热流如何影响地球磁场

罗盘读数不显示真北方向和干扰卫星运行是地球磁场特性引起的一些问题。

磁场辐射到世界各地并深入太空，但它是由地核深处发生的过程决定的，那里的温度超过 5,000 摄氏度。

利兹大学地球物理学家的新研究表明，这个超热地核的冷却方式是了解地球磁场特性(科学家称之为 异常)的原因的关键。

地球中心的发电机

在地球深处发现的极热温度下，地核是大量旋转的铁水，起着发电机的作用。随着铁水的移动，它会产生地球的全球磁场。

当热量从地核流出并进入地幔时，对流电流使发电机保持转动，地幔是一个延伸至地壳 2,900 公里的岩石层。

利兹大学地球与环境学院的 Jonathan Mound 博士和 Christopher Davies 教授进行的研究发现，这种冷却过程并不是以统一的方式在地球上发生的——这些变化会导致地球磁场出现异常。

地球磁场的变化

地震分析已经确定地幔的某些区域(例如非洲和太平洋下方)特别热。研究人员的计算机模拟表明，这些热区会降低对地核的冷却效果——这会导致磁场特性发生区域或局部变化。

例如，地幔温度越高，地核顶部的磁场就越弱。

这导致投射到南大西洋上空的磁场较弱，这会给轨道卫星带来问题。

对空间技术的干扰

领导这项研究的蒙德博士说：“太空磁场的作用之一是使太阳发射的带电粒子发生偏转。当磁场较弱时，这种保护罩就不那么有效了。

“所以，当卫星经过那个区域时，这些带电粒子会扰乱和干扰它们的运行。”

自从科学家开始监测和观察磁场以来，他们就知道南大西洋上空的异常现象，但尚不清楚这是一个长期存在的特征，还是地球历史上最近发生的事情。

正如利兹的研究所揭示的那样，异常现象很可能是由于热量从地核流入地幔的速度不同造成的。这些热流差异发生在地球内部结构的何处，很可能决定了它们能持续多久。

Mound 博士补充说：“地幔中的过程发生得非常缓慢，因此我们可以预期下地幔中的温度异常将在数千万年内保持不变。因此，我们可以预期它们产生的磁场的特性在数千万年的时间里也是相似的。

“但是更热的外核是一个相当动态的流体区域。因此，热流和它们引起的磁场特性可能会在更短的时间尺度上波动，可能持续 100 到 1000 年。”

论文《受下地幔热流控制的地球磁场的纵向结构》发表在《自然地球科学》杂志上。