关于行星磁场的产生机理,至今仍然是一个谜。关于它产生的原因有多种假说,这些假说虽然能够解释一些现象,但都有它们的理论缺陷。为了揭开行星磁场之谜,我在这方面进行了一些探索并取得了一些进展,希望拿出来和大家一起进行讨论。下面就是我的一些不成熟的观点。
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;
2、普通电流----这是普通电磁铁产生磁场的机理;
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。
一、由分子电流产生(即传统的永磁体假说);
二、由恒定电流产生;
三、本人的观点:由做宏观机械运动的点电荷产生。也就是和罗兰实验中,罗兰盘的磁场的产生机理是一致的。
关于所带电荷的来源,这里有两个不成熟的观点:
一:从太阳风中不均等的俘获带电粒子
二:压电陶瓷原理,从行星的核心部位压出电荷
这里必须解释两个本观点中提到的问题:
1 、电荷为何分布在外层大气?
2、为什么行星会选择性的俘获太阳风中的某种电荷?
对于问题一:基于这样一个常识,如果一个物体带上了电荷,这些电荷必然由于排斥作用而分布于物体的外围。同样,如果行星带上了某种电荷,这些电荷由于排斥作用而分布于行星大气的外围,即外层大气。
对于问题二:我认为太阳风中的正负电荷是等量的,行星是如何选择俘获其中的某种粒子的呢?基于物质拥有电负性(是化学上的概念,和负电荷是两码事),即不同的原子同带电粒子的作用力是不同的。例如:一个中性的氧原子或氧分子,可能会和一个电子或质子发生电磁作用,但他们的作用力的大小是不一样的。氧的电负性大,它必然倾向去俘获一个电子而不是一个质子。同理,钾原子则应倾向俘获一个正电荷而不是一个负电荷。从行星的物质组成来看,氧站49%、硅占26、其它金属性比较强的元素的总和也不到20%,所以从行星的总体来看,电负性比较强的元素占比较高的比例。并且在行星的外层——行星大气是多种元素组成的混合体,可能是由于物质比例的不均衡,最终导致行星倾向于俘获负电荷。这些负电荷由于前述的原因而集中在行星外层大气(可能是在电离层),当它们随着行星自转而和大气层一起绕地轴做圆周机械运动时,必然产生一个磁场,产生的磁场可能就是行星磁场。
如果有另一颗行星,它的物质组成和行星不同,它就可能带上和行星相反的电荷。即使它的自转方向和行星相同,也有可能形成和行星方向相反的磁场。同理,自转方向不同的行星,也可能会形成和行星方向相同的磁场。
所以,根据上述假说,行星磁场强度应该取决于自转速度、行星半径、大气层厚度(中子星和白矮星没有大气,但拥有强磁场,因此应该与大气层无关)等几个因素。 (我认为还应该包含天体质量这样的因素,因为如果天体的所带电荷来自于天体内部,那么质量也很重要,质量大的天体所产生的电荷应该会跟多,但是还有很多的不确定因素,比如有可能某些小的天体因为内部结构和运动的关系,所带电荷可能还会大于质量和体积比它略大的天体,)
所以,如果使用本假说就很好的和如下现象相吻合:
1、 金星为何几乎没有磁场?
2、为何类木行星拥有强大的磁场?
如果根据观点二:压电陶瓷原理,从行星的核心部位压出电荷。或者说,本假说可以说是对假说二“由恒定电流产生”的一种发展。也就是:假说二中的恒定电流假说中,虽然解决了电荷的来源问题,但无法解决恒定的电流的推动力问题。因为理论上说,在一个超导的环形导线里,只要有电流产生,如果不受到外界的影响就不会停止,也能够产生一个恒定的磁场。所以该理论的观点也遇到了一个问题,即:拥有了超导体,但是没有一个电源,什么为它们提供合适的电压,或者说是什么为它们提供了一个电流的原始推动力的问题。
我想既然电荷的分布变化会引起磁场的改变,那么磁场的变化因该也会影响电荷的分布,也就是说可能是外在的磁干扰使得地球地幔层的电荷发生变化,从而使得负电荷慢慢消失而带上正电荷,比如太阳风,受强烈太阳风的强烈冲击,地球磁场受到扰动,并使得地幔电荷发生变化,这也许能解释地磁的改变原因。
白矮星/中子星这类天体拥有强大磁场,它们的转速很高是个很关键的原因,天体的转速也高,磁场也越强,这类天体在形成之前就拥有磁场,磁场和电场互相作用,原本它们在恒星时代内部电荷的分布产生了磁场,在它演化成白矮星、中子星和黑洞的时候,磁场作用于天体内部,使得这些天体有继续保持原先电荷分层分布的倾向,尽管随着引力增强,压力增大,带有负电荷的自由电子和带有正电荷的质子,被逐渐压到一起形成中子,天体内部电荷的分布有减弱的现象,但是由于转速的极大增加,磁场的强度反而增强。越是强烈的磁场其保持电荷分层分布的能力越强,而越是高密度的天体,物质间的挤压会使得电子和质子难于单独存在,在某些大质量黑洞中正负电荷完全没法单独存在,所以在某些黑洞中电荷的分布是均匀的,不会对外产生磁场。
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