Téměř dvě století byla myšlenka, že můžeme vyrábět elektrickou energii pouhým využitím přirozené rotace Země, lákavá, ale zároveň nedosažitelná.
Myšlenka, že rotace Země může generovat elektřinu, zaměstnávala vědce téměř 200 let a nyní američtí vědci učinili významný krok vpřed a tuto možnost dokázali. Vědci z Princetonské univerzity úspěšně vygenerovali malý elektrický proud pomocí rotace a magnetického pole planety. Tento experimentální průlom vdechl nový život teorii, která vznikla již v 19. století, a vrhl světlo na tajemnou a nevyužitou energii přímo pod našima nohama.
Jak rotace Země a magnetické pole vytvářejí elektrický proud
Myšlenka využití samotné Země jako zdroje energie není nová. Jeden z průkopníků elektromagnetismu, Michael Faraday, poprvé tuto možnost prozkoumal v roce 1832. Faraday si všiml, že pohyb vodiče v magnetickém poli může vyvolat elektrický proud – princip, na kterém jsou založeny moderní generátory a dynamo.
Problém však spočíval v jedinečném magnetickém poli Země. Jeho osově symetrická část, která je z velké části shodná s osou otáčení planety, je lokálně poměrně homogenní. To znamená, že při otáčení vodiče spolu se Zemí se síly působící na něj vyrovnávají a neutralizují jakýkoli významný tok elektronů. Rané experimenty, včetně těch provedených skupinou z Princetonu v roce 2016, zdánlivě potvrzovaly, že tento přístup je slepou uličkou pro praktické získávání energie.
Vše se změnilo, když Christopher Chiba a Kevin P. Hand přehodnotili fyzikální základ této myšlenky. Pochopili, že předpoklad o ideálním potlačení sil platí pouze v případě, že magnetické pole uvnitř vodiče zůstává neměnné nebo se řídí jednoduchou zákonitostí. Navrhli vodič z magneticky měkkého materiálu ve tvaru dutého válce, který umožnil nenápadně narušit magnetické pole. Toto narušení porušuje symetrii a brání útlumu, čímž umožňuje průchod slabého stejnosměrného proudu.
Průkopnický experiment a problémy s měřením malých napětí
Výběr správného materiálu měl rozhodující význam. Tým zvolil mangan-zinkový ferit značky M100 (MnZn), který je známý svou schopností účinně směřovat magnetické pole a zároveň zachovávat nízkou elektrickou vodivost. Tato rovnováha zajistila nízké magnetické číslo Reynoldse (asi 0,088) – klíčový faktor, který umožňuje magnetickému poli dostatečně rychle se rozptýlit uvnitř materiálu.
Experimentální zařízení bylo pečlivě navrženo: dutý válec o délce asi 12 palců (30 cm) a průměru méně než 1 palec (2,5 cm) byl přesně umístěn tak, aby jeho osa byla kolmá jak na rychlost otáčení Země (asi 1160 stop za sekundu na šířce Princetonu), tak na místní magnetické pole (~0,45 gauss). Elektrody na opačných koncích válce měřily vznikající napětí.
Měření napětí nebylo snadné: tým očekával elektrický potenciál v řádu mikrovoltů, což je méně než jedna tisícina napětí baterie v hodinkách. Museli vyloučit veškerý šum a rušení v pozadí pomocí vysoce citlivých přístrojů a přísné kontroly.
Výsledek stál za vynaložené úsilí. Zaznamenali konstantní napětí kolem 17 mikrovoltů a proud kolem 25 nanoampérů. Byla to malá, ale důležitá hodnota – první experimentální důkaz, že rotace Země skutečně může generovat elektřinu.
Praktické využití energie a zpomalení rotace Země
Navzdory tomuto působivému pokroku jsou praktické problémy s rozšířením tohoto jevu obrovské. Současný výstupní proud je zanedbatelný. K napájení i malé domácnosti by byly zapotřebí miliony nebo miliardy takových zařízení pracujících synchronizovaně. Vědci zkoumají způsoby, jak zvýšit výstupní výkon, testují různé materiály, zmenšují rozměry zařízení pro velkoplošné sítě nebo dokonce provádějí experimenty na oběžné dráze, kde mohou být jak rychlost rotace, tak magnetická pole silnější.
Vyvstává zajímavá otázka: odkud se bere tato elektrická energie? Odpověď spočívá v kinetické energii rotace Země. Generátor funguje jako malá brzda rotace planety a přeměňuje část její energie na elektřinu.
Je důležité poznamenat, že tým vypočítal důsledky širokého zavedení této technologie: pokud by veškerá elektrická energie na světě byla vyráběna tímto způsobem, otáčení Země by se zpomalilo přibližně o sedm milisekund každé století. Zní to alarmující, ale je to poměrně málo ve srovnání s přirozenými výkyvy délky dne, které se každé desetiletí mění o několik milisekund v důsledku pohybů uvnitř planety. Známý efekt zpomalení způsobený lunárními přílivy činí asi 2,5 milisekundy za století, což znamená, že tento nový efekt je nejen měřitelný, ale i ovladatelný.
Osobně mi tento objev připomíná, že některé z nejstarších a nejznámějších vědeckých myšlenek nás stále mohou překvapit. Je to jako najít skrytý kout ve vlastní zahradě – připomínka toho, že zvědavost a vytrvalost často odhalují tajemství, která leží přímo před očima.
Co si myslíte o využití rotace naší planety k získávání čisté energie? Může se to stát zdrojem energie budoucnosti, nebo to zůstane jen vědeckou kuriozitou? Podělte se o svůj názor v komentářích níže a nezapomeňte tento článek sdílet s přáteli, kteří rádi objevují nové obzory vědy!
