Gary A. Glatzmaier, a Los Alamos Nemzeti Laboratórium Geofizikai & Bolygófizikai Intézetének munkatársa kiterjedt munkát végzett ezen a területen. Válasza:
“A Föld mágneses mezejét feltehetően a Föld magjának folyékony, külső részében lévő, főként vasból álló folyadékmozgások hozzák létre. Afluid mozgásokat a külső mag alján kialakuló felhajtóerők mozgatják, ahogy a Föld lassan lehűl, és a vas az alatta lévő szilárd, belső szilárd magra kondenzálódik. A Föld forgása miatt a felhajtóerővel rendelkező folyadék görbült röppályákon emelkedik, amelyek a meglévő mágneses mező csavarásával és nyírásával új mágneses mezőt hoznak létre. A Föld mágneses energiájának több mint 99 százaléka teljes egészében a magban marad. A mágneses mezőnek csak azt a kis részét figyeljük meg, amely a felszínre és azon túlra terjed, ahol az alapszerkezete egy dipólus – azaz egy egyszerű észak-déli irányú mező, mint egy egyszerű barmágnesé. Vannak kisebb, nem dipólusos szerkezetek is a Föld mezejében; ezek lokálisan és nagyon kis mértékben változnak évszázados időskálán.
“A mező dipólusos része általában meglehetősen közel igazodik a Föld forgástengelyéhez; más szóval a mágneses pólusok általában meglehetősen közel vannak a földrajzi pólusokhoz, ezért működik az iránytű. Alkalmanként azonban a mező dipólus része megfordul, ami az északi és déli mágneses pólusok helyének felcserélődését okozza. Ez a megfordulási folyamat megfigyelhető a paleomágneses feljegyzésekben, az óceánfenék kőzetébe és egyes lavafolyókba zárva. A megfordulási folyamat nem szó szerint “periodikus”, mint a Napon, amelynek mágneses mezeje 11 évente fordul meg. A Földön a mágneses megfordulások között eltelt idő néha 10 000 év, néha pedig 25 millió év; a megforduláshoz szükséges idő csak körülbelül 5 000 év.
“Az első dinamikusan konzisztens, háromdimenziós számítógépes szimulációt a geodinamóról (a Föld folyékony külső magjában lévő mechanizmus, amely létrehozza és fenntartja a geomágneses mezőt) Paul H. Roberts a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetemről és jómagam végeztük el és publikáltuk 1995-ben. Szuperszámítógépeket programoztunk a Föld magjában a folyadékmozgások és a mágneses mező létrehozásának fizikáját leíró nagyszámú nemlineáris egyenlet megoldására. A szimulált geomágneses mező, amely most több mint 300 000 évnek felel meg, olyan intenzitással, dipólus-dominált szerkezettel és nyugati irányú sodródással rendelkezik a felszínen, amelyek mind hasonlóak a Föld valódi mezőjéhez. Modellünk megjósolta, hogy a szilárd belső magnak, mivel mágnesesen kapcsolódik a felette lévő keleti irányú folyadékáramláshoz, kissé gyorsabban kell forognia, mint a Föld felszíne.Ezt az előrejelzést a közelmúltban a magon áthaladó szeizmikus hullámok vizsgálata is alátámasztotta.
“Ezenkívül a számítógépes modell a 300 000 éves szimuláció során három spontán megfordulást produkált a geomágneses mezőben. Így most először van háromdimenziós, időfüggő szimulált információnk arról, hogyan fordulhatnak elő mágneses megfordulások. A folyamat még a mi számítógépes modellünkben sem egyszerű. A folyékony mozgások megpróbálják megfordítani a mezőt néhány ezer éves időskálán,de a szilárd, belső mag megpróbálja megakadályozni a megfordulást, mert a mező a belső magban közel sem tud olyan gyorsan változni (diffundálni), mint a folyékony, külső magban. Csak ritka alkalmakkor fordul elő, hogy a termodinamika, a folyadékmozgások és a mágneses mező olyan kompatibilis módon fejlődik, amely lehetővé teszi, hogy az eredeti mező teljesen ki tudjon diffundálni a belső magból, így az új dipóluspolaritás be tud diffundálni és megfordított mágneses mezőt tud létrehozni. A folyamat sztochasztikus (véletlenszerű) jellege valószínűleg megmagyarázza, hogy a Földön miért változik ennyire a megfordulások közötti idő.”
A geodinamó, a szimulált mágneses megfordulások és a Föld belső magjának szuperrotációja részletesebb magyarázatához Glatzmaier a következő tanulmányokat ajánlja:
“A Three-Dimensional Self-Consistent Computer Simulation of a GeomagneticField Reversal” by Gary A. Glatzmaier and Paul H. Roberts in Nature, Vol.377, 203-209. oldal; 1995.
“Rotation and Magnetism of Earth’s Inner Core” írta Gary A. Glatzmaier és Paul H. Roberts. Roberts a Science, Vol. 274, 1887-1891. oldal; 1996.
Edwin S. Robinson a Virginia Polytechnic Institute &State University geofizika professzora Blacksburgban, Virginia államban.
Hozzátesz néhány további háttérinformációt:
“A Föld fő geomágneses terét az elektromosan töltött részecskék áramlása hozza létre a földmag folyékony részében. Ez afolyékony zóna 2900 kilométeres mélységtől 5100 kilométeres mélységig terjed. Az áramló folyadék áramlását a zóna teteje és alja közötti hőmérsékletkülönbség okozza. Ezek az áramlatok olyasmi, mint a víz mozgása a forró vízforralóban. A Föld tengelye körüli forgása szimmetriát kölcsönöz a folyadékmag áramlásainak mintázatának. Ezért a folyékony magban egy némileg szimmetrikus elektromos áram van, amely az elektromosan töltött részecskék mozgásának eredménye.
“Az elektromágneses indukcióra vonatkozó fizikai alapelvekből tudjuk, hogy az elektromos áramhoz mindig tartozik egy mágneses mező. A föld folyékony magjában dinamó jön létre. Mivel a magáram némileg szimmetrikus a forgástengely körül, a kapcsolódó mágneses mező egy rúdmágneshez hasonló. Egyelőre nem tisztázott okokból a föld forgásának és a hőmérsékletnek a magdinamóra gyakorolt hatása közötti egyensúly időről időre felborul, ami a magáram mintázatának felborulását okozza. Egy ilyen zavart követően elméletileg lehetséges, hogy a dinamó ellentétes irányú áramlással újjáépüljön. A kapcsolódó mágneses mező ekkor ellentétes polarizációjú lesz.
“Mivel nem tudunk lejutni a folyékony magba, hogy megfigyeljük, mi is történik valójában, a földfelszínen vagy a földfelszín felett végzett mérésekből kell következtetéseket levonni. Ezért a magról szerzett ismereteink meglehetősen hiányosak. Egyszerűen nem tudunk eleget a magról ahhoz, hogy megjósoljuk, mikor fordulnak elő pólusfordulók a jövőben, vagy hogy mennyi időbe telik egy ilyen fordulat befejezése, vagy hogy mi borítja fel a magáramlást előidéző tényezők kényes egyensúlyát. De meggyőző információink vannak a kőzetekben lévő mágnesezett ásványi szemcsékből, amelyek azt mondják, hogy a geomágneses polaritás megfordulása már nagyon sokszor előfordult a Föld történetében.