目前對地球磁場的形成是採用自激發電機理論，但地質史上地磁極無數次反轉的情況怎麼解釋呢？

01-08

地磁的發電機理論認為外地核是由液態的導電體鐵鎳組成，其帶電圍繞地軸的旋轉流動導致了地球磁場的產生。問題是磁極有非規律性的反覆倒轉，難道外地核的鐵鎳流也倒流嗎？也就是說，液態外地核將會一次次大規模地以與整個地球自轉完全相反的方向運動，這怎麼可能呢？

嘛這是在知乎第二次發帖了。希望這樣一直下去。 （多圖預警）

首先這個問題現在並沒有一致的答覆，原因很簡單，地球很複雜，人類連10km下的地殼都沒有打穿，在不完全清楚地球的物理結構和化學（雖然地化比地物稍微領先一點）的情況下是無法得知地球的磁場的。我就簡單把目前的觀點給你總結一下。

關於地球的磁極場的形成，大眾科學家還是偏向於是源於在地核中心的電子運動。在地核的外部是液體所以就存在著convective motion。也就是熱的液體上升冷的液體下降。咱們的中文翻譯好像是對流哈。但是這些液體主要是由鐵和其他重金屬構成的，所以含有大量自由電子的金屬一進行對流，就造成了大量電子的運動。大量電子一運動你懂得，就如同電線中電子運動一樣，形成的磁場。嘛這就是為什麼地球有磁場。

下面是兩個磁極變化的理論哦，在加州的Kenneth Hoffman和Brad Singe提出了兩個磁場的存在（2005）。他們認為有兩個磁場，一個強一些一個弱一些。強一些的磁場的方向是平時的南北向磁場。而弱一點的磁場主要在地核周圍。當強的那個磁場因為地質原因消失的時候只有弱的那個磁場留下來了被記錄下來了。所以他們認為地球的磁場反轉是因為這個原因。關於我對這個理論的看法嘛，我覺得還是有點扯的，因為這個理論說有兩個磁場，地球只有外核是液體，哪裡來的第二個方向一致的磁場。

下面這一個是我的美國大學的地質教授所認同的理論。我本人也比較認同這個。地球有一個現象叫做global wobbling。地球每次磁極倒轉是從100000年到1000000年大約平均是450000年吧，而global wobbling 指的是地球的傾斜方向和距離太陽的變化。global wobbling有很多個周期，其中每413000年是其中的一個周期。注意到其中每413000這個和磁極反轉是很接近的時間。而由於地球的傾斜方向和距離太陽的變化會影響地球外核和地球自身的相對運動，所以這個理論說的是這些地球自身的距離及自轉的物理變化導致的相對運動的變化導致的電子運動的變化導致的地球磁場的變化。對於這個理論所存在的問題是並沒有實驗可模擬這個理論，因為數據很大。第二個問題就是這個理論的唯一證據是兩者數據相近，而並沒有其他的證據。所以很容易推翻。但是跟上面那個比較起來，這個還是靠譜很多。因為上面那個太複雜了。不是在科學論證中有一個理論嘛，實驗理論一般越簡單的越靠譜，所以我本人更傾向於這個理論。

當然啦還有更多的，我就羅列了這兩個。加油。

------------------------------------------------------------------------------------------

orz 沒想到這篇磁場文章這麼受關注。超40了已經。於是打算更了。介於之前我提出的理論都是推測，如今我不打算刪除之前的因為會損失連貫性，但是接下來的理論是更有科學依據的的。

於是打算進行下一步更詳細更透徹的分析，對這個話題感興趣的讀者們，拭目以待，由於筆者學習的是英文名稱，因此文中的名詞皆為英文，以求準確。

第一，地球磁場分兩種，一為core field(地核內磁場？），二為crustal field(地殼內磁場）。地幔中沒有磁場。下面我們分別來說說這兩種磁場：

1.crustal field(地殼內磁場）

這個磁場又分為兩種，一個為remanent magnetization. 當岩石達到一定的溫度再凝固下來的時候，它們會形成永久性的磁化，所以我們看到的大西洋中的一條一條的 paleomagnetization(對於不清楚這個的童鞋，可以看看地球磁極反轉是怎麼被發現的）。第二種是induced magnetic field, 也就是說這個磁場是不穩定的，不是鎖定在岩石中的。

