磁鐵在450度時就消磁了,地核溫度高達6千度,為何還有磁場?

天空之城 2020/09/26 檢舉 我要評論

雖然磁鐵只能吸引少部分的金屬,但是它的這種「隔空取物」的神奇本領也足夠令人著迷,相信大家都沒少玩過。假如你是一個磁鐵的「資深玩家」,你就會發現如果把磁鐵放上火上,那麼磁鐵被火烤一會就消磁了,在這種情況下,磁鐵就吸引不了任何的金屬,這是怎麼回事呢?

答案就在磁鐵的微觀結構裡,構成磁鐵的每一個原子都有一個微小的磁場,這被稱為「微磁」,在正常情況下,磁鐵內部的絕大部分「微磁」都是沿著同一個方向整整齊齊地排列著,因此它們就可以疊加成一個較大的磁場,從而對外表現出磁性。

溫度其實就是指物體內部微觀粒子熱運動的激烈程度,當我們把磁鐵放在火上烤的時候,磁鐵內部原子的熱運動就會隨著溫度的升高而越來越激烈,「微磁」的方向也會跟著改變,當溫度升高到一個臨界值的時候,這些「微磁」就會變得非常混亂,這會導致它們的磁場相互抵消,從而不再對外表現出磁性。這個臨界值被稱為「居裡溫度」,根據測定,我們常見的磁鐵(鐵氧體磁鐵)的「居裡溫度」為450度(攝氏度,下同)。

我們都知道,地球的核心也會像磁鐵一樣產生磁場,正是因為有了這個磁場的保護,我們賴以為生的大氣層才不會遭到太陽風的破壞。然而科學家卻告訴我們,地核的溫度極高,可以達到6千度,這就有點奇怪了,磁鐵在450度時就消磁了,地核溫度高達6千度,為何還有磁場呢?

很明顯,在高達6千度的溫度下,所有的磁鐵都會消磁,因此我們可以確定,地核並不是一塊大磁鐵,它的磁場肯定是由另外的機制產生的,那具體是什麼機制呢?

在過去的日子裡,科學家為了解釋地球磁場的成因,提出了很多種假說,但隨著人們對地核瞭解的深入,很多假說都被否定了,在剩下的為數不多的假說裡,目前認同度較高的是「發電機假說」,下面我們就來瞭解一下。

地核占地球總品質的16%,半徑約為3470公里(和火星差不多大),主要由鐵、鎳這兩種元素構成,地核由外核、過渡層和內核三個層次組成,其中外核的物質因為高溫高壓而表現出類似液體的性質,而內核則因為更高的壓力以固體的形式存在,在它們之間就是過渡層。

該理論假設地核在某一時刻擁有一個微弱的磁場,這被稱為「種子磁場」,並認為在高溫高壓的環境下,外核中處於熔融狀態的物質擁有絕佳的導電性能,可以將其視為一個巨大的「封閉線圈」。

該理論認為,由於外核是可以像液體一樣流動的,因此這裡的物質就會產生對流,與此同時,它們還會因為受到地球自轉產生的「寇里奧利力」而發生運動。我們先來簡單瞭解一下什麼是「寇里奧利力」。

地球上的每個質點都會因為地球的自轉而具備一個線速度,但不同質點的線速度卻不相同,比如說距離地心越近的質點,其線速度就越慢。所謂的「寇里奧利力」,就是描述的旋轉體系中的某個質點的線速度,相對於整個旋轉體系的線速度的偏移,這種「力」其實就是慣性的體現。

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