Кузнецов А.И., Кузнецов А.Р.
Доказано, что почти все планеты и межпланетное пространство Солнечной системы обладают магнитным полем. Это позволяет сделать предположение, что в основе образования всех магнитных полей находится один общий для всех источник и фактор, под воздействием которого это происходит. Существующие между ними отличия по абсолютной величине, характеру, количеству и направлению полярности обусловлены их расположением, влиянием специфических свойств или условий, характерных для каждой планеты. Из этого следует, что тщательное изучение механизма и характера образования и изменения магнитного поля одной из планет, позволит выяснить природу и закономерности его поведения для остальных.
Наиболее доступной для таких исследований планетой, обладающей относительно сильным магнитным полем, является Земля. Однако, несмотря на многолетние и многочисленные усилия ученых многих стран по изучению физики Земли, природа происхождения ее магнитного поля по-прежнему считается для нее проблемой "номер 1" [1]. До настоящего времени отсутствует убедительная теория возникновения магнитных полей у планет.
За период около 200 лет предложено много гипотез о природе земного магнетизма. Однако, одни из них противоречили ряду наблюдаемых фактов, а несостоятельность других опровергалась в результате выполненных расчетов или проведения экспериментов.
Николай Умов [2], высказал мысль, что близость магнитной оси диполя к оси вращения Земли не случайна, то есть Земля намагнитилась благодаря своему вращению. Однако, последующими исследованиями было установлено, что ядро Земли, хотя оно и состоит из ферромагнитных сплавов железа и никеля, намагничиваться вращением не может. Тем более не может намагничиваться и мантия Земли, которая состоит в основном из силикатов. Было решено, что близость оси вращения Земли к оси основного магнитного диполя оказывается случайной, и гипотеза Николая Умова не подтверждается.
Мы считаем это утверждение слишком категоричным и не совсем верным. Планеты не обладают свойствами постоянных магнитов, т.к. место расположения их полюсов на поверхности непрерывно меняется, а магнитная ось не проходит через ядро Земли, которое постоянно находится на одном и том же месте. Это свидетельствует о том, что оно не имеет никакого отношения к образованию магнитного поля.
Согласно предлагаемой нами гипотезы, межпланетное пространство и планеты приобретают магнитные поля вследствие непрерывного воздействия на них электрического поля, за счет наличия электрических явлений в окружающей их среде (атмосфере). По-нашему мнению, скорость и направление вращения планет вокруг собственной оси и относительно окружающей их среды является одним из наиболее существенных факторов, влияющих на образование, полярность и напряженность их магнитного поля.
В качестве основного доказательства своих выводов ученые выдвинули следующий довод, что если магнитное поле создается вращением всей массы небесного тела, то его горизонтальная составляющая будет убывать с глубиной. Однако, измерения в шахтах показали обратное – горизонтальная составляющая геомагнитного поля с глубиной возрастает. Отсюда ученые сделали вывод, что источник главного геомагнитного поля находится внутри Земли.
Это главная их ошибка, повлекшая за собой развитие неправильной теории и возникновения большого числа проблем при изучении полей других планет. Подгонка полей всех планет под эту теорию способствовала дальнейшему ее запутыванию.
Для объяснения межпланетного магнитного поля была принята совершенно другая теория: не образования, а переноса «вмороженного» в плазму магнитного поля солнечной короны солнечным ветром.
Сейчас наиболее «разработанной» представляется теория магнитного динамо. Принято считать, что одной из причин образования сильного магнитного поля Земли является то, что ее железное ядро работает как динамо машина, за счет динамо-эффекта, движущегося в ядре расплавленного железа. Данная теория позволяет объяснить основные характеристики магнитного поля Земли, но только на качественном уровне. Как отмечает А.С. Арсеньев: «Хотя модель «динамо» позволяют качественно объяснить основные особенности главного магнитного поля, окончательная теория, дающая метод расчета и прогноза магнитного поля Земли до сих пор не построена» [3].
В теории земного динамо нет никакой конкретики. Она настолько запутана и неоднозначна, что по мнению большинства ученых требует ограничения ее более жесткими рамками.
Вне всякого сомнения, источник и механизм настоящей теории образования магнитного поля для всех звезд, планет и межпланетного пространства должен быть один и тот же. Он должен дать ответы на все общеизвестные, но не находящие объяснения у теории «динамо» вопросы:
1 – что представляют собой источник и механизм образования всех магнитных полей планет и межпланетного поля в особенности;
2 – чем обусловлено наличие и расположение магнитной оси поля внутри планет;
3 – каков механизм образования магнитных полюсов, и их природа;
4 – почему одноименные полюса отталкиваются, а противоположные притягиваются;
5 – чем объясняется отсутствие моно полярного магнита;
6 - почему напряженность магнитного поля уменьшается при перемещении от полюсов к экватору;
7 – чем объясняется снижение магнитных свойств тел с повышением температуры;
8 – почему магнитная ось не совпадает с осью вращения планет.
