Природа вращения Земли и магнитного поля Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Магнитное поле Земли

1.1 Введение

1.2 Как определяют изменение магнитного поля со временем

1.3 Инверсии магнитного поля

1.4 Механизм возникновения магнитного поля

1.5 Энергия геодинамо

2. Природа вращения Земли

2.1 Теория №1

2.1.1 Введение

2.1.2 Интегральный электромагнитогидродинамический и термический эффекты

2.1.3 Механизм вращения Земли

2.1.4 Причины возникновения циклонов, тайфунов, торнадо

2.1.5 Некоторые предположения

2.2 Теория №2

2.2.1 Тезисы

2.2.2 Подтверждения

2.2.3 Исследования

Заключение

Список литературы

магнитный геодинамо термический циклон

1. Магнитное поле Земли

1.1 Введение

Магнитное поле Земли лучше всего описывается полем геоцентрического диполя с наклоном оси по отношению к оси вращения Земли в 1105'. Центр диполя - элементарного бесконечно малого магнита - смещен в Восточное полушарие от центра Земли на 430 км. Силовые линии магнитного поля "входят" в планету вблизи Северного географического полюса и "выходят" вблизи Южного. Там, где силовые линии "входят" в земной шар, располагается "Южный магнитный полюс". Следовательно, истинный Южный магнитный полюс находится вблизи Северного географического полюса, но так уж исторически сложилось, что Южный магнитный полюс для удобства договорились считать Северным.

(Дипомль -- идеализированная система, служащая для приближённого описания распространения поля. Дипольное приближение основано на разложении потенциалов поля в ряд по степеням радиус-вектора и отбрасывании всех членов выше первого порядка.)

Магнитное поле Земли является векторным и характеризуется положением вектора в пространстве и его напряженностью. Суммарный вектор Т, изображенный на рисунке 1, II, разлагается на горизонтальную Н и вертикальную Z составляющие. Угол I между горизонтальной составляющей Н и полным вектором Т называется магнитным наклонением, а угол D - между направлениями на магнитный и географический полюсы - магнитным склонением. Существуют карты линий равных величин магнитных склонений (изогон), линий равных магнитных наклонений (изоклин) и линий равных значений полной напряженности магнитного поля (изодинам). На Северном магнитном полюсе наклонение равно + 90, на Южном соответственно - 90. В пределах магнитного экватора, не совпадающего с географическим, наклонение равно нулю.

Напряженность современного магнитного поля составляет около 0,3 Гаусс на Экваторе и 0.7 Гаусс в полярных районах. Считается, что в геологическом прошлом величина напряженности могла колебаться, но максимум на порядок величин. Геомагнитное поле Земли за последние 2,0 - 2,5 млрд. лет, что составляет больше половины ее геологической истории, принципиально не изменялось.

Еще в XVII веке было обнаружено изменение магнитного склонения со временем. Так называемые вековые вариации и всех остальных элементов магнитного поля Земли сейчас достоверно установлены и регулярно составляются специальные карты изопор, то есть линий равных годовых изменений какого-либо элемента магнитного поля. Такие карты можно использовать только в определенный, не более 10 лет, интервал времени в связи с периодичностью вековых вариаций, особенно "быстрых". Все магнитные материковые аномалии, например изогоны, то есть линии равных магнитных склонений, медленно, со скоростью 22 км в год (0,2% в год), смещаются в западном направлении (западный дрейф), что объясняется разной угловой скоростью относительного вращения ядра и мантии Земли.

Вариации склонения могут составлять угол в несколько минут а напряжённости около 10-4 Гаусс (Гс). Однако в некоторые дни , в связи с изменением состояния ионосферы при изменении солнечной активности, они могут достигать 0.1 Гс. Такое состояние может длиться несколько дней и называется магнитной бурей.



1.2 Как определяют изменение магнитного поля со временем

Магнитные свойства горных пород определяются содержанием и ориентировкой в них минеральных зерен с различными магнитными характеристиками. Все вещества разделяются на диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные. Первые характеризуются тем, что их атомы не имеют постоянных магнитных моментов и общий магнитный момент атома диамагнетика равен нулю. Атомы вторых уже обладают собственными магнитными моментами, а ферромагнетики характеризуются упорядоченным (параллельным) расположением магнитных моментов в атомах. Для ферромагнетиков существует уровень температуры, так называемая точка Кюри, выше которой упорядочение магнитных моментов не сохраняется, поэтому лавы вулканов обретают намагниченность только после их остывания ниже точки Кюри. К ферромагнетикам относятся также ферримагнетики, атомы которых имеют разные по своему значению магнитные моменты. Ферромагнетики в горных породах являются главными носителями магнитных свойств. Учитывая, что зерна ферро- и ферримагнитных минералов составляют в горных породах незначительный процент, можно прийти к выводу, что намагниченность последних очень слабая.

Любая горная порода, осадочная или магматическая, в момент своего образования приобретает намагниченность по направлению и по величине магнитного поля данного конкретного отрезка времени. Если это осадочная порода, то магнитные частицы, оседая на дно озера, моря или океана, будут ориентироваться по направлению силовых линий геомагнитного поля, существующего в это время и в этом месте. Магматические горные породы, лавовые потоки, интрузивные массивы, застывающие либо на поверхности Земли, либо в земной коре на глубинах в километры, приобретут намагниченность после достижения ими точки Кюри, которая отличается для различных по составу магматических пород. Направление приобретенной намагниченности совпадает с направлением вектора напряженности магнитного поля данного времени в данной точке. В случае осадочных пород приобретенная намагниченность называется ориентационной, в случае изверженных - термоостаточной

Не вдаваясь в довольно сложные характеристики видов намагниченности горных пород и факторов, ее определяющих, подчеркнем ведущую для палеомагнитологии роль естественной остаточной намагниченности. Этот вид намагниченности, будучи однажды приобретенным породой, при благоприятных условиях сохраняется длительное время. Если мы вырежем из горной породы ориентированный в пространстве образец, то можно измерить остаточную намагниченность этой горной породы, а, следовательно, установить направление силовых магнитных линий той эпохи, в которой данная горная порода сформировалась, и, как следствие, вычислить положение геомагнитного полюса, так называемого виртуального, исходя из предположения, что геомагнитное поле представляет собой поле центрального осевого диполя. Проводя замеры следов геомагнитного поля геологического прошлого в массовом порядке в горных породах различного возраста и на разных континентах, а также при бурении глубоководных скважин в океанах, мы получаем возможность выявить эволюцию геомагнитного поля Земли, как бы восстановить его историю. В этом и заключается суть палеомагнитологии.

