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做完霍爾效應測量方法後的體會

發布時間:2025-06-03 00:59:23

Ⅰ 地球的磁場是怎麼計算的

電場是光子流在宇宙不同空間的分布,由於光子密度分布不均勻,總會存在光子流的流向趨勢,在光子流的方向上,存在光子能量密度,這個能量密度的本質就是電場,而光子流的流向趨勢方向就是電場強度的方向。同時磁場與電場是相對應的,如果存在光子信息的變化,也就存在光子流的時間梯度,也可以說只要電場強度在某一時刻不斷變化,存在電場強度的變化率,就會存在磁場,方向是光子流的縱向梯度方向。

由於所有物質在存在的時候,都要不斷地吸收物質以外,環境中的光子信息,同時發出具有自己特徵的光子信息,總會存在吸收與發出的不平衡,存在光子流的流動趨勢方向,也就是說任何物質在它存在的時候,在它周圍總會,或多或少存在電場這種物質,在星體的周圍,更是這樣;不過,在我們周圍的宏觀物質中,由於物質質量不算大,吸收與發出光子信息的差不大,對電場的性質表現不強,只有物質性質發生了根本的變化,帶上正電,或是帶上負電,在這種物質周圍存在電場的情況更明顯一些,具有電場性質的物質才更強一些,可以讓人們測量觀察。

一般的物體在不帶電的情況下,不顯示電場的屬性,但是對於星體這樣巨大的物體來講,無論是帶電,或是不帶電,由於存在吸收與發出的光子信息不平衡問題,這種差異性,對人類這類質量的物質來講,到了不可忽略的程度,也就是說對外表現出的電場的性質較為明顯,不得不進行討論;但是這里只討論電場存在之後,由於星體要公轉與自轉,星體周圍的電場是要變化的,也就是說在某一個位置上,光子流是隨時間變化的,這種變化是在一定時間內存在方向與大小的變化,也就是說在星體中,只要存在光子信息的吸收與發出的不平衡性,星體周圍就會存在電場,由於星體的運動,在星體周圍就會存在磁場。對地球來講也是同樣的道理,由於吸收與發出光子信息的平衡,在一定時間內是以吸收光子信息為主,表現為負電荷;在一定的時間內以發出光子信息為主,表現為正電荷。在人類現在所處的年代裡,地球是以吸收光子信息為主,表現為負電荷,由於地球自轉和公轉,產生了地磁場。下面就兩種物理模型計算地磁場的大小。

在光子信息理論中,物質間的相互作用力,並沒有多麼復雜,所有物質間的相互作用力,都是一個物體發出的光子信息,被另一個吸收後,與從環境中其它物質中吸收光子信息的能量進行比較而來的。電場力與物質間的萬有引力,並沒有多少差別,都是由於吸收發出光子信息作用後的結果,牛頓萬有引力定律是這樣一種形式,庫侖引力定律,是這樣一種形式,如果它們間存在必然聯系,就是說物質在存在的時候,同樣存在吸收光子信息與發出光子信息的差異,這種差異不是由於純電荷引起了,是由於吸收光子信息不平衡引起的,但是從光子信息的角度來看,道理是一樣的,為了找到萬有引力與庫侖引力間的關系,我們假定物質存在時,吸收與發出光子信息的不平衡性,與電荷電性是一致的,則物質質量為m的物體,存在時吸收光子信息與發出光子信息的差值,表現出的電荷量為q,其比例系數為, 也就是一千克物質,在空間存在的時候,由於吸收與發出某一個物體的光子信息,與吸收和發出環境的光子信息,有一種不平衡,這種不平衡,相當於的電量,相當於與帶個電子的電量。按照這種計算,地球的質量為的電量,如果將地球看作一個導體,事實上地球就是一個導體,如果這些電量象我們以前認識的自由移動的電荷,這些電荷的電量都是分布在地球的表面上的,由於地球自轉,在地球的外表面會產生地磁場,這種物理模型對地磁場的計算如下:

地球由於自轉,地球表面上的面電荷密度

當地球以自轉時,在地球上會產生磁感強度,將這個磁感應強度分為地球內部和地球外部,通過計算, 其中,,是地球上電荷的電荷由於旋轉而具有的磁矩,特別是在地球表面上,用兩種方法計算出的地磁場強度是應該是相等的,特別是在地球的兩極 。在今天的地磁場研究中知道這顯然是錯誤的,因為地球兩極的地磁場不到,原因有兩個,第一,,這么多電荷並不是自由電荷,而是地球吸收光子信息表現出來的物理量,並不會分布地球表面上,如果要建立物理模型的話,應該是將這些電荷均勻分布於地球這個球體,再進行地磁場的計算,才能更加接近於實際所測定的地磁場的數值;第二,計算數值的時候,是以太陽系為參照物,看著地球自轉的,而在實際測定的地磁場的數值時,是相對於地球靜止的。

為了進一步計算地磁場的數值,與實際測定的地磁場的數值地接近,我換一種物理模型,就是讓地球顯示的電荷量均勻分布於地球本身,用地球外面的地磁場強度計算公式,進行積分運算,看看兩極的地磁場強度有多大。將地球看成是由一個個球殼組成,則這部分物質所帶電荷量是,,

由於在兩極處,所以,這個球殼在兩極產生的磁場為,其中是地球半徑。

積分可得:

將地球質量,,,,代入,計算得到,對待地球赤道上的地磁場強度的計算如下:

在赤道上就是說,如果地球所帶的電荷量為正電荷,磁感應強度B的方向與磁矩的方向相反,如果地球所帶的電荷量為負時,地磁場強度B的方向與磁矩的方向相同,或者說地球以吸收光子信息為主時,是相反的,以發出光子信息為主時,在赤道處B的方向與磁矩的方向相同。

這樣在赤道處的地磁場磁感應強度

在地球的其它緯度上,地磁場的磁感應強度介於,之間,

但是在實際測量中,地磁場磁感應強度B沒有這么大,通常在,這里有這么幾個原因:

1 計算是以太陽系為參照物,就是隨地球公轉,同時不與地球自轉,是以這種物理模型計算的結果。

2 而實際測量中是隨地球一起自轉進行的一種測量,這是兩種數據。

3 計算中沒有考慮空氣存在對地球地磁場的影響,事實上這是一個不小的比例,空氣的存在,如果隨地球一起自轉,正好減弱地磁場的磁感應強度B。

4 計算中沒有考慮電離層的存在對地球地磁場的影響,事實上這又是一個不小的比例,我們知道電離層是帶正電荷,它的存在,如果是正電荷隨地球一起自轉,同樣會減弱地磁場的磁感應強度B,等多種因素,使得計算數據與實際數據間存在差別。

5 地球質量的分布並不均勻,在內部質量密度更大一些,巧合地是地球中心物質對表面貢獻比較小,特別是地球內部,溫度比較高,是以發出光子信息為主,表現為正電荷,由於地球自轉會減弱地球表面上的磁場數值。

綜合多種因素,出現誤差是必然的。

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