03.05 地球為什麼會有磁場?

喵星小小懶


地球磁場的物理本質是電生磁效應,即地球內部的電流產生了地球磁場。地球內部怎麼還會有電流呢,難道地球還有電嗎?

其實,地球本身是不帶電的,其總體的正電荷與負電荷是相等的,但地球的局部卻因電荷分佈不均勻而帶上了電。在地球內部,尤其是地核位置,其壓力大,溫度也非常高,因此地核處的鐵原子變成了等離子體。這是因為鐵原子的電子獲得了足夠的能量,脫離了原子核的束縛,變成了自由電子,可以到處亂跑了。

此外,地核的壓力大於地幔的壓力,也就是說,地核的物質都一個挨著一個,擠得要命,而地幔則相對比較寬鬆。在這種情況下,你說那些自由電子會往哪裡跑?沒錯,它們更喜歡往地幔跑,地幔也因此帶上了負電,而相應的,地核就帶上了正電。而且,從整體上看,地幔還因為地球的自轉而繞地核旋轉,這樣,外側的負電荷繞著中心的正電荷旋轉,地球實際上變成了一個巨大的“原子”,而電流也在地幔中流動,這就產生了地球磁場。

如果學習過電磁學的內容,我們還可以通過右手螺旋定則來判斷一下地球磁場的方向。由於地球內部的電流是由於負電荷的運動而產生的,其電流方向與負電荷運動方向相反,從北極方向看,就是順時針方向,用右手一比劃,發現地球內部的磁場是從北向南的,而地球外部的磁場則反了一個方向,變成了由南指向北。


深空電報


我們星球的磁場被認為是在地核深處產生的。 沒有人到過地球中心的神秘之旅,但是通過研究地震衝擊波穿過地球的方式,物理學家已經能夠計算出它可能的結構。



地球的正中心是一個堅固的內核,其大小為月球的三分之二,主要由鐵組成。在地獄般的5700攝氏度,這種鐵和太陽表面一樣熱,但是重力造成的擠壓阻止它變成液體。 圍繞它的是外核,一層2000公里厚的鐵、鎳和少量其他金屬。壓力低於內核意味著這裡的金屬是流體。 外芯內的溫度、壓力和成分差異會導致熔融金屬對流,因為冷而緻密的物質下沉,而熱而不致密的物質上升。

地球自轉引起漩渦。 這種液態鐵流產生電流,進而產生磁場。帶電金屬通過這些磁場繼續產生自己的電流,因此循環繼續。這種自我維持的循環被稱為地球動力學。 科里奧利力引起的螺旋上升意味著產生的獨立磁場大致沿同一方向排列,它們的綜合效應合在一起產生一個席捲地球的巨大磁場。


軍機處留級生


地球為什麼會有磁場?

答:在112年前1905年12月6日 ,挪威探險家阿蒙森探明地球有磁極。現在,讓我們來了解一下,為什麼地球會有磁場!

對於地球磁場的產生,古時曾流傳著它來自北極星的神話。隨著近代科學技術的發展,人們對地球磁場的觀測不斷增多,對地球結構的研究不斷深入,先後出現了許多學說,試圖解釋地球磁場的產生,但並沒有一個定論。有人認為地球內部有一個巨大永磁體並導致地球磁場產生;有人認為地球內部有巨大的電流而導致強大電磁場形成;還有人認為,是地球內部放射性物質所產生的熱量造成地球內部溫差從而產生了電流並形成磁場;除此之外,關於地球磁場的學說還有旋磁效應、霍爾效應、電磁感應等。但以上這些假說,沒有一種能夠充分解釋地球磁場的存在。

法國科學家安培在一百多年前就已揭示了"磁現象的電本質\

鳳棲夕陽


地球的內部是能量——金屬態氫離子,金屬態氫離子的存在形式是光速流動(自旋)——光速是物質轉化為能量的臨界值。

大自然裡的物質在常溫、常壓下低速運動。人類賴以生存的陽光是太陽射線以光速進入地球磁場時切割磁力線釋放的電子(光子),太陽射線釋放電子形成了金屬態氫離子,金屬態氫離子在電離層沿著磁力線運動產生新的物質(臭氧)。

人類要利用電磁力(電流),就要在磁場移動(光速旋轉)導體,產生流動方向不同的金屬態氫離子和電子,金屬態氫離子與電子“中和”形成電流的同時在導體周圍則出現磁場。

可見,光速運動(流動或自旋)的金屬態氫離子——能量,產生強大的磁場與電流(金屬態氫離子和電子來自周圍空間);在磁場裡切割磁力線的導體釋放電子形成金屬態氫離子的同時,沿著導線光速流動(震盪)的金屬態氫離子周圍必然出現磁場。

既然金屬態氫離子的光速運動必然伴生磁場與電流,那麼地球內核的光速自旋形成磁場就是一種自然現象。如果沒有地球磁場的保護,人類就無法在地球上生存!






