Почему движущиеся жидкие металлы создают магнитное поле?

Магнитное поле Земли создается за счет движения жидких металлов, а почему не твердых? Почему движущиеся расплавленные металлы создают магнитное поле, а ничего подобного не происходит, когда я двигаю металлический стержень?

Ответы (1)

Вы действительно можете быть удивлены, но вы действительно создаете электрические и магнитные поля, когда двигаете металлический стержень.

Но вот простой и понятный пример:

Электрический генератор. Он сделан из твердых металлов, но имеет подшипники и ротор может вращаться. Поверните его достаточно быстро, и вы получите как магнитные поля (внутри), так и электрические поля (на проводах).

Недра Земли работают аналогичным образом.

Во-первых, представьте, что ядро ​​твердое (и проводящее), но есть тонкий слой смазки, который позволяет ему вращаться относительно остальной массы Земли. И представьте себе какой-нибудь чудовищный механизм, который его вращает. Бинго - у нас есть генератор.

У нас есть необходимый чудовищный механизм вместе со смазкой, 2 в 1.

Нам повезло, что у нас есть как жидкое внешнее ядро, так и источник тепла внутри. Возникает конвективный теплообмен.

Конвекция постоянно смешивает не только разнотемпературные массы, но и разноимпульсные. Когда масса устремляется вверх, силы Кориолиса заставляют ее отставать от мантии Земли. Когда та же масса разгоняется до мантийной угловой скорости (и охлаждается), она погружается вниз и те же силы Кориолиса заставляют ее продвигаться относительно ядра.

Поэтому внутреннее ядро ​​имеет несколько более высокую угловую скорость.

Этот «мотор» питается от разницы температур между внутренним ядром и нижней мантией.

(Да, это переменный ток. Поля меняются примерно раз в полмиллиона лет).

это выглядит интересно, но не думаете ли вы, что если Земля вращается, твердое ядро ​​​​может создавать магнитное поле, и мне также интересно узнать, почему ток меняется на противоположный. Почему если трясти железный стержень вместо вращения, он все равно будет работать, если нет, то почему?
Нет, твердое ядро ​​не подойдет. Суть электрического генератора состоит в том, что его части движутся одна относительно другой. Конвективные шлейфы создавали бы (несколько хаотические) магнитные поля, даже если бы Земля не вращалась.
Почему так происходит?
@fraxinus Nitpick: я думаю, что если бы жидкое внешнее ядро ​​(внутреннее твердое) было бы твердой оболочкой, но вращающейся относительно остальной Земли (возможно, с «тонкими» слоями жидкости на каждой границе для уменьшения трения), вы бы все равно получить поле переменного тока.
@CarlWitthoft Я думаю, что могу улучшить ответ с вашим предложением
«Возможно, вы действительно удивитесь, но вы действительно создаете электрические и магнитные поля, когда двигаете металлический стержень». На самом деле я удивлен, по крайней мере, если у стержня нет магнитного поля. Пожалуйста, объясни.