Пробле́ма формирова́ния магни́тного по́ля нашей планеты заключается в отсутствии непротиворечивого описания способа его реализации в рамках геомагнетизма на основе доминирующих научных представлений об окружающей нас природе.

В частности, геофизические теории и модели, описывая сюжеты выработки магнитного поля Земли, в конечном итоге оказываются несостоятельными с точки зрения научных представлений о физико-химических свойствах ядра планеты, а также закона сохранения энергии.

Формирование представлений о магнитном поле Земли[править | править код]

Исследования планетарного магнитного поля до ХХ века[править | править код]

Рис. 1. Модель компаса для геомантии времени династии Хань (206 г. до н. э. — 220 г. н. э.).

Ещё несколько тысячелетий назад в Древнем Китае было известно, что намагниченные предметы располагаются в определённом направлении. В частности стрелка компаса всегда занимает определённое положение в пространстве.

Рис. 2. Дорожный компас и солнечные часы, XVIII век.

Благодаря этому человечество с давних пор получило возможность при помощи стрелки компаса ориентироваться в открытом море вдали от берегов. Однако до плавания Колумба из Европы в Америку (1492 г.) особого внимания к исследованию такого явления никто не проявлял, так как учёные того времени полагали, что оно происходит в результате притяжения стрелки Полярной звездой.

В Европе и омывающих её морях компас в то время устанавливался почти по географическому меридиану. При пересечении же Атлантического океана Колумб заметил, что примерно на полпути между Европой и Америкой стрелка компаса отклонилась почти на 12° к западу. Этот факт сразу же породил сомнение в правильности прежней гипотезы о притяжении стрелки Полярной звездой, дал толчок к серьёзному изучению вновь открытого явления: сведения о магнитном поле Земли были нужны мореплавателям.

С этого момента и получила своё начало наука о земном магнетизме, начались повсеместные измерения магнитного склонения — угла между географическим меридианом и осью магнитной стрелки, то есть магнитным меридианом.

В 1544 году немецкий учёный Георг Хартман открыл новое явление: магнитная стрелка не только отклоняется от географического меридиана, но, будучи подвешена за центр тяжести, стремится встать под некоторым углом к горизонтальной плоскости, названным магнитным наклонением[1].

У Хосе де Акосты (одного из основателей геофизики, по словам Гумбольдта) в его Истории (1590) впервые появилась теория о четырёх линиях без магнитного склонения. Он описал использование компаса, угол отклонения, различия между Магнитным и Северным полюсом, а также колебание отклонений от одной точки до другой, идентифицировал места с нулевым отклонением, например, на Азорских островах[2].

Рис. 3. Уильям Гильберт демонстрирует магнит королеве Елизавете I в 1598 году. Картина Эрнеста Борда.

Рис. 4. Иллюстрация У. Гильберта, поясняющая происхождение склонения от неравномерного распределения магнитных свойств (стрелки L и H) на поверхности Земли.

В результате наблюдений было установлено, что как склонение, так и наклонение имеют различные значения в разных точках земной поверхности. При этом их изменения от точки к точке подчиняются некоторой сложной закономерности. Её исследование позволило придворному врачу английской королевы Елизаветы и натурфилософу Уильяму Гильберту выдвинуть в 1600 году в своей книге «О магните и магнитных телах, и о большом магните — Земле» («De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure») гипотезу о том, что Земля представляет собой магнит, полюсы которого совпадают с географическими полюсами. Другими словами, У. Гильберт полагал, что поле Земли подобно полю намагниченной сферы. Своё утверждение У. Гильберт основывал на опыте с моделью нашей планеты, представляющей собой намагниченный железный шар, и маленькой железной стрелкой.

Главным аргументом в пользу своей гипотезы Гильберт считал, что магнитное наклонение, измеренное на такой модели, оказалось почти одинаковым с наклонением, наблюдавшимся на земной поверхности. Несоответствие же земного склонения со склонением на модель Гильберт объяснял отклоняющим действием материков на магнитную стрелку. Хотя многие факты, установленные позднее, не совпадали с гипотезой Гильберта, она не теряет своего значения и до сих пор. Основная мысль Гильберта о том, что причину земного магнетизма следует искать внутри Земли, оказалась правильной, равно как и то, что в первом приближении Земля действительно является большим магнитом, представляющим собой однородно намагниченный шар[1].

