地磁場是怎麼產生的？

01-08

地磁場是怎麼產生的？為什麼磁極和地理南北極方向相反？為什麼磁北極和地理南極、磁南極和地理北極不重合？

地磁場的產生原因目前在地球科學上沒有定論。

比較普遍的假說是鐵鎳質的內核所具有的磁性。然而這種假說無法解釋高溫下磁性材料會失去磁性的現象。該假說最終被徹底否定。因為它解釋不了的現象太多了，而且有物理學硬傷。

南/北極的問題，因為人把小磁針指著北方的那邊叫做北極，而通俗地說北極一定指著另一塊磁鐵的南極。

地磁場方向與地理方向沒有必然聯繫，不重合很正常。

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更新，目前可以確認的一件事情：

地磁場的空間分布在近地範圍內可以一級近似為磁偶極子。近似程度在90%以上。

近似不到磁偶極的微小部分說明了地球本身的不均勻性，並可以由此來判斷一些物質的空間分布。

在日地系統的尺度下，地磁場的整體形狀像旋轉拋物面，類似於一束流體打到一個盾牌上的形狀，這是來自太陽的高能帶電粒子流與地磁場相互作用的結果。內核部分就是近地的磁偶極子。

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5月17日更新。昨天的課上講到了一種可能的模型，叫做圓盤發電機理論。

首先來看一個物理實驗。

設一導體圓盤繞其軸旋轉，在垂直於盤面方向有一微小的初始磁感應強度。導體在磁場中運動，導致自由電子集中於軸或盤外緣，從而軸和外緣之間有電勢差。

現設一導體圓環與圓盤同軸。環上開一小口，引出兩條導線分別接在圓盤之軸線與外緣，那麼這個圓環內就會產生電流，環形電流將產生磁場，而這個磁場與初始磁場同向，是自基的，從而導致整體磁場越來越強。

該物理模型對應到這個地球上：鐵鎳質內核等效於圓盤，外核若含有導電介質則可等效於環。這樣便構成了一個圓盤發電機，若內核有角速度便可自持一定強度的磁場。

實際上球體和圓盤有所不同，若要準確解出這種物理模型下的磁問題，則需要解對應的電磁學方程組。這個情景中可以列出5個方程，然而看一眼就知道這種非線性的方程基本上拿不出解析解來。因此現在學科內仍然在做數值模擬，證據不足，假說還沒有完成計算。

記得之前聽過一個報告，問：月球上存在不存在磁場？答案是否定的。（忘了誰做的演講，只記得是某個火箭的設計者？）因為月球上不存在流動的岩漿，所以他的解釋是，地球磁場產生於帶鐵鈷鎳流動岩漿，將其視為一個大的電流線圈。至於磁場的方向問題，據說地球的磁場方向是處於不斷的變動之中，在某一時刻，地球的地磁場和地理方向曾經是重合的，在未來的某一時刻，也有可能再次重合。