Почему геологи не считают расплавленное железо в магме источником магнитного поля Земли?

Это был вопрос, который пришел на экзамене. Как это возможно?

Собственно, вопрос об источнике магнитного поля Земли здесь задавали по физике SE, что совпадает с моим мнением.

Источником магнитного поля Земли является расплавленное железо и металлы в ядре Земли. Вращение этих жидких металлов производит тот же эффект, что и электрический ток в катушке, создающей магнитное поле.

Да это правда. Циркулирующие ионы железа и никеля в высокопроводящей жидкости ядра Земли образуют петли с током и создают магнитное поле.

Есть что-то связанное с геологом, хотя я этого не понимаю. Почему геолог не согласен с этим?

Я думаю, дело в том, что магма — это не расплавленное железо, а расплавленная порода с небольшим количеством железа в ней. Хотя внешнее ядро ​​состоит из железа и никеля.
Вопрос о том, действительно ли ядро ​​Земли можно считать «расплавленным», может беспокоить геологов.
Какой смысл в ложных предпосылках риторических вопросов? Почитайте про геодинамо .
Где сказано, что геологи не согласны с этой точкой зрения? Что они считают источником магнитного поля Земли? «Что-то связанное с геологом, хотя я этого не понимаю» довольно расплывчато.

Ответы (6)

Эффект динамо:

Эффект динамо - это геофизическая теория, объясняющая происхождение основного магнитного поля Земли с точки зрения самовозбуждающегося (или самоподдерживающегося) динамо. В этом динамо-механизме движение жидкости во внешнем ядре Земли перемещает проводящий материал (жидкое железо) через уже существующее слабое магнитное поле и генерирует электрический ток. (Считается, что тепло от радиоактивного распада в ядре вызывает конвективное движение.) Электрический ток, в свою очередь, создает магнитное поле, которое также взаимодействует с движением жидкости, создавая вторичное магнитное поле. Вместе эти два поля сильнее исходного и лежат по существу вдоль оси вращения Земли.

Курсив мой.

Земля и большинство планет Солнечной системы, а также Солнце и другие звезды генерируют магнитные поля за счет движения высокопроводящих жидкостей. Поле Земли зарождается в ее ядре. Это область сплавов железа протяженностью около 3400 км (радиус Земли 6370 км). Он разделен на твердое внутреннее ядро ​​радиусом 1220 км и жидкое внешнее ядро.

Жидкое железо, как говорится в другом ответе, не может иметь постоянного поля.

Может существовать механизм, благодаря которому твердое ядро ​​может иметь слабое магнитное поле. Для работы модели динамо необходимо начальное магнитное поле:

При наличии магнитного поля динамо-машина может заставить его расти, но для его запуска требуется «начальное» поле.

Для Земли это могло быть внешнее магнитное поле. В начале своей истории Солнце прошло через фазу Т-Тельца, в которой солнечный ветер имел бы магнитное поле на несколько порядков больше, чем нынешний солнечный ветер. Однако большая часть поля могла быть экранирована мантией Земли.

Альтернативным источником являются токи на границе ядра и мантии, вызванные химическими реакциями или изменениями тепло- или электропроводности. Такие эффекты могут по-прежнему обеспечивать небольшое смещение, которое является частью граничных условий для геодинамо.

......

Движение жидкости поддерживается конвекцией, а движение обусловлено плавучестью. Температура увеличивается по направлению к центру Земли, а более высокая температура жидкости внизу делает ее плавучей. Эта плавучесть усиливается химическим разделением: по мере остывания ядра часть расплавленного железа затвердевает и наносится на внутреннее ядро. При этом более легкие элементы остаются в жидкости, делая ее легче. Это называется композиционной конвекцией. Эффект Кориолиса, вызванный общим вращением планет, имеет тенденцию организовывать поток в валы, выровненные вдоль полярной оси север-юг.

динамо

Схема, иллюстрирующая взаимосвязь между движением проводящей жидкости, организованной в рулоны силой Кориолиса, и магнитным полем, создаваемым движением.

Модель динамо до сих пор является предметом исследований.

Возможно, вы неправильно поняли вопрос, или он был плохо сформулирован на экзамене. Может, упор был на постоянный магнетизм?

