Teil 1: Elektrizität und Plasma

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Kapitel 12: Homopolarmotoren

Birkeland-Ströme und das Spiral-Verhalten von zwei Filamenten sind verbunden mit einem anderen Konzept: Homopolarmotoren. Diese Motoren, die auch als Faradaymotoren bekannt sind, basieren auf einer Kraft, die durch die Interaktion zwischen einem elektrischen Strom und einem Magnetfeld ensteht; die Lorentzkraft bzw. Laplacekraft. In der Natur interagieren diese zwei unsichtbaren Energiearten - die Magnetfelder und elektrische Ströme - miteinander und eine sehr handfeste mechanische Kraft wird erzeugt, die man Lorentzkraft nennt.

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Abbildung 24: Die Richtung der Lorentzkraft, relativ zu einem elektrischen Strom und dem korrespondierenden Magnetfeld
Die Lorentzkraft verhält sich proportional zu dem elektrischen Strom und dem Magnetfeld. Umso stärker der Strom und das elektromagnetische Feld sind, umso stärker ist auch die resultierende Lorentzkraft. Das ist das Prinzip, das Homopolarmotoren, die einfachsten Motoren die es gibt, antreibt. Dieses Prinzip ist auch das Grundprinzip hinter den meisten anderen Elektromotoren. Die Lorentzkraft steht senkrecht zur Ebene die durch den elektrischen Strom und die elektromagnetischen Felder gebildet wird. Wenn Sie Ihre rechte Hand, wie in Abbildung 24 abgebildet, direkt vor Ihr Gesicht halten, würde sich die Lorentzkraft (F) von Ihrer Handfläche in Richtung Ihrer Augen ausbreiten, wenn Sie sich einen elektrischen Strom (I) vorstellen, der durch Ihre Handfläche in Richtung Ihres ausgestreckten Daumens fließt, während das Magnetfeld (B), sich nach oben in Richtung Ihres Zeigefingers ausbreitet.

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Abbildung 25: Repräsentation eines Homopolarmotors mit der Darstellung des Magnetfelds, der Stromstärke, der daraus resultierenden Lorentzkraft und der induzierten Drehung.
Abbildung 25 zeigt einen Homopolarmotor der aus einer Batterie, einer Schraube und einem Magneten besteht. Ein elektrisches Kabel schließt den Stromkreis und verbindet den oberen Teil der Batterie mit dem Magneten. Die Verbindung des Magnetfeldes (B - violett) mit der Stromstärke (I - rot) erzeugt die Lorentzkraft (F - grün), das heißt: die elektromotorische Kraft die die Drehung des Magnetes induziert. Diese resultierende Drehung ist in Abbildung 25 mit dem orangenfarbenen Pfeil dargestellt.

Jeder Leiter, in dem ein elektrischer Strom fließt und folglich auch ein elektromagnetisches Feld herrscht, ist der gleichen Lorentzkraft ausgesetzt. Dies gilt auch für Himmelskörper. Kristian Birkeland stellte den elektrischen Zustand von Himmelskörpern in seinem Terrella Experiment dar (siehe Abbildung 26), in dem er eine geladene kugelförmige Elektrode, in ein Vakuum setzte. Hier ist eine Bericht über die erste Demonstration dieses Terrella Experimentes:
Als Birkeland mit dem Elektronenfluss aus der Kathode zufrieden war, betätigte er den Schalter neben der Kammer und versorgte so den Magneten in der Terella mit Strom. Innerhalb von Sekunden konnte man ein purpurrotes Glühen sehen, welches die Erde am Äquator umgab. Als Birkeland die Stärke des Magnetfeldes um die Erde herum erhöhte, teilte sich der Ring und zwei Ringe begannen sich in Richtung der Pole zu bewegen. Das Publikum verstummte, als die beiden Spiralringe aus leuchtendem phosphoreszierenden Licht geradezu unheimlich und magisch über den Polen der Erde schwebten. Nach einigen Minuten schaltete Birkeland den Magneten und die Kathode in der Terella wieder ab; das Glühen verschwand und das Publikum atmete gemeinsam durch.
Birkeland bemerkte, wie in Abbildung 26 dargestellt, dass bevor sich der Entladungsring teilte, die meisten Entladungen an den Äquatorial- und Polarregionen stattfanden. Dies weißt stark darauf hin, dass der meiste durch die Elektrode zugeführte Strom an den Polen, durch die Äquatorial-Regionen wieder austritt. Dies stimmt mit den Beobachtungen der Sonne überein, die ihre vorwiegende Leuchtkraft und eine schnellere Rotation an den Äquatorial-Regionen aufweist55.

