地磁场的温差电自转相对运动产生电磁场起源论.doc

摘要:  本文提出了地球温差电自转相对运动产生地球电磁场,特别是地球磁场形成的真正原因。  关键词:  温差电现象    电四极子    毕奥—萨伐尔定律    库仑定律   等效点电荷Q    英国物理学家吉伯(William Gilbert)于1600年首次证实地球存在地磁场。    在近似情况下,地磁场和一均匀磁化球体或磁偶极子的磁场分布相类似,地磁场由稳定磁场和变化磁场两部分组成,其中大约94%为稳定磁场。    关于稳定磁场的起源有多种假说,主要一种假说认为地核中物质对流动所形成的涡流是偶极子磁场的形成原因。变化磁场主要起因于电离层中存在的电流和太阳喷射出来的带电粒子流。    经笔者对地磁场研究后认为,地磁场的真正来源是地球温差电的自转相对运动产生的电磁场,其中的磁场就是地磁场。一、地球的温差电现象    如果我们在一绝缘金属棒的一端加热,实验表明,此时在金属棒的两端便会形成一个电位差,产生这一现象的原因可解释为:金属棒中的自由电子好象气体一样,当温度不均时会产生热扩散,自由电子将从高温端扩散到低温端,从而在导体内形成电场。此时在金属棒内形成电位差,直至这种非静电力的热扩散与导体内电场相平衡为止,从而使金属棒内高温端带正电,低温端带负电。这就是温差电现象。二、地磁场的温差电自转相对运动产生电磁场起源论     由于地球内部温度约4000~5000℃,而地球表面温度较低,因此,地球存在一个温差电电场。地球的温差电电场将在地球发生自转的过程中产生出地球的温差电电磁场,其中的磁场就是地磁场,这一学说就是地磁场的温差电自转相对运动产生电磁场起源论。    自转着的地球,除围绕观测者所在地点的转轴上的点以外,地球上其他任意一点处都在围绕观测者做圆周运动。由于温差电的存在,温差电围绕观测者做圆周运动必然产生电磁场,其中的磁场就是地磁场。观测者的坐标系原点可以取在地心,或者地球表面,也可以在地球以外的任何地点观测,不论怎样,地球的温差电自转相对运动产生电磁场始终存在。三、电四极子自转相对运动产生电磁场的现象     为简化地球的温差电电荷相对运动产生电磁场中的磁场部分的理解,可以设想出一个双电偶极子(电四极子)绕重叠中心由西向东旋转,产生电磁场的情况作类比。让电四极子的正电荷在内侧中心重合(类似地心),负电荷分开在外侧(类似地球表面)。通过简单的计算发现,不论观测者静止在正电重叠中心观察,还是固定静止于电四极子负电边缘的一端观察或是在其它位置观察,总会得到一个总电量为零,而电磁场不为零的结果,这和地球温差电电荷自转产生电磁场情况相似。四、地球电磁场的计算下面对地球的电磁场的电磁场强度计算如下:1、一般表达式除围绕观测者所在地点的转轴上的点以外,地球每一点处的温差电电荷都在围绕地球表面或内部的观测者,作匀速圆周运动,用毕奥-萨伐尔定律进行计算如下:    假设J(x′ )表示地球x′点处的温差电的电流密度,d V′为地球的体积元,r为观测者的观测点P (x)到地球x′点的距离,那么,在地球表面观测点P(x)点处的磁感应强度为          B (x) = u∫J (x′ )×r dV′/4πr³其中u为磁导率,积分遍及整个地球温差电电荷分布区域。而地球电磁场的电场强度为          E(x) = ∫ρ(x′) r d V′/4πεr³其中,ρ(