В 1634 году английский астроном Генри Геллибранд установил, что магнитное склонение в Лондоне меняется со временем. Это стало первым зафиксированным свидетельством вековых вариаций — регулярных (от года к году) изменений средних годовых значений компонентов геомагнитного поля[1][2].

М. В. Ломоносов в 1759 году в докладе «Рассуждение о большой точности морского пути» дал ценные советы, позволяющие увеличить точность показаний компаса. Для изучения земного магнетизма он рекомендовал организовать сеть постоянных пунктов (обсерваторий), в которых производить систематические магнитные наблюдения; такие наблюдения необходимо широко проводить и на море. Мысль Ломоносова об организации магнитных обсерваторий была осуществлена лишь спустя 60 лет в России[2].

Рис. 5. Иллюстрация магнитного наклонения из книги Георга Хартмана "The Newe Attractive", 1581 год.

Углы склонения и наклонения определяют направление в пространстве напряжённости магнитного поля Земли, но не могут дать её численного значения. До конца XVIII в. измерения величины напряжённости не производились по той причине, что не были известны законы взаимодействия между магнитным полем и намагниченными телами. Лишь после того, как в 1785—1789 гг. французским физиком Шарлем Кулоном был установлен закон, названный его именем, появилась возможность таких измерений.

С конца XVIII в., наряду с наблюдением склонения и наклонения, начались повсеместные наблюдения горизонтальной составляющей, представляющей собой проекцию вектора напряжённости магнитного поля на горизонтальную плоскость (зная же склонение и наклонение, можно рассчитать и величину полного вектора напряжённости магнитного поля)[1].

Английский моряк, конструктор компаса и гидрограф Роберт Норман в 1571 году описал магнитное наклонение — угол, на который отклоняется магнитная стрелка под действием магнитного поля Земли в вертикальной плоскости. В Северном полушарии указывающий на север конец стрелки отклоняется вниз, в Южном — вверх. Для измерения магнитного наклонения используют инклинатор.

Рис. 6. Инклинатор (на столике) на портрете Джеймса Кларка Росса. Художник Джон Р. Уайлдман (1785)

Первая теоретическая работа о том, что представляет собой магнитное поле Земли, то есть каковы величина и направление его напряжённости в каждой точке земной поверхности, принадлежит немецкому математику Карлу Гауссу. В 1834 году он дал математическое выражение для составляющих напряжённости как функции координат — широты и долготы места наблюдения. Пользуясь этим выражением, можно для каждой точки земной поверхности найти значения любой из составляющих, которые носят названия элементов земного магнетизма. Эта и другие работы Гаусса стали фундаментом, на котором построено здание современной науки о земном магнетизме[1]. В частности, в 1839 году он доказал, что основная часть магнитного поля выходит из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде[2].

В 1831 году английским полярным исследователем Джоном Россом в Канадском архипелаге был открыт северный магнитный полюс — область, где магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть наклонение равно 90°. А в 1841 г. Джеймс Росс (племянник Джона Росса) достиг другого магнитного полюса Земли, находящегося в Антарктиде[2].

Инверсии магнитного поля[править | править код]

Рис. 7. Инверсии магнитного поля Земли начиная со средней юры. Тёмные области  — полярность соответствующая сегодняшней. Светлые области  — противоположная полярность. Меловой Нормальный суперхрон виден как широкая, непрерывная чёрная полоса.

Основная статья: Инверсии магнитного поля Земли.

Геомагнитный разворот — изменение магнитного поля планеты, при котором положение северного магнитного полюса меняется местами с южным магнитным полюсом (не следует путать с географическим севером и географическим югом). Магнитное поле Земли чередовало свою ориентированность между периодами нормальной полярности, в которых преобладающее направление поля было таким же, как настоящее направление, и обратной полярностью, в которой оно было противоположным. Эти периоды называются хронами.

