作者Atropos0723 (Atropos)
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标题Re: [问题] 请问地磁
时间Mon May 26 23:14:15 2008
※ 引述《wen0034 (qq)》之铭言:
: 请问地磁是怎麽产生的
: 是不是和电流有关,可是难想像地球有电流
: 请高手帮我解惑,感谢!
地表所观测到的磁场,大部分都是起因於地核的电流造成。地核的主成分为金属铁,
因而拥有相对较高的导电性。假定地核中有同方向的电流,那麽地磁偶极的电流强度
将会高达数十亿安培,但由於地核半径约为3500km弱,占了地球半径的一半以上,故
说到电流密度的话,则是每平方公尺仅约数毫安培的程度而已。
由於地球内部的高温,包含铁在内,大多数的铁磁性矿物都早已越过居礼点而消磁,
因此仅有地球的表层有强烈磁化的现象。整体来说,地球可以被称为是一个巨大的电
磁铁。
至於在地核中流动的电流,若没有任何能量输入的话,便会因为电阻而衰减,大约仅
十万年左右便会消失。为了维持地核电流所存在的机制,称为地球的发电机作用。
维持地磁存在的根本原因之一,便是地核的冷却。地球诞生之时,地核是处於熔融状
态,直到现在,藉由地震波传递方式的探知,我们了解到地核仍有一大部分是维持在
液态(另有一部分固化形成内核)。地核表面降温,便会引发热收缩使得密度上昇,
并因而下沉到地核的内部。另一方面,地核内部的热液体则会上升,并将热能释放到
地函当中,这即为地核的热对流运动。
因为热对流所产生的动能,与普通的发电机相同;都会基於电磁感应的原理,将动能
转变为电磁能,该过程如下所示:
1.地核中有初期电流
2.电流产生周围磁场
3.该磁场中,液态铁的热对流运动会产生感应电动势
4.由於该电动势的作用产生电流
4的初期电流越强,其电流亦会以指数关系而放大。但是由於磁场中有电流流过会产生
劳伦兹力,其作用会对热对流造成妨碍,因此电流与热对流流速便会在适当的平衡下,
保有一定的数值。
普通的发电机是利用永久磁铁的静磁场来产生感应电动势,但是地合则是利用本身的
电流所产生的磁场,来获得感应电动势,极为特殊。这种发电机制称为自发发电。地
核的发电机作用可以用热力学与电磁流体力学来描述,但是由於此为非线性过程的关
系,故数学上的解析并不容易。因此利用电脑进行的数值模拟从1980年代就开始进行。
特别是90年代後半之後,已经确认到在接近地球的环境下会有自发性的磁场生成。生
成的磁场不仅是沿着自转轴的双极磁场,包含地磁倒转等时间变动等特徵也有再现。
没事看着日本维基打出来的........
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※ 编辑: Atropos0723 来自: 218.168.244.195 (05/26 23:15)
1F:推 wen0034:感谢 很清楚 05/27 00:02
2F:推 LeoRen:所以假设有一颗含铁量高的小行星靠近地球不就... ... 05/27 01:33
3F:推 PTTpttPTpt:小小更正一下,发电机基本上不会有人真的用永久磁铁来 05/28 01:45
4F:→ PTTpttPTpt:产生感应电动势,其实也跟地磁很像,是利用本身发的电 05/28 01:46
5F:→ PTTpttPTpt:来产生感应电动势的喔!其中又分为直流机,同步机, 05/28 01:46
6F:→ PTTpttPTpt:与感应机三种发电机。 05/28 01:46