磁力发电机

从地表上看，地球的磁场似乎可以由地核的一个大型永久性磁棒产生。但事实并非如此。那一定是一台发电机，而磁场是由外核里循环的熔融态铁的电流产生的。法拉第曾证明，如果手头有电导体，那么电流、磁场和运动三者中的任意两个均可产生第三个。这是电动机和发电机的工作原理。但地球没有外部的电气连接。电流和磁场在某种程度上都是由地核内的对流产生和维持的，这就是所谓的自维持发电机。但它必须以某种形式启动。在地球拥有自身的启动装置之前，启动或许要依靠来自太阳的磁场。

地表的磁场相对简单，但产生地表磁场的地核内电流则必然要复杂得多。人们提出了很多模型，其中一些诸如旋转导电圆盘等构想只具有纯粹的理论意义。就我们看到的磁场而言，最有说服力的模型用到了一系列柱形胞腔，其中每一个都包含螺旋式的循环，这种循环是由热对流和地球自转所产生的科氏力共同作用所生成的。地球磁场最奇怪的特征之一，是它会在不规则的时间间隔内（通常是数十万年）反转极性，我们将会在下一章对此进行更详细的讨论。除此之外，有时会在长达5000万年的时期没有一次反转。单个火山晶体内所圈闭的磁场强度的证据表明，在磁极未反转的时期（即超静磁期），磁场可能比如今更强一些。磁场并非与地球的自转轴精确对准。当前，磁场与地球自转轴的倾斜角度大约是11°，但它不会永久停留在那个角度。1665年，磁场几乎指向正北，然后又偏移开去，1823年的倾角为向西24°。计算机模型无法准确解释这种情况，但提出了发电机本身无序变动的可能。在大部分时间，地球的磁场与地幔相配合，效力下降，但有时会产生很强的效力，以至磁场翻转。至于这种翻转能在一夜间完成，还是要持续数千年时间，其间磁场或者胡乱移动或者彻底消失，现在都还不清楚。如果是后一种情况，则不管是对罗盘导航还是对整个地球上的生命都是个坏消息，因为如此一来，我们都会暴露在来自太空的更危险的辐射和粒子之下。

还有人试图通过实验，为地核内发生的一切建模。这并非易事，因为需要大量的导电流体以足够的速度循环来激发磁场。德国和拉脱维亚的科学家们在里加实现了这一目标，他们使用装在同心圆筒中的2立方米熔融钠。通过将钠以15米每秒的速度推入中柱，他们最终创造了一个自激式磁场。