สนามแม่เหล็กของวัตถุจะแข็งแกร่งกว่าแรงโน้มถ่วงได้หรือไม่?

ดาวเคราะห์ดาวฤกษ์หรือสนามแม่เหล็กที่มีความแรงกว่าหรือมีช่วงแรงโน้มถ่วงมากกว่า

คำถามที่น่าสนใจ!

— uhoh

แรงโน้มถ่วงและแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งคู่มีระยะไม่ จำกัด

— user76284

Magnetar? "สนามแม่เหล็กของ Magnetar จะเป็นตายแม้ในระยะทาง 1,000 กม. เนื่องจากสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งบิดเบือนเมฆอิเล็กตรอนเรื่องของส่วนประกอบอะตอม, การแสดงผลทางเคมีของชีวิตเป็นไปไม่ได้": en.wikipedia.org/wiki/Magnetar

— jamesqf

สนามแม่เหล็กและแรงมีหน่วย / ขนาดต่างกันและไม่สามารถเปรียบเทียบได้โดยตรง

— Rob Jeffries

@Jamesqf Precession โปรตอน ...

— รัสเซลแม็คมาฮอน

คำตอบ:

ลองดูที่แรงแม่เหล็กที่เหมาะสม (ตรงข้ามกับแรงลอเรนซ์กับวัตถุที่เคลื่อนที่และมีประจุซึ่งอธิบายไว้ในคำตอบของ @ KenG ) บนชิ้นงาน $S$ ของวัสดุแม่เหล็กที่มีมวล $M_S$ เป็นวิธีเปรียบเทียบ Let 's พลถือว่ามันมีการแก้ไขขณะแม่เหล็กถาวร $m_S$ Sเราไม่สามารถใช้เหล็กได้เพราะมันจะอิ่มตัวง่ายเกินไป

ถ้าอย่างนั้นเรามาดูกันว่าแรงเคลื่อนย้ายสเกลแตกต่างกันอย่างไรกับระยะทาง

\begin{matrix} (1) & F_{G} = - \frac{G M_{S} M}{r^{2}} \hat{r} \end{matrix}

$\mathbf{F_G} = -\frac{G M_S M}{r^2}\mathbf{\hat{r}} \tag{1}$

\begin{matrix} (2) & F_{B} = \nabla (m_{S} \cdot B (r)) \end{matrix}

$\mathbf{F_B} =\nabla (\mathbf{m_S} \cdot \mathbf{B}(\mathbf{r})) \tag{2}$

ถ้าเราลดเหล่านี้เพื่อให้สมการเกลาที่รัศมี $R$ (สมมติ $\mathbf{m_S}$ และ $\mathbf{B}$ ขนาน) ถือว่ากองกำลังทั้งหมดเป็นที่น่าสนใจและประเมินศักยภาพและการไล่ระดับสีของพวกเขาในเส้นศูนย์สูตรของร่างกายที่มันเป็นทางกายภาพรัศมี R $R$ เนื่องจากแรงแม่เหล็กของชิ้นงานไดโพลของเราลดลงเร็วกว่าแรงโน้มถ่วงเราจึงต้องประเมินทั้งสองในระยะทางที่ใกล้เคียงที่สุดที่เป็นไปได้ทางกายภาพ:

\begin{matrix} (3) & F_{G} = \frac{G M_{S} M}{R^{2}} \end{matrix}

$F_G = \frac{G M_S M}{R^2} \tag{3}$

\begin{matrix} (4) & F_{B} = \frac{3 m_{S} B_{r = R}}{R} \end{matrix}

$F_B = \frac{3 m_S B_{r=R}}{R} \tag{4}$

ที่ชิ้นงานของเราเป็นระยะทาง $R$ จากแหล่งข้อมูลของเราและมันเป็นช่วงเวลาที่ $m_S$ เป็นแม่เหล็ก 1 ครั้งเทสลาปริมาณ 1 กก. ที่หายากแม่เหล็กโลกประมาณ 0.000125 ลูกบาศก์เมตร

หน่วย MKS ทั้งหมดหมายเลข ballpark หยาบทั้งหมดโดยเน้นที่สนามแม่เหล็กที่แรงที่สุด

Body             R (m)      M (kg)    B(r=R) (T)    F_G  (N)    F_B (N)    F_B/F_G
Earth            6.4E+06    6.0E+24   5.0E-05       9.8E+00     2.9E-15    3.0E-16
Jupiter          7.1E+07    1.9E+27   4.2E-04       2.5E+01     2.2E-15    8.8E-17
Neutron Star     1.0E+04    4.0E+30   5.0E+10       2.7E+12     1.9E+03    7.0E-10
Magnetar         1.0E+04    4.0E+30   2.0E+11       2.7E+12     7.6E+03    2.8E-09

ดังนั้นสำหรับMagnetar (ดู1 , 2 ) ดาวนิวตรอนชนิดหนึ่งที่มีสนามแม่เหล็กแรงมาก) แรงแม่เหล็กบนตัวอย่างแม่เหล็กถาวรขนาด 1 กก. ของเรามีเพียง 3 ส่วนต่อพันล้านเท่าแรงดึงดูด

