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地球の磁場から電気を生み出すことはできるのでしょうか？もしそれが可能なら、誰かがすでにやっているはずなので、おそらく無理でしょう。少なくとも私はそう思っていました。実際、誰もがそう考えていました。しかし先週、物理学者のチームが、はい、地球の磁場から電気を生成することは可能だと証明しました。驚きです。
電流を使って磁石を動かすことができます。これが電動モーターの仕組みです。その逆も真です。導体を磁場の中で動かすことで電流を発生させることができます。これを誘導と呼びます。哲学でも誘導を使いますが、そこでは議論を生み出します。しかし、電流を得るためには、磁場が変化する必要があります。そして私たちは地球と一緒に回転しています。
私たちと磁場の間に相対運動はなく、誘導もなく、電流もありません。そのため一見すると、地球の磁場から電気を生成することはできないように思えます。しかし20世紀初頭、物理学者たちは実際には地球の磁場の一部が惑星と一緒に回転していないことを突き止めました。
物理学者たちが一次双極子モーメントと呼ぶもので、図に描かれているのを通常見るものです。つまり、地球が回転するにつれて、私たちは磁場の一部を通過しているのです。これを考えると、「待てよ、これは電流を誘導するはずではないか」と思うでしょう。
そうではありますが、違います。この種の磁場は正しい方法で変化しません。導体内の電子を非常にわずかに再配置しますが、それはただ磁気力と正確にバランスをとる小さな内部電場を構築するだけです。そこから回路を作ることはできません。ファラデーはすでに200年前にこの種の磁場を調べ、この問題は解決済みだと宣言しました。いいえ、電流はありません。
しかし2016年、ある物理学者のグループがそれでも可能だと言いました。彼らはファラデーの議論に抜け穴があると主張しました。それは特定の導体の構成についてのみ当てはまるのです。具体的に言うと、ファラデーは中実の円筒、つまり基本的にワイヤーを調べました。そしてワイヤーでは電流は得られません。
そこでファラデーは話はこれで終わりだと言いました。しかしこれらの研究者たちは今、空洞の円筒を見ると、それは真実ではないと言いました。数学的に、ファラデーの議論の前提の一つに違反するのです。
私は2016年にこれについて聞いたことを覚えていますが、それは非常に論争を呼ぶものでした。2017年、別のグループがこの効果を探しましたが、見つかりませんでした。しかし、それが可能だと主張した人々は、否定した人々がそれを正しく行わなかったと言いました。円筒が短すぎた、適切に配向されていなかった、測定が十分に慎重ではなかった、などなど。
そこで彼らは自分たちで測定することにしました。彼らは実際にはパイプというべき空洞の円筒を取り、長さ30センチ、直径約1センチのものを使いました。彼らはそれを非常に慎重に遮蔽し、あらゆる種類の測定を行いました。熱電効果や周囲のノイズ、他の磁場からの汚染を排除しました。そして、彼らの理論が予測した正確な方向と大きさで、小さいながらも安定した電圧と電流を発見しました。
彼らはまた、例えば全く異なる場所で測定を繰り返したり、向きを変えて電流の方向が反転するのを確認したりなど、いくつかの健全性チェックも行いました。そして、これは私にはかなり説得力があるように思えます。
彼らが報告した電圧は約17マイクロボルト、電流は約25ナノアンペアでした。これらを掛け合わせると、およそ4×10^-13ワットの出力が得られます。それはとても小さいです。とはいえ、それはあくまで原理の証明に過ぎません。おそらく彼らはこれをスケールアップできるでしょう。
彼らの論文にはこう書かれています。「次のステップは、独立したグループがここで使用されたものと非常に類似した実験条件下で、我々の結果を再現（または反論）することでしょう。もし我々の結果が裏付けられれば、この効果が有用な電力を生産するためにスケールアップできるかどうかを調査する道が開かれるでしょう。」
そして、もしそれらの発見が確認されれば、これをスケールアップすることは可能なはずです—ある程度まで。装置を大きくすれば出力はある程度増加しますが、最終的には地球の磁場が小さすぎて、電子を目に見えて動かすことはできないでしょう。少なくとも私はそう思います。彼らはナノワット程度以上には行かないと思われます。
それが無駄だという意味ではありません。ただ、スマートフォンを充電するのに10億年かかるということです。より真剣に言えば、壁に埋め込まれているようなあらゆる種類の小さなセンサーやトランスミッター、例えば1時間に1回または1日に1回操作するデバイスに役立つかもしれません。そのためにはナノワットでも十分かもしれません。
世界を変えるものではありません。しかし、それは私たちが世界を理解する方法を変えます。ファラデーはそれを信じませんでした。マクスウェルもそれに言及しませんでした。しかし、ここにあります：世界で最も怠惰な電源です。
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