Pământul ca generator electric

Scris de **Turcu Vasile** Lun 08 Aug 2022, 21:49

PĂMÂNTUL CA GENERATOR ELECTRIC

Vasile Turcu
515800-Sebeș,str.M.Eminescu 30,Alba,Romania,UE
vturcu1@yahoo.com

Abstract. Se dă câmpul magnetic și relațiile de echivalență dintre masa corpului și sarcina sa electrică. Pe această bază este calculată teoretic masa nucleului, a cărui valoare corespunde cu datele observaționale. Pământul este un dinam al cărui rotor este un alternator. Nucleul intern și nucleul extern se rotesc în sens invers unul față de celălalt. Nucleul intern este inductorul, nucleul extern este indusul. Este calculată sarcina electrică, intensitatea câmpului electric și potențialul electric la suprafața Pământului. Expun câteva modalități teoretice de folosire a energiei electrice a Pământului. Este calculată frecvența energiei electrice alternative generată de Pământ.
Rezumatul în limbaj simplu. La ora actuală se consideră că Pământul, ca fiecare corp cosmic, este neutru electric. Demonstrez că Pământul (toate corpurile cosmice) are sarcină electrică și potențial electric, deci nu este neutru electric. Am unificat forța gravitațională cu forța electrică. Numai prin această unificare rezultă că Pământul este generator de electricitate. În câteva aplicații practice am sugerat folosirea energiei electrice a Pământului, Lunii. Nucleul intern se rotește în sens invers față de nucleul extern. Suprafața Pământului are același sens de rotație ca nucleul extern. Astfel Pământul ca generator de electricitate, este un dinam al cărui rotor este un alternator.

Cuvinte cheie: Astronomie dinamică – Sistemul solar – Pământ – Fizică – Câmp electric – Frecvența electricității.

1. INTRODUCERE
În general, prin convenție, potențialul electrostatic al Pământului se consideră nul. Demonstrez că toate corpurile cosmice au sarcină electrică și potențial electric. Nu există corp cosmic neutru electric, toate corpurile cosmice sunt puncte de sarcini electrice. Rezultatele teoretice deduse în acest studiu concordă cu rezultatele din observații.
Din (nssdc.earthfact,2019) Pământul are masa m=5,9724·10²⁴ kg, raza ecuatorială r_e=6,378137·10⁶ m, raza polară r_p=6,356752·10⁶ m, raza medie r=6,371·10⁶ m, volumul V=1,08321·10²¹ m³, densitatea medie ρ=5514 kg m^-3, viteza de rotație ecuatorială v=4,651·10² m s^-1, temperatura medie la suprafață T=288 K (150 C), accelerația gravitațională medie la suprafață g=9,807 m s^-2. Din (Robertson,2011;Jordan,1979) structura internă a Pământului este formată din nucleu, manta și scoarță (crustă). Dacă pornim de la suprafață, scoarța terestră are o grosime între (3-6)10⁴ m, fiind solidă. Urmează mantaua lichidă până la adâncimea de aproximativ 2,9·10⁶ m și nucleul până în centru. Nucleul este format din nucleul intern solid și nucleul extern lichid. Nucleul intern solid are r≈1,2·10⁶ m, m≈8·10²² kg, ρ≈1,2·10⁴ kg m^-3, T≈(5-6)10³ K. Nucleul extern lichid are r≈3,47·10⁶ m, m≈1,7·10²⁴ kg, ρ≈10⁴ kg m^-3, T≈(4-5)10³ K. Între mantaua lichidă și nucleul extern lichid avem discontinuitatea Gutenberg (statul „D”),cu o grosime de 2·10⁵ m.