В самом начале ХХ века геолог Бернард Брюнш впервые описал изменчивость направления намагниченности вулканических пород[3]. Первая оценка времени магнитных инверсий была сделана Мотонори Матуямой в 1920-х годах: он заметил, что камни с перевёрнутыми полями были раннего плейстоценового возраста или старше.[4][5]

В 1950-х годах были усовершенствованы методы радиоизотопного датирования. Аллан Кокс и Ричард Доулл из Геологической службы США хотели узнать, происходят ли изменения через регулярные промежутки времени, и пригласили геохронолога Брента Далримпла присоединиться к их группе. Они создали первую шкалу времени магнитной полярности в 1959 году. По мере накопления данных они продолжали совершенствовать эту шкалу, конкурируя с Доном Тарлингом и Яном Макдугаллом из Австралийского национального университета . Группа под руководством Нила Опдайка в геологической обсерватории Ламонт-Доэрти показали, что такая же картина изменений была зафиксирована в отложениях глубоководных кернов.[4][5]

В 1963 году Фредерик Вайн и Драммонд Мэттьюс предоставили простое объяснение, объединив теорию спрединга Гарри Гесса с известной временной шкалой переворотов: полосы намагниченного дна соответствуют изменениям ориентации магнитного поля в геологическом прошлом Земли[6]. Канадец Лоуренс Морли независимо предложил подобное объяснение в январе 1963 года, но его работа была отклонена научными журналами Nature и Journal of Geophysical Research и оставалась неопубликованной до 1967 года, когда она появилась в литературном журнале Saturday Review[4]. Гипотеза Морли-Вайна-Мэтьюса была первым ключевым научным испытанием теории распространения морского дна при континентальном дрейфе.[5]

Начиная с 1966 года, учёные Геологической обсерватории Ламонт-Доэрти обнаружили, что магнитные профили Южно-Тихоокеанского поднятия были подобны Срединно-Атлантическому хребту. Такие же магнитные аномалии были обнаружены в большинстве мировых океанов, что позволило оценить, когда образовалась большая часть океанической коры.[4][5]

Исследования остаточной намагниченности, приобретённой изверженными горными породами при остывании их ниже точки Кюри, свидетельствуют о неоднократных инверсиях магнитного поля Земли, зафиксированных в полосовых магнитных аномалиях океанической коры, параллельных осям срединных океанических хребтов.[7]

Случаи разворота статистически случайны. За последние 83 миллиона лет произошло 183 разворота. Последний разворот Брюнса – Матуямы произошёл 780 000 лет назад[8][9]. Продолжительность полного обращения колеблется от 2000 до 12000 лет, что на один-два порядка меньше продолжительности магнитных хрононов[10][11].

Смещение магнитных полюсов[править | править код]

Рис. 8. Движение Северного магнитного полюса Земли через канадскую Арктику.

Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885 года. За последние 100 лет магнитный полюс Южного полушария переместился почти на 900 км и вышел в Южный океан. Новейшие данные по состоянию арктического магнитного полюса (движущегося по направлению к Восточно-Сибирской мировой магнитной аномалии через Северный Ледовитый океан) показали, что с 1973 по 1984 год его пробег составил 120 км, с 1984 по 1994 год — более 150 км. Эти расчётные данные подтверждены замерами северного магнитного полюса.[12][13]

В 1831 году было впервые зафиксировано положение северного магнитного полюса в канадской Арктике. К 2019 году полюс сместился уже более чем на 2300 км в сторону Сибири и продолжает двигаться с ускорением. Скорость его перемещения увеличилась с 15 км в год в 2000 году до 55 км в год в 2019 году. Такой быстрый дрейф приводит к необходимости более частой корректировки навигационных систем, использующих магнитное поле Земли, например, в компасах в смартфонах или в резервных системах навигации кораблей и самолётов.[14]

Напряжённость земного магнитного поля падает, причём неравномерно. За последние 22 года она уменьшилась в среднем на 1,7 %, а в некоторых регионах — например, в южной части Атлантического океана, — на 10 %. В некоторых местах напряжённость магнитного поля, вопреки общей тенденции, даже возросла[12].

Мировые магнитные аномалии[править | править код]

Рис. 9. Интенсивность магнитного поля Земли на поверхности из Всемирной магнитной модели за 2019 год. 1 — Восточно-Сибирская положительная ММА.              2 — Канадская положительная ММА. 3 — Бразильская отрицательная ММА. 4 — Приантарктическая положительная ММА.

Рис. 10. Ось Ng Sg вращения Земли — определяет северный и южный географические полюса;

Ось Ngm Sgm магнитного диполя — определяет северный и южный геомагнитные полюса;

Ось Nm Sm, проходящая через Канадскую и Приантарктическую магнитные аномалии, — реальные северный и южный магнитные полюса.

