Энергетика и промышленность России - избранные материалы.
ВЫПУСК 182.

Будущее энергетики – геоэлектричество?

Фундаментальная проблема геофизики о генерации магнитного поля Земли до настоящего времени остается нерешенной.

В попытке объяснить происхождение земного магнетизма учеными было выдвинуто множество гипотез. Они рождались и умирали под напором новых экспериментальных данных. В настоящее время совершенно определенно установлено, что часть магнитного поля Земли создается магнитными массами в случаях аномального поля, а основная часть предположительно порождается конвективными токами, циркулирующими во внешнем жидком ядре Земли. Это так называемая гипотеза гидромагнитного динамо, на которой базируются современные воззрения на природу геомагнитного поля, объяснения механизма его возбуждения и сохранения.

Динамо-гипотеза уже в своей основе содержит ряд существенных недостатков и неопределенностей, отмечаемых учеными-геофизиками. И хотя эта гипотеза объясняет ряд закономерностей геомагнитного поля, она не может объяснить закономерности, связанные не с существованием, а с образованием магнитных полюсов, что создает почву для различного, до конца не обоснованного, толкования целого ряда природных явлений.

Известно, что на протяжении геологической истории земное магнитное поле неоднократно изменяло свою полярность. С позиций рассматриваемой гипотезы это экстремальное событие в жизни планеты может объясняться следующим: «В зависимости от величины поля и скорости углового вращения Земли модель динамо может осуществлять колебания со случайными обращениями знака поля» (В. Орленок, «Основы геофизики»). Остается добавить, что важно, эта гипотеза не может быть проверена контролируемым экспериментом.

Отсутствие научного и экспериментально обоснованного решения фундаментальной проблемы о происхождении собственного магнитного поля Земли ограничивает развитие науки о Земле, механизме солнечно-земных связей, обуславливает непредсказуемость и последствия природных катастроф.

На основе научного открытия об электродинамической индукции, с учетом известных научных фактов и физических закономерностей, разработана новая концепция геомагнетизма, которая обосновывает механизм генерации магнитного поля, позволяет дать объяснения известным научным фактам и в определенной степени предсказать ожидаемые изменения в структуре и аномалиях геомагнитного поля и природных процессов. Основой предлагаемой новой гипотезы является геоэлектричество.

Отметим известные научные данные современной геофизики, которые важны при построении новой концепции.



Электричество Земли

В работе профессора Томского университета А. Воробьева «Физические условия залегания и свойства глубинного вещества» обосновывается гипотеза о том, что в земных недрах возможно преобразование различных видов энергии в энергию высоких электростатических полей: «Свободные электрические заряды в минералах и породах могут возникать под влиянием постоянно действующих факторов, как то: петростатическое давление, радиоактивные излучения, градиенты температур, давлений или концентраций, изменение химического состава и проч., в цепи, включающей тела разной проводимости и диэлектрической проницаемости. Заряжение пород и сохранение зарядов возможны в земной коре до глубины менее 15 км».

Возможность реального существования рассматриваемых А. Воробьевым процессов подтверждается и обоснованиями, изложенными в фундаментальной монографии Л. Леба «Статическая электризация». Доказательства о возможности накопления зарядов, электрического пробоя среды, влияния этих процессов на природные явления приводятся также в работах Д. Дудышева, Г. Поспелова и др.

Таким образом, есть достаточно оснований предполагать в недрах Земли и ее поверхностном слое наличие свободных электрических зарядов, их накопление, образование высоких электрических полей, с протеканием физических и химических процессов в предельно высоких полях. Проявлением земного электричества, по нашему мнению, являются аварии на глубоких и сверхглубоких скважинах (более 4000-5000 м). Такие аварии возникают неожиданно и часто сопровождаются мощным выбросом пламени, расплавленных пород, газов. Это дает основание предполагать, что уже на таком уровне по глубине имеются токопроводящие пласты, у которых есть разность потенциалов. Буровая штанга в этом случае является проводником короткого замыкания мощных токов, что и приводит к катастрофическим последствиям.



Электричество ионосферы

Известно, что в верхнем слое атмосферы находится ионосфера, содержащая свободные электроны и ионы. Согласно работам некоторых зарубежных авторов, суточные вариации ветров приводят к образованию системы круговых электрических токов, текущих с запада на восток на высоте порядка 100 км. Это Sq-токовая система, особенностью которой является очень большая ее величина вдоль магнитного экватора. С. Чепмен назвал этот ток экваториальной струей. Струя тока порождается только электростатическим полем. Его ориентация остается приблизительно постоянной относительно Солнца и Земли. Сила тока порядка 108 А, напряжение в приземной области – сотни тысяч вольт.

Итак, можно констатировать, что электропроводная Земля вращается в неоднородном электрическом поле ионосферы. Сам факт вращения ионосферы и Земли в одном направлении особых противоречий у геофизиков не вызывает. Известно также, что в настоящее время ионосфера вращается вокруг суточной оси медленнее Земли. Следовательно, в результате разной скорости их вращения имеет место относительное перемещение между ионосферой и Землей. Скорость их относительного перемещения соизмерима со скоростью западного дрейфа недипольной составляющей геомагнитного поля. В современную эпоху эта скорость составляет один оборот за 2000 лет, что необходимо и достаточно для возбуждения мощных электрических токов в поверхностных слоях Земли. Внутрипланетная токовая система с квазиэкваториальным стратегическим направлением создает, по законам электродинамики, магнитное поле в виде магнитного диполя, которое и наблюдается на современном этапе его развития. По расчетам американского физика Дж. Орира, создание магнитного поля Земли современной напряженности может обеспечить кольцевой электрический ток силой 3,38х109 А в плоскости экватора на расстоянии 5000 км от центра планеты.



