地球自转能发电吗

鹄鄉

物理学家提出了一个创新性观点——地球通过自身磁场旋转的能量可以用于发电。实验表明，一种特殊的磁性材料有助于利用地球自转产生的能量。但并非所有人都相信这一说法。相关研究成果3月19日发表于《物理评论研究》，并于美国物理学会的一次会议上进行了展示。

研究人员说，这一发现虽然具有争议性，但令人着迷。这种效应仅在一个精心设计的装置中被识别出来，并且只产生了17微伏的电压——这仅仅是单个神经元放电时释放的电压的一小部分，因此很难证实这一观测结果是否由其他效应引起。如果这是真实的，并且该装置能够被放大，那么它可以在保持静止的状态下产生零排放的电力，这在偏远地区或医学应用中可能很有用。

“这个想法有些违背直觉，自法拉第时代就一直存在争议。”美国威斯康星大学欧克莱尔分校的名誉物理学家Paul Thomas说。但他认为，由美国普林斯顿大学的物理学家Christopher Chyba领导的这一实验非常谨慎。“我认为这令人信服且很了不起。”

其他人也认为结果令人震惊，但仍持怀疑态度。曾在荷兰阿姆斯特丹自由大学工作的退休物理学家Rinke Wijngaarden从2016年开始关注作者的论断，且2018年在自己的实验中并未发现这种效应。他认为这项工作非常有趣，但仍然确信“Chyba等人的理论不可能是正确的”。

理论上，该装置的工作原理与发电站类似，即导体通过磁场引起电子移动，从而产生电流。根据1912年的一项证明，当地球自转时，部分磁场保持静止，地球表面的导体将穿过磁场的某些部分。

通常情况下，这不会产生电流，因为在地球这样的均匀磁场中，感受到这种推力的电子会重新排列，产生相反的电场力，最终使电荷保持静止。

但Chyba和同事说，他们找到了一个漏洞。通过复杂的计算，研究人员展示了某些具有特殊性质的材料——当被制成圆管时，可以将地球磁场引导成一种奇怪的结构。他们认为，这将产生一种磁推力，而装置内部的静电力无法抵消这种磁推力，从而产生电流。

为证明他们的理论，研究人员用含有锰、锌和铁的软磁材料制作了一个空心圆柱体。在控制其他影响的同时，他们寻找了通过该装置的电压和电流。结果他们观察到17微伏的电压，这取决于装置相对于地球磁场的方向。当他们使用实心导体而不是空心管时，电压为零。

“观察到的电压如此之小，或由于许多其他因素所致。”但Wijngaarden说，Chyba团队“竭尽全力试图避免”其他可能的影响因素，例如温度变化。

Wijngaarden表示，在得出电压确实来自地球自转的结论之前，还需要更多证据。物理学家可以测试该实验在不同纬度是否会产生不同结果，就像预测的那样。

即使成功了，这种方法也不会凭空产生能量。它将利用地球的动能，并在此过程中引起地球自转逐渐减慢——尽管只是略微减慢。如果这种技术满足了地球所有的电力需求，根据2022年地球的电力需求约为11万亿瓦，作者计算得出，这将在未来一个世纪内使地球的自转减慢7毫秒。


来源：科普中国
文献参考：《环球科学》