世界上最浪的发电机（地球上最大的发电机就在我们的脚下）

地震波显示，地球外核处于熔融状态，我们虽然无法直接探测到这些物质，但可以分析出地核是由铁和镍物质构成的，这是形成磁场的关键。也就是说，地核是一个固体-熔融体-外加一个液态金属环流形成的结构，这是地球上最大的“发电机”，也是制造磁场的关键。

出品：太空伊卡洛斯

地球上的磁场对人类的意义重大，鸽子通过磁场辨认方向，人体虽然无法感觉到磁场的存在，但我们知道磁场可阻挡太阳风粒子轰击地球大气，保住了臭氧层，让人类有了安全的生活环境。对地球上所有的生命来说，地球磁场占据着十分重要的位置。它就像是一个天然的屏障，保护着我们的地球，我们并不需要担心太阳风带电粒子和臭氧层被太阳侵蚀等的危害。

图注：这是一张很经典的地球磁场效果图，可以看出南北两极磁场影响区域用两种颜色绘制，在中心位置，磁场非常密集。

图注：北极磁极每隔10年波动一次，如果地球失去磁场，那么人类文明基本中止

通常来说，地球磁场都是以极其稳定的状态进行波动的。磁场会因为液态外核的移动而改变磁的南北极方向。就算是现在，磁北极也以每年64公里的速度在移动。但如果地核发生了重大的波动，那么磁场将会直接发生磁场翻转现象。这个情况不是没有出现过，每20至30万年发生一次。不用担心，通过对过去发生的磁极翻转现象的研究，科学家发现磁极翻转并不会给地球带来一些灾难性事件。磁场翻转在地球上已经发生过，也没有对地球上的生物构成致命的影响，数千万年内发生了数次，也没有发生生物因为磁场翻转而灭绝。

图注：内核是个巨大的发电机

半径3400公里的地核是主角

地球磁场的存在与地核离不开关系，因为地核温度等因素，地质学家无法直接研究地核，所以只能通过地震数据资料、陨石分析等间接办法对其进行研究。在这之间，研究地震波是研究地核的最好办法。地震波就是地震时，在地表附近产生的冲击波，地震波的速度和频率与压力、温度、岩石结构等因素息息相关。

图注：地球内核与磁场的相互关系

通过对地震波的研究，地质学家成功地分析出地核的成分结构。在19世纪末，地质学家发现S波在经过地球深处的阴影带时就消失了，地质学家推测S波如果不是完全停止了传播，那么就是在这里发生了改变。而S波无法在液体和气体中进行传播的特征，可以表明这片阴影带中存在着液体。而在20世纪出现的P波在经过地表下5150公里时突然增加速度，这说明地表之下处有着固态内核的存在。那些撞向地球的陨石，在某种程度上也能让我们研究地核。因为它们基本都是小行星碎片和岩石体，而这些小行星与地球在形成时间和成分结构上十分相似，所以研究陨石也就是在研究我们的地球。

图注：地球磁场保护模式，抵抗太阳风的带电粒子，实现对臭氧层的保护

在实验室里，科学家能够利用相关设备模拟地核的高压，X射线则充当着地核温度的角色，通过这些来还原地核内部的情况。地震波显示，地球外核处于熔融状态，我们虽然无法直接探测到这些物质，但可以分析出地核是由铁和镍物质构成的，这是形成磁场的关键。也就是说，地核是一个固体-熔融体-外加一个液态金属环流形成的结构，这是地球上最大的“发电机”，也是制造磁场的关键。

图注：如果地球的南北磁极互换，这种逆转是强磁场发生的结果，在地球历史上发生过好多次。

发电机理论

外核通过旋转产生了地球磁场，这使得外核的磁场强度其表面的50倍，所以从这也可以看出，地球的磁性是由外核产生的。有可能是内核的温度过高，所以使铁的磁性发生了改变，在温度达到居里点时，磁场的方向就会发生偏转。外核的运行机制其实是个“大地发电机”。在这种发电机的内部，旋转和流体介质以及内部能量都是必备的条件。流体介质能够导电，内部能量能够推动流体的对流。而旋转、电导率和热量等因素会对发电机的磁场产生干扰。火星（固态核心）和金星（液态核心，旋转速度太慢）都因为条件不符合，所以不能产生一个较强的磁场。

图注：不断移动的磁北极

拥有液态核心的木星则是因为旋转速度过快而一直处于旋转的过程中。地球稳定的旋转速度（大约每小时1675公里），可以使对流呈现螺旋形的科里奥利力，再加上外核中可以产生电流的液态铁，这一切因素的完美组合使地球成为可居住带中的大地发电机。在固态内核中，液态铁的凝结可以给外核提供所需的能量。凝固释放出的热量使剩余的液态铁更加漂浮，在这之间，较热的液体会向上呈螺旋形旋转，而较冷的液体则是往下旋转，形成源源不断的磁场。

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