既然磁場可以產生電，爲何人類不用地球自身的磁場來發電？

我們知道，發電機的工作原理基於電磁感應，簡單來講就是，如果將導體置入一個磁場之中並讓它做切割磁感線的運動，導體兩端就會產生感應電動勢，在此情況下，如果將其接入一個閉合電路，那麼這個閉合電路中就會產生感應電流。

另一方面來講，地球自身就具備一個巨大的磁場，在它的保護之下，地球的大氣層纔不會遭到“太陽風”（即來自太陽的高速帶電粒子流）的侵襲。

既然磁場可以產生電，那我們可以用地球自身的磁場來發電嗎？答案當然是肯定的。那爲何人類不用地球自身的磁場來發電呢？其實原因就是：地球自身的磁場並沒有想象中的那麼強，想要利用它發出足夠我們使用的電根本就不現實，下面我們來具體講一下。

從物理學的角度來講，當一個導體在磁場中做切割磁感應線運動時，在其兩端產生感應電動勢（E）的大小可用公式“E = BLv”來描述（其中B、L、v分別代表磁場的磁感應強度、導體的長度以及導體切割磁感應線的速度）。

地球表面磁場最強的區域位於南極附近，其磁感應強度約爲6.8 x 10^(-5）特斯拉，也就是說，即使我們讓一個長達100米的導體以100米/秒（即每小時360公里）的速度在地球磁場最強的區域高速運動，這個導體的兩端最多也只能產生0.68伏特的感應電動勢，這根本就不夠用啊。

由於我們無法增強地球磁場的磁感應強度，因此如果我們想要利用地球磁場發出更強的電，就需要大幅增加導體的長度，以及導體切割地球磁場的磁感應線的速度，應該如何實現呢？

一個可行的方法就是，發射一根非常長的導體到太空中去，然後讓它以極高的速度圍繞着地球運行（這其實就相當於在做切割地球磁場的磁感應線的運動）。有意思的是，其實這種方法早就有人試過了。

1992年，NASA的“亞特蘭蒂斯號”航天飛機執行了一項名爲“繩系衛星系統-1”（Tethered Satellite System 1，簡稱TSS-1）的任務。

該任務可以簡單地描述爲：在“亞特蘭蒂斯號”進入預定位置之後會釋放出一顆衛星，這顆衛星與“亞特蘭蒂斯號”之間會通過長度爲20公里的導電繩纜彼此連接，在此之後，“亞特蘭蒂斯號”還會放出一條導電繩纜到地球大氣層的電離層，從而形成一個通路。

根據預想，這條長達20公里的導電繩纜將會以大約7.5公里/秒的速度切割地球自身磁場的磁感應線，進而產生數千伏特的感應電動勢以及強度爲幾安培的電流，然而在該任務的執行過程中，當導電繩纜放到200米長的時候，就卡住了……

儘管如此，人們還是探測到了40伏特的感應電動勢以及0.0015安培的電流，這說明了我們確實可以用地球磁場來發電。

由於“繩系衛星系統-1”的實驗結果令人很不滿意，因此在1996年的時候，NASA的“哥倫比亞號”航天飛機又執行了一次名爲“繩系衛星系統-1R”（TSS-1R）的類似任務，但此次任務也算不上成功，因爲當導電繩纜放到19.3公里的長度時，就斷了……

不過在“繩系衛星系統-1R”任務中，人們探測到了3000伏特的感應電動勢以及3安培的電流，這還是相當可觀了。在此之後，人們決定再接再厲，又開始積極準備“繩系衛星系統-2”（TSS-2）任務，但由於種種原因，該任務至今都沒有實施。

小結

綜上所述，地球自身的磁場確實是可以用來發電的，但因爲這並不能滿足人類平常的用電需求，所以人類纔沒有採用這種發電方式。

實際上，就算是對運行在近地軌道的衛星來講，這種發電方式也不太適用，因爲從能量的角度來講，衛星利用地球磁場發出的電，其實是來自衛星的動能，而衛星的動能減少了，就不能保持原有的軌道，於是就需要額外的能量來進行軌道修正。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見`

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