Постараемся последовательно ответить на эти вопросы с использованием нашей гипотезы образования магнитного поля.
1. По нашему мнению, главным источником образования магнитного поля у планет и в межпланетном пространстве Солнечной системы является Солнце (звезда), а основным фактором, его обуславливающим, движущиеся внутри Солнца и от него спиральные потоки заряженных частиц солнечного (звездного) ветра.
Встречая на своём пути Землю и другие планеты Солнечной системы, солнечный ветер взаимодействует с атомами и молекулами окружающей их атмосферы, ионизируя их и заставляя вращаться ионизированные частицы с атмосферой вокруг планет, способствуя созданию вокруг них спирального движения тока. Вращение потока ионизированных частиц (тока) способствует созданию магнитного поля планеты.
Значительное влияние на образование магнитного поля планет оказывают скорость солнечного ветра, а также наличие, толщина слоя, состав и плотность окружающей их атмосферы.
Скорость солнечного ветра определяет энергию потока движущихся частиц и их ионизирующую возможность. Наличие атмосферы способствует лавинообразному нарастанию количества вторичных и третичных ионизированных частиц в районе воздействия солнечного ветра на атмосферу.
Однако, тонкий и разряженный слой атмосферы не в состоянии обеспечить существенную величину магнитного поля. Аналогичное влияние оказывает чрезмерная толщина и плотность слоя атмосферы, вследствие быстрого поглощения энергии ионизирующих частиц в узком участке слоя.
При этом, чем больше количество ионизированных частиц и скорость вращения планеты вокруг оси, тем выше величина тока и, следовательно, напряженность ее магнитного поля. Спиральное движение ионизированных частиц равносильно течению тока в катушке соленоида.
Существующее утверждение, что вместе с солнечным ветром в межпланетное пространство переносятся и солнечные магнитные поля, считаем не совсем верным. Находящиеся внутри Солнца (звезды) в большом количестве ионизированные частицы (плазма), вращаются вместе с суперзвездой вокруг ее оси, внутри рукава Ориона нашей Галактики, с относительно небольшой скоростью: примерно один оборот за 22 года. Поэтому напряженность магнитного поля Солнца относительно не высока.
Формирование спирального потока солнечного (звездного) ветра в виде соленоида начинается внутри Солнца (звезды) и продолжается на всем пути его извержения. Частицы солнечного ветра при распространении по спиральной траектории от Солнца через всю Солнечную систему, образуют соленоид большой протяженности. Известно, что поле достаточно длинного соленоида сосредоточено внутри его, является однородным и напоминает поле полосового магнита, а, следовательно, именно оно образует межпланетное магнитное поле.
Исходя из этого, следует, что магнитное поле не переносится от Солнца, а создается спиральным вращением ионизированных частиц в процессе их движения.
Магнитные полюса соленоида определяются по правилу правой руки: если направление четырех пальцев правой руки совпадает с направлением тока в витках соленоида, то направление большого пальца совпадает с направлением линий магнитной индукции внутри соленоида.
2. Планету с вращающимися вокруг нее ионизированными частицами можно рассматривать как соленоид, стержнем которого является тело самой планеты. Ось соленоида образует магнитную ось планеты и проходит внутри ее.
Известно, что если катушка короткая, т.е. ее длина ненамного отличается от диаметра витков, то магнитная индукция в любой точке, лежащей на оси соленоида, направлена вдоль оси (по правилу буравчика) и численно равна алгебраической сумме индукций магнитных полей, создаваемых в этой точке всеми витками. Следовательно, в точке, лежащей на середине оси короткого соленоида (вблизи ядра планет) магнитное поле будет максимальным.
Именно это свойство магнитного поля на оси соленоида явилось причиной возникновения ошибочной теории о создании внутреннего магнитного поля динамо-эффектом движущегося в ядре расплавленного железа.
3. Поток солнечного ветра, согласно предложенной нами гипотезы извержения вулканов и наличия суперзвезд (ГИВиНС), омывая освещенный Солнцем участок планет и их атмосферы, расположенный на внешней стороне орбиты, ионизирует их, заряжая положительно. Величина приобретаемого ими заряда определяется составом и плотностью атмосферы, размером площади, соприкасающейся с потоком солнечного ветра, и скоростью его движения и вращения планеты вокруг собственной оси.
Среди множества частиц, которые текут от Солнца, есть постоянный пучок быстро движущихся электронов, которые движутся вдоль линий магнитного поля в Солнечную систему. Эти электроны всегда текут от Солнца строго по форме силовых линий планет, независимо от того, направлен ли Северный полюс магнитного поля в этой конкретной области к Солнцу или от него [4].
Известно, что силовые линии планет сближаются в направлении полюса и удаляются друг от друга по мере перемещения их к экватору. Следовательно, удельный отрицательный заряд в единице объема, вращающихся по спирали вокруг планеты слоев атмосферы, будет иметь максимальное значение в районе полюса, снижаясь по мере приближения к экватору.
