным и полуночным показателями. Именно эта часть, как мы считаем, является, в основном, электротоками трения, а вся остальная, меняющаяся в течение суток часть относится к э.д.с. Солнца и местных направлений ветра. Эта часть движется вместе с Солнцем в течение суток и, по-видимому, не столь эффективно участвует в создании дипольного магнитного поля Земли. Характерно, что величина токов от года к году меняется, что свидетельствует о том, что электропроводность почвы постоянно меняется. Разумеется, количество осадков и электропроводность почвы изменчивы.

          Согласно рис. 41, ток минимален с 24 часов до 6, хотя направление его наиболее изменчиво и по конечному результату (в 6 часов) преобладает северо-восточное направление, т. е. обратное юго-западному; с 6 до примерно 11 часов количество тока увеличивается, а направление быстро сменяется на юго-западное; в течение следующих 6 часов с 11 до примерно 17 часов количество тока сначала успевает уменьшиться до минимального при преобладающем юго-западном направлении, а потом увеличивается до максимального, но уже в обратном — северо-восточном направлении; с 18 до 24 часов направление тока практически не меняется, а количество доходит до минимума.

          Таким образом, днём электротоки трения и термо- э.д.с. Солнца складываются и текут на юго-запад, а вечером и ночью — на северо-восток. Выходит, в создании дипольного магнитного поля Земли положительную роль играет только дневная сторона земного шара, а ночная половина, наоборот, играет отрицательную роль. Но поскольку все эти умозаключения относятся лишь к той незначительной части поверхности Земли, которая подвластна солнечному теплу, успевающему проникнуть в лучшем случае на несколько десятков см вглубь, то, естественно, роль солнечного тепла в создании ЗМ очень незначительна.

          В отношении атмосферного электричества необходимо сказать, что здесь мы имеем только дрейф зарядов, которые в нижних частях атмосферы сильно зависят от метеорологических факторов, а с удалением от земной поверхности ветры постепенно приобретают единое западное направление под влиянием гравитационного торможения.

          Электротоки индукции и самоиндукции согласно правилу левой руки направлены также с востока на запад, т. к. силовые линии магнитного поля Земли направлены с юга на север. Об этом недвусмысленно свидетельствует рис. 43.

          Таким образом, заканчивая теоретические предпосылки к обоснованию теории, отметим, что все виды движения электричества существуют одновременно на поверхности всей планеты и получают доминирующие значения с приближением к экватору за счёт увеличения линейной скорости перемещения поверхности Земли и величине сил трения, а также усилению тепловых и других (например, механических) эффектов (рис. 46).


Пример изображения
Рис. 46. Схема общего глобального направления сил трения и ЗЭТ.


          Мы считаем, что эти эффекты всё ещё не дают полного представления о том, в каком напряжённом состоянии находится Земля. Тормозящее усилие косвенно оценивается тем, что только относительное увеличение длительности суток за счёт торможения Кометой Галлея при её перемещении от афелия к перигелию составляет около 7 мс, которое снова восстанавливается на 4 мс с удалением её на афелий [30, с 135].

          Если учесть, что масса самых тяжёлых комет в 109 раз меньше массы Земли, то станет очевидным, в какой трудной механической обстановке совершает своё осевое движение планета Земля и особенно земная кора, не говоря уже о том, что её «родная дочь» Луна более чем 107 раз тяжелее Кометы Галлея и, значит, её постоянное тормозящее влияние также оценивается такими же большими цифрами.

          Выходит, что Луна тормозит вращение Земли в 107 раз сильнее, чем самая большая комета при её максимальном приближении. И это в том случае, что даже на расстоянии афелия (более 5 млрд км) Комета всё ещё не полностью освобождает Землю от своей гравитации. О величине тормозящего влияния Луны можно судить также и по мощности приливных волн или о наличии месячных неравномерностей скорости вращения Земли.




В начало                               Продолжение
 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить