دانشمندان دستگاهی برای تولید برق از چرخش زمین ساختند!

ایده استفاده از انرژی چرخشی زمین برای تولید برق، مفهومی است که در نگاه اول می‌تواند بسیار بدیهی و البته تا حدودی عجیب به نظر برسد، اما در حقیقت، دانشمندان تا قبل از یک دهه پیش به بررسی جدی این موضوع نپرداخته بودند. این ایده، در صورت عملی شدن، می‌تواند تحولی عظیم در تولید انرژی تجدیدپذیر ایجاد کند. با این حال، بسیاری از فیزیکدانان نسبت به امکان‌پذیر بودن آن ابراز تردید کرده‌اند و هنوز راه درازی تا اثبات کارایی آن باقی مانده است. با دیجی رو همراه باشید.

اخیراً، تیمی از محققان به سرپرستی کریستوفر چایبا (Christoper Chyba)، فیزیکدان دانشگاه پرینستون، آزمایشی را انجام داده‌اند که نتایج آن در ژورنال معتبر Physical Review Research منتشر شده است. در این پژوهش، دانشمندان دستگاهی ویژه طراحی کردند که از یک رسانای ضعیف منگنز-زینک فریت به همراه الکترودهایی در دو سر آن تشکیل شده است. این دستگاه را با زاویه 57 درجه نسبت به سطح زمین قرار دادند تا به طور دقیق در راستای حرکت چرخشی سیاره و میدان مغناطیسی آن عمل کند.

آزمایش‌ها نشان داد که این دستگاه توانست 17 میکروولت برق تولید کند! این میزان، هر چند ناچیز، اما به خودی خود جالب توجه است، چرا که به گفته مجله Nature، این مقدار حتی کمتر از ولتاژی است که از فعالیت یک نورون آزاد می‌شود. اندازه‌گیری چنین ولتاژ کمی، چالشی بزرگ محسوب می‌شود، زیرا در محیط‌های آزمایشگاهی، عوامل متعددی می‌توانند بر نتایج تأثیر بگذارند. برخی از دانشمندان معتقدند که این نتایج هنوز به اندازه کافی قانع کننده نیستند و باید بررسی‌های بیشتری انجام شود تا از درستی آن‌ها اطمینان حاصل شود.

پل توماس (Paul Thomas)، فیزیکدان بازنشسته دانشگاه ویسکانسین-او کلر که در این پژوهش مشارکت نداشته است، در مصاحبه‌ای با Nature اظهار داشت:

این ایده تا حدی غیرمنتظره است و از زمان فارادی همواره مورد بحث بوده است.

از سوی دیگر، رینکه وینگاردن (Rinke Wijngaarden)، فیزیکدان بازنشسته‌ای که در سال 2018 آزمایشی مشابه انجام داده بود اما نتایج متفاوتی به دست آورد، گفت:

من هنوز قانع نشده‌ام که نظریه ارائه شده توسط چایبا و همکارانش درست باشد.

اما این دستگاه چگونه عمل می‌کند؟ تئوری ارائه شده بیان می‌کند که اگر یک مولد در میدان مغناطیسی زمین حرکت کند، می‌تواند جریان الکتریسیته تولید کند. بخشی از میدان مغناطیسی زمین نسبتاً ثابت است و با عبور دستگاه از این میدان، باید جریان الکتریکی ایجاد شود. اما در عمل، مشکلی که وجود دارد این است که الکترون‌ها درون رسانا ممکن است به گونه‌ای بازآرایی شوند که یک نیروی مخالف تولید کنند و اثر مورد انتظار را خنثی نمایند. چایبا و تیم او معتقدند که این مشکل را حل کرده‌اند. آن‌ها از ماده‌ای ویژه استفاده کرده‌اند که در برابر بازآرایی الکترون‌ها مقاوم است و در نتیجه، نیروی الکترواستاتیکی داخل دستگاه را ثابت نگه می‌دارد.

با وجود این ادعاها، هنوز راه زیادی باقی مانده تا مشخص شود که آیا واقعاً می‌توان از این فناوری در مقیاس وسیع استفاده کرد یا خیر. تولید 17 میکروولت گامی ابتدایی است، اما هنوز فاصله زیادی تا تولید میزان قابل توجهی از انرژی وجود دارد. با این حال، چایبا و تیمش قصد دارند این پژوهش را ادامه دهند و آزمایش خود را در مقیاس بزرگ‌تر گسترش دهند تا میزان بیشتری از انرژی را تولید نمایند.

یکی از نکات جالب این پژوهش، تأثیر احتمالی آن بر چرخش زمین است. در صورتی که این فناوری بتواند در ابعاد جهانی مورد استفاده قرار گیرد و انرژی تولید کند، محاسبات دانشمندان نشان می‌دهد که سرعت چرخش زمین طی 100 سال آینده تنها 7 میلی‌ثانیه کاهش خواهد یافت. این مقدار تقریباً برابر با اثری است که نیروی جاذبه ماه در همین بازه زمانی بر زمین وارد می‌کند. این یافته نشان می‌دهد که حتی در صورت استفاده گسترده از این فناوری، تأثیر آن بر پایداری زمین ناچیز خواهد بود و نگرانی خاصی از این بابت وجود ندارد.

در نهایت، پرسش اصلی این است که آیا این فناوری می‌تواند جایگاهی در میان منابع انرژی تجدیدپذیر پیدا کند یا نه؟ هنوز زود است که بتوان به این سؤال پاسخ قطعی داد، اما در صورت موفقیت‌آمیز بودن پژوهش‌های آینده، این ایده می‌تواند یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های تولید انرژی از منابع طبیعی زمین محسوب شود. از آنجا که زمین همواره در حال چرخش است، این انرژی پایان‌ناپذیر خواهد بود، اما چالش اصلی این است که چگونه می‌توان آن را به طور کارآمد و در مقیاس صنعتی استخراج کرد.

با توجه به تمامی این موارد، محققان امیدوارند که آزمایش‌های آینده بتواند پاسخ‌های روشن‌تری در مورد قابلیت‌های این فناوری ارائه دهد. در حال حاضر، این پژوهش یکی از جدیدترین و جذاب‌ترین حوزه‌های تحقیقات انرژی محسوب می‌شود و می‌تواند در آینده به یک منبع نوین و پایدار از انرژی الکتریکی تبدیل شود.