なぜ地球磁極は逆転するのか?

太陽黒点数/エルニーニョ/カナダ地磁気を追っています

5月度その14:地球磁極の不思議シリーズ ➡ プラズマの事をもう少し理解しませんと・・・

地球磁極の不思議シリーズ ➡ プラズマの事をもう少し理解しませんと・・・

 

現在、カナダ・オタワやビクトリアにおける地磁気の変化(日単位や年単位)を記事としてアップしております

そこで観測される周期的な変動の原因を追っている訳ですが、内容的には太陽双極子磁場&太陽風と地球磁気圏との相互作用であるように思われます、が、プラズマ動作の基本的な知識が私にありませんので、原因を追うにも限界があります

そこで、プラズマの勉強をしておこう、という訳です

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

地表の磁場強度マップ2020年

ESAより地球全体を示せば、

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IGRF-13より北極サイドを示せば、

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当ブログの磁極逆転モデルは:

1.地球は磁気双極子(棒磁石)による巨大な1ビット・メモリーである

2.この1ビット・メモリー書き換え可能外核液体鉄は鉄イオンと電子の乱流プラズマ状態であり、磁力線の凍結が生じ、磁気リコネクションを起こし、磁力線が成長し極性が逆で偶然に充分なエネルギーに達した時に書き換わる

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3.従って地球磁極の逆転は偶然の作用であり予測不可でカオスである

 

当ブログの磁気圏モデルは:

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朝方と夕方の地球磁力線モデルとは、

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地磁気方向定義とは

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まずは [プラズマ - Wikipedia] より抜粋させて頂いて:

プラズマは荷電粒子群と電磁場が相互作用する複合系である。粒子の運動は電磁場を変化させ、電磁場の変化は粒子の運動にフィードバックされる。プラズマは固体、液体、気体のいずれとも異なる特有の性質を持つため、物質の第4の状態ともいわれる

 

狭義のプラズマとは、気体を構成する分子が電離し陽イオンと電子に分かれて運動している状態であり、電離した気体に相当する。狭義のプラズマは、プラズマの3要件:

1. その物質系の大きさ L がデバイの長さ λD より十分大きくなければならない。

2. 考えている現象の時間スケール t がプラズマ振動の周期よりも長くなければならない。

3. その物質系の半径 デバイ長λD の球の中の粒子数 Λ が充分大きくなければならない。すなわち Λ ≫ 1。Λ をプラズマ・パラメタという。

をみたす。

電離層、太陽風、星間ガスなどがプラズマ状態であり、宇宙の質量の99%以上はプラズマ状態である。

デバイ長やプラズマ振動や粒子数Λなどが出てきましたが、電離層や太陽風はプラズマ条件を満たしているとの事ですので、それらの意味詳細を説明する必要はないでしょう

このブログが追っているのはカナダにおける時間単位での磁場強度変化である訳ですが、その原因を地球磁力線の強弱変化に求めている訳ですが、プラズマ振動より充分長い変化であるとして構わないでしょう

しかし、プラズマ振動とは何か、は気にかかる所ですので、ここを調べておきますと:

プラズマ振動とは、プラズマ中に生ずる電荷密度の波動である。プラズマ波ともいう。

プラズマは正の荷電をもつイオンと負の荷電をもつ電子との混合物であり、全体として電気的中性が保たれている。そこである場所の電子集団が局所的に動くとそこで電気的中性が破れて電荷密度を生じ、電子を引き戻す方向に電場を生ずる。イオンは電子より質量がはるかに大きいので、電場によって加速されるのは電子だけである。こうしてその電場により電子群が動いて、電気的中性を取り戻す。しかし、電子には慣性があるので、中性を取り戻した時点では止まらず、逆の方向に行き過ぎる。そこでまた中性が破れて電場が生じ、また電子群が引き戻される。このように電子群の往復運動、すなわち振動が起こる。これは巨視的には電荷密度の波動となる。これがプラズマ振動である。

なるほど、電子群の往復運動であれば電磁波を発生するはずですので、プラズマ振動は観測できる事になります、ね?