1.3 Инверсии магнитного поля

Инверсии магнитного поля - это смена знака осесимметричного диполя. В 1906 году Б. Брюн, измеряя магнитные свойства неогеновых, сравнительно молодых лав в центральной Франции, обнаружил, что их намагниченность противоположна по направлению современному геомагнитному полю, то есть Северный и Южный магнитные полюса как бы поменялись местами. Наличие обратно намагниченных горных пород является следствием не каких-то необычных условий в момент ее образования, а результатом инверсии магнитного поля Земли в данный момент. Обращение полярности геомагнитного поля - важнейшее открытие в палеомагнитологии, позволившее создать новую науку магнитостратиграфию, изучающую расчленение отложений горных пород на основе их прямой или обращенной намагниченности. И главное здесь заключается в доказательстве синхронности этих обращений знака в пределах всего земного шара. В таком случае в руках геологов оказывается весьма действенный метод корреляции отложений и событий.

В реальном магнитном поле Земли время, в течение которого происходит изменение знака полярности, может быть как коротким, вплоть до тысячи лет, так и составлять миллионы лет.

Первая такая шкала для последних 3,5 млн. лет была создана в 1963 году А. Коксом, Р. Доллом и Г. Далримплом. В пределах этого интервала они установили две зоны прямой полярности (как современное поле) и одну зону обращенной. С тех пор составлено много магнитостратиграфических шкал, полнота и нижний возрастной предел которых все увеличиваются, а само расчленение становится все более дробным.

Временные интервалы преобладания какой-либо одной полярности получили название геомагнитных эпох, и части из них присвоены имена выдающихся геомагнитологов Брюнесса, Матуямы, Гаусса и Гильберта. В пределах эпох выделяются меньшие по длительности интервалы той или иной полярности, называемые геомагнитными эпизодами. Наиболее эффектно выявление интервалов прямой и обратной полярности геомагнитного поля было проведено для молодых в геологическом смысле лавовых потоков в Исландии, Эфиопии и других местах. Недостаток этих исследований заключается в том, что процесс излияния лав был прерывистым процессом, поэтому вполне возможен пропуск какого-либо магнитного эпизода

Когда появилась возможность по отобранным породам одного возраста, но взятым на разных континентах, определять положение палеомагнитных полюсов интересующего нас временного интервала, то оказалось, что вычисленный осредненный полюс, скажем, по верхнеюрским породам (170 - 144 млн. лет) Северной Америки и такой же полюс по таким же породам Европы будут находиться в разных местах. Получалось как бы два Северных полюса, чего при дипольной системе быть не может. Для того чтобы Северный полюс был один,следовало изменить положение континентов на поверхности Земли. В нашем случае это означало сближение Европы и Северной Америки до совпадения их бровок шельфа, то есть до глубин океана примерно в 200 м. Иными словами, двигаются не полюсы, а континенты.

Подобные операции сейчас проделаны многократно, и траектории кажущихся движений полюсов во времени построены для разных материков. Эти траектории не совпадают между собой и, чтобы добиться их совмещения, следует сдвинуть материки. Восстановление взаимного расположения континентов в геологическом прошлом основано на палеомагнитных данных, и в наше время получены настолько убедительные подтверждения их перемещений, что вряд ли возможно сомневаться в медленных, но постоянных движениях литосферных плит, несущих на себе материки. Следует учитывать, что, проводя палеомагнитные исследования, мы получаем два параметра: направление на полюс и широту, что и позволяет определить положение виртуального полюса данной эпохи. Долгота установлена быть не может.

Применение палеомагнитного метода позволило осуществить детальные реконструкции раскрытия относительно молодых Атлантического, Индийского, Северного Ледовитого океанов и понять историю развития более древнего Тихого океана. Современное расположение континентов - это результат раскола суперконтинента Пангея, начавшегося около 200 млн. лет тому назад. Линейное магнитное поле океанов дает возможность определить скорость движения плит, а его рисунок дает наилучшую информацию для проведения геодинамического анализа.

Благодаря палеомагнитным исследованиям установили, что раскол Африки и Антарктиды произошел 160 млн. лет назад. Наиболее древние аномалии с возрастом 170 млн. лет (средняя юра) обнаружены по краям Атлантики у берегов Северной Америки и Африки. Это и есть время начала распада суперматерика. Южная Атлантика возникла 120 - 110 млн. лет назад, а Северная значительно позже (80 - 65 млн. лет назад) и т.д. Подобные примеры можно привести по любому из океанов и, как бы "читая" палеомагнитную летопись, реконструировать историю их развития и перемещение литосферных плит

1.4 Механизм возникновения магнитного поля

Это может быть удивительно но сегодня нет единой точки зрения на механизм возникновения магнитного поля планет, хотя почти общепризнанной является гипотеза магнитного гидродинамо, основанная на признании существования токопроводящего жидкого внешнего ядра. Тепловая конвекция, то есть перемешивание вещества во внешнем ядре, способствует образованию кольцевых электрических токов. Скорость перемещения вещества в верхней части жидкого ядра будет несколько меньше, а нижних слоев - больше относительно мантии в первом случае и твердого ядра - во втором. Подобные медленные течения вызывают формирование кольцеобразных (тороидальных) замкнутых по форме электрических полей, не выходящих за пределы ядра. Благодаря взаимодействию тороидальных электрических полей с конвективными течениями во внешнем ядре возникает суммарное магнитное поле дипольного характера, ось которого примерно совпадает с осью вращения Земли. Для "запуска" подобного процесса необходимо начальное, хотя бы очень слабое, магнитное поле, которое может генерироваться гиромагнитным эффектом, когда вращающееся тело намагничивается в направлении оси его вращения .

