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关于热带气旋的磁场问题

已有 7940 次阅读 2013-1-6 10:24 |系统分类:科普集锦| 台风, 地球磁场, 磁场倒转

——刘全稳

 

 

热带气旋是发生在地球低纬度带5°~20°的一种大气气象,消亡于中纬度带。从热带气旋所属区带的动力与守恒定律作用分布特征来看,热带气旋主要是受热蒸腾的水汽依靠公转和自转转动守恒定律的作用生成,所以才有北半球为逆时针旋转,南半球按顺时针旋转的特征(图1)。

可见,热带气旋中存在很强流动速度的二相流动,因而在热带气旋中存在着大量的运动电荷(正是这些不同的运动电荷的相互作用,才有强烈的电闪雷鸣和暴雨),所以,热带气旋本身是一个螺线管圆电流磁场发生器。

 

螺线管的磁感应强度(B)计算由下式进行

式中,n为单位长度内线圈匝数, I为通过的电流强度,μ为介质的磁导率,当介质为真空时,μ取真空的磁导率,变量β1β2为自P点到dl所引的矢径r与轴线间的夹角。参见图4

无论是北半球还是南半球,热带气旋产生的磁场的磁轴一定垂直于地球,方向符合右手螺旋定则。

对于一个具体的热带气旋,要将所分布范围内多个云墙的螺线管载流磁感应强度叠加起来,这样,气旋直径越大,风速越强,所产生的磁感应强度越大。当气旋强度大过地球主磁场当地强度时,气旋所经过之处,地壳中一些岩石和矿物的小磁针将被更改排列方向而记录气旋的磁感应方向。

地史上的最大规模的热带气旋,无疑会被地壳岩石与矿物记录,它们是地球“非偶极子磁场”的来源。不同电性、不同半球的大规模热带气旋,是产生不同极性的“非偶极子磁场”的来源,是“非偶极子磁场”“极性倒转”的原因。

地球外核的低纬度是否存在类似大气圈中的热带气旋?我们可以通过比较已经研究得较为透彻的热带气旋的形成条件来加以判别。

综合分析热带气旋的形成条件,主要包括:

1)要处于低纬度带。中高纬度带不可以产生气旋。

2)要有上升或下沉的气流或液态流(热带气旋还另有附加条件)。流体的上升或下降是导致转动守恒定律产生作用的条件,是形成气旋的首要条件。

3)要有足够广阔的相同物质界面的场面,一般气旋的半径都在600km以上。对热带气旋讲,广阔洋面是形成气旋的基本条件,它不仅可以满足大量水汽的补充,重要的是远距离水汽向气旋中心靠拢时因满足角动量守恒导致平面上水汽运动速度的增加,陆地的存在会导致缺乏大量水汽的补充而不能形成气旋。

分析地球外核物质具备的条件:

1)存在低纬度带;

2)地球上较为广泛地存在着火山喷发,具有上升气流;

3)地球外核的整体可以是非常均一的形态界面。

对比条件分析表明,地球的外核的低纬度带可能存在能量巨大的气旋,因为它具备大气圈中产生热带气旋的条件。

地球的外核也许并不存在低纬度带气旋,因为:

1)火山喷发不一定是地壳下广阔地带物质的积聚结果;

2)地球上的火山喷发不像地表的热带气旋具有可连续追踪性;

3)没有直接和间接资料证实外核存在着物质的高速移动。

 



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