Мировые магнитные аномалии (ММА) – часть нормального магнитного поля Земли. Протяжённость ММА от нескольких тысяч до десятков тысяч километров, по форме они близки к изометричным. За нормальное поле для выделения ММА принимается поле диполя.[15]

Центры ММА определяются по экстремальным значениям вертикальной составляющей магнитного поля Земли и по прохождению через нуль горизонтальной составляющей. Положительными аномалиями считаются те, у которых направления вертикальных составляющих совпадают с направлением нормального поля, отрицательными — те, у которых они противоположны.[15]

На поверхности Земли выделяются шесть ММА, три положительные и три отрицательные. По состоянию на 2019 год, четыре наиболее крупные из них — Восточно-Сибирская положительная (напряжённость поля около 60 тыс. нТл), Канадская положительная (напряжённость поля около 55 тыс. нТл) ММА в северном полушарии, Бразильская отрицательная (напряжённость поля около 25 тыс. нТл) и Приантарктическая положительная (напряжённость поля около 65 тыс. нТл) ММА в южном полушарии.[15][16]

Необходимо упомянуть при этом, что Канадская и Приантарктическая ММА представляют собой области, где линии магнитного поля расположены вертикально поверхности Земли. Однако, вследствие того, что их расположение не совпадает с расположением геомагнитных полюсов, они называются мировыми магнитными аномалиями.

Особенности ММА говорят о том, что они представляют собой недипольную часть геомагнитного поля и отражают неоднородности строения ядра. Основанием для такого вывода служат следующие факты:

  1. картина мировых магнитных аномалий не зависит от строения земной коры, а их интенсивность не соответствует магнитным характеристикам пород литосферы и мантии,
  2. интенсивность мировых аномалий с высотой (расстоянием магнитной съёмки от поверхности Земли) убывает незначительно, что указывает на глубинное расположение источников этих аномалий, близкое к ядру,
  3. обнаружен «западный дрейф» ММА, т.е. смещение изолиний ММА к западу, что отражает процессы в ядре,
  4. суммарная амплитуда вековых вариаций направления геомагнитного поля закономерно растёт по мере приближения к эпицентрам положительных ММА в интервале времени 0-10 тысяч лет назад, эта зависимость «ослабевает» для более раннего интервала времени 10-100 тысяч лет назад и вовсе исчезает в интервале 0,1-0,7 млн. лет назад.[15]

Таким образом, можно утверждать, что существует связь между ММА и амплитудой вариаций поля, т.е. связь или общность источников тех и других. При этом время существования нарушений стационарного состояния движений в ядре, приводящих к появлению ММА и повышению суммарной амплитуды вековых вариаций геомагнитного поля в определённых районах жидкого ядра, не превышает первых десятков тысяч лет.[15]

Геомагнитная вековая вариация[править | править код]

Рис. 11. Расчётные контуры склонения по годам, с 1590 по 1990 год.

Геомагнитное вековое изменение относится к изменениям магнитного поля Земли в масштабе времени около года или более. Эти изменения в основном отражают изменения в недрах Земли, в то время как более быстрые изменения происходят в основном в ионосфере или магнитосфере.[17]

Development_of_the_South_Atlantic_Anomaly

Development of the South Atlantic Anomaly

Рис. 12. Развитие Южноатлантической аномалии. Эта анимация показывает изменение напряжённости магнитного поля на поверхности Земли в 2014-2020 гг. На основе данных, собранных спутниковой группировкой Swarm. Изображение предоставлено Европейским космическим агентством.

Геомагнитное поле изменяется во временных масштабах от миллисекунд до миллионов лет. Короткие временные масштабы в основном возникают из-за течений в ионосфере и магнитосфере, и некоторые изменения могут быть связаны с геомагнитными бурями. Изменения во временных масштабах в год или более в основном отражают изменения в недрах Земли, особенно в богатом железом ядре.[17]

Вековые изменения наблюдаются в измерениях в магнитных обсерваториях, некоторые из которых существуют уже сотни лет (например, королевская обсерватория в Кью). В таком масштабе времени магнитное склонение изменяется на десятки градусов.[17] Изображение в формате GIF показывает, как глобальные склонения изменились за последние несколько веков.[18]

Рис. 13. Сила аксиально-дипольной составляющей магнитного поля Земли с 1600 по 2020 г. по трем моделям.

