天體磁場是怎樣產生的？其強度與什麼有關？比如地球的磁場情況。

來自專欄物理哲學

星球磁場與自轉的關係

太陽系中的行星有或大或小的磁場，太陽系之外的其它天體，也應該有自己的磁場，只是距離遙遠，我們難以觀測到。不過，有一類磁場非常強大的天體被我們間接察覺到了，這就是著名的脈衝星。脈衝星可以發出強大的電磁波，這種電磁波來源於脈衝星在其兩極附近產生的強大的變化的磁場。

我們現在似乎能得出什麼結論，我們完全可以隱約感覺到，宇宙中具有一定磁場的天體是普遍情況，或者說是天體的常見現象。假如大型天體具有磁場是常見現象，那麼磁場的強度和磁場的出現與什麼因素有關呢？

天體磁場的普遍形狀

根據筆者對天體磁場的感覺，天體磁場的產生概率和天體磁場的強度與天體的自轉角速度成明顯的正向關係，也就是天體的自轉角速度越大，產生磁場的概率就越大。並且，天體產生的磁場的強度與天體自轉角速度也成明顯的正向關係。比如太陽系的大行星中木星磁場最強大，木星自轉角速度較快是重要原因。中子星的自轉角速度更快，磁場強度自然特別大。

磁場的產生與自轉關係極為密切，天體的自轉是天體磁場產生的必要條件。比如，天體磁場的磁軸總是與自轉軸有著較小的夾角，也就是磁場的兩極與自轉軸的兩極總是較為接近。這絕不是偶然現象，這顯示了二者的密切關係，可以說就是因果關係，即天體的自轉產生了磁場。

同樣自轉角速度條件下，產生磁場的概率還與天體內部的物質狀態或物質構成有關，天體內部溫越高，越容易呈現液態或等離子態，其分子的最外層電子越容易脫離原子，有利於增強導電性。也就是天體內部物質的導電性越強，越有利於形成磁場，同理，也越有利於磁場強度的提高。這也顯示，天體內部的物質構成狀況會影響天體產生磁場的概率，天體內部物質的順磁性越高，越有利於磁場的形成，同理，也越有利於磁場強度的提高。溫度的提高，可以提高物質的順磁性，這是溫度提高有利於提高天體磁場的產生概率或天體磁場強度的原因。

天體自轉攜帶著其內部帶電粒子跟著運動，客觀上產生了天體內部帶電粒子的渦旋運動，渦旋運動的電子產生磁場。不過，我們知道天體內部的帶電粒子幾乎是均衡分布的，其渦旋運動產生的磁場相互中和，整體顯示不出什麼磁場。不過，粒子雜亂無章的運動，長期看，總體上會是均衡的，但從概率上看，總是會有偶然性的不均衡分布情況產生，比如正電粒子和負電粒子偶然性的不均衡分布狀態，在天體自轉的情況下，會促使磁軸與自轉軸接近一致或夾角較小的磁場產生，這就是自轉天體產生磁場的第一推動力。這個偶然性磁場的產生，其磁場會促使天體內部跟隨天體自轉的帶電粒子的分布趨向有序化，結果是磁場強度跟著增大，最終達到較為穩定的磁場強度狀態。

在天體自轉速度一定時，其內部帶電粒子就是完全有序化，表現出來的磁場強度也是一定的，存在一定的強度極限。在其它條件一定時，假如天體自轉速度增大，跟著旋轉的帶電粒子渦旋速度增大，其產生的磁場強度也會增大，這自然會導致天體磁場的增強，這就是天體磁場強度與自轉角速度有關的原因。這也進一步顯示了天體磁場根源於天體自轉的這個道理。

現在我們應該清楚了，地球的磁場就是地球的自轉所致，就是根源於地球自轉。是地球內部跟著地球自轉的帶電粒子分布的部分有序化，產生了我們地球的磁場。在地球初期，地球自轉速度較快時，那時的磁場自然應該比現在強大一些，這是很容易得到的結論。

地球磁場

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