2. CÂMPUL MAGNETIC
Legea atracției universale a lui Newton este

$png.latex?\dpi{120} \boldsymbol{F} = -G \frac{ m_1 \cdot m_2 }{ r^2 } \frac{ \boldsymbol{r} }{ r } \;N \;sau\; F = G \frac{ m_1 \cdot m_2 }{ r^2 } \;N \;cu\; \frac{ \textbf{r} }{ r } = 1 \;in\;modul\;(1)$

unde m₁ și m₂ sunt masele celor două corpuri, r distanța dintre ele și G=6,67430(15) m³ kg^-1 s^-2 constanta atracției universale (CODATA,2019). Semnul negativ provine din orientările inverse ale vectorilor F și r.
Legea lui Coulomb este

$png.latex?\dpi{120} \boldsymbol{F} = \frac{ 1 }{ 4\pi\epsilon_0 } \frac{ q_1 \cdot q_2 }{ r^2 } \frac{ \boldsymbol{r} }{ r } \;N \;sau\; F = \frac{ 1 }{ 4\pi\epsilon_0 } \frac{ q_1 \cdot q_2 }{ r^2 } \;N \;cu\; \frac{ \textbf{r} }{ r } = 1 \;in\;modul\;(2)$

unde q₁ și q₂ sunt sarcinile electrice, r distanța dintre ele și ε₀=8,8541878128(13)·10^-12 F m^-1 permitivitatea electrică a vidului (CODATA,2019). Prin egalitatea lui (1) cu (2) rezultă (3), cu m₁=m₂=m și q₁=q₂=q, aceasta fiind unificarea forței gravitaționale cu forța electrică. Relația de echivalență între masa m a corpului material și sarcina sa electrică q este

$2}\cdot m\;\;\;C\;(3)$

Inducția magnetică B în punctul P este (legea Biot-Savart)

$png.latex?\dpi{120} \textbf{B} = \frac{ \mu_0 }{ 4\pi^2 } \frac{ q\cdot\textbf{v} }{ r^2 } \;\;\;T \;(4)$

unde μ₀=1,25663706212(19)·10^-6 N A^-2 permeabilitatea magnetică a vidului (CODATA,2019), v=viteza de deplasare a sarcinii electrice q și r=distanța de la centrul sarcinii electrice q la punctul de observație P. Introducând (3) în (4) obținem

$2}}{ 4\pi^2} \frac{ m\cdot\textbf{v} }{ r^2 } \;\;\;T\;(5)$

Din (nssdc.earthfact,2019) inducția magnetică B la suprafața Pământului este aproximativ media B≈5,15·10^-5 T. Cu (5) masa care generează această inducție magnetică B este
m=1,64·10²⁴ kg
cu r=6,378137·10⁶ m raza ecuatorială și v=4,651·10² m s^-1 viteza de rotație ecuatorială. Dar m=1,64·10²⁴ kg este masa nucleului Pământului,în acord cu datele observaționale.
Cu (5) nucleul este un alternator care generează câmpul magnetic al planetei. Rotorul alternatorului este nucleul intern solid ca magnet permanent, ca inductor. Statorul alternatorului este nucleul extern lichid ca indus, ca și conductor electric tip bobină. Prin rotația nucleului intern solid se induce inducția magnetică B în nucleul extern lichid tip bobină, de unde prin manta și scoarță se propagă în toată planeta. Nucleul în totalitatea lui generează câmpul electromagnetic al planetei. Așa este în toate corpurile cosmice naturale.
Din (Livermore et al.,2013) nucleul intern se rotește spre est și nucleul extern se rotește spre vest, antrenând în mișcare mantaua și scoarța. În 1692 Edmund Halley a demonstrat mișcarea spre vest a câmpului geomagnetic terestru. În ultimele decenii seismometrele au identificat o rotație spre est a nucleului intern solid, în comparație cu suprafața planetei care se rotește spre vest (Livermore et al.,2013). Nucleul intern solid este înconjurat de lichidul din nucleul extern, alcătuit dintr-un aliaj de fier, a cărui rotație generează câmpul magnetic. „Câmpul magnetic împinge nucleul intern spre est, făcându-l să se învârtă mai repede decât Terra, dar el împinge în direcția opusă și lichidul din nucleul extern, fapt care generează mișcarea spre vest a acestuia”, a explicat prof. Philip Livermore de la School of Earth and Environment din cadrul Universității Leeds (Anglia) (Livermore et al.,2013). Deci nucleul intern al planetei se rotește în jurul axei spre est, spre dreapta, în sensul acelor ceasornicului, dacă suntem la polul nord. Nucleul extern cu suprafața planetei se rotește în jurul axei spre vest, spre stânga, în sens invers acelor ceasornicului, dacă suntem la polul nord. Situația este inversă dacă suntem la polul sud.

