地球的磁极是怎么诞生的？

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地球的磁极是如何诞生的？因为自转产生的吗？那如果像《流浪地球》一样给地球加一个角度偏移器，是否可以人工干预磁极？

极忘投

1
历史上，地球曾发生上百次地球磁极倒转的情况，关于它的形成提出过几十种假说。
早期的理论曾质朴的认为：由于地核的内核主要由铁和镍这两种元素构成，它会形成一坨”铁磁体”，而”地球磁场”则基于此而形成。
不幸的是，该假说由于违背了“居里温度”（700℃）而被否定（在居里温度之上，磁体会消磁，因此不可能拥有磁性 ：
深入地表25公里以下，就早已超过了居里温度，内部高温处达4000℃，因此，地球内部的铁并没有磁性）
之后，又提出电荷旋转假说。
（假说认为地球上存在两种电荷，一种集中在地核内部，一种集中分布在地壳表面，随着地球的自转，电荷形成一圈环绕地球的电流，进而，形成一种地球感应磁场……
依据该理论，只要测试地球表面的电场强度，就能够推算地球磁场的理论值，但测算发现：理论值和实际的数值相差了整整1亿倍！……理论又挂了一个。
之后，还诞生了很多理论，最终由于无法解释一些磁极现象不了了之。


2
迄今为止，学界认同一个日本人力武常次的“双圆盘耦合发动机假说”，它能巧妙解释磁场形成机制和一些磁极现象。
理论大致意思是：在地壳和地幔交界位置，液态的外核会形成某种对流，而构成一个巨大的发电机，最终激发出一个巨大的地磁场……
对流的物质可以看成两个旋转的圆盘，两个圆盘之间会形成两股方向相反的电流，并形成两个磁性相反的磁场。
（由于两个圆盘旋转的快慢不同，活跃程度不一样，其中一个圆盘的磁场会占主导地位，在电磁耦合效应的作用下，磁场会被不断的增强和放大，最终会形成了强大的地球磁场，并不断由于外核物质的对流而发生着变化。
（这种变化之一可以解释磁极的倒转）
地核核幔边界的对流本身形成了一个庞大的混沌体系，地球内部一些微妙的变化都会形成地磁的改变，因此地球磁场才会不断的发生着变化。
地球磁场的变化是微妙、复杂的，象天气预报一样存在太多变量的干扰而无法精确的预测，因此，下一次磁极倒转什么时候到来？没有人知道。
但可以肯定的是：磁极的变化会导致地球上依靠磁场感应来导航生物发生紊乱
（前段时间，加州发生了大地震，死了一大堆的蜜蜂，或许就是一个典型案例）


3
这种地磁形成的机制可能普遍存在于整个宇宙空间，凡是大质量的行星只要它的内部地核存在铁镍重元素，有着一个高温、活跃的液态内核，就可能存在类似磁场。
此类磁场的存在，可以让一个地球上的生物避免遭受巨量的带电粒子流的轰击（磁场会扭转他们的方向），摆脱极其恐怖的宇宙射线的伤害。
因此磁场的存在，或许也可以视为衡量一个星球是否存在生命的必要条件。

白度了一生一x

地壳下溶铁的螺旋，以及粒子排布产生电流，电生磁吧。。。

知识浅

你时决提

2019-07-23
地球本身具有很大的磁场，会影响在磁场范围内所有具有磁性之物质，使其静止时，皆受此磁力的作用而指向南极或指向北极。地球磁场形成的原因：
1). 地球磁场形成的原因在理论上和定性上已经透过地磁学的「电机原理，dynamo theory」得到了解释。在地球炙热「外核，outer core」液态的铁、镍及其氧化物不断的流动，且以约每秒 0.5 毫米的速度向外部较低的边缘部份流动，如同在一条电缆线内部一样，在地心熔岩的金属层中，也会被原有的地球磁场感应出一股电流，这种感应电流又制造出一个新的磁场。根据这种「自激磁学说，self-excitingdynamo」所产生的循环，同样进行在每座发电机中。也经由电脑模拟测试，予这种原理有力的论证。
2). 地球磁场形成的另一种理论，是美国乔治亚大学的化学教授 Charlie E. Melton 和地质学教授 A. A. Giardini。他们推测：月球万有引力对地球中心固态的部份有一种持续的牵引作用，因此被熔融液态金属围绕的地核会由于其位移而产生持续的磨擦，在赤道上造成一千万千瓦的热效应和一兆安培的电流。因此流动于其间的电流产生磁场，同时也是造成高温地热的放射性蜕变的原因。并以太阳系中其他行星所作的观察来支持他们的理论；如水星没有卫星就没有显著的磁场被发现。