คุณอาจเห็นอัตราส่วนที่น่าพอใจมากขึ้นถ้าคุณเปรียบเทียบอนุภาคย่อยสองอนุภาคในระยะสั้น ๆ (เช่น 1E-15 เมตร) แต่สำหรับวัตถุทางดาราศาสตร์ดูเหมือนว่าแรงโน้มถ่วงจะชนะอย่างชาญฉลาด

— เอ่อโอ้
แหล่งที่มา

B^{2}

$B^2$

G

$G$

μ_{0} / 4 π

$\mu_0/4\pi$

m_{S}

$\mathbf{m_S}$

m_{S}

$\mathbf{m_S}$

B

$B$

ความคิดเห็นไม่ได้มีไว้สำหรับการอภิปรายเพิ่มเติม การสนทนานี้ได้รับการย้ายไปแชท

— ชื่อว่า 2voyage

มันขึ้นอยู่กับว่าวัตถุกำลังทำอะไรอยู่ มีวัตถุมากมายรวมถึงดาวฤกษ์ที่มีสนามแม่เหล็กซึ่งLorentz บังคับให้อนุภาคที่มีประจุเช่นอิเล็กตรอนและโปรตอนมีความแรงมากกว่าแรงโน้มถ่วง

โปรดจำไว้ว่าความแรงของแรงลอเรนซ์นั้นขึ้นอยู่กับความเร็วของอนุภาคที่เคลื่อนที่ผ่านมันดังนั้นอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็วพอที่อยู่บนโลกนี้จะได้รับแรงแม่เหล็กมากกว่าแรงโน้มถ่วง นี่คือวิธีที่สนามแม่เหล็กของโลกสามารถบรรจุอนุภาคที่มีประจุในแถบแวนอัลเลนซึ่งไม่สามารถมีแรงโน้มถ่วงได้

— เคนจี
แหล่งที่มา

ยอดเยี่ยม +1ฉันทั้งหมดลืมเกี่ยวกับ Lorentz บังคับประสบการณ์โดยอนุภาคที่มีประจุและก็ไม่ธรรมดาคงเก่าแรงแม่เหล็กเมื่อเทียบกับแรงโน้มถ่วง

— uhoh

คำตอบที่ดีสำหรับคำถามที่ถูกวางอย่างใด

— Alchimista

+1 ยังชี้ให้เห็นถึงความแตกต่างที่ยิ่งใหญ่ แรงโน้มถ่วงไม่ได้รับผลกระทบจากความเร็ว (ไม่ต่อเนื่อง || <<< c) ในขณะที่แรง Lorentz เป็น

— Mindwin

@ Alchimista นั่นคือไข่มุก >>> Sand the Stack ทำงานต่อไป ตักก้นมหาสมุทร คำถามเหมือนทราย แต่ส่วนที่ตักนั้นอาจมีไข่มุกอยู่บ้าง คำถามสามารถวัดได้โดยคุณภาพของคำตอบที่จุดประกาย

— Mindwin

@Mindwin ขอบคุณมาก จริง ๆ แล้วฉันคิดมากในคำถาม คุณจะพูดยังไง?

— Muze Troll ที่ดี

มันเป็นไปไม่ได้ แต่คำตอบสั้น ๆ คือ "ไม่"

สนามแรงโน้มถ่วงจะเร่งทุกเรื่องและพลังงานเท่ากันในขณะที่สนามแม่เหล็กจะเร่งประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่เท่านั้น (แม่เหล็กอื่น ๆ )

แรงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงนั้นแปรผันตามกำลังสองของระยะทางและแรงอันเนื่องมาจากแรงดึงดูดของสนามแม่เหล็กที่กำลังเข้าใกล้กับลูกบาศก์ของระยะทาง ในระยะวิกฤตจะมีแรงโน้มถ่วงสูงกว่าแรงแม่เหล็ก

เว้นเสีย แต่วัตถุขนาดใหญ่ส่วนใหญ่จะเป็นสนามแม่เหล็กแม้กระทั่งขั้วแม่เหล็กสนามแม่เหล็กอาจจะต่ำเกินกว่าที่จะลอยเป็นแม่เหล็กทั่วไปในสนามแรงโน้มถ่วงของร่างกายขนาดใหญ่

— ไม่ระบุชื่อ
แหล่งที่มา

อิเล็กตรอนมีช่วงเวลาแม่เหล็กขนาดใหญ่และมวลขนาดเล็กดังนั้นอาจมีโอกาสสำหรับพวกเขาและออร์โธโพสิตรอนเทียม มีช่วงเวลาแม่เหล็กมวลขนาดเล็กและไม่มีประจุดังนั้นจึงไม่มีแรงลอเรนซ์

— uhoh

ความคิดเห็นที่ยอดเยี่ยม บรรทัดล่างคือแรงแม่เหล็กเกินแรงโน้มถ่วงเฉพาะในกรณีที่วัตถุมีขนาดเล็กเช่นอิเล็กตรอนหรืออะตอม

— PERFESSER CREEK-WATER

ยังอยู่ที่นี่? แค่หลงทาง

— Muze Troll ที่ดี