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我本想說(shuō)不知道。但現(xiàn)在我想一本正經(jīng)的胡說(shuō)八道一回。 關(guān)于地球磁場(chǎng)的來(lái)源,早期歷史上曾有來(lái)自北極星的傳說(shuō),但是到公元17世紀(jì)初就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到地球本身就是一個(gè)巨大的磁體,不過(guò)當(dāng)時(shí)仍不清楚地球磁場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生的。隨著科學(xué)的發(fā)展,對(duì)于地球磁場(chǎng)觀測(cè)和地球結(jié)構(gòu)的研究不斷增多和深入,對(duì)地球磁場(chǎng)的來(lái)源先后提出了10多種學(xué)說(shuō)。這里按照歷史的先后對(duì)一些各有一定根據(jù)或設(shè)想的地球磁場(chǎng)來(lái)源學(xué)說(shuō)作簡(jiǎn)單介紹:(1)永磁體學(xué)說(shuō),是最早提出的一種學(xué)說(shuō),認(rèn)為地球內(nèi)部存在巨大的永磁體,由這永磁體產(chǎn)生地球磁場(chǎng),但后來(lái)認(rèn)識(shí)到地球內(nèi)部溫度很高,不可能存在永磁體;(2)內(nèi)部電流學(xué)說(shuō),認(rèn)為地球內(nèi)部存在巨大的電流,形成巨大電磁體產(chǎn)生地球磁場(chǎng),但是既未觀測(cè)到這種巨大電流,而且巨大電流也會(huì)很快衰減,不會(huì)長(zhǎng)期存在;(3)電荷旋轉(zhuǎn)學(xué)說(shuō)(公元1900年,簡(jiǎn)寫(xiě)作1900),認(rèn)為地球表面和內(nèi)部分別分布著符號(hào)相反、數(shù)量相等的電荷,由地球自轉(zhuǎn)而形成閉合電流,由此電流產(chǎn)生磁場(chǎng),但這學(xué)說(shuō)缺乏理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ);(4)壓電效應(yīng)學(xué)說(shuō)(1929),認(rèn)為在地球內(nèi)部物質(zhì)在超高壓力下使物質(zhì)中的電荷分離,電子在這樣的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流和磁場(chǎng)。但理論計(jì)算出這樣的磁場(chǎng)僅有地磁場(chǎng)的約千分之一(10-3);(5)旋磁效應(yīng)學(xué)說(shuō)(1933),認(rèn)為地球內(nèi)的強(qiáng)磁物質(zhì)旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生地球磁場(chǎng),但這種旋磁效應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)只有地球磁場(chǎng)的大約千億分之一(10-11);(6)溫差電效應(yīng)學(xué)說(shuō)(1939),認(rèn)為地球內(nèi)部的放射性物質(zhì)產(chǎn)生的熱量,使熔融物質(zhì)發(fā)生連續(xù)的不均勻?qū)α?,這樣產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)和電流,由此電流產(chǎn)生地球磁場(chǎng),但理論估計(jì)也同地球磁場(chǎng)不符合;(7)發(fā)電機(jī)學(xué)說(shuō)(1946-1947),認(rèn)為是地球內(nèi)部的導(dǎo)電液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)恒的電流,由這電流產(chǎn)生地球磁場(chǎng);(8)旋轉(zhuǎn)體效應(yīng)學(xué)說(shuō)(1947),是根據(jù)少數(shù)天體觀測(cè)得到的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,認(rèn)為具有角動(dòng)量的旋轉(zhuǎn)物體都會(huì)產(chǎn)生磁矩,因而產(chǎn)生磁場(chǎng)。