Крайние точки полушарий, приобретающие максимальный электрический заряд, образуют магнитные полюса.
Разноименный заряд полюсов планет, т.е. скопление избытка электронов на одном из них (северном) и недостаток на другом (южном), способствует возникновению между ними разности потенциалов (тока) и, как следствие, образованию магнитного поля.
4. Наличие разноименных зарядов объясняет такие свойства дипольного магнита, как отталкивание одноименных и притягивание противоположных полюсов.
5. Так как магнитные свойства обусловлены наличием разности потенциалов между разноименно заряженными полюсами, то из этого следует невозможность существования моно полярного магнита.
6. Положительный заряд солнечного ветра убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца, т.е. по мере перемещения от южного полюса к экватору планеты. Плотность же электронов (отрицательный заряд), движущихся вдоль силовых линий, растет по направлению от экватора к северному полюсу. Этим объясняется снижение разности потенциалов, а, следовательно, и напряженности магнитного поля по мере перемещения от полюсов к экватору.
7. Уменьшение магнитных свойств с ростом температуры атмосферы планет и их поверхности, легко объясняется повышением равномерности (хаотичности) распределения электронов по всему объему магнита (планеты) и снижением разности потенциалов между его полюсами.
8. Опускающиеся по внутренней теневой стороне орбиты планеты частицы спирального потока межпланетной среды почти не содержат ионизированных частиц и обладают низкой энергией. Они не ионизируют атмосферу и поверхность полушарий, по мере опускания, а способствуют разбавлению и понижению концентрации заряженных частиц во вращающемся на этом участке вокруг планеты потоке.
Поэтому, величина тока (заряда) на освещенной, наружной стороне орбиты планеты, где она омывается солнечным ветром выше, чем на внутренней (теневой), омываемой потоком холодной межпланетной среды. Вследствие этого, магнитная ось поля соленоида (планеты) находится не на оси вращения планеты, а смещена от нее в сторону наружной стороны орбиты (большего тока).
Первая от Солнца планета Меркурий, не смотря на большую плотность и скорость омывающих его заряженных частиц солнечного ветра, обладает магнитным полем, напряжённость которого примерно в 100 раз меньше земного, имеет дипольную структуру, а его ось, почти аналогично земной, на 10 градусов отклоняется от оси вращения планеты.
Особенность магнитного поля Меркурия обусловлена:
1 - тонким слоем и низкой плотностью атмосферы Меркурия, давление которой в 5;10^11 раз меньше земного;
2 – низкой степенью ионизации атмосферы, основу которой составляют атомы, захваченные из солнечного ветра или выбитые им с поверхности планеты;
3 – медленной скоростью вращения атмосферы и его вокруг собственной оси (один оборот примерно за 58,6 дня), что практически исключает создание вокруг него спиральных токов потоками солнечного ветра;
4 – наиболее близким и почти вертикальным расположением его оси вращения и небольшим диаметром орбиты, вследствие чего он постоянно расположен к Солнцу южным полушарием, имеющим температуру до 700 К. Северное полушарие, находящееся на противоположной, теневой стороне, имеет температуру поверхности около 100 К и его напряженность магнитного поля здесь в 3 раза сильнее, чем в южном.
На Венере тоже есть магнитное поле, но очень слабое. Дипольное поле у нее отсутствует. Существуют только магнитные поля небольшой напряженности, которые хаотично располагаются в ее ионосфере. Венера имеет только индуцированную магнитосферу, образованную ионизированными частицами солнечного ветра.
Это обусловлено следующими ее особенностями:
1 – вращением Венеры вокруг собственной оси под действием не солнечного ветра, а опускающегося к Солнцу по часовой стрелке спирального потока межпланетной среды, почти не содержащей ионизированных частиц, обладающей низкой энергией и почти не ионизирующей атмосферу;
2 – вращением ее вокруг оси с малой скоростью (один оборот за 243 земных суток) в направлении противоположном движению солнечного ветра;
3 - высокой температурой (740 К) поверхности Венеры;
4 - незначительной разницей температур и потенциалов между дневной и ночной сторонами из-за плотной тропосферы (в 92 раза больше, чем на Земле), вследствие чего отсутствует течение токов, как по поверхности планеты, так и в окружающей ее атмосфере. Более 90% массы всей атмосферы Венеры сконцентрировано в зоне 5-30 км от поверхности;
5 – поскольку поверхность Венеры полностью скрывают облака серной кислоты, непрозрачные в видимом свете, то солнечный ветер хаотично ионизирует только отдельные участки ионосферы на высоте свыше 120 км, индуцируя в ней слабые магнитные поля.
На Земле наличие непрерывных потоков межпланетной среды и солнечного ветра способствует поддержанию относительно постоянной средней величины магнитного поля в течение длительного времени.
Скорость солнечного ветра на Земле обычно составляет около 300 км/с. При корональных выбросах она возрастает до 500 или даже более 1000 км/с.