Не последнюю роль играет и солнечный ветер - поток заряжённых частиц, в основном протонов и электронов, идущих от Солнца. Для Земли солнечный ветер представляет собой поток заряженных частиц постоянного направления, а это не что иное, как электрический ток. Согласно определению направления тока он направлен в сторону, противоположную движению отрицательно заряженных частиц (электронов), т.е. от Земли к Солнцу. Частицы образующие солнечный ветер, обладающие массой и зарядом, увлекаются верхними слоями атмосферы в сторону вращения Земли. В 1958 году был открыт радиационный пояс Земли. Это огромная зона в космосе, охватывающая Землю в области экватора. В радиационном поясе основными носителями зарядов являются электроны. Их плотность на 2 - 3 порядка превышает плотность других носителей зарядов. И таким образом существует электрический ток вызванный направленным круговым движением частиц солнечного ветра, увлекаемых круговым движением Земли, порождающий электромагнитное "вихревое" поле.

Следует отметить, что магнитный поток, вызванный током солнечного ветра, пронизывает и вращающийся вместе с Землей поток раскаленной лавы внутри нее. В результате этого взаимодействия в ней наводится электродвижущая сила, под действием которой течет ток, который так же создает магнитное поле. Вследствие этого магнитное поле Земли является результирующим полем от взаимодействия тока ионосферы и тока лавы.

Реально существующая картина магнитного поля Земли зависит не только от конфигурации токового слоя, но и от магнитных свойств земной коры, а так же от относительного расположения магнитных аномалий. Здесь можно провести аналогию с контуром с током при наличии ферромагнитного сердечника и без него. Известно, что ферромагнитный сердечник не только меняет конфигурацию магнитного поля, но и значительно усиливает его.

Достоверно установлено что магнитное поле Земли реагирует на солнечную активность, однако если связывать возникновение магнитного поля планет только с токовыми слоями в жидком ядре, взаимодействующими с солнечным ветром, то можно сделать заключение, что планеты солнечной системы, имеющие одинаковое направление вращения, должны иметь одинаковое направление магнитных полей. Однако, например, Юпитер опровергает это утверждение.

Интересно, что при взаимодействии солнечного ветра с возбужденным магнитным полем Земли, на Землю действует вращающий момент, направленный в сторону вращения Земли. Таким образом, Земля относительно солнечного ветра проявляет себя аналогично двигателю постоянного тока с самовозбуждением. Источником энергии (генератором) в данном случае является Солнце. Поскольку и магнитное поле, и вращающий момент, действующий на землю, зависят от тока Солнца, а последний от степени солнечной активности, то при увеличении солнечной активности должен увеличиваться вращающий момент, действующий на Землю и увеличиваться скорость ее вращения.

1.5 Энергия геодинамо

Что же приводит в действие геодинамо. К 40-м гг. прошлого столетия физики признавали три необходимых условия образования магнитного поля планеты, и последующие научные построения исходили из данных положений. Первое условие - большой объем электропроводящей жидкой массы, насыщенной железом, образующей внешнее ядро Земли. Под ним расположено внутреннее ядро Земли, состоящее почти из чистого железа, а над ним - 2900 км твердых пород плотной мантии и тонкой земной коры, образующей континенты и ложе океана. Давление на ядро, создаваемое земной корой и мантией, в 2 млн. раз выше, чем на поверхности Земли. Температура ядра также крайне высока - около 5000о по Цельсию, как и температура поверхности Солнца.

Вышеописанные параметры экстремальной среды предопределяют второе требование к работе геодинамо: необходимость источника энергии для приведения в движение жидкой массы. Внутренняя энергия отчасти термального, отчасти химического происхождения создает внутри ядра условия выталкивания. Ядро больше разогревается внизу, чем наверху. (Высокие температуры "замурованы" внутри него со времен образования Земли.) Это означает, что более разогретая, менее плотная металлическая составляющая ядра стремится вверх. Когда жидкая масса достигает верхних слоев, она теряет часть своего тепла, отдавая его вышележащей мантии. Затем жидкое железо остывает, становясь плотнее, чем окружающая масса, и опускается. Процесс перемещения тепла путем поднятия и опускания жидкой массы получил название тепловой конвекции.

Третье необходимое условие поддержания магнитного поля - вращение Земли. Возникающая при этом сила Кориолиса отклоняет движение поднимающейся жидкой массы внутри Земли так же, как она поворачивает океанические течения и тропические циклоны, вихри перемещения которых видны на космических снимках. В центре Земли сила Кориолиса закручивает поднимающуюся жидкую массу в штопор или спираль, подобно оторвавшейся пружине.

Земля обладает насыщенной железом жидкой массой, сосредоточенной в ее центре, энергией, достаточной для поддержания конвекции, и силой Кориолиса, закручивающей конвекционные потоки. Данный фактор крайне важен для поддержания работы геодинамо на протяжении миллионов лет. Но нужны новые знания, чтобы ответить на вопрос о том, как образуется магнитное поле и почему время от времени полюса меняются местами.



2. Природа вращения Земли

2.1 Теория №1

2.1.1 Введение

Со времен Галилея известно, что Земля вращается. Однако причина вращения до сих пор не установлена. Нет ответа на вопрос: почему она вращается с запада на восток, а не каким-то иным образом? Что ограничивает степени свободы? На этот счет есть различные мнения. Существует мнение, что Земля вращается по инерции, приобретя когда-то импульс движения. Есть и другая гипотеза, которая основывается на идее гидромагнитного динамо С.И.Брагинского. В этой модели считается, что течение электропроводящей жидкости в расплавленном ядре Земли аналогично движению проводника вызывает магнитоэлектрический эффект. Это движение складывается с еще одним движением - с вращением Земли. В результате индуцируется электрический ток, а он рождает магнитное поле точно также как в обычной динамо-машине. В этой модели возникновение магнитного поля Земли связывается с ее вращением, считая вращение первичным фактором, а появление магнитного поля - вторичным. Однако, как будет показано ниже, эта модель не в состоянии объяснить множество явлений, происходящих как на Земле, так и в ее недрах, поэтому не может считаться правильной.

