地球的磁场哪里来

题目

地球的磁场哪里来

答案

现在科学家们已基本掌握了地磁场的分布与变化规律,但是,对于地磁场的起源问题,学术界却一直没有找到一个令人满意的答案.
目前,关于地磁场起源的假说归纳起来可分为两大类,第一类假说是以现有的物理学理论为依据；第二类假说则独辟蹊径,认为对于地球这样一个宇宙物体,存在着不同于现有已知理论的特殊规律.
属于第一类假说的有旋转电荷假说.它假定地球上存在着等量的异性电荷,一种分布在地球内部,另一种分布在地球表面,电荷随地球旋转,因而产生了磁场.这一假说能够很自然地通过电与磁的关系解释地磁场的成因.但是,这个假说却有一个致命缺点,首先它不能解释地球内外的电荷是如何分离的；其次,地球负载的电荷并不多,由它产生的磁场是很微弱的,根据计算,如果要想得到地磁场这样的磁场强度,地球的电荷储量需要扩大1亿倍才行,理论计算和实际情况出入很大.
以地核为前提条件的地磁场假说也属于第一类假说,弗兰克在这类假说中提出了发电机效应理论.他认为地核中电流的形成,应该是地核金属物质在磁场中做涡旋运动时,通过感应的方式而发生的.同时,电流自身形式的场就是连续不断的再生磁场,好像发电机中的情形一样.弗兰克所建立的模型说明了怎样实现地磁场的再生过程,解释了地磁场有一定的数值.但是在应用这种模型的时候,却很难解释地核中的这种电路是怎样通过圆形回路而闭合的.此外,这个模型也没有考虑到电流对涡旋运动的反作用,而这种反作用是不允许涡旋分布于平行赤道面的平面内的.
属于第一类假说的还有漂移电流假说、热力效应假说和霍尔效应假说等,但这些假说都不能全面地解释地磁场的奇异特性.
关于地磁场起源还有第二类假说,这其中最具代表性的就是重物旋转假说.
1947年,布莱克特提出任意一个旋转体都具有磁矩,它与旋转体内是否存在电荷无关.这一假说认为,地球和其他天体的磁场都是在旋转中产生的,也就是说星体自然生磁,就好像电荷转动能产生磁场一样.但是,这一假说在试验和天文观测两方面都遇到了困难.在现有的实验条件下,还没有观察到旋转物体产生的磁效应.而对天体的观测结果表明,每个星球的磁场分布状况都很复杂,尚不能证明星球的旋转与磁场之间存在着必然的依存关系.
因此上说,关于地磁场的起源问题,学术界仍处在探索与争鸣之中,尚没有一个具有相当说服力的理论,对地磁场的成因作出解释.