地磁場起源
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地磁場起源是地球物理學的基本問題之一。自1600年英國的吉伯(W.Gilbert)提出「地球是一個巨大的磁石」開始,有關地磁場起源的推測已有近400年的歷史,但至今仍未獲得圓滿解決。
目錄
簡介
地磁場的主要部分猶如一個近似沿自轉軸方向均勻磁化的球體的磁場。因此「永久磁石說」就成為地磁場成因最早和最自然的猜測。當地球物理學家提出地核可能是由鐵、鎳等強磁性物質組成的時候，這種猜測似乎得到了支持。然而地球內部的溫度遠超過鐵的居里點（見岩石磁性），所以這個假說不能成立。繼而有人曾企圖藉助於帶電地球的旋轉、迴轉磁效應、溫差電流以及感應電流等物理效應來解釋地磁場，但其量值都遠遠不夠大。例如根據迴轉磁效應，地球由於自轉獲得的磁化強度約為10電磁單位，比與地磁場相當的均勻磁化球體的磁化強度7.2×10約小 9個數量級。鑑於從已有的物理規律找不到答案，有人開始探索新的規律。1947年英國物理學家布萊克特（P.M.S.Blackett）發現，當時測定的太陽、室女星座78號星和地球 3個天體的磁矩M和角動量P滿足關係，其中G為萬有引力常數,c為光速，β為比例常數，約為0.25。布萊克特把這個關係設想為物理學的一個新定律，作為地磁場起源的解釋，稱為「巨大轉體說」。由於有 3個天體的支持，這個假說曾一度引起廣泛的關注。為證實這一結果，布萊克特專門設計了一種測弱磁場的高靈敏度儀器，但實驗結果是否定的，所以布萊克特本人聲明放棄他的假說。
評價
與上述各種推測同時出現的是「自激發電機說」。1919年拉莫爾（J.Larmor）首先提出了旋轉的導電流體維持自激發電機的可能性，這是關於地磁場起源的自激發電機說的最早概念。而較為系統的論述，則是40年代末和50年代初由埃爾薩塞 (W.M.Elsasser)、帕克(E.N.Parker)和布拉德(E.C.Bullard)等人完成的，稱為埃爾薩塞-帕克模型和布拉德過程。隨着大型計算機的應用，使更複雜的磁流體動力學的計算成為現實。60年代後期發現，布拉德過程是不穩定的。這使得曾被認為極有希望的「自激發電機說」陷入了危機。直到1970年，利利(F.E.M.Lilley)修正了布拉德過程的運動模式，才使得穩定的「自激發電機說」再度有了可能。60年代古地磁學的數據肯定了地磁場在漫長的地質時期經歷了多次倒轉的事實，地磁場極性的正向與反向的歷史並沒有顯示出哪種極性更具有特殊性。這是除「自激發電機說」以外，其他關於地磁成因的假說所難以解釋的。地球具有磁場在天體中並不特殊，太陽系九大行星中至少有木星、水星具有與地球磁場相類似的內源磁場。太陽和許多恆星也具有磁場。60～70年代帕克的研究說明，地磁場起源的模式可能對其他天體也適用。據此，人們認為「自激發電機說」是解釋地磁成因的最有希望的理論。[1]