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¿Cómo funciona la tierra ' obra dínamo interior?

Estoy interesado en conseguir una básica comprensión de la física de cómo el campo magnético de la Tierra se genera. Entiendo que es un "dinamo" tipo de efecto, impulsado por las corrientes de convección en el núcleo externo fundido. Estas corrientes provocan que las cargas se muevan, y esto genera el campo.

Sin embargo, lo que no puede encontrar una buena explicación de por qué hay una separación de cargas en el primer lugar. Presumiblemente, el movimiento de carga neutra hierro fundido tendría el mismo efecto como el movimiento de cualquier otra carga neutra cosa, es decir, no crear un campo. Y es de suponer que, si el líquido no se estaba moviendo, entonces debería ser neutral con bastante rapidez, ya que el hierro fundido es un buen conductor eléctrico.

Así que estoy en lo cierto al pensar que la separación de la carga es el resultado de la retroalimentación positiva, en la que un inicial de la desviación de la neutralidad generaría un campo, y esto haría (de alguna manera) provocar una mayor separación de los cargos, lo que resulta en una especie de auto-mantenimiento de la separación de la carga? O hay otra explicación?

En cualquier caso, ¿alguien sabe de un buen recurso que explica los principios básicos en términos físicos? Sé que el interior de la dinamo es un fenómeno muy complejo, pero me gustaría algo que da una buena imagen física de cómo la electromagnética y de fluidos fenómenos dinámicos que interactúan, en lugar de buceo directamente en ecuaciones diferenciales parciales.

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JRT Puntos 97

Según Wikipedia el campo magnético es de hecho el resultado de la retroalimentación. En realidad el artículo de la Wikipedia es muy bueno, así que no estoy seguro de lo mucho que nos queda por decir. Las corrientes de convección del núcleo interior hacia el exterior se dobla en espirales por el efecto de coriolis de la rotación de la Tierra, y esto le da una geometría donde el campo magnético y la corriente eléctrica sostenerse unos a otros.

Re Lubo' comentario, me gustaría tener un Google de todo el sitio web de la NASA ya que tiene un montón de datos acerca de casi todo lo relacionado con la Tierra, por ejemplo, http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2003/29dec_magneticfield/ es un artículo dirigido al público en general. No hay límites para ser procesado de datos en el sitio en algún lugar.

El artículo de la Wikipedia menciona lo difícil que es numéricamente el modelo del campo magnético de la generación en el núcleo. Ha habido un par de realmente alarmante experimentos en la última década tratando de modelo del núcleo. Por ejemplo, ver http://www.nature.com/news/dynamo-maker-ready-to-roll-1.9582 - si 13 toneladas de sodio líquido no es alarmante, no sé lo que es :-) http://physicsworld.com/cws/article/news/2007/mar/09/molten-sodium-mimics-earths-magnetic-field-flipping para un experimento anterior que afirma haber modelado el campo de las reversiones.

Para una excelente popular introducción a esta sede de la BBC Horizon programa que se llama "El Núcleo". Esto es en YouTube, aunque no estoy seguro de que un oficial de subida así que el tiempo que el programa de la estancia allí, no sé.

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Registered Puntos 101

En realidad, usted no tiene que dividir los cargos a tener un movimiento del fluido. Para dar una idea, cuando usted tiene un imán y traer de hierro de la cosa a su lado, que "las fuerzas" de algunos de los artículos de el hierro cosa a ser orientadas en la misma dirección del campo magnético. Entonces, se hace a sí mismo un no-imán permanente (crea su propio campo magnético, dependiendo de la materia, el campo magnético va a destruir el campo magnético en el interior de la cosa o estar orientadas en la misma dirección). Tanto el imán y el hierro elemento de permanecer (incluso localmente) eléctricamente neutral en este proceso.

Ahora en el centro de la tierra, la situación es un poco diferente, ya que es líquido. Los electrones se mueven libremente en el líquido (porque Ni-Fe no son muy cuidadosos de sus electrones más externos), pero siguen siendo de todos modos eléctricamente neutro en cualquier momento (cuando un electrón abandona el átomo de Hierro, otro toma su lugar y así sucesivamente). Así pues, tenemos un movimiento global de cargos sin necesidad de separarlos.

Esto genera una corriente eléctrica que, a cambio, se crea un campo magnético.

Así que estoy en lo cierto al pensar que la separación de la carga es el resultado de la retroalimentación positiva, en la que un inicial de la desviación de la neutralidad generaría un campo, y esto haría (de alguna manera) provocar una mayor separación de los cargos, lo que resulta en una especie de auto-mantenimiento de la separación de la carga? O hay otra explicación?

La imagen correcta sería que una pequeña corriente crea un pequeño campo magnético, el cual tendrá de retroalimentación positiva en el movimiento de las partículas, y así sucesivamente! Pero no es tan simple. En realidad, esa es una pregunta abierta que tanto por interés de los matemáticos y los físicos (incluido yo ;) ), y la respuesta no es tan sencilla de responder en la teoría y en la mayoría de las situaciones que podemos imaginar conducir a una exponencial decreciente, a medida de campo magnético (pero no es lo que observamos en la tierra, el sol y muchos otros objeto estelar, de modo que existe otras posibilidades!).

¿Por qué es que no es tan simple? Porque cuando un electrón se mueve, se irradia algunas campo electromagnético, y parte de ella se pierde " (se puede imaginar que el hecho de que alguna parte del campo electromagnético de la tierra sale de ella, así como por la conservación de la energía en el núcleo pierde algo de energía!). Por lo tanto hemos de retroalimentación positiva entre el campo magnético y el movimiento del fluido por un lado, y "perdido" debido a las radiaciones.

Ahora ¿cómo comienza? El núcleo tuvo inicialmente su propio movimiento, y que sólo se necesita un pequeño tono (que estadísticamente sucede, por cierto) para iniciar el sistema completo poco a poco, y eso es todo, ahora estamos en eso!

Si quieres saber más sobre este tema, la palabra clave es Magnetohidrodinámica. La situación se ha puesto en ecuaciones de hace mucho tiempo, y hay algunas muy buenas explicaciones (mucho mejor que mi pequeño blabla) cómo se trabaja en internet.

Para responder a Luboš Motl pregunta

También me gustaría saber cuál es la variabilidad natural en la magnitud del campo magnético en 100 años, etc. Es común que se disminuye en un 10% en los últimos 150 años, como en los últimos 150 años? –

Es incluso peor que eso, en realidad tenemos "muy a menudo" un fenómeno llamado reversión geomagnética, que es que el norte se convierte en el sur y se convierte en el norte. En realidad no sucedió desde que se inventó la brújula, pero hemos visto este fenómeno por el hecho de que algunos de roca volcánica no tenía la misma la orientación magnética (cf mi primer párrafo) cuando se formaron a lo largo de los siglos. Este fenómeno también es muy difícil de predecir teóricamente, aunque hemos podido ver en los experimentos en la última década. Cuidado, puede suceder en la realidad en los próximos siglos :)

(Por cierto, sucede faaar más a menudo en el sol - aproximadamente cada diez años -, y esto ya fue observado por largo)

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