До начала 20-го века считалось, что Земля вращается равномерно, а период ее вращения использовался даже как единица времени. Однако в результате наблюдений выяснилось, что Земля вращается неравномерно. Происходят годовые и полугодовые колебания скорости вращения, месячные и полумесячные колебания скорости, при которых продолжительность суток может как уменьшаться, так и возрастать на несколько тысячных долей секунды. Причина таких изменений скорости вращения Земли не установлена. Ее не в состоянии объяснить идея гидромагнитного динамо Брагинского. Особенно непонятно, за счет чего скорость вращения Земли может увеличиваться. Реальные изменения скорости вращения Земли опровергают идею вращения ее по инерции. Видно, что для раскрытия механизма вращения Земли необходимо привлекать совершенно новые идеи. Необходимо раскрыть физические эффекты, приводящие к ее вращению, а также вести поиск модельного подтверждения механизма вращения Земли.

2.1.2 Интегральный электромагнитогидродинамический и термический эффект

Исследования в области теории физического вакуума [2] позволили установить физические явления, которые на наш взгляд могут приблизить ответы на перечисленные выше вопросы. Речь, в частности, идет о физических эффектах, в которых при протекании электрического тока через электропроводную среду, помещенную в магнитное поле, в зонах расположения электродов возникают градиенты температуры среды, а также вихревые движения среды, обусловленные появлением момента силы в направлении перпендикулярном вектору магнитной индукции [2]. Как отмечено в [2], направление вихревого движения среды M задается векторным произведением M=BxE, а направление вектора теплового потока Q задается двойным векторным произведением: Q=[BxE]xB. Этот интегральный электромагнитогидродинамический и термический эффект, наблюдаемый в лабораторных условиях, может быть распространен на большое количество природных явлений. Ниже будут описаны некоторые лабораторные эксперименты, которые демонстрируют названные физические эффекты. Они, на наш взгляд, позволяют понять и раскрыть механизм вращения Земли.

2.1.3 Механизм вращения Земли

Поведение электропроводной жидкости в магнитном поле - это проявление физических эффектов, которые имеют большую аналогию с вращением Земли, а также с некоторыми другими явлениями в недрах Земли и на ее поверхности. Приводим описание эксперимента.

Эксперимент №1. Схема эксперимента представлена на рис.1.

Рис.1. Вихревое движение электропроводной жидкости.

На рисунке изображены: 1 - сосуд, 2 - расплавленный металл, 3 - спиральная катушка, по которой пропускается электрический ток, 4 - металлическое кольцо, подключенное к источнику тока, 5 - электрод, подключенный к источнику тока.

Сосуд с расплавленным оловом помещен в магнитное поле, вектор магнитной индукции которого направлен вертикально. В центральной части сосуда в жидкость опущен электрод. Второй электрод выполнен кольцевым, установлен по периметру сосуда и опущен в жидкость.

При подключении тока расплавленный металл приходит в движение. Наблюдается вихревое движение расплавленного олова. В центре образуется глубокая воронка. Направление движения расплавленного металла показано стрелкой на виде сверху. С увеличением тока скорость вихревого движения возрастает. При изменении направления магнитного поля - направление вихревого движения расплавленного олова меняется на противоположное.

Одновременно с вихревым движением жидкости проявляется еще один физический эффект - появление градиента температуры. Это физический эффект проявляется в эксперименте. Наблюдается образование твердой фазы металла в центре сосуда или по краю (рис.2, рис.3).

Рис.2. Вихревое движение электропроводной жидкости и образование твердой фазы металла в центре сосуда.

На рис. 2 изображены: 1 - сосуд, 2 - расплавленный металл, 3- спиральная катушка, по которой пропускается электрический ток, 4 - металлическое колцо, подключенное к источнику тока, 5 - электрод, подключенный к источнику тока, 6 - твердый металл. При полярности приложенного напряжения такой, как показано на рис.2, твердая фаза металла появляется в центре. Если произвести кратковременное отключение тока, то твердый островок застывшего металла начинает таять. Повторное включение тока снова приводит к интенсивному образованию твердого олова в центре. Если в процессе роста твердого участка, не отключая тока, поменять направление магнитного поля, так как показано на рис.3, то направление вихревого движения расплавленного металла меняется на противоположное. Одновременно наблюдается интенсивное расплавление твердого участка в центре. При этом у металлического кольца по краю сосуда наблюдается появление твердого олова (рис.3).



Рис.3. Вихревое движение электропроводной жидкости и образование твердой фазы металла по краю сосуда.

На рис.3 изображены: 1 - сосуд, в котором находится расплавленный металл 2 - олово, 3- спиральная катушка, по которой пропускается электрический ток, 4 - металлическое колцо, подключенное к источнику тока, 5 - электрод, подключенный к источнику тока, 6 - твердый металл.

Таким образом отчетливо фиксируется появление градиента температуры между центральным и периферийным электродами. При полярности приложенного напряжения такой, как показано на рис.2, в зоне "полюса" раплав затвердевает, а в зоне "экватора" происходит увеличение температуры. При смене полярности, такой как показано на рис.3, в зоне "полюса" твердая фаза расплавляется, а в зоне условного "экватора" происходит образование твердой фазы. Это же наблюдается при изменении направления протекания тока и при неизменной полярности магнита. При одновременном изменении направления тока и магнитного поля направление вихревого движения остается неизменным. При этом неизменным остается и направление теплового потока.

Эти эксперименты послужили основанием предположить, что наблюдаемые в них физические эффекты, могут лежать в основе механизма вращения Земли. Возникающий градиент температуры, наблюдаемый в эксперименте, имеет аналогию с наличием низких температур в полярных зонах Земли.