Как показывают результаты исследований ученых, магнитное поле Земли чутко реагирует на обдувающие её потоки солнечного ветра, особенно во время корональных выбросов. Это служит подтверждением предложенной нами гипотезы, что основным фактором, определяющим величину магнитного поля планет, являются потоки солнечного ветра.
Благоприятными условиями для возникновения поля является наличие достаточно протяженного и плотного слоя атмосферы, а также невысокое значение и относительно равномерное распределение температур в ее объеме и по поверхности Земли.
Наличие более сильного и относительно равномерного магнитного поля у Земли, по сравнению с другими планетами Солнечной системы, объясняется существенным вкладом в его создание водных просторов мирового океана, доля которого составляет около 71 % ее поверхности.
Воздействуя на водную поверхность океанских просторов Земли, спиральные потоки солнечного ветра, исходящего от Солнца, совместно со спиральными потоками межпланетной среды, опускающейся к Солнцу, вызывают колебание и перемещение уровня мирового океана, за счет создания эффекта приливов и отливов, в направлении движения этих потоков по поверхности вокруг Земли.
Доказано [5], что если приложить к морской воде внешнее электрическое поле, то слабое упорядоченное движение свободных зарядов (ионов растворенных солей) начинает преобладать над тепловым движением: катионы перемещаются в направлении поля, анионы - в противоположном. Возникновение этих электрических токов способствует повышению напряженности электромагнитного поля Земли.
Любые движения вод в океане (течения, ветровые волны, приливы и т. д.) переносят свободные ионы, создавая, таким образом, конвекционный ток. Этот ток приводит к возникновению дополнительного электромагнитного поля в океане. Кроме этого, эти движения воды в магнитном поле Земли индуцируют электрические токи, плотность которых зависит от магнитного поля и скорости движения зарядов. Индуцированные электрические токи и поля в свою очередь создают переменные магнитные поля. Квазистационарные электрические токи и поля в океане, вызванные всеми видами движения морских вод в магнитном поле Земли, а также химическими и физическими процессами в толще воды, называют естественными токами (полями) [5].
Из особенностей магнитного поля Земли следует отметить, что расположение ее магнитных полюсов противоположно положению географических. Это обусловлено преобладающим расположением водных просторов мирового океана и индуцируемых им электрических токов в южном полушарии Земли, наличием угла наклона оси ее вращения и особенностями климатических условий на южном географическом полюсе.
Как видно из рисунка, в период с 21 марта по 23 сентября, исходящие против часовой стрелки от Солнца ионизирующие частицы солнечного ветра ионизируют только внешнюю, освещенную Солнцем поверхность северного полушария в районе северного географического полюса и расположенные, вблизи ее, слои атмосферы, заряжая их положительно. Это способствует образованию здесь положительно заряженного южного магнитного полюса.
Исходящий от Солнца, постоянный пучок электронов, перемещаясь вдоль силовых линий, способствует образованию их скопления в районе южного географического полюса, заряжая его отрицательно. Перемещаясь вдоль расширяющихся силовых линий, он способствует понижению величины отрицательного заряда в направлении от южного географического полюса Земли к экватору, а также, положительного заряда от северного географического полюса к экватору.
Таким образом, в районе южного географического полюса возникает участок скопления отрицательных зарядов, способствующий образованию здесь северного магнитного полюса, а в районе северного географического – южного магнитного полюса.
В период с 24 сентября по 20 марта, южный географический полюс Земли располагается на освещенной Солнцем стороне орбиты. Казалось бы, все должно измениться наоборот, но этого не происходит. Антарктика — наиболее суровая область земного шара, для которой в течение всего года характерны низкие температуры воздуха, сильные ветры, бураны и туманы. Даже в антарктическое лето 99% Антарктики покрыто льдом, достигающим в толщину 5000 метров. Несмотря на то, что лето в Антарктиде характеризуется повышенной яркостью Солнца, почти 90 % солнечной энергии отражается ото льдов и снежного покрова.
Такие климатические условия практически исключают возможность существенной ионизации поверхности и атмосферы в районе южного географического полюса Земли.
Воздействие на него исходящего от Солнца постоянного пучка электронов, распространяющегося строго вдоль силовых линий Земли, сообщает ему отрицательный заряд.
Движение вокруг планеты спирального потока ионизированных частиц солнечного ветра способствует ионизации встречного, движущегося к Земле, потока межпланетной среды и созданию положительно заряда южного магнитного полюса, в районе северного географического полюса Земли.
Этим объясняется круглогодичное противоположное расположение магнитных и географических полюсов Земли.
Несмотря на то, что угол наклона оси и скорость вращения Марса близки к земным, планетарное магнитное поле у него отсутствует. Это обусловлено тем, что:
1 - из-за большей отдаленности от Солнца он получает только 43% энергии солнечного ветра, которая попадает на ту же площадь земной поверхности;
2 - атмосфера Марса сильно разрежена, давление на поверхности в 160 раз меньше земного. Это исключает образование достаточного количества ионизированных частиц и спиральных токов, как по поверхности планеты, так и в окружающей его атмосфере;
3 - он не может сохранять ровно свою ось вращения, которая постоянно «гуляет» вокруг своего среднего положения, очевидно из-за смещения оси симметрии вследствие резкого колебания рельефа его поверхности.