地球地磁极与地理北极之示意图。

到了 1950 年代，有两种新学科的研究领域的发展，对大陆漂移说的发展造成一个转捩点，这就是「古地磁，paleomagnetism」和海底地质和地形的研究。有许多岩石在形成时带有弱磁性，岩石和矿物的具有磁性来自地球的「磁场，magnetic field」。地球的磁场可以假设地球中心有一块磁铁，具有一个「磁轴，magnetic axis」和两个「磁极，magnetic pole」，一为指向北的磁北极，一为指向南的磁南极。地球的磁轴并不和它的地理轴或自转轴一致，两者约成 11゜的交角。地球磁场的真正产生原因还不十分明了，一般书上都根据「自发的电磁波发电机，self-exciting dynamo」的原理来说明之，这是美国的 Walter Elsasser 和英国的 Edward Bullard 所创立的。在火力发电厂中，蒸汽推动一个导电体，再到一个磁场中转动，就可以产生电流。地球内部的外核是产生地球磁场的主要可能场所，因为外核是流体组成，其铁质的成分又是良导体。这个具有导电性能的外核对着包围在外面的地函发生转动，在原有的小型磁场中就可以产生电流，由这个电流可以产生地球的磁场。因为这个电流造成其本身的磁场，所以名之为「自发发电机」。这个作用的发生需要一种或多种的能源使具有导电性的铁质流动性外核发生对流性的转动或运动，由此产生电流，增加磁场的强度，再进而增加电流的强度。如此交替进行，最后可以使对流运动、电流和磁场达到平衡的状态，这就是自发的发电机原理。一般认为地核中放射性元素的蜕变可能是主要的热源。地球的自转对地球磁场的产生有重要关系，所以磁轴和地球自转轴的位置很接近。



五百万年至今的地磁纪录。

大陆漂移说的复活得力于「古地磁，paleomagnetism」研究所提供量的方面的证据。古地磁研究保留在磁性岩石或矿物中的地球古地磁场，所以也名为「化石磁性，fossil magnetism」。当岩浆冷凝结晶到某一矿物的「居里温度，Curie temperature」以下时，这个矿物就开始具有磁性，名叫「自然存磁性，natural remanent magnetism，NRM」。在这矿物中南北磁极的排列方向和当时地球磁场的南北磁极排列方向相同。在沉积岩造成时，其中所含的磁性矿物也可以产生存磁性，其磁极的排列也和当时地球磁场的南北磁极排列方向相同。在 1950 到 1960 年间，地球科学家在各地采集岩石标本，决定其地质年龄和存磁性，以重建以往地球磁场的演变史，这就是古地磁的研究，由此研究可以得到三项重要发现：
1). 磁极的移动（polar wandering）；
2). 地球磁场磁极的倒转（magnetic polarity reversal） ；
3). 海底地磁异常带的对称性排列。
根据岩石中存磁性方向的测定可以决定这个岩石造成时地球磁极排列的方向和纬度的位置，这是由岩石中古地磁的「磁偏角，magnetic declination」和「磁倾角，magnetic inclination」以及磁场的强度来测定的。由古地磁研究所测得若干大陆在不同地质时间的磁极位置，结果发现所测不同地质时间所成磁性岩石的磁极排列和位置并不相同。如果把某一大陆的磁极位置按其时代顺序相连，就得到一条连续路线，最后的终点就是现在的磁极位置。这条连线名叫「磁极移动路线，polar wandering path」，解释磁极的移动可以有两种说法：一是地球的磁性在不同的时间有不同的位置这就名叫磁极的移动。一是磁极不动，而是大陆对着磁极而言，有相对的移动。虽然磁极可以移动，但是规模极小，可以说「磁极」和「地理极」的相对位置是仍旧一致的。



地磁北极在加拿大北极圈内的移动路径。

所以，另一个容易接受的学说：是表面上看来似乎是磁极的移动，实际上是由于大陆的移动所造成的。北美洲的磁极移动路线和欧亚大陆的磁极移动路线并不一致，如果磁极曾在移动，则各大洲在每一个地质时代所示的磁极应在同一位置。但实际的测量，这个个磁极在不同的大陆上有不同的位置，因之证明只有大陆可以相对运动，地球上的磁极不可能作有规则的移动而最后聚合在一点。因之一种合理的动力学上的解释是磁极是不动的，而真正在移动的是含有这些磁性岩石的大陆，所以大陆漂移说得到第一次的量的证实而复活了。在侏纪以前的北美洲和欧亚大陆的磁极移动路线的曲线外型大致相似，如果把北美洲的路线向欧亚大陆移动约 30゜，两条路线就可以彼此相合，这是大陆未漂移以前的情形。到了侏纪以后，因为大陆漂移开始，大西洋开始生长，以后这两个大陆的磁极移动路线就不能再一致了。此后在南半球的研究也得到相同的磁极移动的证据，不过，不同的大陆有不同的移动路线。

分类：科普 >>物理 >>地球

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液态铁镍核心环流产生的