云中的电和磁感应

Question

众所周知，云携带电荷，积雨云含有大量的电。由麦克斯韦方程可知，运动的粒子周围会产生磁场。如果我在这里遗漏了任何概念，我很抱歉，但我有一个问题，

由于积雨云中带电粒子的存在和运动，积雨云周围是否也会有磁场?

编辑:

我想了解关于不同云系中磁场强度的实地研究报告。我对了解冷云很感兴趣，因为固体水成物的相互作用可能在其中很突出。我还想知道强度是否足以与地球磁场相互作用。我看到最近正在进行电场建模研究，但仍然没有提到磁场。

atms.unca.edu/cgodfrey/courses/atms455/ppt/warm.pdf电场能诱导液滴聚结。如果电场增加，那么分离距离仍然不会抑制聚并。 — gansub, 2019年2月4日13:04
@gansub谢谢!我对暖云中的电场没有太多了解。在这些云层中，电场的强度似乎不是很强，所以除非在雷暴中，否则不会有明显的影响。我对固态水成物发生碰撞的冷云很好奇。我想知道它们的电场强度。此外，云层中的电流流动可能是不连续的，所以我想知道是否有可能仅仅因为带电粒子的存在而产生磁场。 — 阿格尼, 2019年2月5日3:30
虽然我得到了一些使用NWP模型计算电场强度的研究，但我关于磁场的问题仍然没有答案。在这方面的观察也非常罕见，所以我不确定我的想法是否合理，或者是否应该有任何支持它的论点。 — 阿格尼, 2019年2月5日3:36
我试图做一项研究，但由于缺乏观察数据，我无法继续下去。我不知道这是否真的值得研究。 — 阿格尼, 2019年2月5日6:04
我知道的不多，但我听说过雷暴或者至少雷暴中的闪电可以使指南针偏转。我在谷歌上搜到了这个researchgate.net/publication/..。这en.wikipedia.org/wiki/Non-directional_beacon寻找雷暴效应。 — 卡米洛·Rada, 2019年2月7日1:03

哈瑞 · Accepted Answer · 2019-02-11 12:49:35Z

对你的问题的简短回答是肯定的，所有带电粒子(正电荷或负电荷)，独立的(如电子、质子)或附着在其他物质上，如云滴、分子、原子等，在运动时产生磁场。

如果两个带相同电荷的带电粒子向相反的方向运动，那么它们就会抵消彼此的磁场。因此，液滴在云中的随机运动导致远离云的磁场为零。人们可以通过类比来理解这一点，这对用于为家庭供电的电线在距离上不会产生明显的磁场，当两根电线彼此靠近时，因为电子在两根电线中朝着相反的方向移动。
在带电粒子的有组织运动中，即在一个优先方向上有电荷的净运动，例如，带有带电液滴的云在风的影响下移动，就会有净磁场。然而，这里也一样，如果云作为一个整体包含相同数量的正电荷和负电荷，在很长一段距离内不会产生明显的磁场，因为负电荷产生的磁场与同一方向的正电荷产生的磁场方向相反。如果云上有净正电荷或负电荷，那么磁场的大小将取决于风速，风速在大气风速范围内会产生非常小的磁场。
由于大量的电荷以高速沿着特定的路径移动，在照明过程中产生了相当大的磁场，但这种运动是瞬间的，一旦照明结束，产生的磁场就开始消失。如果罗经针有很大的惯性，那么在新产生的磁场影响下，指南针在移动之前，磁场就会消失，因此普通指南针不太可能显示出雷击的影响。

进一步阅读:

谢谢你的回答。你能举出与你的回答相对应的来源吗?我想知道这些事情在实地研究中是否也有报道。 — 阿格尼, 2019年2月7日12:19
前两点是基础物理。弗拉基米尔·拉科夫(Vladimir A. Rakov)所著的《闪电基础》一书中有关于测量雷击磁场的细节、典型数字和方法 — 哈瑞, 2019年2月11日12:47

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