3. CÂMPUL ELECTRIC
Intensitatea câmpului gravitațional E creat de un corp de masă m este

$png.latex?\dpi{120} \boldsymbol{E} = -G \frac{ m }{ r^2 } \frac{ \textbf{r} }{ r } \;N\;kg^{-1} \;sau\; E = G \frac{ m }{ r^2 } \;N\;kg^{-1} \;cu\; \frac{ \textbf{r} }{ r } = 1 \;in\;modul\;(6)$

unde r=raza corpului. Introducând (3) în (6) obținem

$2} \frac{ q }{ r^2 } \;V\;m^{-1}\;(7)$

cu q=sarcina electrică a corpului de masă m. Nucleul ca alternator generează câmpul magnetic și electric, câmpul electromagnetic. Masa nucleului care generează B cu (5) este m=1,64·10²⁴ kg. Deci m=1,64·10²⁴ kg generează și câmpul electric (gravitațional). Mantaua și scoarța (crusta) Pământului sunt carcasa alternatorului. Cu (3) sarcina electrică q a masei nucleului este
$png.latex?\dpi{120} q = \pm1.4\cdot10^{14}\;C$
Intensitatea câmpului electric la suprafața Pământului cu (7) este
$png.latex?\dpi{120} E = \pm2.7\;V\;m^{-1}$
cu q=1,4·10¹⁴ C și r=raza medie. Cu (6) avem același rezultat în N kg^-1. Deci E este generat de nucleu ca alternator. Potențialul gravitațional la distanța r este

$png.latex?\dpi{120} V = -G \frac{ m }{ r } \;J\;kg^{-1}\;(8 )$

Deoarece E și B este generat de nucleul corpului cosmic, nu de toată masa corpului cosmic, m=masa nucleului corpului cosmic. În (8 ) punem (3) și rezultă
$2} \frac{ q }{ r } \;\;\;V$ (9)

cu q=sarcina electrică a masei m. Potențialul electric (electrostatic) la suprafața Pământului cu (9) este
V = ±1,7·10⁷ V
cu r=raza medie și q=1,4·10¹⁴ C sarcina electrică a masei nucleului. Cu (8 ) avem același rezultat în J kg^-1. Așa se calculează potențialul electric (gravitațional) al tuturor corpurilor cosmice naturale. Adică nu există corp cosmic natural neutru electric, toate corpurile cosmice sunt încărcate cu electricitate, sunt puncte de sarcini electrice. În general, prin convenție, potențialul electric (electrostatic) al Pământului se consideră nul. În realitate, toate corpurile cosmice au sarcină electrică și potențial electric.
Din (nssdc.earthfact,2019) raza ecuatorială este r=6,378137·10⁶ m și raza polară r=6,356752·10⁶ m. Cu (9) potențialul electric la ecuator este
V = ±1,70046·10⁷ V
cu r=raza ecuatorială. Cu (9) la poli avem
V = ±1,70618·10⁷ V
cu r=raza polară. Diferența de potențial electric poli-ecuator este
V = ±5,72·10⁴ V
Adică în jur de 57200 V. Captăm energia electrică de la polul sud, solul sau subsolul Antarcticii, printr-o tehnologie oarecare tip centrală electrică, pe care apoi o distribuim în rețeaua electrică a Pământului. Fiind energie electrică alternativă, masa rețelei electrice să fie la ecuator pe un munte cât mai înalt, ca diferența de potențial dintre rețea (poli) și masa Pământ (ecuator) să fie cât mai mare. Sau la polul nord pe fundul oceanului Arctic, adâncime peste 4000 metri. Bornele de captare a energiei electrice alternative și de masă pot fi făcute la distanțe mai mici, dar atunci avem în rețea o diferență de potențial mai mică. Bornele trebuie făcute pe meridian (nord-sud), unde diferența de potențial este V=±5,73·10^-3 V pe un metru.
Se consideră că mantaua este izolatoare electrică. Magma vulcanilor este mantaua lichidă la suprafața Pământului. Introducem în vulcan un cablu metalic ca să captăm potențialul electric al magmei. Cablul să fie introdus cât mai adânc în magmă, să reziste la temperatura peste 10000 C a magmei și să fie izolat de scoarța Pământului, unde este masa rețelei electrice. Punând un aparat de măsură între cablul din magmă și cablul masei din scoarța solidă a Pământului, ne dăm seama dacă avem o diferență de potențial electric. Dacă avem,cu tehnologia adecvată captăm energia electrică a vulcanilor și o distribuim în rețeaua electrică a Pământului.
Putem folosi energia electrică a Lunii. Pentru aceasta legăm cu un cablu electromagnetic suprafața Lunii de stația de recepție de pe Pământ, tip Turnul Wardenclyfe a lui Tesla, de unde energia electrică este distribuită în rețea. Din (nssdc.moonfact,2020) Luna are masa nucleului m≈10²¹ kg și raza medie r=1,7374·10⁶ m. Cu (3) sarcina electrică a masei nucleului este
q ≈ ±8,6·10¹⁰ C
Cu (9) potențialul electric la suprafața Lunii este
V ≈ ±3,8·10⁴ V
Diferența de potențial electric Pământ – Lună este
V ≈ ±1,69·10⁷ V
Fiind o diferență de potențial electric între Pământ și Lună, captăm energia electrică a Lunii și o folosim în rețeaua electrică a Pământului.