Марс имеет магнитные полюса, которые являются остатками древнего планетарного поля. Вместо единого поля существует множество локальных, иногда довольно сильных магнитных аномалий. На карте магнитного поля они дают пеструю пятнисто-мозаичную картину. Островки магнитного поля имеют интенсивность 0,2–0,3 гаусса, то есть они соизмеримы по величине с магнитным полем Земли. Поверхность Марса покрыта толстым слоем красно-бурых оксидов и гидроксидов железа, превращенных в песок и пыль. Возможно магнитные аномалии обусловлены наличием на планете залежей магнитных железных руд.
Первоначально, до проведения исследований Юпитера с использованием специальных космических аппаратов, ученые считали, что магнитосфера Юпитера, как и Земли представляет собой диполь с северным и южным магнитными полюсами на противоположных концах магнитной оси. Отличие от Земли заключается только в том, что расположение магнитных полюсов совпадает с нахождением одноименных географических полюсов.
Позже учеными было установлено, что магнитное поле Юпитера имеет не только дипольную составляющую, но и квадруполь, октуполь и другие гармоники более высоких порядков.
Мы считаем, что Юпитер, представляет собой шаровое звездное скопление красных карликов, т.е. полую сферу с твердой поверхностью, внутри которой, при относительно высоких давлении и температуре, протекают с небольшой скоростью термоядерные реакции превращения водорода в гелий. Являясь красным карликом, он, как и все звезды, содержащие плазму, имеет сильное магнитное поле. Это обусловлено постоянным движением вокруг его мощных ионизированных потоков звездного ветра, расположенных на его поверхности, красных карликов и высокой скоростью его вращения вокруг собственной оси.
Все крупные и устойчивые вихри Юпитера представляют собой спиральные потоки звездного ветра, вращающиеся против часовой стрелки и извергаемые вдоль стенок жерл вулканов (красных карликов). Жерла вулканов (вихрей) расположены на твердой поверхности (корке) Юпитера и соединяют их с его внутренней частью.
Наличие твердой поверхности и постоянного давления внутри Юпитера обеспечивают таким вихрям длительную устойчивость и постоянство расположения на одном и том же месте.
Наблюдаемые на Юпитере, циклоны (вихри) представляют собой следы, выходящих на поверхность облаков, соленоидов, в которых в качестве тока выступают спиральные потоки ионизированных частиц плазмы, извергающиеся из, расположенных на твердой поверхности, красных карликов. Магнитное поле достаточно длинного соленоида сосредоточено практически внутри соленоида, является однородным и напоминает поле полосового магнита.
Каждый такой вихрь можно рассматривать как дипольный магнит, а их обилие позволяет легко объяснить не только наличие квадруполя и октуполя, но и других составляющих более высоких порядков.
Данные, полученные от Юноны показали, что в отличие от магнитного поля Земли, имеющего приблизительно каплеобразную форму, поле Юпитера сплющено и напоминает диск [6].
Мы считаем, что форма магнитного поля в виде диска обусловлена полосами Юпитера, расположенными вблизи экватора и представляющими собой исходящие из красных карликов спиральные потоки ионизированных частиц звездного ветра (пояса). Вращаясь по спирали вокруг нисходящих к Юпитеру потоков межпланетной среды (зон), они образуют тороиды, т.е. кольцевые катушки, с расположением витков в виде тора. Спиральные потоки ионизированных частиц выполняют роль, движущегося по виткам катушки, тока. Из физики известно, что вне тороида магнитного поля нет. Оно целиком локализовано внутри объема тороида.
Учитывая, что в районе экватора, в относительно узкой области, расположено в виде концентрических окружностей несколько поясов (тороидов) различного наружного диаметра, как в плоскости одной наблюдаемой зоны (полосы), так и за ее пределами (выше и ниже), то суммарное магнитное поле будет иметь достаточно высокую напряженность и сплюснутую форму в виде диска.
Наличием значительного количества больших вихрей, расположенных вблизи экватора, на противоположных сторонах Юпитера, со смещением их относительно его оси, объясняется его высокая скорость вращения вокруг оси, под действием реактивной силы извергающихся из них потоков ионизированных частиц. Вследствие этого Юпитер вращается вокруг своей оси с высокой скоростью и имеет магнитное поле примерно в 12 раз сильнее, чем у Земли.
Ось магнитного поля наклонена к оси вращения 10,2 ± 0,6°, почти, как и на Земле, однако, его полярность обратна полярности земного магнитного поля. Форма магнитосферы Юпитера непохожа на магнитные поля других планет. Один из магнитных полюсов Юпитера, например, находится в районе экватора.
Магнитное поле Юпитера распределено между его полушариями неравномерно. Если магнитное поле Земли, как уже говорилось, можно в первом приближении представить, как поле магнитного стержня, то магнитосфера Юпитера соответствует магнитному стержню, изогнутому под прямым углом и имеющему дополнительные деформации на концах [6].