Чтобы проанализировать глобальные закономерности изменения геомагнитного поля, геофизики подгоняют данные поля к сферическому гармоническому расширению (см. Международное геомагнитное эталонное поле). Члены в этом расширении могут быть разделены на дипольную часть, такую ​​как поле вокруг стержневого магнита, и недипольную часть. Дипольная часть доминирует в геомагнитном поле и определяет направление геомагнитных полюсов. Направление и интенсивность диполя меняются со временем.[17]  За последние два столетия дипольная сила уменьшалась со скоростью около 6,3% в столетие. При такой скорости снижения поле достигнет нуля примерно через 1600 лет. Эта сила находилась вблизи среднего значения последние 7 тысяч лет, и нынешние темпы изменений не являются необычными.[19]

Характерной особенностью недипольной части векового отклонения является дрейф в западном направлении со скоростью около 0,2 градуса в год.  Этот дрейф не везде одинаков и менялся с течением времени. Усреднённый по всему миру дрейф был на запад примерно с 1400 г. н.э., но на восток - примерно с 1000 до 1400 г.г. н.э.[20] 

Геомагнитный рывок[править | править код]

В геофизике геомагнитный рывок или вековое изменение геомагнитного импульса является относительно внезапным изменением второй производной магнитного поля Земли по времени.[21]

Название «рывок» было заимствовано из кинематики, где оно означает скорость изменения ускорения тела, то есть третью производную его положения по времени (ускорение является второй производной), или, более конкретно, внезапный и кратковременный всплеск или падение этой скорости.

Геомагнитные рывки были отмечены Винсентом Кортийо и Жаном-Луи Муэлем в 1976 году.[22][23] Самые явные, наблюдаемые во всем мире, произошли в 1969, 1978, 1991 и 1999 годах. Данные до 1969 года более скудны, но есть свидетельства других глобальных рывков в 1901, 1913 и 1925 годах. В 1932, 1949, 1958, 1986 и 2003 годах были зафиксированные отдельные геомагнитные рывки в некоторых частях мира.[21][24][25]  Считается, что эти события происходят внутри Земли (а не вследствие внешних явлений, таких как солнечный ветер), однако их точная причина всё ещё остаётся предметом исследований.[25]

В период между рывками компоненты поля в определённом месте изменяются во времени t как многочлен второй степени Ат2 + + C. Каждый рывок представляет собой относительно внезапное изменение (в течение периода от нескольких месяцев до пары лет) коэффициента A этой формулы (который определяет вторую производную), а также коэффициентов B и C.

Сила каждого рывка варьируется от места к месту, причём рывки затрагивают только в отдельные регионы. Например, рывок 1949 года явно наблюдался Тусонской магнитной обсерваторией (Северная Америка, 32,1745° с. ш., 110,7337° з. д.), но не был замечен Национальной магнитной обсерваторией в Шамбон-ля-Форе (Европа, 48°04′09″ с. ш. 2°17′56″ в. д.). Более того, глобальные рывки не только происходят в разное время в разных регионах; но и чаще в Северном полушарии, чем в Южном.[21]

Считается, что эти события вызваны изменениями характера потока жидкого внешнего ядра Земли. Например, гидромагнитными волнами.[24] Численное моделирование динамики вращающегося тела успешно воспроизвело характеристики хорошо документированных рывков.[26] В этом моделировании рывки вызваны альвеновскими волнами, испускаемыми внутри внешнего ядра и фокусирующимися на границе раздела с мантией.[26][27] 

Предполагаемый генератор магнитного поля Земли[править | править код]

При выборе и оценке существующих гипотез относительно природы генератора глобального магнитного поля Земли научный метод накладывает определённые ограничения на свободу творческого мышления. В частности, предлагаемые концепции должны быть верифицируемы, фальсифицируемы, базироваться на уже известных законах и принципах природы, исключать логическую противоречивость. Очень полезно при этом помнить методологический принцип бритвы Оккама «Не следует множить сущее без необходимости», который имеет в качестве своего следствия запрет на объяснение непонятного при помощи неизвестного.

Земной шар — гигантский постоянный магнит[править | править код]

Рис. 14. Магнитное поле Земли примерно совпадает с полем диполя (отмечены на рисунке как два разноимённых заряда). При этом «N» и «S» (северный и южный полюса) отмечены «географически», то есть противоположно полюсам магнитного диполя.