4. FRECVENȚA ENERGIEI ELECTRICE
La suprafața de contact nucleu-manta, r=3,47·10⁶ m, inducția magnetică din (Livermore et al.,2013) este B=2,6·10^-4 T, din (Gillet et al., 2010) este B=(3-7)10^-4 T, din (Pichon et al.,2016) este B=4·10^-4 T. Am luat media aproximativă B=4,6·10^-4 T. Cu (5) obținem
v = 1,24·10³ m s^-1
unde v=viteza liniară de rotație ecuatorială a nucleului la suprafața de contact nucleu-manta și m=1,64·10²⁴ kg masa nucleului. La suprafața de contact nucleu extern-nucleu intern, r=1,2·10⁶ m, cu (5) obținem
B = 3,8·10^-3 T
unde B=inducția magnetică a nucleului extern la suprafața de contact cu nucleul intern, m=1,64·10²⁴ kg și v=1,24·10³ m s^-1. În (Gillet et al., 2010) este B=(2-4)10^-3 T, în (Dumberry et al., 2002) este B=(3-4)10^-3 T, în (Pichon et al., 2016) este B=2,8·10^-3 T. Deci (5) este adevăr.
Din (Cox et al.,2013; Livermore et al., 2013) se consideră că nucleul intern are o cuplare electromagnetică, gravitațională, puternică cu nucleul extern. Deoarece nucleul intern se rotește în sens invers față de nucleul extern, la suprafața de contact nucleu intern-nucleu extern, r=1,2·10⁶ m, se aplică legea a doua și a treia a lui Newton din Mecanică, în acord cu relativitatea generală. Obținem
v = 3,3·10³ m s^-1
unde v=viteza de rotație ecuatorială a nucleului intern la suprafața de contact cu nucleul extern, r=1,2·10⁶ m, cu m=1,64·10²⁴ kg nucleu și M=8·10²² kg nucleu intern. Cu (5) obținem
B = 10^-2 T
unde B=inducția magnetică a nucleului intern la r=1,2·10⁶ m și m=1,64·10²⁴ kg masa nucleului. În (Buffet et al., 2002) este B=7,17·10^-3 T și maxim B=(1-2)10^-2 T. Câmpul magnetic și electric, câmpul electromagnetic, este generat de nucleu. Mantaua și scoarța sunt carcasa generatorului electric Pământ. Așa este în toate corpurile cosmice și atomice.
Frecvența energiei electrice alternative generate de alternator este