Северный магнитный полюс имеет более сложную структуру, чем южный. Его магнитное поле выходит из широкого участка северного полушария и входит в область около южного полюса, с высокой концентрацией магнитных потоков в области к югу от экватора, которую исследователи называют большим синим пятном. В других местах поле значительно слабее.
Широкий участок северного полушария, очевидно, представляет собой место расположения находящихся здесь восьми мощных вихрей (красных карликов) большого диаметра, извергаемых постоянные пучки электронов, перемещающихся вдоль расширяющихся силовых линий. В эту область поступает также часть электронов от ионизации атмосферы в области южного полюса Юпитера спиральным потоком солнечного ветра, перемещающего по освещенной Солнцем стороне орбиты.
Энергичные потоки звездного ветра красных карликов, встречая на своем пути нисходящие потоки межпланетной среды, производят ионизацию, содержащихся в них атомов и молекул. Ионизированные частицы, продолжая свое движение, приводят к возникновению электрического тока, движущегося по спирали вокруг северного полушария Юпитера, опускаясь в направлении южного полюса. Этим объясняется наличие между ним и экватором пространства с интенсивным позитивным магнитным полем.
Мощный поток звездного ветра, извергаемого из Большого красного пятна (БКП) производит ионизацию атомов и молекул поверхностных слоев атмосферы Юпитера в районе экватора, образуя здесь мощное положительно заряженное «синее пятно» (экваториальный южный полюс).
Более слабая положительно заряженная область (другой южный полюс) в полярном районе южного полушария Юпитера образована ионизацией атмосферы потоками звездного ветра, исходящего из пяти расположенных в этом месте вихрей (красных карликов) меньшего диаметра и поступающим сюда потоком солнечного ветра.
Наличием разного количества и размеров полярных вихрей (красных карликов), извергающих большой объем заряженных (ионизированных) частиц, объясняется наличие разности напряжённости поля на уровне видимой поверхности облаков: 14 Э у северного полюса и 10,7 Э у южного.
Принято считать, что, как и Юпитер, Сатурн не имеет твёрдой поверхности, а то, что мы наблюдаем, это только верхушки облаков. С учетом этого, Сатурн является самой разряженной планетой в солнечной системе. Его плотность всего 0,70 г/см3, т.е. меньше плотности воды, продолжительность вращения вокруг своей оси составляет 10,7 часов, а вокруг орбиты - 29,5 земных лет.
У Сатурна имеется планетарное магнитное поле, занимающее промежуточное положение по напряжённости между магнитным полем Земли и мощным полем Юпитера. В отличие от Юпитера, магнитное поле Сатурна чисто дипольное. Магнетометры «Кассини» показали, что оно почти не наклонено по отношению к его оси вращения — угол между магнитной осью и осью вращения не превышает 0,06 градуса. Это было неожиданностью для ученых, т.к. ранее считалось, что именно наклон играет важную роль в возникновении магнитного поля.
Согласно предложенной нами гипотезы, величина магнитного поля определяется скоростью вращения планеты вокруг своей оси и количеством ионизированных частиц в ее атмосфере и спиральном потоке звездного ветра.
В атмосфере Сатурна бушуют сильные ветра. Их скорость составляет около 500 км/ч, а порой, достигает и 1800 км/ч, что значительно больше, чем на Юпитере.
Учитывая, что Юпитер получает только 43% энергии солнечного ветра, а Сатурн находится дальше его от Солнца, то можно предположить, что на нем находится дополнительный источник усиления скорости ветра. Здесь, как и на Юпитере, бушуют настоящие циклоны, самым большим, из которых является Большой белый овал. Он получил это название за внешний вид, и представляет из себя мощнейший антициклон, систематически появляющийся на поверхности примерно один раз в тридцать лет. Размеры его просто гигантские, и составляют около 17 тысяч километров.
Так как время обращения Сатурна вокруг орбиты 29,5 земных лет, можно предположить, что Большой белый овал все время находится на одном и том же месте, или иначе располагается на его твердой поверхности и вращается вместе с ним. У Сатурна имеются и такие образования, как пятна. Правда они не так заметны, как, например, у Юпитера, но всё - таки, некоторые довольно большие и достигают около 11 тыс. км. Есть и светлые пятна, они намного меньше, всего около 3 тыс. км, а также, коричневые, размеры которых составляют 10 тыс. км.
Как и у Юпитера, на поверхности Сатурна наблюдаются менее яркие цветные полосы с раскраской аналогичной наблюдающимся на Юпитере зонам и поясам.
