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为什么地球会有磁场

2017-12-07 17:00  来源: 十万个为什么

在112年前的今天,1905年12月6日 ,挪威探险家阿蒙森探明地球有磁极。现在,让我们来了解一下,为什么地球会有磁场!

磁场的存在是地球的重要属性之一。早在17世纪初,人们就已经知道地球上存在着巨大的磁场。人们也很早就开始利用磁场,中国古代发明的指南针就是一例。

对于地球磁场的产生,古时曾流传着它来自北极星的神话。随着近代科学技术的发展,人们对地球磁场的观测不断增多,对地球结构的研究不断深入,先后出现了许多学说,试图解释地球磁场的产生,但并没有一个定论。有人认为地球内部有一个巨大永磁体并导致地球磁场产生;有人认为地球内部有巨大的电流而导致强大电磁场形成;还有人认为,是地球内部放射性物质所产生的热量造成地球内部温差从而产生了电流并形成磁场;除此之外,关于地球磁场的学说还有旋磁效应、霍尔效应、电磁感应等。但以上这些假说,没有一种能够充分解释地球磁场的存在。

 

带电粒子在地球磁场中形成

内外两个甜甜圈似的辐射带

 

20世纪40年代发展起来的“发电机学说”,到目前为止,可以大致解释地球磁场各种已知的特点,在观察、实验和理论研究中都取得了较多的证据,受到越来越多的人的支持,这也是目前研究和应用较多的地球磁场学说。发电机学说认为,地球内部的导电液体在流动时产生稳恒的电流,这种电流的作用形成了地球磁场。20世纪90年代以来,地球物理学家用计算和模拟的方法证明,当地球内核转得比液态外核快,那么经过几千年就可形成相对稳定的磁场,而在一定时期之后,其极性又可以反转。不过,地球内部结构复杂,影响地球磁场的因素又很多,因此这个假说仍然需要进一步的观测和实验研究。并且,这个假说存在两个难题:一是磁流体“发电机”的能量从哪儿来;其次,这个假说需要有一个初始的磁场,而初始磁场是怎样形成的呢?这些成为了悬而未决的地球物理学重大难题。

 

 

作者: 黄寰   [责任编辑: 吕芮光]

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