破壊学事始

銅線に電流を流したとき、周囲には同心円状に磁界が生まれる。では電界はどうなるか、という話だった。銅線内の電子の動きを考えてみよう。電圧をかけた銅線には、片側にプラスの電界が生じる。電子はプラスに引かれて、電極側に引かれる。最初の電子がプラスに引かれて動くと、その後にマイナス側の電子が後を埋めるように動いてくる。数珠繋ぎに電子がプラス側に移動するが、その動きは秒速数センチだ。しかし数珠繋ぎになった電子によって、電界は瞬時にーおそらく光速度で伝わる。

あれっ？　磁界を持ち出すことなく電流の流れが説明できてしまった。磁界は1個1個の電子が金属結晶内をぶつかりながら移動することで生じる、と前回書いた。電子の移動の結果、磁界が作られるが、電子の動き自体に磁界が果たしている役割は、この説明からは出てこない。

ちなみに超伝導状態では、電子は常伝導から超伝導に変わる境界で移動に抵抗がなくなるので、電界により高速度に加速され、強力な磁界が発生する。

しかし、どこを調べても磁界から電界が生じる証拠は出てこない。ファラデーの電磁誘導は、銅線内部の電子が磁界によって動く現象だ。何もない場所から電界だけが飛び出してくるわけではない。

電波は空気、星間物質が伝えると書いた。そこでは、電界による衝撃を粒子が受けると、反対方向に電界を放出すると考えられる。こんな具合だ。

これはISSでの実験。水玉に衝撃を与えると反対側に抜けると言うもの。これと同じことが電界と粒子で起きている。

粒子と粒子の間は、遠隔作用により電界が伝わる。電界を受け止めた荷電粒子は磁界を発生させる。しかしその磁界は周囲の粒子に影響を与えることはあっても、電界そのものを発生させることはない。

電界→磁界
磁界→×電界

不可逆的関係だと言える。

したがって、粒子の密度が低い場所では、電磁波の速度が速くなることが予想される。粒子と粒子の間は遠隔作用として電界が伝わるからだ。遠隔作用の伝播速度は光の速度の数百万倍になるという説もある。光の速度は普遍ではないのだ。

また、マイケルソン・モーリーの実験で地球の移動に対して直行する光の速度に違いが見られなかったのは、空気分子が音速以上の速度で動いているために、地球の自転が動く粒子の伝播により、現れなかったのではないか。じじつ、同じ方式をとっているリングレーザージャイロでは、地球の自転を感知できる。リングレーザージャイロは光ファイバーを使用しているため、ファイバーの動かない原子が電界を伝播するので、自転による速度の違いが現れるのだと考えられる。

電磁波の伝播が空気分子、星間物質による電界の玉突き現象だとすると、新たな疑問が浮かんでくる。超強力な電界を発生させれば、光速を超えることができるのではないか？　やりたいけど、実験装置に金がかかりそうだ。

非常に興味深い記事を見つけた。

なぜ重力定数の測定値がそれほど変わるのですか？

要約すると、ニュートンの重力定数Gは過去40年間に12回測定されているが、測定値は一定ではなく、5.9年ごとの地球の自転速度の周期に関連している、というものだ。重力定数は現在でもキャベンディッシュの実験とほぼ同じ方法で測定されている。

電気的地球科学では、キャベンディッシュの実験が地球磁場に影響された反磁性体の鉛が引き合っている、と間違いを指摘してきた。地球磁場は、地殻の下に存在する大量の電子が自転で回転することで生じている。つまり磁場の強さは自転速度に比例している。

この記事は、筆者の指摘が正しいことを裏付けているのだ。

質量は重力を生まない。したがって、地球内部には空洞があって、マントルは膨張を続けている。

地球の自転を証明したと言われているのが、フーコーの振り子だ。1851年にフーコーが実験で自転を証明した。フーコーの振り子では、往復する振り子に対して、自転で生じる見かけの力、コリオリの力が働くために、少しずつ回転すると考えられている。

コリオリの力は回転する円盤で説明される。円盤の上に乗せた球が動いたとき、円盤から見ると回転しているように見えるのだ。コリオリ力は、台風の渦巻き、ためた水を流したときにできる渦巻きの方向などに働いていると考えられている。

wikipediaより

でも、よーく考えると何か変なのだ。地球上の物体は、自転のスピードで慣性力を持っている。自転を感じないのは、周囲の空気も一緒に自転しているせいだ。振り子の周囲にある空気も自転の慣性を受けている。両端に重りをつけた棒を中央にワイヤーをつけて、平行につるしておくと回転するだろうか？　コリオリの力が慣性力で生じるなら、静止した物体にもコリオリの力は働くはずだ。ところが、この棒は回転しない。

そこで、脳内シミュレーターで考えてみた。筆者は子供のころ、脳内に立体をイメージして、くるくる回転させて遊んでいた。現在のCGでやるようなことを脳内イメージでやることができた。立方体を3等分する直線も見つけたことがある。年をとって脳内シミュレーターの性能は低下したが、まだ少しは機能する。

