自1600年英国物理学家W.吉尔伯特(William Gilbert,1544~1603)提出“地球是一个巨大的磁石”开始,有关地磁场起源的推测已有400多年的历史,随着科学的发展,对于地球磁场的观测和地球结构的研究不断增多和深入,对地球磁场的来源先后提出了10多种学说,但仍未获得全球科学家的共识并形成系统的理论研究成果。
地磁场起源
研究地磁场的理论或学说。属地球物理学的基本问题之一。
- 英文名称
- origin of the earth's magnetic field
- 所属学科
- 地球物理学
永磁体学说是最早提出的一种学说,即永磁场的假说。认为地球起源于一块巨大的磁体,地球内部存在巨大的永磁体,由这永磁体产生地球磁场。19世纪末,著名物理学家居里夫人发现磁石的物理特性:当磁石加热到一定温度时,原来的磁性就会消失。正好可以证明地球在诞生之初只是一块超大的磁石,它吸引附近带铁、钴、镍元素的小行星、陨石和磁石,因为某种原因产生的高温使这块磁石的磁力消失而变成了电磁铁中间的磁芯,因为这块磁芯没有固定,所以会发生磁极颠倒。按照“居里点”的结论,地球内部不能有一个永磁体,但是并不代表它最初不是一块永磁体。
认为地球内部存在巨大的电流,从而形成巨大的电磁体,并产生地球磁场。但是迄今既未观测到这种巨大电流,而且巨大电流也会很快衰减,不会长期存在。
认为地球表面和内部分别分布着极性相反、数量相等的电荷,由地球自转而形成闭合电流,由此电流产生磁场。但这一学说缺乏理论和实验基础。
认为地球内部物质在超高压力下使物质中的电荷分离,电子在这样的电场中运动而产生电流和磁场。但理论计算出这样的磁场仅有地磁场的约千分之一。
认为地球内的强磁物质旋转可以产生地球磁场。但这种旋磁效应产生的磁场只有地球磁场的大约千亿分之一。
认为地球内部的放射性物质产生的热量,使熔融物质发生连续的不均匀对流,这样温差会产生电动势和电流,由此电流产生地球磁场,但理论估计也同地球磁场不符合。
认为地球内部的导电液体在流动时产生稳恒的电流,由这电流产生地球磁场。
根据少数天体观测得到的经验规律,认为具有角动量的旋转物体都会产生磁矩,因而产生磁场。这一学说需要使用一无科学根据的常数,5年后被提出这一学说的科学家根据精密的实验结果加以否定了。
认为在地球磁场磁力线的张力特性和地核的较差自转作用下,会使原始微弱的地球磁场放大,由此产生地球磁场。
认为在地球内部由于温度不均匀产生的温差电流和原始微弱磁场的同时使用下,会由霍尔效应产生霍尔电动势和霍尔电流,由此产生地球磁场。
认为由太阳的强烈磁暴活动形成带电粒子的太阳风到达地球后,会通过地球内部的电磁感应和整流作用产生地球内部的电流,由此产生地球磁场。
在这些学说中,只有发电机学说(又称磁流体发电机学说)在观测、实验和理论研究上得到较多的证认,是研究和应用较多的地球磁场学说。