金童希瑞


地球為什麼有磁場?是因為岩石圈的物質分佈還是地球內部的物質分部導致的?

首先,這個問題是兩問,那我們先來看看第一個問題。

地球為什麼有磁場:

大家都知道我們的地球正因為有著磁場的保護,才能孕育那麼多的生命,早在17世紀人們就知道地球上存在磁場了,我國的指南針就是其中一個例子。

那麼隨著科技日新月異的今天,對地球的結構不斷深入瞭解,也出現了很多學說,但是目前還沒有定論磁場究竟是如何產生的,我們也只能先設想可能是以下幾方面:

1、有認為地球內部有一個巨大的永磁體;

2、有認為地球內部有巨大電流導致的強大電磁;

3、有認為是地球內部的放射性物質產生的熱能導致地球內部溫差,從而產生電流並形成磁場;

4、也有很多別的學說,例如:旋磁效應、霍爾磁效應、電磁感應等;

以上說法有人認同的嗎?沒關係我們還有疑問,地球究竟是不是因為岩石圈的物質分佈還是內部物質分佈導致的磁性?

看過一些資料,貌似目前比較多的人支持是地球內部物質導致的磁性,因為地球內部核心點溫度高几乎都是液體狀態,隨著地球的運動,裡面帶導電液體也在流動,所以才會產生穩恆的電流,也就形成了磁場。這就是“發電機學說”。

當然僅僅靠著設想還是不能論證究竟是不是最終答案,這個就得靠未來科技神乎其技時再慢慢解開。


心揚一九八八


我們知道地球本身就像一塊“大磁鐵”,這個大指的是個頭大,而不是磁場強度強。地磁場本身是很弱的,大概是25-65微特斯拉,即1特斯拉的十萬分之一。

作為比較,冰箱磁鐵的典型數值是5毫特斯拉,即1特斯拉的千分之一量級。太陽黑子的典型磁場強度是0.3特斯拉,核磁共振的磁場強度是1.5-3特斯拉。

物理實驗中用的超導磁鐵可以達到3-8特斯拉,之所以要用超導磁鐵,是因為需要太強的電流才能產生這麼強的磁場。如果是用正常導體的話,由於導體的電阻不是零,導線會因為產生太多的熱量而熔化。

地球磁場的來源很複雜,細節很多,目前還沒有最後定論。根據我瞭解到的信息,大致講一下這裡的思路。

地磁場可以保護地球免受太陽風中帶電粒子的撞擊。在太陽系的早期,地磁場很弱,而太陽風很強。

首先在太陽系誕生的早期,猛烈的太陽風會產生比現在強的多的磁場。地球在軌道上運動,會受到這些磁場的作用。

假設地球本身是個導體的話,地球就會因為“穿過”磁場而感生出電流,這些電流在導體中動起來,是會產生磁場的,這就是所謂“發電機機制”。

問題是:地球為什麼會是個導體?

我們知道地球的半徑是6370公里,其中鐵合金存在的區域是最裡面的3400公里。

地球的最中心是一個固態的(鐵)核,半徑有1220公里,溫度高達6000開爾文,之外是個液態區域,液態區域的外面是地幔,溫度是3800開爾文。

由於地幔和地核之間巨大溫差的存在,液態鐵會在溫度的驅動下產生對流,即熱的液體上升往冷的地方浮,而冷的液體下降往地球中心沉。

同時地球本身還在自轉,在科里奧利力的作用下,液態鐵會“旋轉”起來,形成“環流”。這些環流就像螺線管上的電線,一旦電流在其中形成定向運動就會產生磁場。

為了維持地球的磁場,就必須維持液態鐵中的電流,必須與電流的“歐姆損耗”抗衡。這裡又是地核與地幔之間的溫度差提供了驅動作用,從微觀的角度說溫差電效應會順著溫度的梯度建立溫差電勢。