じつはフーコーの振り子を考える前、台風の回転運動を考えていた。台風は北半球と南半球で回転方向が逆になる。フーコーの振り子も回転は逆だ。どちらもコリオリの力で回転方向が決まると考えられている。でも、コリオリの力におかしな点があるのは、冒頭で指摘したとおりだ。

そのとき、気がついたのは地球磁場だ。地球磁場には傾き、伏角がある。磁力線の傾きだ。赤道では、ほぼ水平の伏角は、緯度が高くなるほど、傾きが増していく。

台風については、気圧と関係があるので、別の記事で書くつもりだ。ここではフーコーの振り子について説明する。はじめ、振り子の金属球が磁場の影響を受けていると考えた。しかし、金属球内部に渦電流が生じて、振り子の抵抗になることはあっても回転する横向きの力は生じない。そこで気がついたのは、金属球を吊り下げている長いワイヤーだ。

磁場を横切るワイヤー内部には、電子があるので、電界が生じ、電子が移動する。電流が流れるのだ。振り子は往復運動するので、1周期ごとに電流が発生する。電流が流れるワイヤーには横向きの力が加わるが、このままでは回転しない。ワイヤーが横切る地球磁場の磁力線には傾きがある。ワイヤーと磁力線の角度が大きくなるほど電流が強くなるため、片側（赤道より）の力が強く働く。回転するのだ。

これを証明するのは簡単だ。ワイヤーを絶縁体で置き換えればいい。暇があったら、自分でやるつもりだが、どこかでやってくれないだろうか。

現在の主流科学では、地球膨張論は即座に否定される。膨張している証拠がないからだ。GPSの観測では、大陸移動は認められるが、地球膨張はない、とされている。球形の地球が膨張していることを短時間で観測することは難しい。一様に膨らんでいるわけではないからだ。

では、地球膨張を観測するためにはどうしたらいいだろうか？　GPSの観測点では足りない。もっと密な観測網が必要だ。いっそのこと、地表にメッシュを描くのがもっとも手っ取り早い。

それで見つけたのがこれだ。

サハラ砂漠のアルジェリア付近に、このようなメッシュが地表一面にある。これなら、地球膨張の進行を精密に観測できる。問題は、誰がいつ書いたのかだ。衛星からの画像を校正するための線もあるそうだが、ここの直線はあまりに広大な面積に広がっている。

（Google Earthの画像を合成するときに出来たのではないかと、ひとしきり悩んだが、どうもちがう。誰かが地表に書いた、という結論に至った。赤線は筆者がいれた。１辺は約６５０ｍ）

電荷に力が加わると電界の変動により磁界が生じる。アンペールの法則だ。通常は、銅線に電流を流すと周囲に生じる磁界で説明がされる。これを電子で説明してみよう。

電子1個は、こんな具合に電界を周囲に広げている。

この電子に力を加えてみる。すると電界の移動により、電位差が変化する。この変化が磁界を生むわけだ。磁界には、理由は不明だが、円周の接線に沿って力が生じる。この力が通常磁力線と呼ばれる。

電子1個という最小単位で生まれる磁力線にはすでに方向がある。これがモノポールが存在しない理由だ。

通常は1本の銅線に電流を流すことで磁界が生じると説明されるが、電子1個から発生した磁界のベクトルが無数合算されて、銅線の周りに現れるのだ。

電流の流れは、電子の移動により発生した電磁波が原因だ。もう少し詳しく説明すると、物質中に自由電子があったとき、電圧を加えられると、電界が現れる。自由電子はプラスの電界に引き寄せられるが、金属結晶中では、自由電子の移動を邪魔するもの―格子欠陥などが存在するため、少し動いては止まり、また動くを繰り返すことになる。このこまごまとした電子の動き、加速、減速が銅線の外側に電磁波を生じさせ、電流となる。減速の際には前方に電磁波が生じるが、全体で見ると電子はプラス側に移動するので、電磁波は後方、すなわちプラスからマイナス側に流れていくことになる。

電子1個から生じる磁界が無数に集合したものが、銅線の周りに現れる磁界ということになる。電子1個を考えると、磁界にはＮ極Ｓ極はまだない。そこで、銅線を巻いたコイルを考えてみる。コイルの断面を見てみよう。電流は左では手前から向こうへ、右は向こう側から手前に流れている。

コイルに巻かれている銅線が多数重なると、コイル内部と外で磁界の方向が同じになるため、ベクトルが合わさる。隣のコイルとの境界では、磁界の向きが逆なので、力が打ち消しあう（力が打ち消すのであって、磁界同士が打ち消すのではないことに注意）。Ｎ極Ｓ極は、電子1個から生じた磁力線のベクトルがびよーんと引き伸ばされたものであることがわかる。

しかしもうひとつ疑問がある。電流は銅線の外側にできる電磁波であると説明した。すると磁界の次に電界ができているはずだ。磁界が生じていることは、銅線の周りに方位磁石を置けばわかる。ところが電界はどこにあるのだろう？　

なんだか、核心に近づいてきたような気がする。
続く…