Gary A. Glatzmaier de la Institutul de Geofizică & Fizică Planetară de la Laboratorul Național Los Alamos a lucrat mult în acest domeniu. El răspunde:
„Se crede că câmpul magnetic al Pământului este generat de mișcările fluidelor din partea lichidă, exterioară a nucleului Pământului, care este compus în principal din fier. Mișcările fluide sunt antrenate de forțele de flotabilitate care se dezvoltă la baza nucleului exterior pe măsură ce Pământul se răcește lent și fierul se condensează pe nucleul solid, interior, aflat dedesubt. Rotația Pământului face ca fluidul plutitor să se ridice în traiectorii curbe, care generează noi câmpuri magnetice prin răsucirea și forfecarea câmpului magnetic existent. Peste 99 la sută din energia magnetică a Pământului rămâneconfinată în întregime în interiorul nucleului. Noi observăm doar mica porțiune a câmpului magnetic care se extinde la suprafață și dincolo de aceasta, unde structura sa de bază este un dipol – adică un câmp simplu nord-sud, ca cel al unui barmagnet simplu. Există, de asemenea, structuri mai mici, non-dipolare în câmpul Pământului;acestea se schimbă local și foarte puțin pe o scală de timp de un secol.
„Partea de dipol a câmpului este de obicei aliniată destul de aproape de axa de rotație a Pământului; cu alte cuvinte, polii magnetici sunt de obicei destul de aproape de polii geografici, motiv pentru care funcționează o busolă. Ocazional, însă, partea dipolară a câmpului se inversează, ceea ce face ca locația polilor magnetici nord și sud să se schimbe. Acest proces de inversare poate fi observat în înregistrările paleomagnetice, blocate în rocile de pe fundul oceanului și în unele fluxuri de lavă. Procesul de inversare nu este literalmente „periodic”, așa cum se întâmplă în cazul Soarelui, al cărui câmp magnetic se inversează la fiecare 11 ani. Timpul dintre inversările magnetice pe Pământ este uneori de 10.000 de ani și alteori de 25 de milioane de ani; timpul necesar pentru a se inversa este de numai 5.000 de ani.
„Prima simulare computerizată tridimensională, coerentă din punct de vedere dinamic, a geodinamiei (mecanismul din nucleul exterior fluid al Pământului care generează și menține câmpul geomagnetic) a fost realizată și publicată de Paul H.Roberts de la Universitatea California din Los Angeles și de mine în 1995. Am programat supercomputere pentru a rezolva un set mare de ecuații neliniare care descriu fizica mișcărilor fluidelor și generarea câmpului magnetic în nucleul Pământului. Câmpul geomagnetic simulat, care se întinde acum pe o perioadă echivalentă cu peste 300.000 de ani, are o intensitate, o structură dominată de dipol și o derivă spre vest la suprafață care sunt toate similare cu câmpul real al Pământului. Modelul nostru a prezis că nucleul interior solid, fiind cuplat magnetic cu fluxul de fluid spre est de deasupra sa, ar trebui să se rotească puțin mai repede decât suprafața Pământului.Această prezicere a fost recent susținută de studii ale undelor seismice care trec prin nucleu.
„În plus, modelul computerizat a produs trei inversări spontane ale câmpului geomagnetic în timpul simulării de 300.000 de ani. Astfel, acum, pentru prima dată, avem informații simulate tridimensionale, dependente de timp, despre modul în care se pot produce inversările magnetice. Procesul nu este simplu, chiar și în modelul nostru computerizat. Mișcările fluidelor încearcă să inverseze câmpul pe o scară temporală de câteva mii de ani, dar nucleul interior, solid, încearcă să împiedice inversările, deoarece câmpul nu se poate schimba (difuza) în interiorul nucleului interior la fel de repede ca în nucleul exterior, fluid. Doar în rare ocazii, termodinamica, mișcările fluidelor și câmpul magnetic evoluează într-un mod compatibil care permite câmpului original să se difuzeze complet în afara nucleului interior, astfel încât noua polaritate dipolară să se poată difuza și să stabilească un câmp magnetic inversat. Natura stocastică (aleatorie) a procesului explică probabil de ce variază atât de mult timpul dintre inversări pe Pământ.”
Pentru explicații mai detaliate ale geodinamiei, ale inversărilor magnetice simulate și ale super-rotației nucleului intern al Pământului, Glatzmaier recomandă următoarele lucrări:
„A Three-Dimensional Self-Consistent Computer Simulation of a GeomagneticField Reversal” de Gary A. Glatzmaier și Paul H. Roberts în Nature, Vol. 377, paginile 203-209; 1995.
„Rotation and Magnetism of Earth’s Inner Core” de Gary A. Glatzmaier și PaulH. Roberts în Science, Vol. 274, paginile 1887-1891; 1996.
Edwin S.Robinson este profesor de geofizică la Virginia Polytechnic Institute &State University din Blacksburg, Virginia.
El adaugă câteva informații suplimentare de fond:
„Câmpul geomagnetic principal al Pământului este produs de fluxul de particule încărcate electric în partea lichidă a nucleului terestru. Această zonă lichidă se întinde de la o adâncime de 2.900 kilometri până la o adâncime de 5.100kilometri. Curenții de lichid care circulă sunt provocați de diferența de temperatură dintre partea superioară și cea inferioară a acestei zone. Acești curenți sunt ceva asemănător cu mișcarea apei într-un cazan care fierbe. Rotația Pământului pe axa sa conferă simetrie modelului curenților din miezul lichidului. Prin urmare, există un curent electric oarecum simetric în miezul lichid care este rezultatul mișcării particulelor încărcate electric.
„Știm din principiile fizicii privind inducția electromagnetică că un curent electric are întotdeauna un câmp magnetic asociat. În miezul lichid al Pământului, se creează un dinam. Deoarece curentul din miez este oarecum simetric în jurul axei de rotație, câmpul magnetic asociat este similarcu cel al unui magnet de bară. Din motive care nu sunt înțelese în mod clar, echilibrul dintre efectul rotației Pământului și efectul temperaturii asupra dinamicii din miez se perturbă din când în când, ceea ce face ca modelul curentului din miez să fie perturbat. În urma unei astfel de perturbări, este teoretic posibil ca dinamul să se reconstituie cu o direcție opusă a fluxului de curent. Câmpul magnetic asociat, atunci, va avea o polarizare opusă.
„Deoarece nu putem coborî în miezul lichid pentru a observa ce se întâmplă de fapt, trebuie să facem deducții pe baza măsurătorilor făcute la suprafața pământului sau deasupra acesteia. Prin urmare, cunoștințele noastre despre nucleu sunt destul de incomplete. Pur și simplu nu cunoaștem suficient despre nucleu pentru a prezice când vor avea loc în viitor inversările de poli sau cât timp este nevoie pentru a finaliza o astfel de inversare sau ce perturbă echilibrul delicat al factorilor care produc curentul din nucleu. Dar avem informații convingătoare obținute din grăunțe minerale magnetizate din roci care ne spun că inversările de polaritate geomagnetică au avut loc de foarte multe ori în istoria Pământului.
.