早在1832年，著名的英国物理学家迈克尔·法拉第就进行了一系列实验，旨在回答一个诱人的问题：地球在其自身磁场中的旋转能否产生电？
这种有趣的可能性源于地球的磁场不像实体那样随地球旋转。相反，它在每个瞬间产生，并基本固定在太空中。所以当时的考え方是，也许地球的运动可以产生能量。
但法拉第的实验惨遭失败，几年后，物理学家们解释了原因。导体在磁场中的任何运动确实会对其中的电子产生一个力。但这个力会重新分配电子，产生另一个场，精确地抵消了原始场的效应。因此，如果整个发电电路都在磁场内，就不会发生任何事情。
但普林斯顿大学的克里斯托弗·奇巴和同事们表示，这种推理存在一个漏洞。他们指出，在2016年，他们指出这假设了磁场在导电材料中几乎瞬间发生变化。
但在某些“软”磁性材料中，磁场的变化扩散得更慢。当这种情况发生时，就有可能利用这种效应，通过具有精心设计的几何形状的导体来发电。
现在，奇巴和同事们已经证明，这样的导体可以直接从地球自身磁场中的自转中提取电能。
他们的实验相对简单。事实证明，一种应该有效的几何形状是连接到电路上的圆柱形壳。他们使用了锰锌铁氧体作为具有必要磁扩散的“软”磁性材料，并将其制成一个圆柱形壳，大小约等于一个大手电筒。
他们的理论预测，当壳体垂直于地球运动方向时，它应该会产生能量——几微伏特和相关的电流。当壳体旋转90度，使其平行于地球运动时，这应该会降至零。当壳体再旋转90度时，功率应该再次增加，但电流和电压方向相反。
在精心控制的实验室实验中，研究团队观察到的正是如此。“这个小型演示系统产生了一个连续的直流电压和电流，其（低）预测幅度，”奇巴和同事们指出。
相比之下，一个大小相似的实心圆柱体在任何方向上都没有显示出可测量的电压。
至关重要的是，团队控制了各种混杂效应，如由温度梯度引起的温差电压和外部电磁干扰。他们在实验室中进行了实验，那里的条件可以被仔细控制，并在附近的居民区也进行了实验，那里的条件不容易控制。在两组测试中，结果都是相同的——该装置从地球自身磁场中的自转中提取了一小部分能量。
这是一项有趣的研究，具有重要的意义。尽管输出功率很小，但这项技术的规模化可能会为远程传感设备带来专门的发电方法。
奇巴和同事们说：“即使使用我们的效应只能实现远低于住宅用电的电压，这样的设备仍然可能作为“电池”具有实际应用价值，它们不需要燃料，并且不会像通常意义那样磨损。”
一个提升电压的有趣可能性是缩小圆柱形壳的尺寸，并将它们串联起来构成阵列。在与磁场相对速度更大的情况下——例如绕地球运行的卫星——就有可能实现显著的发电。
功率缩放
奇巴和同事们指出，以这种方式发电不可避免地会减慢地球的自转速度，但影响会很小。“即使在一种极端情况下，我们的文明 somehow 会从这里描述的效应中获得所有电能，地球的自转速度每十年也会减慢不到1毫秒，”他们说。
相比之下，地球的昼夜长度本身每十年就会波动几毫秒。“地球也由于与月球的角动量交换而减速，目前地球的昼夜每百年会延长2.5毫秒，”他们说。
但首先，其他研究小组需要在其他地方证实这一效应。“下一步将是由一个独立的研究小组重现（或反驳）我们的结果，”奇巴和同事们说。
如果他们成功了，不难想象这项技术在不久的将来会被商业化。
参考：通过地球自转和自身磁场发电的实验演示：www.arxiv.org/abs/2503.15790