這一學(xué)說(shuō)需要使用一無(wú)科學(xué)根據(jù)的常數(shù),5年后又被提出這一學(xué)說(shuō)的科學(xué)家根據(jù)精密的實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以否定了;(9)磁力線扭結(jié)學(xué)說(shuō)(1950),認(rèn)為在地球磁場(chǎng)磁力線的張力特性和地核的較差自轉(zhuǎn),會(huì)使原始微弱的地球磁場(chǎng)放大,由此產(chǎn)生地球磁場(chǎng);(10)霍爾效應(yīng)學(xué)說(shuō)(1954),認(rèn)為在地球內(nèi)部由于溫度不均勻產(chǎn)生的溫差電流和原始微弱磁場(chǎng)的同時(shí)使用下,會(huì)由霍爾效應(yīng)產(chǎn)生霍爾電動(dòng)勢(shì)和霍爾電流,由此產(chǎn)生地球磁場(chǎng);(11)電磁感應(yīng)學(xué)說(shuō)(1956),認(rèn)為由太陽(yáng)的強(qiáng)烈磁活動(dòng)通過(guò)帶電粒子的太陽(yáng)風(fēng)到達(dá)地球后,會(huì)通過(guò)地球內(nèi)部的電磁感應(yīng)和整流作用產(chǎn)生地球內(nèi)部的電流,由此產(chǎn)生地球磁場(chǎng)。在這些學(xué)說(shuō)中,只有發(fā)電機(jī)學(xué)說(shuō)(又稱磁流體發(fā)電機(jī)學(xué)說(shuō))在觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)和理論研究上得到較多的證認(rèn),是目前研究和應(yīng)用較多的地球磁場(chǎng)學(xué)說(shuō)。但是由于地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,影響地球磁場(chǎng)的因素又很多,因此這方面的觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)和理論等方面的研究仍需要不斷地進(jìn)行。圖5是地球內(nèi)部構(gòu)造與地球磁場(chǎng)的示意圖,地球從外到內(nèi)分為地殼層(巖石層)、地幔層、外地核層和內(nèi)陸核層。地殼主要為硅-鋁氧化物和硅-鎂氧化物等,地幔層主要為鐵-鎂硅酸鹽和鐵的氧化物和硫化物,外地核層和內(nèi)陸核層主要為鐵(約90%)和鎳(約10%)金屬,外地核層呈液態(tài),內(nèi)陸核層呈固態(tài)。從地殼層到內(nèi)陸核層,溫度越來(lái)越高,壓力也越來(lái)越大。地球磁場(chǎng)主要產(chǎn)生在液態(tài)金屬的外地核層。 關(guān)于地球磁場(chǎng)反向的學(xué)說(shuō),也有近10種,主要有非偶極型磁場(chǎng)變化學(xué)說(shuō)(1964),無(wú)規(guī)磁場(chǎng)起伏學(xué)說(shuō)(1968),地核流體對(duì)流對(duì)稱性變化學(xué)說(shuō)(1969),地核流體對(duì)流區(qū)分布變化學(xué)說(shuō)(1969),地核三偶極型磁場(chǎng)學(xué)說(shuō)(1969),偶極型磁場(chǎng)變化學(xué)說(shuō)(1971),雙偶極型磁場(chǎng)學(xué)說(shuō)(1975),銀河星系旋臂干擾學(xué)說(shuō)(1974),地外天體撞擊學(xué)說(shuō)(1987)等。前7種地球磁場(chǎng)反向?qū)W說(shuō)來(lái)自地球內(nèi)部,可稱為內(nèi)源說(shuō),后2種地球磁場(chǎng)反向?qū)W說(shuō)來(lái)自地球以外天體的干擾或撞擊,可稱為外源說(shuō)。 從以上的介紹可以看出,不論是地球磁場(chǎng)及相關(guān)磁現(xiàn)象的研究和應(yīng)用,還是地球磁場(chǎng)和地球磁場(chǎng)反向的來(lái)源的學(xué)說(shuō),內(nèi)容都是很豐富的,有的方面在科學(xué)意義上或是在應(yīng)用價(jià)值上還是十分重要的。
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