Мы считаем, что на основании всего изложенного можно предположить, что Сатурн, очевидно, также представляет собой небольшую суперзвезду с твердой оболочкой, на поверхности которой расположены жерла затухающих звезд, в виде красных (коричневых) карликов. Извергающиеся из них спиральные потоки звездного ветра и нисходящие к ним потоки межпланетной среды образуют окружающие их плотные слои атмосферы, скрывающие их от визуального наблюдения. Поскольку Сатурн, как и Юпитер, выделяет больше тепла, чем получает от Солнца, то, очевидно, в его ядре также идут с небольшой скоростью термоядерные реакции. Подтверждением этому служит то, что атмосфера планеты состоит в основном из водорода и гелия, а также совсем небольшого количества азота. В верхних слоях наблюдаются аммиачные облака.
Наличие у Сатурна устойчивых образований в виде сверхмощных ураганов свидетельствует о существовании на его, скрытой слоем облаков, твердой поверхности, расположенной в глубине облаков верхнего слоя атмосферы, в районе экватора, жерл большого диаметра (красных карликов). Согласно данным «Вояджеров», сильные ветра на Сатурне, дуют в основном в восточном направлении (по направлению осевого вращения). При удалении от экватора их сила ослабевает и появляются западные атмосферные течения. Ряд данных указывает, что циркуляция атмосферы происходит не только в слое верхних облаков, но и на глубине до 2 тыс. км. Видимые при наблюдениях характерные объекты атмосферы Сатурна вращаются с разной скоростью в зависимости от широты.
Именно, извергающиеся из жерл, потоки звездного ветра красных карликов являются дополнительным источником ионизированных частиц и усиления скорости его вращения вокруг оси. Это, согласно нашей гипотезы, способствует образованию у Сатурна достаточно сильного магнитного поля.
Из-за большей (почти в 2 раза) удаленности Сатурна, по сравнению с Юпитером, от Солнца, можно предположить, что частицы солнечного ветра здесь имеют низкую энергию. Поэтому, ионизация слоев атмосферы потоком солнечного ветра с внешней стороны орбиты и влияние нисходящего потока межпланетной среды с внутренней стороны у него значительно меньше, чем у Юпитера. Очевидно, в основном благодаря относительно равномерному распределению скорости потоков и ионизированных частиц звездного ветра красных карликов вокруг твердой поверхности Сатурна, магнитная ось у него располагается по середине планеты и почти идеально совпадает с осью его вращения.
Магнитные поля ледяных гигантов (Урана и Нептуна), в отличие от других планет, обладают сразу четырьмя магнитными полюсами (по два северных и южных магнитных полюса).
Астрономами было установлено, что магнитные поля Урана и Нептуна сильно отклонены от оси вращения и смещены в сторону от центра планет.
По нашему мнению, необычное положение и поведение магнитных полей Урана и Нептуна обусловлено наличием у них, под наблюдаемым слоем атмосферы, твердой поверхности затухающих суперзвезд, и расположением на ней жерл мощных вулканов (вихрей). Извергающиеся из них спиральные потоки ионизированных частиц образуют соленоиды, которые, согласно предлагаемой нами гипотезы, можно рассматривать как дипольные магниты, что позволяет легко объяснить не только наличие квадруполя, но и остальные, выше перечисленные, такие их особенности, как сдвиг от центра и необычный угол наклона магнитной оси диполя.
В качестве подтверждения этого, учеными в атмосфере Нептуна было замечено несколько темных пятен, наиболее известным из которых является антициклон Большое темное пятно. "Хаббл" обнаружил похожий, но гораздо более крупный ураган на северном полюсе Урана.
По нашему мнению, одно магнитное поле – это результат спирального движения потока ионизированных частиц солнечного ветра, а другое – извержения звездного ветра таких вихрей.
У Урана почти такое же сильное магнитное поле, как у Земли. На уровне облаков напряженность магнитного поля равна 0,23 Гс (в 1,34 раза слабее Земли) [7].
Ось магнитного диполя Урана отклонена от оси вращения планеты на 98 градусов. Уран совершает свой путь вокруг Солнца, вращаясь вокруг своей оси по часовой стрелке (как и Венера), в отличие от других шести планет солнечной системы, вращающихся вокруг своей оси против часовой стрелки. Уран — единственная планета Солнечной системы, которая вращается, "лёжа на боку", то есть ось её вращения лежит в плоскости её орбиты. Объяснения необычного положения оси вращения Урана пока остаются в области гипотез.
По нашей гипотезе, движение по орбите и вращение вокруг оси всех планет Солнечной системы происходит под воздействием сил двух, противоположно направленных спиральных потоков: исходящего от Солнца солнечного ветра и опускающегося к нему потока межпланетной среды.
Учитывая большую удаленность от Солнца, можно предположить, что на Уране действие этих потоков менее значительно. Однако, учитывая большой диаметр орбиты Урана, можно предположить, что он попадает под влияние мощных спиральных потоков рукава Ориона: внешнего движущегося вдоль рукава от звезды, расположенной на поверхности балджа Галактики, так и внутреннего, движущегося ему навстречу к этой звезде. Расположение Уране в зоне взаимодействия солнечного ветра и поступающих сюда потоков, образующих рукав Ориона, ведет к их завихрению. Это способствует необычному расположению оси и направления вращения Урана «лежа на боку».