このプラズマ振動ではランダウ減衰なる言葉が出てくる

プラズマ振動の方程式を確立し解いたランダウによれば、長波長のプラズマ振動ではランダウ減衰と呼ばれる減衰現象があることが示される。荷電粒子の速度分布がマクスウェル分布ならばプラズマ中の縦波は必ず減衰するというもので、初めは粒子間衝突のない系での散逸現象としてその物理的起源に注目を集めたが、今では波の位相速度とほぼ同じ速度で進む電子が波の一方向の電場と長時間にわたって相互作用し、平均では加速されることによって生じた現象であることが示されている。

ここで言っている事は、電子群は加速されるので長波長成分は減衰する、と言っているのである、これを磁力線に沿ってサイクロトロン運動する電子群に当てはめれば:

放射される電磁波を音で聞くと「ヒュ〜イッ」という低周波成分が消えてゆく音に聞こえる➡これが「ドーン・コーラス」の原因

電子群は加速されて地球磁力線に沿って極地へ進む➡これがオーロラの原因となる

として色々な所で「プラズマ振動」なり「ランダウ減衰」なるキーワードが出て来るのである

しかし、本ブログはドーン・コーラスの原因やオーロラ起因そのものを追うものではないので、興味はあるが、あまり深くは立ち入らない

大域的な磁場がある系を磁化プラズマと言うが、磁化プラズマでは、プラズマ粒子は磁力線の周りをサイクロトロン運動し、磁力線に垂直な方向の移動は制限される。このため、磁力線に対して平行方向の温度と、垂直方向の温度は異なることがある

この縦方向(平行)と横方向(垂直)で温度が異なる、という説明もよく出てくるのであるが、意味が分からなかった、が、磁力線にとらえられているので横方向への移動は制限されており横方向での衝突は少なく、従って横方向へ熱の移動拡散は発生しない(しにくい)と言っているのだった

また、プラズマは開放系であるので自己組織化する散逸構造をつくりやすい、との説明があった! これはダストプラズマと称されるようで:

プラズマ状態で宇宙空間に漂っているダストなどを観測する技術が進歩した結果、宇宙空間には意外にもかなり豊富に、生物を構成するアミノ酸核酸塩基の元となる有機化合物が分布する領域があることが明らかになってきた。それらの物質は、宇宙空間でダストプラズマの自己組織化によって生成され蓄積されてきたとも考えられている。ダストプラズマ中の粒子が宇宙空間で自己組織化して単純な有機分子となり、さらに生体分子へとつながる過程を再現することを通し、究極的には生命誕生の秘密の一端を解き明かそうと取り組む研究グループが複数生まれている。

今回の記事には図や動画がないので、以前に載せた自己組織化の例を示せば(これは太陽風や電離層における現象ではないが、放置しておいても繰返し構造を自分で作り出す自己組織化とはこのようなものを指す、という例です):

[まるでアートのような美しい模様…「振動(BZ)反応」【美しすぎる化学】 - YouTube] さんより(0分51秒):

youtu.be

 

宇宙質量の99%がプラズマ状態で、プラズマとは自己組織化を育む系である、とすれば「宇宙のエントロピーは増大する」とは一体なんなのか?といういつもの疑問にぶつかる

最後になるが、プラズマでは以下の驚くべき記述も見つかった!

UFO、霊、ミステリーサークルなどの超常現象が目撃されている。高温プラズマは火の玉のように見える。また、マイケル・パーシンガー(ローレンシアん大学脳神経学部)らは、プラズマから発せられる高磁場が脳波へ影響を及ぼすことにより幻覚症状が引き起こされることを経頭蓋磁気刺激法実験で実証した。このため、大槻義彦早稲田大学)らを,はじめとする著名人は、超常現象の真相はプラズマであるとしている

経頭蓋磁気刺激法(けいとうがいじきしげきほう:TMS)とは:

8の字型の電磁石によって生み出される、急激な磁場の変化によって弱い電流を組織内に誘起させることで、脳内のニューロンを興奮させる非侵襲的な方法である。この方法により、最小限の不快感で脳活動を引き起こすことで、脳の回路接続の機能が調べられる。

へぇ〜、知りませんでした、でも、ミステリーサークルはいくら何でもTMSではないでしょう?

 

 

 

 

以上、長文お付き合い頂き、誠にありがとう御座いました

感謝です