伍岳明 （wuyueming001@hotmail.com）　2007.09

人类借助于载有先进的科学仪器的行星探测器，对行星进行全面深入地考察，特别是一艘艘登陆探测器，更加详细清楚地探测了行星表面的状况。并按照八大行星的质量、大小及化学组成等结构特征来看，可将其分为二大类：第一类是类地行星，即类似地球的行星。包括水星、金星、地球和火星四颗行星，它们均具有重金属导体的内核。第二类是类木行星，即类似木星的行星。包括木星、土星、天王星和海王星，它们的体积和质量均很大，平均密度均较小，主要由氢氦等物质组成，它们均具有金属氢导体的内核，而且自转速度较快，在它们周围有数量较多的卫星围绕着行星的轨道奔跑不息。八大行星，差不多都有偶极磁场只不过磁场强度有大小，磁场方向有差异而已，但它们均遵循一定的规律，本节想通过研究行星电磁场为突破点，通过云南师范大学物理与电子信息学院的姚　斌、郑勤红二位老师，对定轴转动带电体的全空间磁场分布的研究基础上验证“共旋起电”的规律。同时研究类地行星及其卫星的电场、磁场及能量，探索它们的自然规律。

姚　斌、郑勤红二位老师在云南师范大学学报 2003年9月第23卷第 5期发表《定轴转动带电球体的全空间磁场分布》一文。文中先借助一个关系式求出定轴转动带电球面的空间磁场分布 ,再利用磁场的叠加原理,通过把球面看成是厚度很薄的一层球壳进行积分 ,最后得出带电球体的磁场全空间解析解，得到一个奇妙的关系式，用其计算旋转均匀带电球面的空间磁场分布 ,公式简述如下：

； (8.31)

式(8.31)中为图 8.11中的，图8.11中的 p点;；

将有关数据代入得：∴= (T)

计算结果与“共旋起电”理论计算旋转均匀带电球面得出的地球磁北极的磁场强度为 高斯基本一致。说明用地核面当作旋转均匀带电球面计算地球的空间磁场分布的思路是正确的。但是实测地磁北极磁场强度为 0.6高斯，经分析笔者认为：地核面并非是均匀带电球面，由于受地球的指向赤道面的共旋梯力的作用（见“《共旋引力波理论初探》一书第五章第二节“共旋引力波理论在飞天登月中的应用”一文），地核面的电荷密度呈： 关系，即赤道区电荷密度大，两极小，∴ ; 故有：

= 0.6高斯，与实测相符。

通过上述对地球这个人类家园的引力场、电磁场的研究分析 ,可见大自然中，电与磁是互相联系，互为依存不可分割的物质存在表现形式，有电必有磁，有磁必有电。行星上有磁场，则必有电场。电场和磁场是能量的表现形式，因此，行星及其卫星上存在着内能。同时对自然科学中的深层次问题,诸如大自然中，星球转动亿年不变，是否违反能量守衡定律？第一推动真的是上帝踢了一脚吗？自然科学中的引力、引力能；电能、磁能和热能都能在“共旋”理论中找到答案，运 用该理论能定量计算出地球的带电量、电场强度、磁场强度等；找到了地球的质量、角速度、电量、电场、磁场等物理量之间的关系。因此我们也可以将“共旋” 产能理论推广应用到类地行星。

笔者认为自旋星球都是一个 非线性有阻尼的自激振动系统，随内核的阻尼系数的不同，其“共旋起电”的数量也不同，随星球自旋方向的不同，运动电荷产生磁场的性质也不同。类地行星和卫星均为固体星球，它们都有一个重金属导体的内核，当星球自旋时，重金属导体内核共旋起电，它相当于原子自旋，带正电荷的原子核和带负电荷的电子均逆时针旋转。而带负电荷的电子逆时针旋转与正电荷顺时针旋转等效，因此地磁场的 N极在地球的南极，地磁场的磁力线，如图8.31所示，在地球内部是地理北极指向南极，在地表以上空间是由地球南极指向北极。其他类地行星及卫星如月球磁场，均有地球一样的磁场方向，与自旋方向成右手螺旋

图8.31地磁场的磁力线

表 8.31 类地行星磁场强度的计算与实测比较表

星名	半径	自转角速度	核半径	核密度	起电量	极区磁场强度 nT
						计算值		实测值
						奇妙法	共旋法
水星	2.440	0.012399	1.220	13000	0.085	7	9	160
金星	6.052	-0.002993	3.026	13000	1.299	-6.9	-14	0
地球	6.371	0.72935	3.480	13000	1.977	4500	6000	6000
火星	3.390	0.70899	1.698	13000	0.299	861	1047	60

分析表8.31，我们可得出如下推论：

（一) 星球磁场的大小，与内核的质量 (密度)，内核半径成正比。从表8.31中可看出：类地行星的极区磁场强度计算值与实测值基本相符，说明共旋理论的思路正确。计算值与实测值稍有不符之处有水星和火星，水星的磁场强度计算值小了，其原因是水星的星核半径按二比一的计算估计值小了，实际为五比四。而火星的星核半径按二比一的计算估计值却又大了，由于火星的外壳很厚，星核半径比为三比一，故火星的极区磁场强度计算值比实测值要大。改动后计算值与实测值就基本相符。

（二) 类地行星都是重金属导体内核的自转星球，均会“共旋起电”，会在核面的不同卦面产生不同电荷、形成不同电位；从而产生涡电流使外核熔融成为液态。星核在产生涡电流的同时，也向空间泄漏，使类地行星保持一个带负电的准静电球体。因带负电荷的星球逆时针旋转与正电荷顺时针旋转等效，因此水星、火星的磁场方向与地球磁场一样，它们的磁场极性：其 N极在星球的南极，磁场的磁力线，在星球内部是地理北极指向南极，在星球的外空间是由星球南极指向北极，与自旋方向成右手螺旋 (大拇指指向N极)关系。而金星是逆向自旋，故其磁场方向与地球相反。

（三）星球磁场的大小，与星球自转的角速度成正比，自转角速度慢的星球，其磁场强度均很小，如金星磁场强度的计算值为地球值的千分之一，实测值是零。究其原因是带负电的准静电金星星球，球外容易聚集带正电荷的金属离子，随金星自转的金星大气，金星磁场对跟随金星自转大气中的带负电的电子，在洛伦兹力的作用下会令电子发散到外空间；而对带正电的离子起吸附、会聚作用。带正电的金属离子也有屏蔽磁场的作用，且金星磁场方向与其它类地行星相反，故不易被探测到。

（四)星球磁场方向与金属导体内核的物质电结构和自旋的方向有关。重金属导体内核与金属氢 (超导)内核的行星同方向旋转所产生的磁场方向是方向相反的。星球磁场方向对跟随星球自转大气中的粒子影响很大，如金星、木星和土星的磁场方向与其它类地行星的磁场方向相反，对跟随星球自转大气中的带负电的电子，在洛伦兹力的作用下会使电子发散到外空间；而对带正电的离子起吸附、会聚作用。这正是这三个行星有浓密大气层的原因。因起电量很大，故金星、木星等星球大气中均会出现电闪雷鸣的现象。木星、土星上美丽的星环也可能是这两个行星强大的磁场带来的洛伦兹力和这两个行星的共旋梯力联合作用的结果。

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