Gary A. Glatzmaier fra Institute of Geophysics & PlanetaryPhysics ved Los Alamos National Laboratory har udført et omfattende arbejde på dette område. Han svarer:
“Jordens magnetfelt menes at blive skabt af væskebevægelser i den flydende, ydre del af Jordens kerne, som hovedsagelig består af jern. De flydende bevægelser drives af opdriftskræfter, der udvikles i bunden af den ydre kerne, efterhånden som Jorden langsomt afkøles, og jernet kondenserer på den faste, indre faste kerne nedenunder. Jordens rotation får opdriftsvæsken til at stige op i krumme projektorer, som skaber et nyt magnetfelt ved at vride og skære det eksisterende magnetfelt. Over 99 % af Jordens magnetiske energi forbliver helt og holdent begrænset i kernen. Vi observerer kun den lille del af det magnetiske felt, der strækker sig til overfladen og videre ud, hvor dets grundstruktur er en dipol – dvs. et simpelt nord-syd felt som i en simpel barmagnet. Der er også mindre, ikke-dipolære strukturer i Jordens felt; disse ændrer sig lokalt og meget lidt på et århundredes tidsskala.
“Dipoldelen af feltet er normalt ret tæt på Jordens rotationsakse; med andre ord er de magnetiske poler normalt ret tæt på de geografiske poler, hvilket er grunden til, at et kompas virker. Af og til vender dipoldelen af feltet imidlertid om, så nord- og sydmagnetpolerne skifter placering. Denne omvendingsproces kan ses i de palæomagnetiske optegnelser, der er indlejret i klipperne på havbunden og i nogle lavaflows. Omvendelsesprocessen er ikke bogstaveligt talt “periodisk”, som den er på solen, hvis magnetfelt vender hvert 11. år. Tiden mellem de magnetiske omvendinger på Jorden er nogle gange så kort som 10.000 år og nogle gange så lang som 25 millioner år; den tid det tager at vende er kun omkring 5.000 år.
“Den første dynamisk konsistente, tredimensionelle computersimulering af geodynamoen (den mekanisme i Jordens flydende ydre kerne, der genererer og opretholder det geomagnetiske felt) blev udført og offentliggjort af Paul H.Roberts fra University of California i Los Angeles og mig selv i 1995. Vi programmerede supercomputere til at løse det store sæt af ikke-lineære ligninger, der beskriver fysikken bag væskebevægelserne og genereringen af magnetfeltet i Jordens kerne. Det simulerede geomagnetiske felt, som nu strækker sig over en periode svarende til over 300.000 år, har en intensitet, en dipol-domineret struktur og en vestvendtdrift ved overfladen, som alle ligner Jordens virkelige felt. Vores model forudsagde, at den faste indre kerne, der er magnetisk koblet til den østvendte væskestrøm over den, skulle rotere lidt hurtigere end jordens overflade.Denne forudsigelse blev for nylig understøttet af undersøgelser af seismiske bølger, der passerer gennem kernen.
“Desuden har computermodellen produceret tre spontane omvendinger af det geomagnetiske felt i løbet af den 300.000 år lange simulering. Så nu har vi for første gang tre-dimensionelle, tidsafhængige simulerede oplysninger om, hvordan magnetiske omvendinger kan opstå. Processen er ikke enkel, selv ikke i vores computermodel. Flydende bevægelser forsøger at vende feltet på en tidsskala på nogle få tusinde år, men den faste, indre kerne forsøger at forhindre omvendinger, fordi feltet ikke kan ændre sig (diffundere) i den indre kerne nær så hurtigt som i den flydende, ydre kerne. Kun i sjældne tilfælde udvikler termodynamikken, væskebevægelserne og det magnetiske felt sig på en sådan måde, at det oprindelige felt kan diffundere helt ud af den indre kerne, så den nye dipolpolaritet kan diffundere ind og etablere et omvendt magnetfelt. Den stokastiske (tilfældige) karakter af processen forklarer sandsynligvis, hvorfor tiden mellem omvendinger på Jorden varierer så meget.”
For mere detaljerede forklaringer på geodynamoen, de simulerede magnetiske omvendinger og superrotationen af Jordens indre kerne anbefaler Glatzmaier følgende artikler:
“A Three-Dimensional Self-Consistent Computer Simulation of a GeomagneticField Reversal” af Gary A. Glatzmaier og Paul H. Roberts i Nature, Vol.377, side 203-209; 1995.
“Rotation and Magnetism of Earth’s Inner Core” af Gary A. Glatzmaier og PaulH. Roberts i Science, Vol. 274, side 1887-1891; 1996.
Edwin S.Robinson er professor i geofysik ved Virginia Polytechnic Institute &State University i Blacksburg, Virginia.
Han tilføjer nogle yderligere baggrundsoplysninger:
“Jordens vigtigste geomagnetiske felt produceres af strømmen af elektrisk ladede partikler i den flydende del af Jordens kerne. Denne flydende zone strækker sig fra en dybde på 2.900 kilometer til en dybde på 5.100kilometer. Strømme af flydende væske er forårsaget af temperaturforskellen mellem toppen og bunden af denne zone. Disse strømme svarer til vandets bevægelse i en kogende kedel. Jordens rotation om sin akse giver symmetri til mønstret af strømmene i den flydende kerne. Derfor er der en nogenlunde symmetrisk elektrisk strøm i den flydende kerne, som er resultatet af de elektrisk ladede partiklers bevægelse.
“Vi ved fra fysikkens principper om elektromagnetisk induktion, at en elektrisk strøm altid har et tilhørende magnetfelt. I jordens flydende kerne er der skabt en dynamo. Fordi kernestrømmen er nogenlunde symmetrisk omkring rotationsaksen, er det tilknyttede magnetiske felt magen til en stangmagnet. Af årsager, der ikke er klart forstået, forrykkes balancen mellem virkningen af jordens rotation og temperaturens indvirkning på kernedynamoen fra tid til anden, hvilket medfører en forstyrrelse af kernestrømmenes mønster. Efter en sådan forstyrrelse er det teoretisk muligt for dynamoen at genopbygge sig selv med en modsatrettet strømretning. Det tilhørende magnetfelt vil så have en modsat polarisation.
“Da vi ikke kan komme ned i den flydende kerne for at observere, hvad der rent faktisk sker, må vi drage slutninger baseret på målinger, der er foretaget på eller over jordens overflade. Derfor er vores viden om kernen ganske ufuldstændig. Vi ved ganske enkelt ikke nok om kernen til at forudsige, hvornår der vil ske polvendinger i fremtiden, eller hvor lang tid det tager at gennemføre en sådan omvending, eller hvad der forstyrrer den delikate balance mellem de faktorer, der skaber kernestrømmen. Men vi har overbevisende oplysninger fra magnetiserede mineralkorn i bjergarter, som fortæller os, at geomagnetiske polaritetsomvendinger har fundet sted mange gange i Jordens historie.