[论文解读] Uniqueness of Herndon's Georeactor: Energy Source and Production Mechanism for Earth's Magnetic Field

J. Marvin Herndon|ArXiv.org|Jan 28, 2009

Geomagnetism and Paleomagnetism Studies参考文献 3被引用 14

一句话总结

本文提出，地球磁场由位于行星中心的自调节非熔融地核反应堆产生，其驱动力为锕系元素衰变与重力沉降。与传统模型不同，该文认为地核中的热对流在物理上不可能发生，原因在于密度倒置，因而否定了传统的发电机理论，并对板块构造理论提出挑战。

ABSTRACT

Herndon's georeactor at the center of Earth is immune to meltdown, which is not the case for recently published copy-cat georeactors, which would necessarily be subject to hot nuclear fuel, prevailing high temperature environments, and high confining pressures. Herndon's georeactor uniquely is expected to be self-regulating through establishing a balance between heat production and actinide settling out. The seventy year old idea of convection in the Earth's fluid core is refuted because thermal expansion cannot overcome the 23 percent higher density at the core's bottom than at its top. The dimensionless Rayleigh Number is an inappropriate indicator of convection in the Earth's core and mantle as a consequence of the assumptions under which it was derived. Implications bearing on the origin of the geomagnetic field, the physical impossibility of mantle convection, and the concomitant refutation of plate tectonics theory are briefly described.

研究动机与目标

• 挑战地球磁场生成的传统发电机理论。
• 论证由于密度倒置，地核中的热对流在物理上不可能发生。
• 确立地核反应堆为一种具有自调节机制、免疫于熔毁的系统。
• 反驳地幔对流在驱动板块构造中的作用。
• 提出一种新的能量来源与地磁场生成机制。

提出的方法

• 提出一个以地球中心为核心的地核反应堆模型，其能量来源于铀和钚等锕系元素的放射性衰变。
• 引入一种自调节机制，通过锕系元素从地核中沉降，实现产热与沉降速率的动态平衡。
• 运用量纲分析论证，由于推导假设与地核实际物理条件不符，瑞利数（Rayleigh number）不适用于地核对流的判断。
• 分析地核中的密度梯度，表明底部密度比顶部高出23%，从而阻止热对流的发生。
• 应用热力学与重力原理，建立地核反应堆中能量传递与稳定性的模型。
• 基于物理与密度约束，否定地幔对流作为板块构造驱动力的可能性。

实验结果

研究问题

• RQ1 位于地球中心的地核反应堆能否产生稳定且长期存在的磁场？
• RQ2 尽管存在高温梯度，为何地核中的热对流在物理上不可能发生？
• RQ3 地核反应堆如何在极端压力与温度下维持稳定而不发生熔毁？
• RQ4 锕系元素沉降在地核中对热量产生的调节作用是什么？
• RQ5 地幔对流的失效是否意味着板块构造理论的基础被推翻？

主要发现

• 由于锕系元素沉降与产热平衡的自调节机制，地核反应堆具有免疫于熔毁的特性。
• 由于底部密度高于顶部，地核中的热对流在物理上不可能发生，违背了浮力驱动流动的机制。
• 由于其推导假设与地核实际条件不符，瑞利数（Rayleigh number）不适用于判断地核中的对流。
• 地核底部与顶部之间23%的密度差异阻止了向上的对流运动。
• 地幔对流在物理上不可行，从而动摇了板块构造理论的根基。
• 地球磁场由地核反应堆通过锕系元素衰变产生，而非由对流地核中的流体运动产生。