Yritäpä valjastaa energiaa maan pyörimisestä

"Se vaikuttaa hullulta", sanoo Chris Chyba Princetonin yliopistosta puhuessaan ontosta magneettisylinteristä, jonka hän on rakentanut tuottamaan sähköä Maan magneettikentän avulla.

"Siellä on ikiliikkujan tuulahdus", Chyba sanoo, mutta hänen laskelmansa osoittavat, että kerätty energia tulee planeetan pyörimisenergiasta. Hän ja hänen kollegansa raportoivat, että 18 mikrovolttia (µV) syntyy sylinterin poikki, kun sitä pidetään kohtisuorassa maan kenttää vastaan.

Ensi silmäyksellä se näyttää mahdottomalta. Laskelmat osoittavat, että mahdollisesti syntyvät sähkö ja magneettikentät kumoavat toisensa saman tien. Chyba kuitenkin ymmärsi, että saattaa olla tilanteita, joissa elektronit eivät pysty järjestäytymään magneettista voimaa kumoavaan kuvioon.

Yksi kumoutumaton tilanne on mangaani-sinkkiferriitistä valmistetussa ontossa sylinterissä. Tämä materiaali on sekä magneettisuoja että heikko johdin – kaksi olennaista ominaisuutta, jotka mahdollistavat pienen jännitteen muodostumisen sylinteriin, kun se on sijoitettu oikein maan magneettikenttään. Ainakin se oli ajatus, jonka Chyba ja Kevin Hand Jet Propulsion Laboratorysta Kaliforniassa ehdottivat vuonna 2016.

Tutkijat hankkivat 30 cm pitkän, 2 cm leveän, onton mangaani-sinkki-ferriittisylinterin ja suuntasivat sen pohjois-eteläsuunnassa 57° kulmassa maan suhteen. Tämä asento oli kohtisuorassa sekä Maan magneettikenttään että Maan pyörimisliikkeen suuntaan nähden, järjestelyn tutkijat ennustivat antavan suurimman jännitteen.

He asettivat elektrodin sylinterin kumpaankin päähän ja kirjasivat jännitteen. Vertailun vuoksi he ottivat myös jännitemittauksia sylinterin ollessa käännettynä 90° ja 180°.

Tutkijat havaitsivat, että Seebeck-ilmiö voi selittää osan heidän mittaamasta jännitteestä. Mutta he osoittivat, että siellä oli 18 µV lisäsignaali, joka riippui sylinterin suunnasta.  Tämä signaali ei ilmestynyt, kun tutkijat testasivat useita kontrollisylintereitä, mukaan lukien kiinteää mangaani-sinkki-ferriittiä, joille heidän teoriansa ei ennustanut vaikutusta. He päättelivät, että tämä ylimääräinen jännite syntyi liikkeestä Maan magneettikentän läpi.

Seuraavaksi heidän on vakuutettava muut tiedemiehet, että vaikutus on todellinen.

Yong Zhu, mikroelektroniikan asiantuntija Griffithin yliopistosta Australiasta, ei ole vakuuttunut todisteista. "On niin monia tekijöitä, jotka voivat tuottaa mikrovolttisignaaleja", hän sanoo, kuten hajakapasitanssi ja pyörrevirrat. Kaikkien näiden mahdollisuuksien sulkeminen pois vaatii lisää kokeellista näyttöä, Zhu sanoo.

Carlo Rovelli, teoreettinen fyysikko Aix-Marseillen yliopistosta Ranskasta, on avoimempi ajatukselle. Hän huomauttaa, että energiaa säästyy tasaisessa magneettikentässä liikkuvalle sähkövaraukselle, mikä näyttää sulkevan pois vaikutuksen. Mutta koska varaukset kokeissa liikkuvat kiinteässä materiaalissa, Rovellin mukaan tämä argumentti ei ole relevantti. "Ehkä on olemassa hienovaraisempi versio, joka sulkee pois tämän mahdollisuuden, en tiedä", hän sanoo. "Se on joka tapauksessa erittäin mielenkiintoinen tarina."

Aiheesta aiemmin:

Polttokenno toimii maaperässä ikuisesti

Sähköä ohuesta ilmasta 24/7

Sähkökentistä sähköä IoT-antureille