$png.latex?\dpi{120} f = n \frac{ p }{ 120 }\;\;\;Hz\;(10)$

unde n=rotația (turația) rotorului în rotații/minut și p=numărul polilor magnetici. Factorul numeric 120 este de 60 secunde/minut și doi poli într-un magnet. Din (Cox et al., 2013; Livermore et al., 2013) nucleul intern se rotește mai repede decât nucleul extern, în sens invers unul față de celălalt. Deci vitezele se adună și rezultă
v = (1,24+3,3)10³ = 4,54·10³ m s^-1
Cu această viteză la r=1,2·10⁶ m rezultă
n = 3,6·10^-2 rotații/minut
Nucleul intern este format din minim un magnet permanent cu doi poli,nord și sud, adică p=2. Înlocuind în (10) obținem frecvența
f = 6·10^-4 Hz
Frecvența minimă a energiei electrice alternative generată de Pământ, este aproximativ f≈(10^-3 – 10^-4) Hz. Pământul are pe toată suprafața un zgomot de fond de frecvență în jurul valorii minim (10^-3 – 10^-4) Hz. Dacă observațional se găsește o frecvență mai mare, atunci nucleul intern este format din mai mulți magneți permanenți. Astfel aflăm numărul de bobine, sau echivalent bobine, care formează nucleul extern. Pământul este un generator electric ca toate corpurile cosmice și atomice, adică un alternator într-un dinam. Spun aceasta fiindcă scoarța (crusta) solidă are proprietăți magnetice naturale, ca statorul magnetic al dinamului.

5. CONCLUZII
Pământul este un dinam al cărui rotor este un alternator. Diferența este că la Pământ scoarța se rotește și la dinam statorul este fix. Dar viteza de rotație ecuatorială a scoarței v=465,1 m s^-1, este mai mică ca a nucleului extern v=1240 m s^-1. Ambele având același sens, se poate face analogia.
Alternatorul este format din două rotoare, care se rotesc în sens invers unul față de celălalt. Rotorul intern este nucleul intern care se rotește către dreapta, către est, în sensul acelor ceasornicului, dacă suntem la polul nord. Rotorul extern este nucleul extern care se rotește către stânga, către vest, în sens invers acelor ceasornicului, dacă suntem la polul nord. Dacă suntem la polul sud, situația este inversă. Nucleul extern este indusul, scoarța și nucleul intern sunt inductoarele. Energia electrică se generează în nucleul extern prin inducție. Se generează energie electrică alternativă de la scoarță ca inductor. Se generează energie electrică alternativă de la nucleul intern ca inductor. Energia electrică alternativă iese din nucleul extern ca indus, difuzează prin mantaua lichidă în tot Pământul și ajunge la exteriorul scoarței solide pe care stăm noi. Este posibil ca mantaua să fie numai parțial izolatoare electrică. Frecvența energiei electrice alternative a Pământului este minim f≈(10^-3 – 10^-4). Pământul are pe toată suprafața un zgomot de fond de frecvență în jurul acestei valori. Cu tehnologia necesară a se căuta acest zgomot de fond. Potențialul electric la suprafață este V=±1,7·10⁷ V.
Câmpul magnetic și câmpul electric, câmpul electromagnetic, este generat de nucleul corpului cosmic, nu de toată masa corpului cosmic. Diferența de masă dintre masa totală a corpului cosmic și masa nucleului corpului cosmic, este materia întunecată care generează energia întunecată. Așa este și în particulele atomului.

Pământul ca generator electric

REFERINȚE
Buffet B.A.,Mathews P.A.,Herring T.A. (2002),Modelling of nutation and precession: Effects of
nutation and precession: Effects of electromagnetic coupling,Journal of Geophysical Research,
107: 5.1 - 5.15.
Cox G.A.,Livermore P.W.,Mound J.E.,Forward models of torsional waves: dispersional geometric
effects,Geophysical Journal International,7 nov. 2013.
Livermore Philip W.,Hollerbach Rainier,Jackson Andrew,Electromagnetically driven westward drift
and inner-core superrotation in Earth`s core,Institute of Geophysics and Planetary Physics,Los
Angeles,CA,26 aug. 2013; Proceedings of the National Academy of Sciences Oct. 2013,110(40)
15914-15918; DOI: 10.1073/pnas.1307825110.
Mathieu Dumberry,Jeremy Bloxham,Inner core tilt and polar motion,Geophysical Journal
International,volume 151,issue 2,nov. 2002,pages 377-392,https://doi.org/10.1046/j.1365-
246X.2002.01756.x
Nicolas Gillet,Dominique Jault,Elisabeth Canet & Alexandre Fournier,Fast torsional waves and
strong magnetic field within the Earth`s core,Nature,Vol 465/6 May 2010/doi: 10.1038/
nature09010.
Pichon Guillaume,Aubert Julien,Fournier Alexandre,Coupled dynamics of Earth`s geomagnetic
westward drift and inner core super-rotation,Earth and Planetary Science Letters,437 (2016)
114 – 126.
http://pubs.usgs.gov/gip/interior/The interior of the Earth,Eugene C. Robertson,14 jan. 2011.
Jordan T. H.(1979): „Structural Geology of the Earth`s Interior”(PDF).Proceedings of the National
Academy of Sciences.76(9) 4142-4200.Bibcode: 1979 PNAS...76.4192 J.doi:10.1073/pnas.
76.9.4192.PMC 411539.PMID 16592703.
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetaryfactsheet/earthfact.html ,22 april 2019.
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetaryfactsheet/sunfact.html ,23 febr. 2018.
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetaryfactsheet/moonfact.html ,13 jan. 2020.
https://physics.rist.gov/cuu/Constants/CODATA Internationally recommended 2018 values of the
Fundamental Physical Constants,May 2019.