2. core field(地核內磁場）

地核內由於溫度過於高，岩石沒法凝固下來，因此所有的磁場都是induced magnetic field. 至於這是怎麼被引起的，前面我已經解釋過，是因為大量的鐵之類的液態金屬導致了大量的電子流動。但是科學家們還沒有弄清楚它是以什麼方式在流orz，這也就是geodynamics這樣的學科在研究的內容。

然後目前的理論主要是因為地核內磁場的變化而引起的磁極反轉。

地核內磁場是由於液態金屬的流動而產生的，至於什麼公式來表達這個，我把公式列出來，大家完全不用搞懂它。。。因為有點複雜。

好了就是它！這是截了一節ppt。下面的英文是解釋在地核中的磁場和convection 分不開，而上面的公式是表達其關係。

接下來就是我最喜歡的部分，有誰想要知道地球磁極反轉的模型圖？？（舉手）

這篇論文是至今為止最優秀的模型之一，其細膩化令人驚嘆。我就當個搬運工，翻譯下文字，大家感受下美麗的地球磁極反轉的過程。（論文題目和信息已批註在每個圖下，嘿嘿）

1.地球磁極的模型

這就是我們美麗的初始模型了，我們可以看到，地球裡面的地核部分亂成一團糟，這是因為有太多的流體流動了啊！這樣的磁場是相當不穩定的，所以接下來磁極反轉開始咯！

2.步驟一，開始反轉

這其實和第一張圖區別不大，只是放大了我們可以看到更清晰的內部，嗯，依舊是雜亂無章呢。

3.步驟二，扭轉初期？（暫時這麼叫了）

磁極反轉開始，地球發電機開始重組，內部的力場變化更加複雜，地球作為一個magnetic dipole 的dipole 變得更加弱了。

4.步驟三，扭轉中期

磁極反轉繼續，變化更加複雜，也更加激烈，磁場的dipole 越來越弱。

5.步驟四，磁極反轉基本完成

嗯磁極反轉完成，原來的北極變成了南極，原來的南極變成了北極。

好了，相信大家也一定喜歡這第二次更的美麗模型，人家計算機強沒辦法啊。如果喜歡點個贊吧！

我在今後繼續更進新的內容，磁海茫茫，引人入勝。

拋磚引玉吧。

電磁場的形成原因尚無定論，而影響地磁的原因也很多。

除了目前主要源於發電機理論外。

地核與地幔之間的相互作用能對地磁場產生影響。

太陽的活動能對地球磁場造成較大的影響。

小行星撞擊地球也會改變地球運動狀態，進而影響到地球磁場。

地磁場形成的原因都是推斷，尚無定論，地磁極反轉就更無定論了

現代的地磁自激發電機效應假說認為，由於能量的不斷消耗與供應，磁場增強到一定程度就穩定下來；但由於地核內渦流系統的複雜性，宏觀上表現為一個不穩定的自激發電機系統，外界條件或內部因素有一定變化時，會出現極性倒轉現象。

這個屬於地球物理學裡的地磁學範疇。關於地球科學和地質學，因為學校特色的原因有上過若干課程，但還是個門外漢，但從我接觸到的少許知識里，感覺地學裡有很多只是猜想，一些自圓其說的說辭，具體研究開展起來很困難。

以磁流體力學（MHD）發電機理論為例，在理想的模擬實驗條件下，有力武常次的雙圓盤耦合發電機試驗分析表明運動和磁場的非線性耦合，可以抑制磁場的無限增長，使系統發生擾動，變得不穩定起來，並有可能發生磁場的倒轉，這些都是基於一些複雜數學模型的建立。也就是地核流體的動力學過程與磁場是相互作用的，其能量來源是熱能。這些理論都有待完善發展。

自激發電機是錯的,磁場也在轉,無法形成.地幔對流提出多環電容旋轉解釋

地球磁場是地球內電子對在高溫高壓下打開，電子對之間的磁線因擠壓而逸出到地球表面的。這個磁線不是磁力線，是兩個不同磁極性電子之間的磁耦合現象。

這個是地磁學，北大有位姓夏夏明耀的老師好像研究過

謝邀，這是一個尚未解決的難題。

但或許是人類現在已知的那個假設不成立，不能解決這些問題，隨著其他的領悟的發展，會映射到電磁場學說中來。