地球自转能发电吗？

地球不停地自转，数十亿年来从未停歇。那么问题来了：我们能不能从地球的自转中“偷”一点能量，比如，用它来发电？

事实上，这个问题已经被追问了近两个世纪。早在1832年，法拉第（Michael Faraday）就做过类似实验，但他的结论是否定的。从那时起，经典电磁学的发展似乎也印证了这个判断：地球虽有磁场，也在自转，但无法自我驱动发电。

然而，科学有趣的地方正在于：有些问题虽然被“否定”过，却依然值得重新提问。

2016年，物理学家Christopher Chyba及合作者重新审视了这个问题。他们从理论上推导出：如果构造出一种在材料性质和几何结构上都满足特定条件的系统，答案也许就能从“不可能”变成“可能”。

现在，一项发表于《物理评论研究》的新实验似乎让这一设想更进一步。研究人员用锰锌铁氧体制作的空心圆柱体状磁性装置，在实验室中观测到了极其微弱但持续的直流电压和电流——正如他们的理论预测那样。

“不可能”中的突破口

从理论上看，这一装置的工作原理与发电站类似。在传统的发电站中，导体通过磁场导致电子移动，从而产生电流。而当地球旋转时，虽然部分磁场保持静止，但地球表面的导体也会穿过磁场的某些分量。然而，通常情况下，这并不能产生电流。因为在像地球这样的均匀磁场中，感受到这种推力的电子会迅速重新排列，产生相反的电力，抵消磁力，最终使电荷保持静止，电流因而不会持续流动。

大约十年前，Chyba在研究卫星穿越行星磁场产生加热效应时，对这一问题产生了兴趣。他开始思考：类似的效应是否也可能出现在地球表面？

他的答案是：也许可以。通过一系列复杂的电动力学推导，他与合作者指出，如果使用一种既是磁屏蔽，又是一个弱导体的材料，并将其制成空心圆柱体，就可能突破上述的电场抵消机制。具体而言，当这样一个空心圆柱体置于地球磁场中，并使其长轴垂直于地球的磁场方向和旋转速度方向时，就会形成一个无法被内部电场完全抵消的磁推力，从而在圆柱体两端形成电压。

这正是他们在2016年首次提出的理论设想。

微电压的实验验证

在新的研究中，为了在实验室中证明他们的理论，Chyba等人用锰锌铁氧体制作了一个长30厘米、宽2厘米的空心圆柱体，并将其沿南北方向定位，与地面成57°角。这个位置垂直于地球磁场和地球自转方向——也就是研究人员预测将产生最大的电压和电流的方向。

为了验证这一理论，研究团队制作了一个长30厘米、直径2厘米的空心锰锌铁氧体圆柱体。他们在圆柱体的两端各放置一个电极，用来测量电压。

在实验中，他们先其沿南北方向延伸放置，并与地面成57°角，即与地球磁场和自转方向垂直的位置——也就是理论预测将产生最大的电压和电流的方向。作为对照，研究人员还将装置分别旋转90°（0电压方向）和180°（反电压方向），以观察电压是否随方向发生变化。

测量结果证实了他们的预测：当装置处于预测的最佳方向时，电压达到约17微伏（µV）；当旋转90°时，电压归零；当进一步旋转到180°时，电压再次出现，且数值相近但符号相反。

此外，研究人员还对装置的结构进行了控制实验：当他们使用的是实心的锰锌铁氧体圆柱体时，电压始终为零，说明空心结构和材料特性似乎是该效应发生的关键。

是新现象，还是幻象？

虽然17微伏的电压，甚至比一个神经元放出的电信号还要微弱。但如果这一现象确实存在，并且装置可以按比例放大，那么它就有可能在静止状态下，持续产生无排放的电力。

这听起来令人振奋，但科学界仍保持审慎态度。一些学者指出，这样微弱的信号极易受到温度波动、电磁干扰等因素的影响，因此尚不能断言其源自地球自转。

不过，也有科学家认为，即便信号微小，也可能标志着一项新的基础物理效应的发现。Chyba表示，下一步是等待其他团队进行重复实验，验证结果的可靠性；之后才会考虑如何放大这一效应，实现更高的电压和电流输出。

此外，值得一提的是，这种“偷电”并不代表能量从“虚空”中诞生，它依然是从地球的动能中提取的。研究人员估算：如果用这种方式为全球提供全部电力，地球的自转将在未来100年内减慢大约7毫秒——几乎可以忽略不计，但也提醒我们，能量总是有代价的。