Магнітне динамо: відмінності між версіями
| [перевірена версія] | [перевірена версія] |
Olvin (обговорення | внесок) Немає опису редагування |
|||
| Рядок 1: | Рядок 1: | ||
'''Магнітне динамо''' — механізм генерування [[Магнітне поле|магнітного поля]] в провідній рідині при її обертанні й [[Конвекція|конвекції]] в ній, що дає якісне пояснення існуванню магнітного поля планет і |
'''Магнітне динамо''' — механізм генерування [[Магнітне поле|магнітного поля]] в провідній рідині при її обертанні й [[Конвекція|конвекції]] в ній, що дає якісне пояснення існуванню магнітного поля планет, [[зоря|зір]] і [[Галактика|галактик]]<ref name="А-Е-С_Динамо"/>, зокрема [[Магнітне поле Землі|Землі]] та [[Сонце|Сонця]]. |
||
Творцем теорії магнітного динамо був [[Волтер Моріс Елсассер]]. Хоча теорія магнітного динамо мала успіхи в поясненні зміни магнітних полюсів Землі, її |
Творцем теорії магнітного динамо був [[Волтер Моріс Елсассер]]. Хоча теорія магнітного динамо мала успіхи в поясненні зміни магнітних полюсів Землі, її чіткого математичного формулювання на початок 21 століття не існує. |
||
Теорія магнітного динамо пояснює магнітне поле Землі електричними струмами в зовнішньому шарі її [[ядро Землі|ядра]], а магнітне поле Сонця струмами в плазмі поблизу |
Теорія магнітного динамо пояснює магнітне поле Землі електричними струмами в зовнішньому шарі її [[ядро Землі|ядра]], а магнітне поле Сонця — струмами в плазмі поблизу [[тахоклін|тахокліну]]. Для того, щоб такі струми не згасали з часом, необхідно, щоб вони підтримувалися генерацією за рахунок руху в створеному ними магнітному полі. Для цього необхідно, щоб рідина або газ здійснювали конвективний рух завдяки потокам тепла від центру небесного тіла на поверхню. Джерелами тепла можуть бути стискання ядра за рахунок виділення з нього легких елементів, таких як [[Сульфур]], [[Оксиген]] та [[Силіцій]], [[прихована теплота]] кристалізації внутрішнього ядра та радіоактивність таких елементів як [[Калій]], [[Уран (хімічний елемент)|Уран]] і [[Торій]]<ref>{{cite news | first=Robert | last=Sanders | title=Radioactive potassium may be major heat source in Earth's core | publisher=UC Berkeley News | date=2003-12-10 | url=http://www.berkeley.edu/news/media/releases/2003/12/10_heat.shtml | accessdate=2007-02-28 }}</ref>. |
||
Для опису такого процесу потрібне тривимірне моделювання узгодженої системи [[Основні рівняння електродинаміки|рівнянь електродинаміки]], [[Рівняння Нав'є |
Для опису такого процесу потрібне тривимірне моделювання узгодженої системи [[Основні рівняння електродинаміки|рівнянь електродинаміки]], [[Рівняння Нав'є — Стокса|Нав'є — Стокса]] та [[Теплопровідність|теплопровідності]]. |
||
== Кінематичні моделі == |
== Кінематичні моделі == |
||
Найскладнішим для моделювання є конвенційний рух, опис якого потребує розв'язання нелінійного рівняння Нав' |
Найскладнішим для моделювання є конвенційний рух, опис якого потребує розв'язання нелінійного рівняння Нав'є—Стокса. Тому спрощені кінематичні моделі задають конвекційні потоки, тобто конфігурації полів швидкостей. Такі моделі ставлять перед собою задачу визначення при якій конфігурації потоків та якому [[Магнітне число Рейнольдса|магнітному числі Рейнольдса]], [[магнітне поле]] буде наростати. |
||
[[Томас Коулінг]] показав |
1934 року [[Томас Коулінг]] показав, що магнітне динамо не може утворюватися при [[осьова симетрія|осьовій симетрії]] струмів та магнітного поля<ref>Cowling, T. G. (1934). "The Magnetic Field of Sunspots". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 94: 39–48.</ref>, що називають ''теоремою антидинамо''. З цієї теореми випливає необхідність конвекційних потоків складнішої структури. |
||
У реальних умовах такі потоки можливі в системах із несиметричною турбулентністю (в якій переважають або право-, або лівогвинтові рухи), а також у разі диференціального обертання (коли [[кутова швидкість]] на різних широтах відрізняється, що теж призводить до певної несиметричності правих і лівих вихрових рухів)<ref name="А-Е-С_Динамо">{{А-Е-С|Динамо-процеси|131|d1}}</ref>. |
|||
== Виноски == |
== Виноски == |
||
Версія за 13:11, 4 квітня 2016
Магнітне динамо — механізм генерування магнітного поля в провідній рідині при її обертанні й конвекції в ній, що дає якісне пояснення існуванню магнітного поля планет, зір і галактик[1], зокрема Землі та Сонця.
Творцем теорії магнітного динамо був Волтер Моріс Елсассер. Хоча теорія магнітного динамо мала успіхи в поясненні зміни магнітних полюсів Землі, її чіткого математичного формулювання на початок 21 століття не існує.
Теорія магнітного динамо пояснює магнітне поле Землі електричними струмами в зовнішньому шарі її ядра, а магнітне поле Сонця — струмами в плазмі поблизу тахокліну. Для того, щоб такі струми не згасали з часом, необхідно, щоб вони підтримувалися генерацією за рахунок руху в створеному ними магнітному полі. Для цього необхідно, щоб рідина або газ здійснювали конвективний рух завдяки потокам тепла від центру небесного тіла на поверхню. Джерелами тепла можуть бути стискання ядра за рахунок виділення з нього легких елементів, таких як Сульфур, Оксиген та Силіцій, прихована теплота кристалізації внутрішнього ядра та радіоактивність таких елементів як Калій, Уран і Торій[2].
Для опису такого процесу потрібне тривимірне моделювання узгодженої системи рівнянь електродинаміки, Нав'є — Стокса та теплопровідності.
Кінематичні моделі
Найскладнішим для моделювання є конвенційний рух, опис якого потребує розв'язання нелінійного рівняння Нав'є—Стокса. Тому спрощені кінематичні моделі задають конвекційні потоки, тобто конфігурації полів швидкостей. Такі моделі ставлять перед собою задачу визначення при якій конфігурації потоків та якому магнітному числі Рейнольдса, магнітне поле буде наростати.
1934 року Томас Коулінг показав, що магнітне динамо не може утворюватися при осьовій симетрії струмів та магнітного поля[3], що називають теоремою антидинамо. З цієї теореми випливає необхідність конвекційних потоків складнішої структури.
У реальних умовах такі потоки можливі в системах із несиметричною турбулентністю (в якій переважають або право-, або лівогвинтові рухи), а також у разі диференціального обертання (коли кутова швидкість на різних широтах відрізняється, що теж призводить до певної несиметричності правих і лівих вихрових рухів)[1].
Виноски
- ↑ а б Динамо-процеси // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 131. — ISBN 966-613-263-X.
- ↑ Sanders, Robert (10 грудня 2003). Radioactive potassium may be major heat source in Earth's core. UC Berkeley News. Процитовано 28 лютого 2007.
- ↑ Cowling, T. G. (1934). "The Magnetic Field of Sunspots". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 94: 39–48.
|
Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |