Знание-сила, 2007 № 08 (962)

Обратимся к Земле. Измерения ее внешнего электрического поля показывают, что оно вызывается отрицательным эффективным зарядом, примерно равным полумиллиону кулон. Но каков же ее истинный заряд? Для классической линейной теории электрического поля это простой вопрос: в ней нет отличия между эффективным и истинным зарядом. Однако в описываемой нелинейной теории ответить на данный вопрос довольно затруднительно. Ведь в ней зависимость эффективного заряда от истинного периодически повторяется. И, значит, истинные заряды, отличающиеся на величины, кратные периоду, будут давать одно и то же значение эффективного заряда и одинаковое внешнее электрическое поле. Поэтому истинный заряд Земли может оказаться много большим, чем ее эффективный заряд, составляющий около половины миллиона кулон.

Эта особенность нелинейной теории позволяет по-новому подойти к вопросу о природе магнитного поля Земли: оно может быть вызвано круговыми токами зарядов Земли, участвующих в ее осевом вращении.

В классической линейной теории, где нет разницы между эффективным и истинным зарядом, такое объяснение сталкивалось бы с большими трудностями: слишком малая величина получалась бы для магнитного поля Земли. Однако в предлагаемой нелинейной теории, где истинный заряд Земли может значительно превосходить ее эффективный заряд, данные трудности исчезают.

Кстати, идея о связи между магнетизмом планет и звезд и их вращением высказывалась довольно давно английским физиком, лауреатом Нобелевской премии Патриком Блэкеттом. Основой для нее послужила замеченная им примерная пропорциональность магнитных моментов небесных тел и их кинетических моментов, определяющихся собственным вращением. При этом он подчеркивал, что такое объяснение их магнетизма не основано на каких-либо известных законах физики, а требует разработки совершенно новой концепции.

Такой концепцией как раз и может оказаться нелинейная теория электромагнетизма, основанная на уравнениях Янга-Миллса.

Майкл Фарадей

Вернемся к найденному в ее рамках решению, описывающему нелинейное электрическое поле заряженного сферического тела. Его следствием является существование устойчивых сферических тел и слоев с общим истинным зарядом несколько миллионов кулон и эффективным нулевым зарядом. В их нижних частях будут действовать силы отталкивания. В центральных — произойдет смена знака электрического поля. А в верхних частях будут действовать силы притяжения. Вне этих тел электрические силы будут равны нулю, что соответствует эффекту их насыщения.

Такие сферические тела могут, например, возникать во время гроз. Для этих случаев мною была сделана приближенная оценка их максимального диаметра. Он получился порядка 40 сантиметров. Удивительно, но это как раз хорошо соответствует размерам шаровых молний. Так не в нелинейных ли электрических эффектах ключ к пониманию их природы?

Рассмотрим еще одно применение найденного решения для нелинейных полей заряженных сферических тел. Оно касается объяснения загадочного разделения на устойчивые слои земной атмосферы. Если справедлива предложенная нелинейная теория электрического поля, то, как было сказано, каждый такой слой должен иметь истинный заряд несколько миллионов кулон. При этом один раз внутри слоя и при переходе от одного слоя к другому должна происходить смена знака электрического поля. Этот вывод как раз согласуется с упомянутыми выше результатами ракетных исследований атмосферы, показавшими неоднократную в ней смену знака электрического поля.

Необходимо отметить огромный вклад российских ученых и инженеров в осуществление ракетных исследований атмосферы Земли, давших исключительно ценную информацию по ее электрическим свойствам. К сожалению, к началу 90-х годов ушедшего века, из-за отсутствия достаточного финансирования, эти исследования прекратились, что сильно затормозило изучение физики земной атмосферы.

В связи с этим хотелось бы обратить внимание научной общественности и правительства России на исключительную важность и перспективность возобновления ракетных исследований земной атмосферы, являющейся уникальной природной лабораторией.

Петр Ростин

Аккуратная летопись Земли ведется около 600 миллионов лет. Можно уверенно говорить о том, что и прежде существовала земная кора, гидросфера и атмосфера тоже, но состав их был иным, и чем они занимались — неизвестно. Живые организмы тоже были, но как они жили, кто его знает?

На этом рубеже, 600 миллионов лет назад, в кембрийский период, вулканами было выброшено в атмосферу много углекислого газа. Это позволило растениям — в первую очередь микроскопическим водорослям — быстро размножиться и приступить к выполнению своих обязанностей: поглощению солнечной энергии и углекислого газа. Флоры было так много, что ее сгоревшие и полусгоревшие остатки окрасили породы той эпохи в черные, углистые тона.

И так хорошо растения делали свое дело, так много поглотили углекислого газа, выделяя кислород, что через 200 миллионов лет животным дышать стало легче. Часть из них выбралась на сушу. Они дышали воздухом и распространялись все шире и шире. А кислород воздуха все окислял даже то, что окислить не всегда легко, в частности, железо и другие металлы в земной коре. И Земля стала цвета ржавчины, буро-красной, и все породы этого периода (девонского) тоже.

Но... Когда дышат, выдыхают углекислый газ. Постепенно его становилось в атмосфере все больше и больше, а кислороду меньше. Опять пришло время флоры — ей-то было хорошо! В наступивший каменноугольный период (именно так он называется, а еще карбон) растения и сгорать- то не всегда успевали. Множество их остатков — естественно, углей каменных, бурых, но всегда черных — и накопилось в чистом виде, и окрасило в черный цвет горные породы.

Лиха беда начало. За каменноугольный период растения так хорошо подсобрали углекислый газ, так много выделили кислорода в атмосферу, что его стало заметно больше. Первыми это ощутили животные, вздохнули полной грудью и стали бурно размножаться. И количественно, и, так сказать, качественно: появилось множество новых видов — от динозавров до сухопутных млекопитающих. Кислорода хватало и на их дыхание, и на окисление всего, что попадалось. И горные породы того времени — триаса — стали ржаво-красными, часто даже малиново-красными.

А потом надышались, нарезвились, кислороду поизрасходовали, углекислого газа навыделяли, и стало трудновато. Весь последовавший затем юрский период бедное млекопитающее, например, прозябало в тени густо разросшихся растений. И углей в это время накопилось много, и Земля почернела от гумуса. Даже морские отложения юрского периода — в Москве их можно видеть у подножия Воробьевых гор, — и те черные.