Föld-dinamó laboratóriumban<br/>

Lett-német kutatóknak végre sikerült a földi dinamó elvén működő berendezést építeniük, amellyel egyúttal a bolygónk mágneses teréről vallott elmélet helytállóságát is igazolták.

A Föld magjának folyékony rétege (a szilárd magot övező sárga héj) hozza létre a Föld mágneses terét. Német és lett kutatóknak most első ízben sikerült hasonló mechanizmussal mágneses teret előállítaniuk laboratóriumban

A Föld mágneses terét, amely az iránytűt északi irányba állítja, feltételezések szerint a bolygónk gyomrában gyöngyöző olvadt vas és nikkel hozza létre. Ám miközben e mágneses tér keletkezését elméletileg már évtizedekkel ezelőtt teljes részletességgel kidolgozták, a kutatóknak mostanáig nem sikerült az elképzelések alapján működő folyadékdinamót készíteniük. Most, jó negyedszázados munka után egy lett-német kutatócsoport próbálkozásait végre siker koronázta: sikerült a földi dinamó elvén működő berendezést építeniük, amellyel egyúttal az elmélet helytállóságát is igazolták.

"Szinte mindenki tudja, hogyan kell elektromágnest készíteni: csupán vasrúdra tekercselt drótot kell egy elem sarkaihoz kapcsolni. Az elektromágneses "technikai dinamó" azonban meglehetősen különbözik a folyadékdinamótól - magyarázta Günter Gerbeth, a drezdai Rossendorf Kutatóintézet munkatársa. - A legfőbb különbség az, hogy a folyadékdinamó zárt rendszer, amelynek nincs külső áramforrása". Bizonyos körülmények között azonban egy elszigetelt folyadék - ha megfelelő módon örvénylik - képes fenntartani elektromos áramokat és mágneses tereket, jóllehet a rendszernek ehhez kezdetben szüksége van egy "csírányi" külső térre. A Föld mágneses terét például folyamatosan újratermelik a szilárd belső mag és a köpeny között örvénylő olvadt fémben keletkező elektromos áramok.

A folyadékdinamó-elmélet szerint az áramló folyadék eltorzítja a "csírateret", amely elektromos áramokat indukál. Ezek további mágneses teret hoznak létre, és a folyamatos visszacsatolás addig erősíti a teret, amíg az egy stabil szinten meg nem állapodik. Ez az erősítési folyamat azonban csak akkor működik, ha az áramló folyadék elég gyorsan meg tudja "ragadni" a mágneses térerősség-vonalakat, és el tudja torzítani őket, még mielőtt szétszóródnának. Ez a feltétel akkor teljesül, ha az úgynevezett mágneses Reynolds-szám elég nagy, amihez vagy kellően nagy áramlási sebesség szükséges, vagy az, hogy maga a rendszer legyen nagyon nagy kiterjedésű. A Föld elég nagy méretű ahhoz, hogy a belsejében viszonylag lassan áramló folyadék működtetni tudja a dinamót. Laboratóriumban viszont, a sokkal kisebb méretek miatt jóval nagyobb áramlási sebességre kell felgyorsítani a folyadékot.

Gerbeth és munkatársai Drezdából és Rigai Egyetemről, egy olvadt nátriummal megtöltött 2 köbméteres tartályt úgy forgattak, hogy benne a folyadék áramlási sebessége elérje a másodpercenkénti 15 métert, majd rákapcsoltak egy kis külső "csírateret". A cseppfolyós nátrium rendkívül nagy vezetőképességének és a folyadékáramlás gondosan kialakított sebességeloszlásának köszönhetően ez elegendőnek bizonyult: a folyadékban oszcilláló mágneses tér indult növekedésnek, amely akkor is fennmaradt, amikor a külső "csírateret" már kikapcsolták. "Az volt a célunk, hogy a lehető legegyszerűbb áramlási geometria esetében bebizonyítsuk, hogy a mágneses tér létre tud jönni egy önmagát erősítő folyamatban" - mondta a rigai Agris Gailitis. És ez sikerült is, bár mint Gerbeth megjegyezte "egy hajszálon múlott".

"Évtizedek óta ez az első nagy áttörés e téren" - mondta Paul Roberts, a Kaliforniai Egyetem (Los Angeles) kutatója, a folyadékdinamók elméletének egyik kidolgozója, hozzátéve, hogy csaknem egyidejűleg egy másik német kutatócsoport is hasonló eredményt ért el, s további csoportok szintén bíztató kísérleteket folytatnak. "Mindeddig nem lehettünk teljesen bizonyosak abban, hogy az elméleti modell ténylegesen működik a valóságban. Pedig az nem csupán a Föld, hanem más bolygók és a csillagok mágneses terének eredetét is magyarázza. A laboratóriumi modell most végre eloszlatta a kétségeket" - összegezte Roberts.

(Élet és Tudomány)