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地球为什么有磁场?

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  地球磁场的物理本质是电生磁效应,即地球内部的电流产生了地球磁场。地球内部怎么还会有电流呢,难道地球还有电吗?

  其实,地球本身是不带电的,其总体的正电荷与负电荷是相等的,但地球的局部却因电荷分布不均匀而带上了电。在地球内部,尤其是地核位置,其压力大,温度也非常高,因此地核处的铁原子变成了等离子体。这是因为铁原子的电子获得了足够的能量,脱离了原子核的束缚,变成了自由电子,可以到处乱跑了。

  此外,地核的压力大于地幔的压力,也就是说,地核的物质都一个挨着一个,挤得要命,而地幔则相对比较宽松。在这种情况下,你说那些自由电子会往哪里跑?没错,它们更喜欢往地幔跑,地幔也因此带上了负电,而相应的,地核就带上了正电。而且,从整体上看,地幔还因为地球的自转而绕地核旋转,这样,外侧的负电荷绕着中心的正电荷旋转,地球实际上变成了一个巨大的“原子”,而电流也在地幔中流动,这就产生了地球磁场。

  如果学习过电磁学的内容,我们还可以通过右手螺旋定则来判断一下地球磁场的方向。由于地球内部的电流是由于负电荷的运动而产生的,其电流方向与负电荷运动方向相反,从北极方向看,就是顺时针方向,用右手一比划,发现地球内部的磁场是从北向南的,而地球外部的磁场则反了一个方向,变成了由南指向北。

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