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地磁起源之谜

科普小知识2022-07-24 13:18:51
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自从人类发现了地磁现象的存在,他们就开始探索地磁的起源。人类最早也是最简单的想法是,地球是一块大磁铁,北极是磁铁的北极,南极是磁铁的南极。这一思想不仅存在于中国古代,也是吉尔伯特1600年前在西方提出的。

但是这个论点有片面性,地球本身就是一个大磁铁,这说明地磁场的原因纯粹是地球内部的原因。地磁场有什么外部原因吗?也就是说,当地球在太阳系中运行时,太阳的磁场,甚至地球最初在太阳系中产生的时间,有没有形成地磁场的因素?

通过卫星和航天器对空间环境的探测,从目前的数据来看,虽然太阳黑子引起的电磁亚暴会严重干扰地磁场,但它可以消除地磁场形成的外部原因。

地磁场的内部原因是什么?

有人认为地球上有一个巨大的磁铁,这使地球成为一个巨大的磁铁。这种想象很快被拒绝了。因为即使地核确实充满了铁、镍和其他物质,当温度上升到760℃时,这些铁磁性物质也会失去磁性。特别是,地球中心的温度高达5-6000摄氏度,熔融的铁和镍材料早已失去磁性。因此,不可能形成地球的大磁铁。

第二种观点认为地球磁场是由地球的环流产生的。因为地球的核心温度非常高,铁、镍和其他物质都处于熔融状态。随着地球的旋转,这些铁和镍物质被驱动一起旋转,导致物质内部的电子或带电粒子形成定向运动。如此形成的环形电流必须像通电的螺旋管一样产生地磁场。但是这个理论如何解释历史上几次地球磁场的逆转呢?

第三种观点认为,地球内部的导电流体与地球内部的磁场相互作用,也就是说,地球内部已经存在磁场。当地球旋转时,它驱动金属材料旋转,从而产生感应电流。这种感应电流反过来产生地球的外部磁场。因此,这种说法也被称为“地球发电机理论”。这个理论的前提是地球内部有磁场,那么地球内部的磁场是从哪里来的呢?它的变化规律是什么?这个问题不能再回答了。

此外,还有旋转电荷假说、漂移电流假说、热电效应假说、霍尔效应假说和重旋转磁矩假说等。这些假设是不合理的。因此,地磁的起源仍然是一个谜。