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磁铁在450度时就消磁了,地核温度高达6千度,为何还有磁场

茂材资讯  发表于:2021-01-13 09:17:54

虽然磁铁只能吸引少部分的金属,但是它的这种“隔空取物”的神奇本领也足够令人着迷,相信大家都没少玩过。假如你是一个磁铁的“资深玩家”,你就会发现如果把磁铁放上火上,那么磁铁被火烤一会就消磁了,在这种情况下,磁铁就吸引不了任何的金属,这是怎么回事呢?

磁铁在450度时就消磁了,地核温度高达6千度,为何还有磁场

答案就在磁铁的微观结构里,构成磁铁的每一个原子都有一个微小的磁场,这被称为“微磁”,在正常情况下,磁铁内部的绝大部分“微磁”都是沿着同一个方向整整齐齐地排列着,因此它们就可以叠加成一个较大的磁场,从而对外表现出磁性。

温度其实就是指物体内部微观粒子热运动的激烈程度,当我们把磁铁放在火上烤的时候,磁铁内部原子的热运动就会随着温度的升高而越来越激烈,“微磁”的方向也会跟着改变,当温度升高到一个临界值的时候,这些“微磁”就会变得非常混乱,这会导致它们的磁场相互抵消,从而不再对外表现出磁性。这个临界值被称为“居里温度”,根据测定,我们常见的磁铁(铁氧体磁铁)的“居里温度”为450度(摄氏度,下同)。

磁铁在450度时就消磁了,地核温度高达6千度,为何还有磁场

我们都知道,地球的核心也会像磁铁一样产生磁场,正是因为有了这个磁场的保护,我们赖以为生的大气层才不会遭到太阳风的破坏。然而科学家却告诉我们,地核的温度极高,可以达到6千度,这就有点奇怪了,磁铁在450度时就消磁了,地核温度高达6千度,为何还有磁场呢?

很明显,在高达6千度的温度下,所有的磁铁都会消磁,因此我们可以确定,地核并不是一块大磁铁,它的磁场肯定是由另外的机制产生的,那具体是什么机制呢?

磁铁在450度时就消磁了,地核温度高达6千度,为何还有磁场

在过去的日子里,科学家为了解释地球磁场的成因,提出了很多种假说,但随着人们对地核了解的深入,很多假说都被否定了,在剩下的为数不多的假说里,目前认同度较高的是“发电机假说”,下面我们就来了解一下。

地核占地球总质量的16?半径约为3470公里(和火星差不多大),主要由铁、镍这两种元素构成,地核由外核、过渡层和内核三个层次组成,其中外核的物质因为高温高压而表现出类似液体的性质,而内核则因为更高的压力以固体的形式存在,在它们之间就是过渡层。

磁铁在450度时就消磁了,地核温度高达6千度,为何还有磁场

该理论假设地核在某一时刻拥有一个微弱的磁场,这被称为“种子磁场”,并认为在高温高压的环境下,外核中处于熔融状态的物质拥有绝佳的导电性能,可以将其视为一个巨大的“封闭线圈”。

该理论认为,由于外核是可以像液体一样流动的,因此这里的物质就会产生对流,与此同时,它们还会因为受到地球自转产生的“科里奥利力”而发生运动。我们先来简单了解一下什么是“科里奥利力”。

磁铁在450度时就消磁了,地核温度高达6千度,为何还有磁场

地球上的每个质点都会因为地球的自转而具备一个线速度,但不同质点的线速度却不相同,比如说距离地心越近的质点,其线速度就越慢。所谓的“科里奥利力”,就是描述的旋转体系中的某个质点的线速度,相对于整个旋转体系的线速度的偏移,这种“力”其实就是惯性的体现。

当外核中的物质由于上述原因在这个“种子磁场”中运动的时候,就会切割这个“种子磁场”的磁力线,从而产生感应电流,产生的电流会使“种子磁场”增强,而增强的磁场会反过来让外核中的感应电流增强,然后增强的电流又会让“种子磁场”进一步增强……

磁铁在450度时就消磁了,地核温度高达6千度,为何还有磁场

在这种正反馈机制的作用下,“种子磁场”就变得越来越强大,当它最终达到稳定状态的时候,就形成了现在的地球磁场。那么问题又来了,地核的这个“种子磁场”又是哪里来的呢?

研究者认为,地核温度高达6千度,并且承受着360万个大气压的巨大压力,在这种环境下,地核中的因为高温而产生的自由电子,就会具有向压力较低的地幔扩散的趋势,于是就产生了电荷(地核带正电荷、紧挨着地核的地幔带负电荷),这些电荷会随着外核的运动而形成电流,而“种子磁场”就是因此而产生。

磁铁在450度时就消磁了,地核温度高达6千度,为何还有磁场

除此之外还有一种可能,正如前面提到的,外核可以视为一个巨大的“封闭线圈”,因此当地球围绕太阳公转的时候,这个“封闭线圈”就可能会因为受到太阳磁场的影响而产生一定强度的感应电流,从而形成一个微弱的磁场。

需要说明的是,虽然上述观点可以较好地解释地球磁场的成因,但是目前并没有得到最终的证实,尽管如此,我们还是可以看到,之所以磁铁在450度时就消磁了,而地核温度高达6千度却还有磁场,其实是因为这两种磁场的产生机制完全不同。

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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