В 1600 году Уильям Гильберт опубликовал книгу «О магните и магнитных телах, и о большом магните — Земле», в которой он пришел к выводу, что Земля в целом обладает магнитными свойствами, и предложил первую гипотезу происхождения этого магнетизма — постоянный магнетизм (подобный тому, который обнаружен в магнетите). В 1839 году Карл Гаусс доказал, что основная часть магнитного поля выходит из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде[2].

Основанием к тому, земной шар в целом не представляет из себя огромный постоянный магнит служат следующие доводы:

  1. картина мировых магнитных аномалий (в том числе, Северный и Южный магнитные полюса) не зависит от строения земной коры, а их интенсивность не соответствует магнитным характеристикам пород литосферы и мантии,
  2. интенсивность мировых аномалий с высотой (расстоянием магнитной съёмки от поверхности Земли) убывает незначительно, что указывает на глубинное расположение источников этих аномалий, близкое к ядру,

Кроме того, инверсии магнитного поля, смещение полюсов, геомагнитная вековая вариация указывают на изменчивость свойств внутреннего источника магнитного поля, что делает полностью несостоятельной гипотезу постоянства магнитного поля нашей планеты.

Ядро Земли[править | править код]

Рис. 15. Строение недр Земли.

Основная статья: Ядро Земли

Рис. 16. Схематическое изображение недр Земли. 1. —  континентальная кора. 2. — океаническая кора. 3. —  верхняя мантия. 4. — нижняя мантия. 5. — внешнее ядро . 6. — внутреннее ядро​. A: — поверхность Мохоровичича. B: — граница Гутенберга. C —  разрыв Леманн–Буллена.

Общепринятой точкой зрения на источник магнитного поля нашей планеты являются представления. связанные с ядром Земли. В частности считается, что магнитное поле вырабатывается во внешней жидкой части ядра в ходе процессов её взаимодействия с внутренним твёрдым ядром, а также в результате тепловой конвекции в сочетании с кориолисовой силой.[28]

Внешнее ядро Земли[править | править код]

Основная статья: Внешнее ядро Земли

Внешнее ядро Земли представляет собой жидкий слой толщиной около 2400 км (1500 миль), состоящий в основном из железа и никеля, который находится между твёрдым внутренним ядром и мантией.[29]  Его внешняя граница лежит 2885 км ниже поверхности Земли. Переход между внутренним ядром и внешним ядром расположен примерно на 5155 км под поверхностью Земли.[30]

Сейсмические инверсии объёмных волн и нормальных мод ограничивают радиус внешнего ядра 3483 км с неопределённостью 5 км, в то время как радиус внутреннего ядра 1220 ± 10 км.[30]

Оценки для температуры внешнего ядра составляют около 3000–4500 K во внешних областях и 4000–8000 K вблизи внутреннего ядра. Распределение давления и плотности вещества будет определено исходя из условий, при которых станет возможной жизнеспособность численной модели, способной описать достаточную интенсивность и конфигурацию циркуляции материи для создания глобального магнитного поля.

Доказательства для жидкого внешнего ядра включают в себя сейсмологию, которая показывает, что сейсмические поперечные волны не передаются через внешнее ядро. Из-за его высокой температуры работы по моделированию показали, что внешнее ядро ​​представляет собой жидкость с низкой вязкостью, которая турбулентно движется. Теория магнитного геодинамо рассматривает вихревые токи в никель-железной расплава внешнего ядра в качестве основного источника магнитного поля Земли. Средняя напряжённость магнитного поля во внешнем ядре Земли была измерена как 2,5 миллиТесла, что в 50 раз сильнее, чем магнитное поле на поверхности нашей планеты. Внешнее ядро ​​не находится под давлением, достаточным для того, чтобы быть твёрдым, поэтому оно жидкое, хотя имеет состав, аналогичный внутреннему ядру. Сера и кислород могут присутствовать во внешнем ядре.

Поскольку тепло передаётся наружу к мантии, общая тенденция заключается в замерзании внутренней границы жидкой области, что приводит к росту твёрдого внутреннего ядра за счёт внешнего ядра. Этот показатель оценивается в 1 мм в год. 

Внутреннее ядро Земли[править | править код]

Основная статья: Внутреннее ядро Земли

Рис. 17. Строение Земли.

Вверху:модель Земли как функция глубины.

Внизу: Профили эталонной модели Земли (PREM) в недрах Земли: скорости поперечных vs и продольных волн vp, плотность ρ и давление Р. Сейсмические границы слоёв определяют скачки графиков. Изображение предоставлено: Simone Anzellini.

