Fråga:
Varför är jordens magnetiska poler (och var) i sina positioner?
Pavel V.
2014-04-16 16:40:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Detta är en slags uppföljningsfråga till Vad får jorden att ha magnetiska poler?

Jorden har magnetfält och enligt dynamo teori Jag förstår ungefär varför. Om jordens rotation påverkar jordens magnetfält verkar det också naturligt att polerna kommer att vara ortogonala mot rotationsplanet.

Men jag förstår fortfarande inte få saker:

  • Varför är de magnetiska polerna placerade nära, men inte exakt vid de geografiska polerna?

  • Varför driver de över tiden?

  • Varför ändrar jordens magnetfält ibland polaritet?

  • Är polaritetsförändringarna baserade på någon cykel? Kan de förutsägas?

Jag skulle säga att den tredje frågan skiljer sig väsentligt från de tidigare, varifrån den ska ställas separat.
@tohecz: frågesplit.
Jag har delat upp frågan baserat på fel antagande att de två grupperna av underfrågor är mycket olika. Nu har jag slagit ihop dem igen.
Jag ber om ursäkt för att jag gjorde en röra då. Jag hade intrycket att polaritetsförändringen är något mer speciellt än andra störningar.
Ett svar:
#1
+19
Joe Kington
2014-04-16 20:00:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Egentligen är alla de tre frågorna direkt relaterade.

Som du noterade genereras jordens magnetfält genom flöde av smält ledande material (förmodligen mestadels järn) i den yttre kärnan. (I motsats till vad många tror är endast den yttre kärnan och haven flytande. Skorpan, manteln och den inre kärnan är alla fasta. Torrsubstanser kan flöda, men de har en skjuvhållfasthet. Vätskor har ingen skjuvhållfasthet.)

Detta flöde är dock turbulent.

Därför kan jordens magnetfält beskrivas genom att ha två poler, men i verkligheten är det mycket mer komplext. En del av detta beror på skorpans struktur (dvs. de magnetiska anomalierna som vi vanligtvis arbetar med i geofysik för att säga att lokalisera ett magartat intrång eller förstå utvecklingen av havskorpan). Den del som beror på skorpans struktur förändras dock inte snabbt och påverkar bara en mycket liten region. Skillnaderna med "längre våglängd" (dvs. bredare) beror på variationer i den yttre kärnans flöde.

Varje "virvel" (dvs. vilken som helst virvel) i flödet producerar sitt eget magnetfält. Summan av dessa är det som producerar det globala magnetfältet. Vid ytan är vi ett betydande avstånd från flödet som producerar magnetfältet. Därför blir det "utjämnat" och dessa små störningar är mindre uppenbara. Det ser ganska nära en enda magnetisk dipol eftersom huvuddelen av flödet är ungefär runt jordens rotationsaxlar.

Detta är svaret på dina första och andra frågor.

Magnetfältet är inte resultatet av en enda "ström" av laminärt flöde, utan snarare summan av mycket mer komplex turbulent flöde. Därför matchar det inte exakt rotationsaxlarna, och magnetpolernas position ändras över mänskliga tidsskalor.

Jag håller på med att svara på den tredje frågan när du delar upp den i en separat fråga, men i grund och botten tenderar flödet att självorganiseras och producerar ett starkt magnetfält som ligger nära en enda dipol. Sedan, av skäl som inte är helt tydliga, avstabiliseras det episodiskt (i grund och botten skulle du ha flera lika starka poler som något avbryter varandra) och sedan återstabiliseras (ibland i motsatt riktning).

Om du är intresserad av en "pop-sci" -stilskrivning fanns det en mycket trevlig Scientific American-bit på denna stund tillbaka skriven av Glatzmaier (ett mycket stort namn i fältet ). Tyvärr saknas webbversionen siffrorna som fanns i den tryckta versionen, men de är mest från Glatzmaier & Roberts, 1995 eller en av uppföljningshandlingarna av samma författare.

Du kan utöka ditt svar nu, jag har sammanfört de två frågorna till en (den här) igen. Jag har också lagt till delfråga 4.
Medan "konsensus" teorin är dynamo inte den enda. För att ge några exempel, [Termoelektriska strömmar av jordens kärna genererar jordens magnetfält] (https://m.scirp.org/papers/78851) och [Global koppling vid 660 km föreslås för att förklara plåtektonik och genereringen av jordens magnetfält] (https://arxiv.org/abs/0709.1303). Den senare föreslår en mekanism för polaritetsförändringen (enligt denna teori beror styrkan och polariteten på skillnaden i rotationshastighet för magma över / under 660 km diskontinuitet).


Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...