Как Земля вырабатывает ток?

В основах современной геофизики отмечается:
– для поддержания напряженности геомагнитного поля должен действовать механизм постоянной генерации поля. Преобладание дипольного поля и его осевой характер, а также западный дрейф с исключительно большой для геологических процессов скоростью (0,2° или 20 км/год) свидетельствуют о связи геомагнитного поля с вращением Земли;
– прямая зависимость напряженности поля от скорости вращения Земли – доказательство взаимосвязанности этих явлений.

К этому можно добавить, что к настоящему времени накоплена огромная статистическая информация, связывающая изменение параметров солнечной активности, геомагнитного поля, скорости вращения Земли с временной периодичностью и интенсивностью различных природных процессов. Однако пока не выработан ясный физический механизм взаимосвязи всех этих процессов.

Были проведены экспериментальные исследования, в которых было установлено, что шар, помещенный в электрическом поле с током, вращается. Этот же шар, помещенный в вакуумную камеру с электродами высокого напряжения, также вращается, хотя и медленнее. Этот эксперимент наводит на мысль, что вращение Земли поддерживается электрическим полем ионосферы, и это определяет наиболее значительные флюктуации в скорости ее вращения, с учетом других существующих объяснений.

Известно, что солнечная активность непрерывно меняется, т.е. обладает пространственной и временной неоднородностью. В соответствии с предлагаемой гипотезой механизм взаимодействия может быть следующим. Пусть в некоторый период времени, которому свойственна современная направленность магнитного поля в условиях, когда ионосфера вращается вокруг суточной оси медленнее Земли, наблюдается рост солнечной активности. В результате воздействия усиленного корпускулярного и коротковолнового излучения на атмосферу Земли ионизация последней растет, увеличивается и напряженность электрического поля ионосферы. В этих условиях Земля получает дополнительное ускорение, т.е. скорость относительного перемещения увеличивается. Тогда в предложенной модели генерации электрических токов сила возбуждаемых в поверхностных слоях планеты токов возрастет, что явится причиной глобального повышения гротектонической активности Земли, активизации вулканов и других природных процессов.

В случае обратного процесса – при снижении солнечной активности – нетрудно проследить цепь логических обоснований, которая приводит к объяснению инверсии магнитных полюсов. При замедлении скорости вращения Земли снижается скорость относительного перемещения, интенсивность внутрипланетных индукционных токов и, соответственно, напряженность геомагнитного поля. При синхронном вращении Земли и ионосферы мощный электрический ток, а следовательно, и дипольная часть магнитного поля Земли перестанет существовать. Полярность магнитных полюсов определяется направленностью индукционного тока. Поэтому дальнейшее отставание Земли от ионосферы приведет к возбуждению тока обратной направленности, полярность магнитных полюсов изменится на 180°. Этот процесс восстановления магнитного поля Земли будет характеризоваться общим увеличением напряженности дипольной части, что свойственно заключительному периоду инверсии.



Природный генератор

По сути, описанная система представляет собой природный электростатический генератор по выработке электрической энергии в Земле, который работает на солнечной энергии.

Известная взаимосвязь процессов на Солнце и природных явлений на Земле осуществляется через влияние на электрическое поле ионосферы, которое, в свою очередь, вызывает изменение параметров индукционных токов в Земле, а следовательно, и напряженности геомагнитного поля, что, в конечном итоге, определяет характер и интенсивность природных процессов.

Это подтверждается многими факторами. В частности, известной высокой корреляцией между скоростью вращения Земли и частотой землетрясений, уровнем океанов, приливами и отливами, системой теплых и холодных течений, а соответственно погодой и климатом. Так можно объяснить и факт внезапного и одновременного проявления на всем земном шаре нерегулярных возмущений магнитного поля Земли (магнитные бури), коррелирующих с солнечными вспышками.

Мы знаем, что физические и химические свойства вещества – от атома до живой клетки, в значительной степени объясняются электрическими силами.

Исходя из изложенного представляется, что электрические силы играют основополагающую роль и в природных процессах. Тогда идея о единстве и связанности всех явлений природы приобретает реальную основу. Взяв за основу действие электрических сил, можно объяснить эволюцию нашей планеты в прошлом и будущем, изменение контуров и дрейф материков, причины засух и наводнений, дуновение ветра.

Практическая полезность новой гипотезы для современной цивилизации определяется тем, что геоэлектричество – возобновляемый, экологически чистый источник энергии.

Для подтверждения новой гипотезы реально осуществить эксперимент в природных условиях по специальной методике, которая направлена на исследование не теллурических токов, а индукционных токов, создающих магнитное поле Земли. Для исследований по обнаружению этих токов на первом этапе можно использовать существующие буровые установки.

Дмитрий ДЮДКИН

В 183 выпуске читайте: Эффективная волновая энергетическая станция