Магма имеет температуру от 700 до 1300 градусов по Цельсию. Температура Кюри железа составляет 770 градусов по Цельсию. Выше этой температуры железо теряет магнетизм. Обратите внимание, что при температуре выше 770 °C железо все еще находится в твердом состоянии, поскольку его температура плавления составляет около 1500 °C.

Так что магма почти никогда не может быть магнитной, потому что она слишком горячая для этого. Между прочим, если он расплавится, а затем снова замерзнет, ​​он обычно не восстанавливает магнетизм. Ситуация еще более ясна для ядра Земли, температура которого составляет около 6000 °C. Не может быть никакого магнетизма для железа и никеля, которые настолько горячие.

Геомагнетизм управляется эффектом динамо, который представляет собой петлю магнитных петель, создающих токи, и наоборот, которые частично поддерживаются радиоактивностью.

О какой магме вы говорите? От 700 до 1300 градусов — это диапазон извержения магмы на поверхности Земли. Это силикатная магма, а не расплавленный металл. Это нечто совершенно другое.
Большинство магм представляют собой силикатные магмы. Все магмы по определению способны попасть на поверхность Земли, где материал называется «лава». Нет никакой двусмысленности в отношении слова «магма», которое использовалось в вопросе. Вся магма также содержит некоторую долю металлов. Я отвечал на вопрос о магме. Это только вы говорите о "чистой расплавленной металлической магме", ничего подобного не существует.
Этот ответ очень, очень неправильный. Любош, тебе лучше знать.
Спасибо!.. ||| «магнитные петли, создающие токи». Так это от вращения Земли или чего-то еще?
Нет, Ал, геометизм вовсе не создается вращением. Он создается электрическими токами, которые существуют в проводящем расплавленном, но движущемся материале, а также химическими градиентами. Это смесь «батарей», которые перезаряжаются и разряжаются в сочетании с механическим преобразованием в электрическое, как в динамо-машинах. См., например , usgs.gov/faqs/…

Я согласен с ответом Любоша Мотла. Геологи действительно рассматривают магнитные свойства расплавленного железа, т.е. парамагнетизм и ферромагнетизм.

Железо является ферромагнитным материалом. Он обладает большей степенью магнетизма по сравнению с диа- или парамагнитным материалом. Существует температура, называемая температурой Кюри, когда ферромагнитный материал превращается в парамагнитный. Температура Кюри для железа составляет 1043 К. Ядро Земли имеет температуру 6000 °С. Ясно, что железо в ядре Земли находится в парамагнитном состоянии и не является таким магнитным, как было в ферромагнитном состоянии. Теперь для парамагнитного материала восприимчивость обратно пропорциональна температуре.

х м 1 Т

Это связано с тем, что при повышении температуры атомные диполи приобретают некоторую кинетическую энергию. Это имеет тенденцию дезориентировать диполи, и магнитная восприимчивость уменьшается с повышением температуры.

Но магнитное поле все еще сохраняется (от 0,25 до 0,65 Гс). Это связано с эффектом динамо, как указано в ответе Анны В. Именно по этой причине магнитное поле Земли слабое.

Земля получает огромное количество электрической энергии от солнца и отвечает на эту энергию, создавая свет, тепло, другие электрические явления и так далее. Это довольно просто, если вы представляете солнце как гигантский трансформатор, который получает некоторый тип энергии из окружающей среды и отправляет ее нам.

Железо создается в процессе FUSSION в ядре Земли и выбрасывается, поскольку оно менее плотное, чем жидкометаллическое водородное ядро. Твердое железо НИКОГДА НЕ СУЩЕСТВОВАЛО бы ни при температуре ядра, ни при значениях давления ядра Земли.

Было высказано предположение, что Земля имеет железное ядро ​​исключительно потому, что оно было необходимо для объяснения сильного магнетизма Земли. Теперь, когда мы понимаем, что расплавленное железо не обладает магнитными свойствами, я думаю, что состав центра Земли необходимо пересмотреть таким образом, чтобы не включать железо как причину магнетизма.

Теория Электрической Вселенной, которая набирает все большую популярность, предполагает, что плазма является сильным источником электромагнетизма.

тем не менее, пока мы на самом деле не найдем лучший способ исследовать центр Земли, это будет крепкий орешек, но я не вижу, чтобы железо было магнитным источником Земли.