Мы считаем, что в основе образования вечной мерзлоты на Земле и низких температур в полярных зонах Земли лежит рассмотренный выше температурный эффект. В рассмотренном эксперименте магнитное поле имеет такое же направление, как и направление магнитного поля Земли. Вращения электропроводной жидкости имеет такое же направление, что и направление вращения Земли. Остается выяснить, где же та батарея, которая своим "плюсом" подключена к земным полюсам, а "минусом" к экватору и есть ли такая батарея? Оказывается, такая "батарея" существует в космосе. Она и заставляет Землю вращаться.

3. Солнце заряжает космическую батарею, батарея вращает Землю

Для подтверждения сказанного выше воспользуемся результатами космических исследований. Если рассмотреть Землю и ближний космос, то можно увидеть следующее (см. рис.4). Земля находится в потоках солнечного ветра, который представляет собой в основном поток протонов и электронов. В 1958 году был открыт радиационный пояс Земли. Это огромная зона в космосе, охватывающая Землю в области экватора. В радиационном поясе основными носителями зарядов являются электроны. Их плотность на 2 - 3 порядка превышает плотность других носителей зарядов.

Рис.4. Распределение электрических зарядов в приполярных и в приэкваториальных областях Земли.

Солнечный ветер проникает в околоземное пространство через каспы, в зонах полюсов (показано жирными стрелками). В полярных зонах преобладают протоны. Распределение электрических зарядов в приполярных и в приэкваториальных областях Земли приводит к тому, что в космосе у Земли есть огромной мощности батарея. Ее "плюс" находится в зонах северного и южного полюсов, а "минус" в зоне экватора. На рис.4 мы видим полную аналогию с проведенным экспериментом, показанным на рис.2. В нашем эксперименте "плюс" подключен в точке прохождения условной оси вращающейся жидкости. Для электрического тока от космической батареи цепью является атмосфера Земли и сама Земля от полюсов к экватору. В таком же направлении протекает ток в жидкости в условиях нашего экспермента (рис.2). Как и в эксперименте (рис.2) наблюдается понижение температуры в зоне оси вращения электропроводной жидкости, так и в зоне земных полюсов наблюдаются низкие температуры. Находит объяснение противоречие: почему тепловой поток, идущий от центра Земли к ее поверхности, не в силах справиться с вечной мерзлотой? Причина этого состоит в том, что большой вклад в образование зон холода на Земле вносит температурный эффект, описанный в [2] и продемонстрированный на рис 2.

Для убедительности приведем описание еще одного эксперимента, более близкого к реальным условиям, в которых находится наша планета. Этот эксперимент показан на рис.5.

Эксперимент №2. В воду с примесью солей опущен намагниченный шар, установленный на ось, который имеет возможность вращения. Шар намагничен так, как показано на рис.5. Шар моделирует Землю. Вода с примесью солей моделирует электропроводную атмосферу. При подключении положительного электрода к оси, а отрицательного электрода к электропроводной жидкости наблюдается вращение шара так, как показано на рис.5. При смене полярности, направление вращения шара изменяется на противоположное. Измерения температуры показали понижение ее в зоне оси шара при приложении положительного ("+") потенциала к оси и, соответственно, повышение температуры в зоне оси шара при обратной полярности. Одновременно фиксируется изменение температуры в зоне условного экватора.



Рис.5. Вращение намагниченного шара в электропроводной жидкости.

На рис.5 изображены: 1 - сосуд, 2 - электропроводная жидкость, 3 - металлический диск, 4,5 - намагниченные полушария, 6 - ось, 7 - электрод, 8 - подшипник, 9 - электрод.

При полярности источника питания такой, как это показано на рис.5, видим, что этот эксперимент хорошо моделирует вращение Земли. И вращение электропроводной жидкости, и понижение температуры в зоне расположения оси вращения, очень похоже на то, что наблюдается в земных условиях. Это, на наш взгляд, наглядная модель для изучения вращения Земли.

Мы считаем, что за образование ледяных покровов в полярных зонах, за вечную мерзлоту и за вращение Земли отвечают описанные в [2] и продемонстрированные в экспериментах физические эффекты. Следует отметить, что появление низких температур в полярных зонах, возникающих от действия описанного физического эффекта, маскируется низкой солнечной радиацией в этих зонах. Мы считаем, что эти два фактора действуют совместно. При этом один из факторов - солнечная радиация, учеными учитывался, а о существовании другого никто не подозревал.

Эксперимент №3.Если положительный электрод подключить к оси шара, а второй (отрицательный) электрод поместить в воде в ближнюю зону намагниченного шара в северном полушарии, то в зоне второго электрода фиксируется активное локальное вихревое движение жидкости, напоминающее циклон или торнадо.

На рис.6 представлен этот эксперимент. На рис.6 изображены: 1 - сосуд, 2 - электропроводная жидкость, 3 - металлический диск, 4,5 - намагниченные полушария, 6 - ось, 7 - электрод, 8 - подшипник, 9 - электрод, 10 - изолятор, 11 - вихрь.

Рис.6. Вращение намагниченного шара и возникновение локального вихревого движения жидкости, напоминающего циклон в северном полушарии.



Направление вихревого движения жидкости полностью соответствует вихрям циклонов в северном полушарии. При этом одновременно с таким мини-циклоном наблюдается вращение намагниченного шара. Эксперимент №4. Если второй (отрицательный) электрод поместить в ближнюю зону намагниченного шара в южном полушарии, в зоне электрода также фиксируется активное вихревое движение жидкости (рис.7). На рис.7 изображены: 1 - сосуд, 2 - электропроводная жидкость, 3 - металлический диск, 4,5 - намагниченные полушария, 6 - ось, 7 - электрод, 8 - подшипник, 9 - электрод, 10 - изолятор, 11 - вихрь. Наблюдается вихревое движение, в котором направление вращения полностью соответствует вихрям циклонов в южном полушарии (рис.7). При этом одновременно с появлением мини-циклона наблюдается вращение намагниченного шара.

Рис.7. Вращение намагниченного шара и возникновение локального вихревого движения жидкости, напоминающего циклон в южном полушарии.



