Kann ein Magnetfeld eines Objekts stärker sein als seine Schwerkraft?

Kann ein Planet, ein Stern oder auf andere Weise ein Magnetfeld haben, das stärker oder weiter entfernt ist als die Schwerkraft?

Schauen wir uns die richtige Magnetkraft (im Gegensatz zur Lorentzkraft auf ein sich bewegendes, geladenes Objekt, wie in der Antwort von @ KenG beschrieben ) an einer Probe $S$ aus magnetisiertem Material mit der Masse $M_S$ an, um zu versuchen, sie zu vergleichen. Nehmen wir willkürlich an, dass es ein festes permanentmagnetisches Moment $m_S$ . Wir können kein Eisen verwenden, da es zu leicht gesättigt wird.

Schauen wir uns dann an, wie sich die Kräfte mit der Entfernung unterschiedlich skalieren

Wenn wir diese Skalargleichungen in einem Radius reduzieren $R$ (nehmen $\mathbf{m_S}$ und $\mathbf{B}$ übernehmen alle Kräfte sind attraktiv, und bewerten die Potenziale und ihre Gradienten auf dem Äquator des Körpers sind parallel) an ihm ist physikalischen Radius $R$ . Da die Magnetkraft auf unsere Dipolprobe schneller abfällt als die Gravitationskraft, müssen wir die beiden in der physikalisch nächstmöglichen Entfernung auswerten:

wobei unsere Probe einen Abstand $R$ von unserer Feldquelle hat und der Moment $m_S$ eine Magnetisierung von 1 Tesla mal dem Volumen eines 1 kg Seltenerdmagneten ist, ungefähr 0,000125 Kubikmeter.

Alle MKS-Einheiten, alle groben Baseball-Zahlen mit Schwerpunkt auf stärksten Magnetfeldern

Body             R (m)      M (kg)    B(r=R) (T)    F_G  (N)    F_B (N)    F_B/F_G
Earth            6.4E+06    6.0E+24   5.0E-05       9.8E+00     2.9E-15    3.0E-16
Jupiter          7.1E+07    1.9E+27   4.2E-04       2.5E+01     2.2E-15    8.8E-17
Neutron Star     1.0E+04    4.0E+30   5.0E+10       2.7E+12     1.9E+03    7.0E-10
Magnetar         1.0E+04    4.0E+30   2.0E+11       2.7E+12     7.6E+03    2.8E-09

Selbst für einen Magnetar (siehe auch 1 , 2 ), eine Art Neutronenstern mit einem sehr starken Magnetfeld, ist die Magnetkraft auf unsere 1-kg-Probe eines Permanentmagneten nur 3 Teile pro Milliarde so stark wie die Gravitationskraft.

Wenn Sie zwei subatomare Teilchen in kurzer Entfernung (z. B. 1E-15 Meter) vergleichen, sehen Sie möglicherweise ein viel günstigeres Verhältnis, aber bei astronomischen Objekten scheint die Schwerkraft klug zu gewinnen.

Es kommt darauf an, auf welches Objekt es wirkt. Es gibt viele Objekte, einschließlich Sterne, die Magnetfelder haben, in denen Lorentzkräfte auf geladene Teilchen wie Elektronen und Protonen stärker sind als die auf sie einwirkende Gravitationskraft.

Denken Sie auch daran, dass die Stärke der Lorentz-Kraft von der Geschwindigkeit des sich durch sie bewegenden Teilchens abhängt, sodass ein sich schnell genug bewegendes Elektron auch hier auf der Erde eine größere Magnetkraft als eine Schwerkraft erhält. Auf diese Weise kann das Erdmagnetfeld geladene Teilchen in den Van-Allen-Gürteln enthalten, die seine Schwerkraft nicht enthalten könnte.

Es ist nicht unmöglich, aber die kurze Antwort lautet "nein".

Ein Gravitationsfeld beschleunigt alle Materie und Energie gleichermaßen, während ein Magnetfeld nur sich bewegende elektrische Ladungen (andere Magnete) beschleunigt.

Die Kraft aufgrund der Schwerkraft ist proportional zum umgekehrten Quadrat der Entfernung, und die Kraft aufgrund des Magnetismus nähert sich asymptotisch dem umgekehrten Würfel der Entfernung. In einem kritischen Abstand wird die Gravitationskraft stärker als die Magnetkraft.

Wenn der größte Teil des großen Körpers nicht magnetisch wäre, wäre das Magnetfeld selbst über den Magnetpolen wahrscheinlich zu gering, um einen typischen Magneten im Gravitationsfeld des großen Körpers zu schweben.