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Abbildung 26: Birkelands Terella Experiment
Überlegungen durch Analogie und durch die Anwendung der Prinzipien des Homopolarmotors auf Himmelskörper wie Sterne und Planeten können wir sehen, wie die Himmelskörper die Rolle des zylindrischen Magneten des Motors spielen. Die externe Stromquelle fungiert hierbei als Batterie. Das teilweise Vakuum des Weltalls ist hierbei gleich dem teilweisen Vakuum erzeugt im Labor. Der das Plasma durchziehende Birkelandstrom, welcher die Himmelskörper umgibt, spielt die Rolle des Kabels, das den Stromkreis zwischen Batterie und Magnet schließt. Wenn Himmelskörper elektrische Leiter sind, welche von einem elektrischen Strom und einem elektromagnetischen Feld durchflossen werden, werden sie auch der Lorentzkraft unterworfen. In diesem Sinne sind Sterne und Planeten gigantische Homopolarmotoren die sich infolgedessen drehen. Wenn nun der elektrische Fluss und/oder das magnetische Feld in der Stärke abnimmt, verringert sich folglich auch die Rotationsgeschwindigkeit.

Wie wir bereits erklärt haben, hat der Mond keine Doppelschicht (DS). Er hat keine Plasmasphäre, weil sein elektrisches Potential gleich zum Potential des ihn umgebenden Raums ist. Weil das elektrische Potential gleich ist, ist der Mond auch keinem elektrischen Fluss ausgesetzt und somit kann auch keine Lorentzkraft generiert werden.

Allerdings dreht sich der Mond bei jedem Erdumlauf einmal um sich selbst, was bedeutet, dass ein Erdumlauf die gleiche Zeit dauert, die der Mond benötigt, sich einmal um sich selbst zu drehen, nämlich 27 Tage. Das ist der Grund, weshalb der Mond der Erde immer das gleiche Gesicht zeigt.

Dadurch ist der Mond, möglicherweise durch sein Restmagnetfeld56, einer "Arretierung" anstatt einer Drehung unterworfen, weshalb seine sichtbare Seite stets relativ in Richtung Erde "verankert" ist. Für Plasmakosmologen ist die treibende Kraft, die Sterne drehen lässt, in der Tat Elektrizität:
... innerhalb des sichtbaren Universums finden wir Magnetfelder, die Galaxien verbinden und aufzeigen, dass Galaxien "wie Perlen auf einer Schnur" entlang dieser kosmischen Hochspannungsleitungen aufgereiht sind. Die Galaxien und Sterne innerhalb dieser Leitungen werden genauso zur Rotation angetrieben, wie der einfachste aller Elektromotoren, auch genannt "Homopolar-" oder "Faradaymotor". Die allgegenwärtigen Spiralarme der Galaxien zeichnen den Pfad des Stroms vom galaktischen Nukleus hin zur Peripherie nach... Vom elektrischen Standpunkt aus gesehen machen wir die einfache Beobachtung, dass zunehmende elektrische Ströme hin zu den Sternen, in einer Zunahme der maximalen Rotationsgeschwindigkeit resultiert57.
Im dritten Teil werden wir sehen, wie die Lorentzkraft (das Ergebnis einer Interaktion zwischen einem elektrischen Fluss und einem Magnetfeld) eine Rolle in einer Vielzahl von Naturerscheinungen auf der Erde spielt. Bisher haben wir im ersten Teil einige Grundkonzepte des Elektrischen Universums und der Plasmakosmologie vorgestellt: Die primäre Rolle von elektrisch geladenem Plasma; die Art, wie unterschiedliche elektrische Potentiale sich um Himmelskörper bilden und einen elektrischen Gradienten erzeugen, durch den elektrische Ladung fließen kann; die relativen Ladungen der Körper in unserem Sonnensystem und die Rolle der Elektrizität (speziell der Lorentzkraft) bei der Bildung und Rotation von Galaxien und Sonnensystemen. Im nun folgenden zweiten Teil werfen wir einen näheren Blick auf die Nemesis Theorie und wie diese in den Rahmen der oben entworfenen Konzepte passen könnte.

Fußnoten:

54Jago, L., The Northern Lights, Alfred a Knopf, NY, 2001.
55Anhand der Bewegung der Sonnenflecken rotiert die Sonne einmal alle 27 Tage am Äquator, aber nur einmal alle 31 Tage an den Polen.
56Jedoch war der Mond wie bereits erwähnt nicht immer ohne eine Magnetosphäre. Die Oberfläche des Mondes zeigt Spuren von vergangenem Magnetismus. Die Steine, welche von den Apollomissionen zur Erde gebracht wurden, zeigen Spuren dieses Magetismus. Siehe: Scott, D.E., The Electric Sky, p. 214
57Ibid, p.130