現在維持地核與地幔之間的溫度差就成了維持地磁場的關鍵。

首先地球的核心是熱源,除了地核之外的物體下落到地核本身可以提供引力能外,地核還存在放射性元素,天然放射性為地核維持高溫提供了主要的能源。

地球上的主要天然放射性同位素,半衰期基本上都是十億年數量級。

其次,最近的某些研究指出,在高溫高壓下液態鐵本身的熱導率不高,換句話說地核的熱向外散失的速率較低。最後地幔就像一個大棉被也起著保溫隔熱作用。

總之,地球中心保持著相對很高的溫度,而且維持著極低的散熱速率,使得地球在太陽系誕生早期感應產生的電流一直維持到現在,這就是今天我們觀察到的地球磁場的來源。


物理思維


題主問了一個很好的問題。問題是科學界目前對地磁場的起源也沒有定論。

我們知道地球表面存在磁場,其大小大約為0.5高斯(1特斯拉=10000高斯),不同的地方、不同的時間地磁場的大小不同,甚至地磁場在不同的時候方向也會發生變化。科學家通過測量岩漿凝固成的岩石剩磁發現,地磁場的方向至少發生過一次翻轉。

回到問題本身,現在比較公認的認為地磁場來源於地核。地核溫度很好,約6000開,鐵呈液態,鐵核外電子被高溫激發幾乎被電離。地幔溫度低於地核,電離的電子跑到地幔中。這樣地核和地幔相當於一個巨大的原子,而地核與地幔的旋轉角速度不同,導致總體呈現地磁場。地幔的角速度收到月亮和太陽的影響會發生變化,而地核幾乎不變,這樣導致地幔與地核的相對角速度大小甚至方向都發生變化,這就會導致地磁場大小和方向隨時間發生變化,也就可以解釋地磁場的翻轉。當然,該理論還有不完善的地方,需要科學家進一步的研究。

地磁場不僅可用於導航,還保護著地球生物免受太陽風的侵害。地磁場導致吹向地球的高能帶電粒子發生偏轉,不至於直接入射到地球表面。極光就是這種現象的體現。





物理學楊教授


地球具有磁場,而磁場的作用保護了地球免受太陽風的侵蝕,讓地球大氣層得以保留,為生命的誕生創造了條件,使地球生機盎然。可以這樣說,沒有磁場,地球哪怕就是處在宜居帶,生命的誕生也是絕無可能的。


那麼,地球磁場怎麼來的呢?目前,對於地球產生磁場的原因,還沒有確切的一個定論。

地球存在磁場的原因在目前還只是推測,旋轉電荷假認為,地球上存在著等量的異性電荷,一種分佈在地球內部,另一種分佈在地球表面,電荷隨地球旋轉,因而產生了磁場,地球磁場是由地球電荷和自轉產生。

普遍認為是由地核外層的液態鐵流動引起的。地球內部是一個高壓高溫狀態,核心物質在這種條件下會變成自由電子,自由電子朝著壓力較低的地幔和地外表運動,這種運動使地核處於帶正電狀態,地幔處於帶負電狀態,而地球自轉會造成地幔負電層旋轉, 旋轉的電場產生磁場。




在我們太陽系,八大行星中只有金星沒有磁場,其餘都有磁場,關於磁場形成原因,雖然現在還沒有確切定論,但是相信不遠的將來會有個滿意的答案。哦對了,說不定揭開這個謎團,諾貝爾獎就是你的。


壹點科譜


宇宙由正負電性粒子電磁波之微觀物質和原子組成的宏觀物質組成,而地球源於宇宙太空,故組成相同,內含電磁波和原子物質組成,而原子物質(宏觀)源於微觀物質正負電性粒子(電磁波)就是必然,雖然現代科學理論還沒有證明,但是事物發展規律就是這樣,規律就是真理,真理就是科學,

地球誕生於電磁波引力集聚之電磁效應,一開始就有磁場,故宇宙和物質包括地球之磁場本質就是正負粒子之電磁波,故物質和地球以及行星之磁場就是一種規律的電磁波流或循環。

正負粒子電磁波集聚之初電性產生能量和磁場,能量產生自旋和溫度,旋轉的磁場吸引太空正負粒子電磁波形成累積,這個與現實電流同源同理,累積效應產生高溫,故早期地球是個火球,磁能再為形成更高溫和高壓,也就是目前的地核之恆久高溫之原理,與恆星同源同理,而地球產能無法抵抗太空之極寒,高能粒子冷確形成原子再有地球。其它宇宙行星形成和磁場同理,月球形成也是這樣。

地球磁場源於原子物質地球之正負電性的能量,或高溫核心,並非單純液態鐵鎳。


原黃烈平


地核熔融的鐵,在地球自轉的情況,產生環型電流,而環型電流垂直方向就有了閉合的磁力線。地磁產生了!


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