Подтверждением этого служат существующие данные, что в верхних слоях атмосферы Урана дуют очень сильные ветры в направлении вращения, достигающие скорости 240 м/c.
Магнитное поле Урана крайне необычно и нестабильно: планета меняет свои полюса местами каждый день. Ученые считают, что необычность этого заключается в том, что атмосфера Урана в одни дни "закрыта" магнитным щитом и не бомбардируется частицами солнечного ветра, а в другие полностью беззащитна перед его напором. В определённые времена года, такие как дни зимнего или летнего солнцестояния, магнитное поле Урана выглядит как своеобразный гигантский "рубильник", переключающий положение полюсов планеты каждые 18 неполных часов — на Уране это как раз одни сутки. Однако, объяснение, чем это вызвано, отсутствует [7].
По нашему мнению, это возможно только при условии, что источник смены полюсов постоянно находится в одном и том же месте планеты и вращается вместе с ней. Это можно объяснить только наличием у Урана твердой поверхности, на которой расположено жерло, через которое происходит извержение вихря под действием царящего внутри его давления.
Ось магнитного поля Нептуна наклонена на 47° к оси его вращения и смещена от его центра на расстояние в 0,55 радиуса. В результате, напряженность магнитного поля сильно изменяется по поверхности планеты от 0,1 гаусса в северном полушарии до 1 гаусса в южном.
Причиной этого, очевидно, является наличие на поверхности Нептуна спиральных потоков (вихрей).
Американские планетологи обнаружили гигантский шторм на поверхности Нептуна, внутрь которого могла бы поместиться почти вся Земля, существование которого ученые пока не могут объяснить. По словам планетологов, подобные вихри зарождаются в глубинных слоях недр Нептуна, о чем свидетельствуют резкие изменения в структуре его облачного покрова непосредственно перед появлением урагана. Один из таких ураганов получил имя «Большое темное пятно». Позже ученые, примерно на этой же широте, открыли на поверхности Нептуна еще один гигантский ураган «Большое белое пятно». Природа этого урагана также пока не ясна. Как считают астрономы из Беркли, длительное время его существования указывает на то, что под пятном находится гигантская воронка, перекачивающая плотный газ из недр Нептуна в разреженные верхние слои его атмосферы [8].
Из всего выше изложенного следует, что источники вихрей находятся под слоем облачного покрова и постоянно располагаются в одном и том же конкретном месте планеты, т.е. на ее твердой поверхности.
На Нептуне дуют самые сильные ветры, хотя он наиболее удален от Солнца. Потоки ветра на Нептуне могут достигать скорости 1900 км/ч.
Согласно нашей гипотезы, все планеты Солнечной системы, кроме Урана и Нептуна, находятся «в тени» суперзвезды, на поверхности которой находится Солнце. Это объясняется тем, что диаметр их орбит значительно меньше диаметра суперзвезды, которая своим «телом» защищает эти планеты от воздействия, потока звездного ветра звезды балджа Галактики и движущихся вместе с ним массовых тел и сгустков плазмы, образующих рукав Ориона.
Очевидно, поскольку Нептун имеет наибольший радиус орбиты, то, наверняка, он в большей степени подвержен влиянию зоны движения внешнего потока звездного ветра рукава Ориона, исходящего из звезды его образующей. Учитывая, что направление движения солнечного ветра и звездного ветра рукава Ориона совпадают, то в случае Нептуна большой вклад, как отмечают ученые, вносит квадрупольная составляющая, которая соответствует двум двухполюсным магнитам, склеенным между собой.
Таким образом, предложена новая гипотеза образования магнитного поля планет и межпланетного пространства, с использованием которой объяснены особенности магнитных полей планет Солнечной системы.
ЛИТЕРАТУРА
1 Магнитное поле Земли. [Электронный ресурс]. – URL: https://gennady-ershov.ru/zemlya/magnitnoe-pole-zemli.html [дата обращения 11.08.2022].
2 Умов Н.А. Избранные сочинения. М.-Л.: Гос. тех. - теор. издат., 1950.
3 Арсеньев С.А. Теоретическое моделирование главного магнитного поля земли и планет. Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук 2015. Том 2. № 4. С.31№ 4. С.313 – 321.
4 Что нового узнал о Солнце зонд Parker Solar Probe. [Электронный ресурс]. – URL: [дата обращения 05.10.2020].
5 Электромагнитные свойства морской воды. [Электронный ресурс]. – URL: [дата обращения 23.08.2022].
6 Магнитное поле Юпитера оказалось удивительно сложным. [Электронный ресурс]. – URL: [дата обращения 14.02.2023].
7 Планетологи: полюса Урана меняются местами каждый день. [Электронный ресурс]. – URL: https://smotrim.ru/article/1311922 [дата обращения 15.04.2023].
8 На Нептуне заметили гигантский ураган. [Электронный ресурс]. – URL: https://technews2.pp.ua/neptune-storm [дата обращения 18.07.2023].