Эксперимент №5. Если второй электрод поместить в воде в зоне экватора (рис.8), то в зоне электрода не наблюдается вихревого движения жидкости. Наблюдается безвихревое движение жидкости вдоль экватора. При этом одновременно наблюдается вращение намагниченного шара. На рис.8 изображены: 1 - сосуд, 2 - электропроводная жидкость, 3 - металлический диск, 4,5 - намагниченные полушария, 6 - ось, 7 - электрод, 8 - подшипник, 9 - электрод, 10 - изолятор.

Рис.8. Вращение намагниченного шара и возникновение безвихревого движения жидкости в зоне условного экватора.

Эксперимент №6. Если первый (положительный) электрод подключить к оси шара, а два вторых (отрицательных) электрода поместить в ближнюю зону намагниченного шара одновременно в северном и южном полушарии, как это показано на рис.9, то в зонах вторых электродов фиксируются вихревые движения жидкости в противоположных направлениях. Наблюдаются вихревые движения жидкости, в которых направления вращений полностью соответствует вихрям циклонов в северном и южном полушариях. При этом одновременно с появлением мини-циклонов наблюдается вращение намагниченного шара.

На рис.9 изображены: 1 - сосуд, 2 - электропроводная жидкость, 3 - металлический диск, 4,5 - намагниченные полушария, 6 - ось, 7 - электрод, 8 - подшипник, 9 - электроды, 10 - изоляторы, 11 - вихри.

Рис.9. Вращение намагниченного шара и возникновение локальных вихревых движений жидкости, напоминающих циклоны в северном и южном полушарии.

Если плавно перемещать электрод в ближней зоне магнита от экватора к полюсам, то заметное вихревое движение жидкости начинает появляться где-то в зоне седьмой-десятой параллели (если условно проводить аналогию с Землей). При дальнейшем перемещении к полюсам интенсивность мини-циклонов возрастает.



2.1.4 Причины возникновения циклонов, тайфунов, торнадо

Описанные выше эксперименты имеют много аналогий с Землей. Как известно, в экваториальной зоне Земли никогда не бывает тайфунов, смерчей и циклонов. Тропические циклоны появляются в зонах не ближе 50 от экватора. Ветры в циклонах в северном полушарии дуют против часовой стрелки, а в циклонах в южном полушарии дуют по часовой стрелке. В этом проявляется полное совпадение с проведенными экспериментами. Направления ветров в циклонах против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии традиционно объяснялось влиянием отклоняющей силы Кориолиса, возникающей при вращении Земли. Отсутствием силы Кориолиса на экваторе соответственно традиционно объяснялось отсутствие циклонов в зоне экватора.

Мы специально проверили на наших моделях, насколько справедливы такие утверждения. Мы искусственно затормаживали и полностью останавливали нашу маленькую "Землю" при проведении экспериментов. Вихри по-прежнему наблюдались в верхней половине шара и в нижнем полушарии. При этом ни их интенсивность, ни их направление вращения никак не зависели ни от вращения намагниченного шара, ни от его остановки. В зоне условного экватора, при заторможенном намагниченном шаре, движение жидкости параллельно экватору оставалось таким же, как и при вращении шара.

Мы считаем, что в механизме образования циклонов, торнадо, смерчей основной вклад вносит не кориолисова сила и конвекционные потоки воздуха, а электрические токи в атмосфере и магнитное поле Земли. Сила Кориолиса также проявляется, но она не является единственной и основной. Однако кориолисову силу традиционно считали единственной в то время как она лишь маскирует тот физический эффект, который играет основную роль. Эти два фактора действуют совместно. При этом один из факторов - силу Кориолиса, ученые учитывали, а о существовании другого фактора никто не подозревал.

В то же время, еще в 1908 Биркеланном были обнаружены в полярных зонах сильные электрические токи, направленные к Земле. Их называют авроральными электроструями. Затем были обнаружены и экваториальные электроструи. Мы считаем, что при протекании токов в электроструях в условиях существования магнитного поля Земли возникают названные атмосферные явления - циклоны, смерчи. Мы считаем, на основании приведенных модельных экспериментов, что основные явления в атмосфере, происходят от влияния "космической батареи", образованной отрицательным зарядом радиационного пояса Земли и положительным зарядом приполярных космических зон в условиях магнитного поля Земли (рис. 4). Эта же "космическая батарея" вращает Землю. Мощность космической батареи огромна. Ее постоянно заряжает солнце своим солнечным ветром. После вспышек на солнце заряд "космической батареи" возрастает, что приводит к колебаниям скорости вращения Земли.

Этот же механизм вносит значительный вклад в образование зон холода в полярных областях. Этот же механизм вносит основной вклад в образование и поддержание вечной мерзлоты. Этот же механизм приводит к образованию циклонов, вихрей, смерчей. В основе всех перечисленных явлений лежат описанные в [2] физические эффекты. Как видим, и вращение планеты, и возникновение полярного холода, и появление вечной мерзлоты, и образование вихрей, циклонов, торнадо, и температурные эффекты в циклонах и смерчах обусловлены единым механизмом. Все это - результат действия обнаруженных интегральных электромагнитогидродинамических и термических эффектов.

2.1.5 Некоторые предположения

Если считать, что для Земли проявляется такой же температурный эффект, как в нашем эксперименте, то в зоне земной оси должно наблюдаться понижение температуры. Это должно приводить образованию твердой фазы в жидком ядре Земли. Внутри жидкого ядра по земной оси должен располагаться твердый керн, который должен иметь приблизительно такую форму, как это показано на рис.9.

Рис.10. Твердый "керн" в расплавленном ядре Земли.

Поэтому, на наш взгляд, Земля имеет несколько иное внутренне строение, вопреки тому, как принято считать. Мы считаем, что расплавленное ядро планеты пронизывает твердый керн в направлении от одного полюса к другому. Наличие твердого керна приводит к тому, что расплавленная ядро Земли, по нашему предположению, имеет не шарообразную форму, как это принято считать, а форму близкую к форме тора.

По нашему мнению, для проверки этого предположения можно провести исследования различий распространения сейсмических волн вдоль земной оси и поперек ее.

