地球の自転を利用して電気を生み出すことができ、さらに地球の自転を遅くすることもできます。信じますか？

物理学者たちは、地球の自転から生じる磁場のエネルギーを利用して電気を生み出すという革新的なアイデアを思いついた。実験により、特殊な磁性材料が地球の自転によって生成されるエネルギーの利用に役立つことがわかった。しかし、誰もが納得しているわけではない。関連する研究結果は3月19日にPhysical Review Research誌に掲載され、アメリカ物理学会の会議で発表された。

研究者らは、この発見は議論の余地はあるものの、興味深いものだと述べている。この効果は、慎重に設計された設定でのみ確認され、わずか 17 マイクロボルトしか生成されなかった。これは、単一のニューロンが発火したときに放出される電圧のごく一部であり、この観察が他の何らかの効果によるものかどうかを確認するのは困難である。もしこれが真実で、この装置を大規模化できれば、静止したままゼロエミッションの電気を生成でき、遠隔地や医療用途に役立つ可能性がある。

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「この考えは直感に反するところがあり、ファラデーの時代から議論の的となってきた」とウィスコンシン大学オークレア校の名誉物理学者ポール・トーマス氏は語った。しかし彼は、米国プリンストン大学の物理学者クリストファー・チャイバ氏が主導したこの実験は慎重なものだったと考えている。 「説得力があり、注目に値すると思いました。」

他の人々は、この結果は驚くべきものだと同意したが、懐疑的な態度を崩さなかった。オランダのアムステルダム自由大学で働いていた元物理学者のリンケ・ウィンガーデン氏は、2016年に著者らの主張に注目し始めたが、2018年に自身の実験でこの効果を発見できなかった。同氏はこの研究は非常に興味深いと感じたものの、「チバ氏らの理論は正しくないはずだ」という確信を持ち続けた。

理論的には、この装置は発電所と同様に機能し、導体が磁場を通過することで電子が移動し、電流が発生します。 1912 年の実証によれば、地球が自転しても磁場の一部は静止したままとなり、地球表面の導体は磁場の特定の部分を通過することになります。

通常、これによって電流は発生しません。なぜなら、地球のような均一な磁場では、その圧力を感じた電子が自ら再配置され、反対の電気力が生じて、最終的に電荷が静止状態になるからです。

しかし、チバ氏とその同僚は抜け穴を発見したと述べている。研究者たちは複雑な計算を用いて、ある特定の物質が特殊な性質を持ち、それを円筒形に形成すると地球の磁場を奇妙な構造に導くことができることを明らかにした。これにより、デバイス内部の静電気力では打ち消せない磁力が生じ、電流が発生すると研究者らは考えた。

研究者たちは理論を証明するために、マンガン、亜鉛、鉄を含む軟磁性材料から中空の円筒を作成した。他の影響を制御しながら、デバイスを流れる電圧と電流を調べました。彼らは、地球の磁場に対するデバイスの向きに応じて、17マイクロボルトの電圧を観測した。中空の管の代わりに固体の導体を使用した場合、電圧はゼロでした。

「観測された電圧が非常に小さいのは、他の多くの要因による可能性があります。」しかし、ワインガーデン氏は、チバチームは気温の変化など、他の起こり得る影響を「避けるために多大な努力を払った」と語る。

ワインガルデン氏は、電圧が地球の自転から生じていると結論付けるにはさらなる証拠が必要だと述べた。物理学者は、実験が予測どおりに緯度によって異なる結果を生み出すかどうかをテストすることができます。

たとえ成功したとしても、このアプローチでは無からエネルギーを生み出すことはできません。それは地球の運動エネルギーを利用し、その過程で、わずかではあるが、地球の自転を徐々に遅くすることになるだろう。この技術が、2022年に11テラワットと推定される地球の電力需要をすべて満たした場合、次の世紀で地球の自転が7ミリ秒遅くなると著者らは計算している。

参考文献

[1]https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.7.013285

企画・制作

出典：中国科学日報

編集者：イヌオ

校正：徐来林