Scris de **Abel Cavaşi** Mar 09 Aug 2022, 09:22

Presupunerea că (1) poate fi egalat cu (2) este falsă. Sarcina electrică este un invariant relativist, pe când masa nu e.

Scris de **gafiteanu** Mar 09 Aug 2022, 15:41

Pai daca-i alternator, n-ar trebui sa alterneze ceva ?
Vad doar ca altereaza gandirea...
Am aflat ca exista miez interior si miez exterior..... Pai la ala exterior ar trebui sa-i spunem coaja...
Iar magnetismul exterior are acelasi sens cu a curentului din interior. Bravos.

Scris de **virgil_48** Mier 10 Aug 2022, 18:18

Alternatorul este format din două rotoare, care se rotesc în sens invers unul față de celălalt. Rotorul intern este nucleul intern care se rotește către dreapta, către est, în sensul acelor ceasornicului, dacă suntem la polul nord. Rotorul extern este nucleul extern care se rotește către stânga, către vest, în sens invers acelor ceasornicului, dacă suntem la polul nord. Dacă suntem la polul sud, situația este inversă. Nucleul extern este indusul, scoarța și nucleul intern sunt inductoarele. Energia electrică se generează în nucleul extern prin inducție. Se generează energie electrică alternativă de la scoarță ca inductor. Se generează energie electrică alternativă de la nucleul intern ca inductor. Energia electrică alternativă iese din nucleul extern ca indus, difuzează prin mantaua lichidă în tot Pământul și ajunge la exteriorul scoarței solide pe care stăm noi. Este posibil ca mantaua să fie numai parțial izolatoare electrică.
. . . . .

Energia electrica produsa de un generator, provine de la energia
mecanica care face diferenta rotatiilor.
In cazul unei planete de unde apare aceasta energie ? Si cum de
nu se egalizeaza in timp, prin frecare, viteza celor doua rotoare ?
Miezul si mantaua sa se roteasca in sensuri opuse ? Asta este o
fantezie extrema !

Scris de **virgil** Joi 11 Aug 2022, 08:51

Interesant subiectul acesta, dar este de comentat faptul ca la temperaturi de peste 570 grade, (punctul Curie ), agitatia termica distruge campul magnetic al fierului. In conditiile cand lava topita atinge cateva mii de grade in interiorul pamantului, este greu de crezut ca poate fi vorba de un indus si un inductor permanent. Dar ce nu poate fi verificat ramane in discutie.

Scris de **gafiteanu** Joi 11 Aug 2022, 10:58

Campul magnetic e dat de curentul unor cuante, inclusiv si de electroni, scantei sau fulgere. Nu este obligatoriu sa fie acumulat si amplificat de fier.
Sunt si anumite stele "electronice" in stadiul final ce au un colosal magnetism. Iar despre magnetismul incredibil al gaurilor negre nu este voie sa se dezvaluie nimic.

Scris de Continut sponsorizat

Pământul ca generator electric

Pământul ca generator electric

Re: Pământul ca generator electric

Re: Pământul ca generator electric

Re: Pământul ca generator electric

Re: Pământul ca generator electric

Re: Pământul ca generator electric

Re: Pământul ca generator electric