И еще несколько предположений. Как известно, примерно каждые 500 тыс. лет на Земле происходит смена полярности магнитных полюсов. Северный и южный магнитные полюсы планеты меняются местами. Согласно нашим экспериментам, если произойдет смена магнитных полюсов, то это приведет к перераспределению температур на Земле. В результате повысится температура на полюсах и понизится на экваторе. Как следствие - исчезнут полюса холода. Ледяные шапки планеты растают. Климат станет умеренный по всей планете. Полярные зоны будут прогреваться за счет проявления описанного в температурного эффекта, а температуру в экваториальной зоне будет снижать этот же эффект, действуя против солнечной радиации. Поменяются направления вращения циклонов. Циклоны в северном полушарии будут иметь вращение по часовой стрелке, а в южном против часовой стрелки. Твердое субъядро планеты и наш предполагаемый керн полностью расплавятся. Но самое главное, поменяется направление вращения Земли! Солнце остановится, потом пойдет вспять и станет всходить на западе, а заходить на востоке.

2.2 Теория №2

2.2.1 Тезисы

1. Причиной вращения планет вокруг своей оси является внешний источник энергии - Солнце.

2. Механизм вращения следующий:

Солнце нагревает газообразную и жидкую фазы планет (атмосфера и гидросфера).

В результате неравномерности нагрева возникают `воздушные' и `морские' течения, которые посредством взаимодействия с твердой фазой планеты начинают ее раскручивать в ту или иную сторону.

Конфигурация твердой фазы планеты, как лопатки турбины, определяет направление и скорость вращения.

3. Если твердая фаза не достаточно монолитна и тверда, то происходит ее перемещение (дрейф континентов).

4. Перемещение твердой фазы (дрейф континентов) может привести к ускорению или замедлению вращения вплоть до перемены направления вращения и т.д. Возможны колебательные и прочие эффекты.

5. В свою очередь, аналогично перемещаемая твердая верхняя фаза (земная кора) взаимодействует с нижележащими более стабильными в смысле вращения слоями Земли. На границе контакта выделяется большое количество энергии в виде тепла. Это тепловая энергия, по-видимому, и является одной из основных причин нагрева Земли. И эта граница является одним из районов, где происходит образование горных пород и минералов.

6. Все эти ускорения и замедления имеют долговременное действие (климат), и кратковременное действие (погода), и не только метеорологическое, но и геологическое, биологическое, генетическое.

2.2.2 Подтверждения

Просмотрев и сопоставив имеющиеся астрономические данные по планетам [5] Солнечной системы делаю вывод, что данные по всем планетам укладываются в рамки данной теории. Там где есть 3 фазы состояния вещества там, скорость вращения наибольшая.

Более того, одна из планет, имея сильно вытянутую орбиту, имеет явно неравномерную по величине (колебательную) скорость вращения в течение своего года.

Интересны причины вращения вокруг своей оси Солнца. Какие силы это вызывают?

Несомненно, внутренние, поскольку поток энергии идет изнутри самого Солнца. А неравномерность вращения от полюса к Экватору? На это ответа пока нет.

Прямые измерения показывают, что скорость вращения Земли меняется в течение суток, так же как и погода. Так, например, согласно [6] "Отмечены также периодические изменения скорости вращения Земли, соответствующие смене времен года, т.е. связанные с метеорологическими явлениями, в сочетании с особенностями распределения суши по поверхности земного шара. Иногда происходят внезапные изменения скорости вращения, не получившие объяснения...

В 1956г внезапное изменение скорости вращения Земли произошло после исключительно мощной вспышки на Солнце 25 февраля этого года". Также , согласно [11] " с июня по сентябрь Земля вращается быстрее , чем в среднем за год, а остальное время - медленнее".

Поверхностный анализ карты морских течений показывает, что большей частью морские течения определяют направление вращения земли. Северная и Южная Америка - приводной ремень всей Земли, через них два мощных течения крутят Землю. Другие течения передвигают Африку и образуют Красное море.

Другие данные показывают, что морские течения вызывают дрейф части континентов [7]. " Исследователи Северо-западного университета США, а также нескольких других североамериканских, перуанских и эквадорских институтов..." использовали спутники для анализа измерения рельефа Анд. "Полученные данные обобщила в своей диссертации Лиза Леффер-Гриффин". На следующем рисунке показаны результаты этих двухлетних наблюдений и исследований.

Черными стрелками показаны векторы скорости перемещения контрольных точек.

Анализ этой картины еще раз ясно показывает, что Северная и Южная Америка - приводной ремень всей Земли.

Аналогичная картина наблюдается вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки, напротив точки приложения сил от течения находится район сейсмической активности и в результате - знаменитый разлом. Имеются параллельные цепочки гор которые наводят на мысль о периодичности выше описанных явлений.

Практическое приложение

Получает объяснение и наличие вулканического пояса - пояса землетрясений. Пояс землетрясений не что иное, как гигантская гармошка, которая под действием растягивающих и сжимающих переменных сил постоянно находится в движении. Следя за ветрами и течениями можно определить точки (районы) приложения раскручивающих и тормозящих сил и далее используя предварительно построенную математическую модель участка местности, можно математически строго, по сопромату рассчитать землетрясения! Получают объяснение суточные колебания магнитного поля Земли, возникают совершено иные объяснения геологических и геофизических явлений, возникают дополнительные факты для анализа гипотез о происхождении планет солнечной системы. Получает объяснение образование таких геологических образований, как островные дуги, например Алеутские или Курильские острова. Дуги образуются со стороны противоположной действию морских и ветровых сил, как результат взаимодействия подвижного континента (например, Евразия) с менее подвижной океанской корой (например, Тихий океан). При этом океанская кора не передвигается под материковую, а наоборот материк, надвигается на океан, и только в тех местах, где океанская кора передает усилия на другой континент (в данном примере Америка) океанская кора может подвигаться под континент и здесь дуг не образуется. В свою очередь, аналогично Американский континент передает усилия на кору Атлантического океана и через нее на Евразию и Африку, т.е. круг замкнулся. Подтверждением такого перемещения является блочная структура разломов дна Тихого и Атлантического океана, перемещения происходят блоками вдоль направления действия сил. Получают объяснения некоторые факты:

· почему вымерли динозавры (изменилась, уменьшилась скорость вращения и значительно увеличилась продолжительность дня возможно до полной перемены направления вращения);

· почему происходили периоды оледенений;

· почему у некоторых растений иной генетически определенный световой день.

