Gary A. Glatzmaier z Institutu geofyziky &planetární fyziky v Národní laboratoři Los Alamos vykonal v této oblasti rozsáhlou práci. Odpovídá:
„Předpokládá se, že magnetické pole Země je generováno pohyby tekutin v kapalné, vnější části zemského jádra, které je složeno převážně ze železa. Tekuté pohyby jsou poháněny vztlakovými silami, které vznikají v základně vnějšího jádra, jak se Země pomalu ochlazuje a železo kondenzuje na pevné, vnitřní pevné jádro pod ní. Rotace Země způsobuje, že vztlaková tekutina stoupá po zakřivenýchtrajektoriích, které vytvářejí nové magnetické pole kroucením a střihem stávajícího magnetického pole. Více než 99 % magnetické energie Země zůstává uzavřeno výhradně uvnitř jádra. Pozorujeme pouze malou část magnetického pole, která se rozprostírá na povrchu a mimo něj, kde je jeho základní strukturou dipól – tedy jednoduché severojižní pole jako u jednoduchého barmagnetu. V zemském poli existují také menší, nedipolární struktury; ty se mění lokálně a velmi nepatrně v časovém měřítku jednoho století.
„Dipólová část pole je obvykle vyrovnána poměrně těsně s osou rotace Země; jinými slovy, magnetické póly jsou obvykle poměrně blízko zeměpisným pólům, což je důvod, proč funguje kompas. Občas se však dipólová část pole obrátí, což způsobí, že se poloha severního a jižního magnetického pólu prohodí. Tento proces obrácení lze pozorovat v paleomagnetickém záznamu, který je zachycen v horninách oceánského dna a v některých lávových proudech. Proces přepólování není doslova „periodický“ jako na Slunci, jehož magnetické pole se přepólovává každých 11 let. Doba mezi magnetickými zvraty na Zemi je někdy krátká až 10 000 let a někdy až 25 milionů let; doba potřebná k obrácení je jen asi 5 000 let.
„První dynamicky konzistentní, trojrozměrná počítačová simulace geodynama (mechanismu v tekutém vnějším jádru Země, který vytváří a udržuje geomagnetické pole) byla provedena a publikována Paulem H. Robertsem z Kalifornské univerzity v Los Angeles a mnou v roce 1995. Naprogramovali jsme superpočítače k řešení rozsáhlého souboru nelineárních rovnic, které popisují fyziku pohybů tekutiny a generování magnetického pole v zemském jádře. Simulované geomagnetické pole, které nyní zahrnuje ekvivalent více než 300 000 let, má intenzitu, dipólovou strukturu a západní drift na povrchu, které jsou podobné skutečnému zemskému poli. Náš modelpředpokládal, že pevné vnitřní jádro, které je magneticky spojeno s východním prouděním tekutiny nad ním, by mělo rotovat o něco rychleji než povrch Země.
„Kromě toho počítačový model vytvořil tři spontánní zvraty geomagnetického pole během 300 000 let simulace. Nyní tedy máme poprvé k dispozici trojrozměrné, časově závislé simulované informace o tom, jak může docházet k magnetickým inverzím. Tento proces není jednoduchý ani v našem počítačovém modelu. Fluidní pohyby se snaží obrátit pole v časovém měřítku několika tisíc let, ale pevné, vnitřní jádro se snaží zvratům zabránit, protože pole se ve vnitřním jádře nemůže měnit (difundovat) zdaleka tak rychle jako v tekutém, vnějším jádře. Pouze ve vzácných případech se termodynamika, pohyby kapaliny a magnetické pole vyvíjejí kompatibilním způsobem, který umožňuje, aby původní pole zcela difundovalo z vnitřního jádra, takže nová dipólová polarita může difundovat a vytvořit obrácené magnetické pole. Stochastická (náhodná) povaha tohoto procesu pravděpodobně vysvětluje, proč se doba mezi reverzacemi na Zemi tolik liší.“
Pro podrobnější vysvětlení geodynama, simulovaných magnetickýchreverzí a superrotace vnitřního jádra Země doporučuje Glatzmaier následující články:
„A Three-Dimensional Self-Consistent Computer Simulation of a GeomagneticField Reversal“ od Garyho A. Glatzmaiera a Paula H. Robertse v časopise Nature, Vol.377.
, pages 203-209; 1995.
„Rotation and Magnetism of Earth’s Inner Core“ by Gary A. Glatzmaier and PaulH. Roberts in Science, Vol. 274, pages 1887-1891; 1996.
Edwin S.Robinson je profesorem geofyziky na Virginia Polytechnic Institute &State University v Blacksburgu ve Virginii.
Přidává další základní informace:
„Hlavní geomagnetické pole Země je vytvářeno tokem elektricky nabitých částic v tekuté části zemského jádra. Tatokapalná zóna se rozprostírá od hloubky 2 900 kilometrů do hloubky 5 100 kilometrů. Proudy proudící kapaliny jsou způsobeny rozdílem teplot mezi horní a spodní částí této zóny. Tyto proudy se podobají pohybu vody ve vařící konvici. Otáčení Země kolem své osy propůjčuje vzoru proudů v tekutém jádře symetrii. Proto v kapalném jádře existuje poněkud symetrický elektrický proud, který jevýsledkem pohybu elektricky nabitých částic.
„Z fyzikálních principů týkajících se elektromagnetické indukce víme, že elektrický proud má vždy spojené magnetické pole. V kapalném jádru Země vzniká dynamo. Protože proud v jádře je do jisté míry symetrický kolem osy otáčení, je související magnetické pole podobné magnetickému poli tyčového magnetu. Z dosud nejasných důvodů se rovnováha mezi vlivem zemské rotace a vlivem teploty na dynamo v jádře čas od času naruší, což způsobí narušení struktury proudu v jádře. Po takovém narušení je teoreticky možné, aby se dynamo obnovilo s opačným směrem proudu. Související magnetické pole pak bude mít opačnou polarizaci.
„Protože se nemůžeme dostat dolů do tekutého jádra, abychom pozorovali, co se skutečně děje, musíme vyvozovat závěry na základě měření provedených na zemském povrchu nebo nad ním. Proto jsou naše znalosti o jádru značně neúplné. Jednoduše nevíme o jádru dost na to, abychom mohli předpovědět, kdy v budoucnu dojde k obrácení pólů nebo jak dlouho trvá, než se takové obrácení dokončí, nebo co naruší jemnou rovnováhu faktorů, které vytvářejí proud v jádře. Máme však přesvědčivé informace získané ze zmagnetizovaných minerálních zrn v horninách, které nám říkají, že k přepólování geomagnetického jádra došlo v historii Země již mnohokrát.
.