破壊学事始

量子力学では素粒子を2つに分ける。フェルミ粒子とボーズ粒子だ。電子、陽子などの電荷をもつ粒子はフェルミ粒子だ。光子は電荷をもたないのでボーズ粒子ということになる。

フェルミ粒子は、たとえば電子なら原子核周囲の軌道上には、同じスピンの状態で1つ以上の電子が入らないというパウリの排他律（原理）がある。パウリの排他律は経験的にわかったもので、その原理は明らかではない。

YAKUGAKU LABより
それぞれの軌道に入る電子の数は以下の通りになる。

wikipediaより

静的原子模型では、軌道上の電子は原子核の正負の電荷と陽子振動によるガンマ線の定在波でゆるくつながれている。もっとも簡単なヘリウム原子は次のようになる。

原子核を点対象として対角線上に電子が位置し、互いの電荷で反発するため、常に対称性を保ちながら動いている。この対称的な動きがスピンだ。

ヘリウムの場合はK殻しかないが、外側に行くにしたがって入る電子の数が増えるのは、原子核を挟んで電子同士の電荷が弱くなるからだと考えられる。ここではK,L,Mと円軌道として描かれているが、じっさいには原子核の凸凹と対応した非常に複雑な軌道をとっていることが予想できる。L,Mなどは内側の電子との斥力もあるのでさらに複雑さを増すはずだ。

1920年代に主張された核内電子説が廃棄された理由として、不確定性原理によって推定された原子核内の電子の速度が光速を超えること、また、原子核内部に存在する陽子と電子のスピンが合わないことが挙げられている。

核内電子の速度は、不確定性原理からの予想なので、無視していいとして、スピンの数については、原子核内の電子は固定されているので、スピンはないとできる。スピン自体が原子核の電荷との相互作用によって現れた現象なので、原理でも律でもない。

核内電子説は否定されたのではなく、誤解されたのだ。

参考：「わかるまで素粒子論（入門編）」
「ミクロの世界」

衛星による重力測定は、重力傾斜計によっても行われている。GOCEは数少ない重力傾斜計を搭載した衛星だ。

これはGOCEが測定した重力地図。

こちらは従来のレーダー測距による重力地図。あまり似ていない。

では、全く関係ないかといえばそうでもない。アイオワ州の重力地図を比較してみると、相関がある。これはGOCEによる地図だ。中央から左に重力異常がある。

こちらはレーダー測距による重力地図からアイオワ州付近を切り取ったもの。重力異常は同じように現れている。

重力傾斜計が電気引力に対してどのように反応しているのか、調べてみたい。

現在、数基の衛星が打ち上げられていて、地球上の詳細な重力地図が公開されている。先の記事に使った図がそれだ。衛星にはマイクロ波のレーダーが搭載されていて、地表との距離を数センチの精度で計測する。衛星の高度の変化が重力の変化として計測されている。電気的地球科学では、衛星が影響を受けているのは地表の電荷だ。衛星軌道ではプラスの電荷が優勢なため、衛星もプラスに帯電する。重力として計測されるのは、地表の電荷だといえる。

いくつかの重力地図を見てみると興味深いことがわかってくる。南極大陸は重力の強い場所である。

反対側の北極は特段重力は強くない。

ヒマラヤ山脈を見るとなにやら奇妙なパターンが見えてくる。

日本列島の中心にも同じパターンがある。

どこかで見たことがあると思ったら、これだ。永久磁石の表面に出来る磁区のパターンに似ている。

衛星から見た重力は、岩石が帯びた電荷による電気引力なので、誘電体である岩石の分極が現れたのが、重力のパターンであった。

日頃、何気なく見ている風景も衛星から見ると別の見え方をするが、さらに地表の起伏だけを強調した赤色地形図で見ると地表の本当の姿が見えてくる。自然界はフラクタルパターンで出来ていると言われるが、数学的なパターンには、形成された原因があるはずで、フラクタルと名付けてそこで考えを止めるべきではない。

地表の重力の微小変化を地図にすると陸と海の境界が消えて、本当の地表の姿が見えてくる。ヒマラヤ山脈から何かが流れ出している様子がわかる。

北太平洋の海底には平行な筋が何本かついている。似たような筋はほかの海底にもある。

土星の衛星エンケラドスの表面には北太平洋と同じような筋がある。

この地表とエンケラドスに現れた筋は、まったく関係がないのだろうか？

電気的地球科学では重力は存在せず、太陽を回る公転は電気引力とローレンツ力によると考えている。通常考えられる重力と遠心力が釣り合っている状態を否定している。そのため、公転の遠心力の行方を追及してみた。遠心力も角速度を受けた電荷が発生する磁力による内向きの力なので、電荷による引力と相殺しているのかもしれない。かもしれないというのは、ファラデーモーターが反トルクを生じないように、ローレンツ力で公転している惑星には遠心力が生じない可能性もあると考えている。

地球の公転での不可解な事態はほかにもある。ここでは重力で考えてみる。地球の自転に伴う加速度だ。地球は太陽からの重力下にある。非常に弱いが、地球上の物質は太陽に等しく引かれている。その重力は、0.00592m/s^2程度だ。地球の重力の0.006%程度になる。この重力下で、地球は自転しているので、速さ465m/sから0m/sの間を加減速している。その時の加速度は平均すると約0.0215m/s^2になる。最大1kgあたり２ｇになる。

地球上の1点を考えると太陽の重力に対して加減速していることになる。ちょうどエレベーターが上下するときに加速度を感じるのと同じことが起っているはずだ。これは遠心力とは異なる力だ。しかし、この力についても測定することはできない。

何か変なことが起きている気がする。