Происхождение геомагнитного поля

В попытке объяснить происхождение геомагнитного поля учеными было выдвинуто много гипотез. Они рождались и умирали, как всякие научные гипотезы, не выдержавшие напора экспериментальных фактов. Последние десяти лет серьезно обсуждаются две гипотезы — ферромагнитная и динамо-гипотеза.

Ферромагнитная гипотеза предлагала объяснить происхождение земного магнетизма просто намагниченностью земного шара. Земля имеет твердое ядро, которое состоит из железа с добавлением никеля. Можно было предположить, что твердое ядро Земли есть ферромагнетик, у которого магнитные поля доменов имеют преимущественную ориентацию, задающую магнитную ось Земли. Однако такое предположение никак не согласуется с данными о сверхвысоких температурах земного ядра, намного превышающих точку Кюри, при которой магнитные свойства ферромагнетика полностью исчезают. Что же касается жидкого внешнего ядер, то для него ферромагнитная гипотеза заведомо не годится, потому что существование постоянных магнитов в жидком состоянии невозможно по теоретическим соображениям.

Поэтому предпринимались попытки построить теорию, полагая, что земной магнетизм обусловлен намагниченностью горных пород, сосредоточенных в верхних слоях континентальной земной коры. Однако в этом случае расчетная магнитная индукция геомагнитного поля оказывалась на несколько порядков меньше измеряемой магнитной индукции. Оставалось предположить, что содержание магнетита в земной коре быстро возрастает с глубиной, но все данные геофизических исследований не дают никаких оснований для такого предположения.

Другая гипотеза о природе геомагнитного поля связана с теорией гидромагнитного динамо. Эта теория развилась из идеи Джозефа Лармора. Он предположил, что большая масса железного проводника, в которой происходит внутреннее движение, является источником магнитного поля. Действительно, при движении замкнутых проводников в магнитном поле в них возбуждаются токи за счет ЭДС источника. Однако обосновать теоретически возможность самовозбуждения магнитного поля при движении проводящей жидкости в шаровой области оказалось делом не простым. Более двадцати лет гипотеза Лармора не получала дальнейшего развития. Поэтому конкретных механизмов работы гидромагнитного динамо Земли не предлагалось. Позже было выдвинуто предположение, что тепловая конвекция в жидком ядре Земли может играть роль двигателя в «земной динамо-машине». Затем английский ученый Э. Буллард предположил, что движение вещества в жидком ядре происходит неравномерно. Косвенным подтверждением этого можно считать явление западного дрейфа.

Таким образом, в соответствии с теорией гидромагнитного динамо, причиной возникновения магнитного поля Земли являются конвекционные перемещения вещества в ядре и вращение внутренней и внешней частей ядра с различными угловыми скоростями.