條形磁鐵加熱會失去磁性,為何地球高溫液化的鐵核 卻產生巨大的磁場?

2020-12-27 大科技雜誌社

條形磁鐵加熱會失去磁性, 為何地球高溫液化的鐵核 卻產生巨大的磁場?

磁鐵中的原子按照一定的規律排列整齊,這是磁鐵具有磁性的原因。當加熱磁鐵時,原子的排列被打亂,磁性降低,當加熱到770℃時,磁鐵失去磁性。

而地核的溫度非常高,以至於鐵核處於液態,但它卻產生了強大的磁場,保護著地球生物。磁鐵加熱失去磁性,地核高熱卻擁有磁場,這看起來是矛盾的。目前,解答這個問題的理論有多種,被普遍認同的是發電機理論,即地核像發電機一樣產生持續的磁場。地核由內核和外核組成,外核溫度高,處於液態,但內核壓力非常高,呈固態。由於地球的自轉,外核中的高溫鐵水(為導電材料)也隨之流動,這個過程中由於磁感應產生電流,從而產生一個弱磁場。電流與流體運動相互作用,使磁場增強,從而產生更強並持續的磁場。除非外核的流體運動停止,否則地核是不會停止產生磁場的。

簡單來說,地核中的高溫鐵水不會直接產生磁場,而通過運動產生電流,進而產生電磁效應,最終產生了地核的強磁場。

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    這個問題需要從微觀角度來闡述。電子自旋會產生自旋磁矩,從而產生磁場。另一方面,原子核外的電子在軌道上運動還會產生軌道磁矩,這也會產生磁場。此外,原子核的自旋也有自旋磁矩,同樣也能產生磁場。 原子中的各種磁矩結合在一起產生一個總的原子磁矩,而原子磁矩的有序度決定了物質是否具有磁性。如果原子中的磁矩互相疊加,原子磁矩有序度高,這樣就會產生一個磁場,從而使物質具有磁性。
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