Gary A. Glatzmaier of the Institute of Geophysics & PlanetaryPhysics at Los Alamos National Laboratory has done extensive work in this area. He replies:
„The Earth’s magnetic field is thought to be generated by fluid motions in theliquid, outer part of the Earth’s core, which is mainly composed of iron. Płynne ruchy są napędzane przez siły wyporu, które rozwijają się u podstawy zewnętrznego rdzenia, gdy Ziemia powoli stygnie i żelazo kondensuje się na stałym, wewnętrznym rdzeniu poniżej. Rotacja Ziemi powoduje, że płyn wyporowy unosi się w zakrzywionych trajektoriach, które generują nowe pole magnetyczne poprzez skręcanie i ścinanie istniejącego pola magnetycznego. Ponad 99 procent energii magnetycznej Ziemi pozostaje w całości zamknięte w jądrze. Obserwujemy tylko tę niewielką część pola magnetycznego, która rozciąga się na powierzchnię i poza nią, gdzie jego podstawową strukturą jest dipol – czyli proste pole północ-południe, jak w prostym magnesie sztabkowym. Istnieją również mniejsze, niedipolarne struktury w polu Ziemi; zmieniają się one lokalnie i bardzo nieznacznie w skali stulecia.
„Dipolowa część pola jest zwykle wyrównana dość blisko osi obrotu Ziemi; innymi słowy, bieguny magnetyczne są zwykle dość blisko biegunów geograficznych, dlatego kompas działa. Czasami jednak dipolowa część pola ulega odwróceniu, powodując zmianę położenia północnego i południowego bieguna magnetycznego. Ten proces odwrócenia może być widoczny w zapisie paleomagnetycznym, zamkniętym w skałach dna oceanicznego i w niektórych lawach. Proces odwracania nie jest dosłownie „okresowy”, jak to ma miejsce na Słońcu, którego pole magnetyczne odwraca się co 11 lat. The czas między magnetyczny reversalson the Ziemia być czasem równie krótki gdy 10,000 rok i czasem równie długi gdy 25million rok; the czas ono brać tylko wokoło 5,000 rok.
„The pierwszy dynamicznie-konsekwentny, trójwymiarowy komputerowy symulacja the geodynamo (the mechanizm w the Ziemia płynny zewnętrzny sedno który generować i utrzymywać the geomagnetic pole) dokonywać i publikować Paul H.Roberts the Uniwersytet Kalifornijski przy Los Angeles i ja w 1995. Weprogramowaliśmy superkomputery do rozwiązania dużego zestawu równań nieliniowych, które opisują fizykę ruchów płynu i wytwarzanie pola magnetycznego w jądrze Ziemi. Symulowane pole geomagnetyczne, które obecnie obejmuje równowartość ponad 300 000 lat, ma intensywność, strukturę zdominowaną przez dipol oraz przesunięcie ku zachodowi na powierzchni, które są podobne do rzeczywistego pola na Ziemi. Nasz model przewidywał, że stałe wewnętrzne jądro, będąc magnetycznie sprzężone ze wschodnim przepływem cieczy nad nim, powinno obracać się nieco szybciej niż powierzchnia Ziemi.Przewidywanie to zostało ostatnio poparte badaniami fal sejsmicznych przechodzących przez jądro.
„Ponadto model komputerowy wytworzył trzy spontaniczne odwrócenia pola geomagnetycznego podczas symulacji trwającej 300 000 lat. Tak więc teraz, po raz pierwszy, mamy trójwymiarowe, zależne od czasu symulowane informacje o tym, jak mogą wystąpić odwrócenia magnetyczne. Proces ten nie jest prosty, nawet w naszym modelu obliczeniowym. Ruchy płynne próbują odwrócić pole w skali kilku tysięcy lat, ale stałe, wewnętrzne jądro próbuje zapobiec odwróceniu, ponieważ pole nie może zmieniać się (dyfundować) w wewnętrznym jądrze tak szybko jak w płynnym, zewnętrznym jądrze. Tylko w rzadkich przypadkach termodynamika, ruchy płynów i pole magnetyczne rozwijają się w sposób, który pozwala na całkowitą dyfuzję pierwotnego pola z wewnętrznego jądra, tak że nowa polaryzacja dipolowa może ulec dyfuzji i ustanowić odwrócone pole magnetyczne. Stochastyczna (przypadkowa) natura tego procesu prawdopodobnie wyjaśnia, dlaczego czas pomiędzy odwróceniami na Ziemi tak bardzo się różni.”
Dla bardziej szczegółowych wyjaśnień geodynamo, symulowanych odwróceń pola magnetycznego i superrotacji wewnętrznego jądra Ziemi, Glatzmaier poleca następujące prace:
„A Three-Dimensional Self-Consistent Computer Simulation of a GeomagneticField Reversal” autorstwa Gary’ego A. Glatzmaiera i Paula H. Robertsa w Nature, Vol.377, strony 203-209; 1995.
„Rotation and Magnetism of Earth’s Inner Core” by Gary A. Glatzmaier and PaulH. Roberts w Science, Vol. 274, strony 1887-1891; 1996.
Edwin S.Robinson jest profesorem geofizyki w Virginia Polytechnic Institute &State University w Blacksburgu, Virginia.
Dodaje on kilka dodatkowych informacji:
„Główne pole geomagnetyczne Ziemi jest wytwarzane przez przepływ elektrycznie naładowanych cząstek w płynnej części jądra Ziemi. Ta ciekła strefa rozciąga się od głębokości 2900 kilometrów do głębokości 5100 kilometrów. Prądy płynącej cieczy są spowodowane różnicą temperatur pomiędzy górną i dolną częścią tej strefy. Prądy te przypominają ruch wody w gotującym się czajniku. Obrót Ziemi wokół własnej osi nadaje symetrię wzorcowi płynnych prądów rdzeniowych. Therefore,there is a somewhat symmetrical electrical current in the liquid core that is theresult of the movement of the electrically charged particles.
„We know from the principles of physics concerning electromagnetic inductionthat an electrical current always has an associated magnetic field. W płynnym jądrze Ziemi powstaje dynamo. Ponieważ prąd w rdzeniu jest w pewnym sensie symetryczny wokół osi obrotu, związane z nim pole magnetyczne jest podobne do pola magnesu sztabkowego. Z niezrozumiałych powodów równowaga pomiędzy wpływem ruchu obrotowego Ziemi a wpływem temperatury na dynamo w rdzeniu ulega od czasu do czasu zachwianiu, powodując zakłócenie przebiegu prądu w rdzeniu. Po takim zaburzeniu teoretycznie możliwe jest odtworzenie się dynamo z przeciwnym kierunkiem przepływu prądu. Theassociated pole magnetyczne, następnie, będzie mieć przeciwną polaryzację.
„Ponieważ nie możemy dostać się w dół do płynnego jądra, aby obserwować, co faktycznie ishappening, musimy dokonać wnioskowania na podstawie pomiarów wykonanych na lub nad powierzchnią ziemi. Dlatego nasza wiedza o jądrze jest dość niekompletna. Po prostu nie wiemy o nim wystarczająco dużo, aby przewidzieć, kiedy w przyszłości nastąpi odwrócenie biegunów, jak długo potrwa takie odwrócenie lub co naruszy delikatną równowagę czynników, które wytwarzają prąd w rdzeniu. Ale mamy przekonujące informacje uzyskane z namagnesowanych ziaren mineralnych w skałach, które mówią nam, że geomagnetyczne odwrócenia biegunów występowały wiele razy w historii Ziemi.