Через генетику получает объяснение и такая эмпирически алхимическая астрология. Экологические проблемы, связанные даже с незначительным изменением климата, через морские течения могут существенно повлиять на биосферу Земли. Иными словами, надо сначала разобраться во всех взаимосвязях, а затем научиться управлять вращением Земли - это одна из задач дальнейшего развития цивилизации.

2.2.3 Исследования



1. Мощность солнечного излучения при подходе к Земле огромна ~ 1.5 квт.ч/м2.

2. Воображаемое тело Земли, ограниченное поверхностью, которая во всех точках перпендикулярна к направлению гравитации и имеет один и тот же потенциал силы тяжести называется геоидом.

В действительности даже морская поверхность не соответствует форме геоида. Форма, которую мы видим в разрезе, является той самой более или менее уравновешенной гравитационной формой, какую достиг земной шар.

Существуют и локальные отклонения от геоида. Например, Гольфстрим возвышается над окружающей поверхностью воды на 100-150 см, возвышено Саргассово море и, наоборот понижен уровень океана у Багамских островов и над желобом Пуэрто-Рико. Причиной этих небольших различий являются ветры и течения. Восточные пассатные ветры гонят воду в западную часть Атлантики. Гольфстрим уносит этот избыток воды, поэтому его уровень выше уровня окружающих вод. Уровень Саргассова моря выше потому, что оно является центром круговорота течений и в него со всех сторон нагоняется вода.

Морские течения:

- Система Гольфстрим

Мощность при выходе из Флоридского пролива составляет 25 млн м3/ с , что в 20 раз превышает мощность всех рек на земле. В открытом океане мощность увеличивается до 80 млн м3/ с при средней скорости 1.5 м/c.

- Антарктическое циркумполярное течение (АЦП), крупнейшее течение мирового океана, называемое также Антарктическим круговым течением и т.д. Направлено на восток и опоясывает Антарктиду непрерывным кольцом. Длина АЦП 20 тыс. км, ширина 800 - 1500 км. Перенос воды в системе АЦП ~ 150 млн м3/ с. Средняя скорость на поверхности по данным дрейфующих буев 0.18 м/c.

- Куросио - аналог Гольфстрима, продолжается как северо-Тихоокеанское (прослеживается до глубины 1-1.5 км, скорость 0.25 - 0.5 м/c), Аляскинское и Калифорнийское течения (ширина 1000 км средняя скорость до 0.25 м/c, в прибрежной полосе на глубине ниже 150 м проходит устойчивое противотечение).

- Перуанское, течение Гумбольта (скорость до 0.25 м/c, в прибрежной полосе имеются Перуанское и Перуано-Чилийское противотечения направленные на юг).

Современные знания о синхронности ледниковых и межледниковых периодов на всем земном шаре свидетельствуют не столько об изменении потока солнечной энергии, сколько о циклических перемещениях земной оси. То, что оба эти явления существуют, было доказано со всей неопровержимостью [9]. Когда на Солнце появляются пятна, ослабевает интенсивность его излучения. Максимальные отклонения от нормы интенсивности редко составляют более 2%, что явно недостаточно для возникновения ледового покрова. Второй фактор был изучен уже в 20-е годы Миланковичем, который вывел теоретические кривые колебаний солнечной радиации для различных географических широт. Есть данные, указывающие на то, что в плейстоцене в атмосфере было больше вулканической пыли. Слой антарктического льда, соответствующего возраста содержат вулканического пепла больше, чем более поздние слои (см. следующий ниже рисунок А. Гоу и Т.Вильямсон, 1971). Больше всего пепла обнаружено в слое, возраст которого 30000--16000 лет. Изучение изотопов кислорода показало, что этому же слою соответствуют более низкие температуры. Безусловно, этот аргумент свидетельствует о высокой вулканической деятельности.



Средние вектора движения литосферных плит (по данным лазерных спутниковых наблюдений за последние 15 лет) [14]

Кривые палеотемператур и интенсивности вулканической деятельности, полученные путем исследования пробы льда на станции Берд в Антарктиде.

В ледяном керне обнаружены слои вулканического пепла. Графики показывают, что после интенсивной вулканической деятельности начался конец оледенения. Сама вулканическая деятельность (при постоянстве солнечного потока) в итоге зависит от разности температур между экваториальными и полярными областями и конфигурации, рельефа поверхности материков, ложа океанов и рельефа нижней поверхности земной коры !

В. Фарранд (1965) и другие доказали, что события на начальном этапе ледникового периода происходили в следующей последовательности 1 -- оледенение, 2 -- охлаждение суши, 3 -- охлаждение океана. На завершающей стадии сначала происходило таяние ледников и только потом потепление.

Движения литосферных плит (блоков) слишком медленны, чтобы прямо вызвать такие последствия. Вспомним, что скорость движения в среднем 4 см в год. За 11000 лет они сместились бы всего на 500 м. Но этого достаточно чтобы в корне изменить систему морских течений и таким образом уменьшить перенос тепла в полярные области. Достаточно повернуть Гольфстрим или изменить Антарктическое циркумполярное течение и оледенение обеспечено! Период полураспада радиоактивного газа радона составляет 3.85 суток, появление его с переменным дебетом на поверхности земли выше толщи песчано-глинистых отложений (2-3км) указывает на постоянное образование микротрещин, которые являются результатом неравномерности и разнонаправленности постоянно меняющихся в ней напряжений. Это является еще одним подтверждением данной теории вращения Земли. Хотелось бы проанализировать карту распределения радона и гелия по земному шару, к сожалению, я такими данными не располагаю. Гелий является элементом, который для своего образования требует [10] значительно меньшей энергии чем другие элементы (кроме водорода).