Внутреннее ядро является самой глубокой геосферой Земли и, согласно сейсмологическим исследованиям и магнитного поля, представляет собой сплошной шар радиусом около 1220 километров, что составляет около 20% радиуса Земли или 70% радиуса Луны.[31][32]

Считается, что внутреннее ядро ​​состоит из железо-никелевого сплава с примесью некоторых других элементов

Давление во внутреннем ядре Земли несколько выше, чем на границе между внешним и внутренним ядрами: оно колеблется от 330 до 360 ГПа (от 3 300 000 до 3 600 000 атм).

Расчётное ускорение свободного падения на поверхности внутреннего ядра может определено как 4,3 м/с2, что составляет менее половины его значения на поверхности Земли (9,8 м/с2).

Считается, что плотность внутреннего ядра плавно изменяется от, примерно, 13,0 кг/л (= г/см 3 = т/м3) в центре до, примерно, 12,8 кг/л на поверхности. Как и в случае с другими свойствами материала, плотность на этой поверхности внезапно падает: считается, что жидкая внешняя компонента ядра значительно менее плотная, примерно 12,1 кг/л.  Для сравнения, средняя плотность в верхних 100 км Земли составляет около 3,4 кг/л.

Эта плотность подразумевает массу около 1023 кг для внутреннего ядра, что составляет 1/60 (1,7%) от массы всей Земли.

Железо может быть твёрдым при таких высоких температурах только потому, что его температура плавления резко возрастает при давлениях этой величины (см. Соотношение Клаузиуса – Клапейрона).

Температуру внутреннего ядра можно оценить по температуре плавления нечистого железа при давлении, под которым железо находится на границе внутреннего ядра (около 330 ГПа). Исходя из этих соображений, в 2002 году Дарио Альфе (Dario Alfè) и другие исследователи оценили его температуру в диапазоне от 5600 К.[33][34][35]

Рис. 18. Кривые плавления, полученные статическим (синие символы), динамическим (красные символы) методами, а также путём экстраполяции (зелёные символы). Изображение предоставлено: Simone Anzellini.

Рис. 19. Поля фазового равновесия для Fe. Поле стабильности для ε-Fe основано на данных современных исследований. Изображение предоставлено: Simone Anzellini.

В 2013 г. Симон Анжеллини (Simone Anzellini) с группой исследователей провели эксперименты со статическим лазерным нагревом алмазных наковален до 200 ГПа с использованием быстрой рентгеновской дифракции на основе синхротрона в качестве первичной диагностики плавления. При экстраполяции на давление 330 ГПа, они заключили, что температура плавления железа на внутренней границе ядра составляет 6230 ± 500 Кельвин (что немного больше температуры 5772 К[36] на поверхности Солнца,). Эта оценка способствует высокому тепловому потоку на границе ядро-мантия с возможным частичным плавлением мантии.[37][38]

В 2010 году Брюс Баффет определил, что среднее магнитное поле в жидком внешнем ядре составляет около 2,5 миллиТесла (25 гаусс), что примерно в 40 раз превышает максимальную интенсивность на поверхности.[39]

Хотя сейсмические волны распространяются через ядро, как если бы оно было твёрдым, измерения не могут отличить совершенно твёрдый материал от чрезвычайно вязкого. Поэтому некоторые учёные рассмотрели вопрос о том, может ли медленная конвекция во внутреннем ядре быть объяснением анизотропии, обнаруженной в сейсмических исследованиях. В 2009 году Баффет оценил вязкость внутреннего ядра в 1018 Па·с, что в 1023 раз больше вязкость воды и более чем в миллиард раз больше вязкости смолы.[40] 

История формирования теорий геодинамо[править | править код]

Гипотеза геодинамо Джозефа Лармора[править | править код]

В 1919 году Джозеф Лармор предложил гипотезу геодинамо в соответствии с которой электрические токи в жидкой внешней части ядра, вызванные вращением внутренней части, генерируют глобальное магнитное поле. Открытым оставался вопрос о том, почему в условиях гигантских давлений и температур, с учётом громадной силы трения внутреннее твёрдое ядро не прекращает своё вращение.[41]

Том Каулинг в 1934 году доказал несостоятельность теории Лармора. Теорема Каулинга о невозможности стационарного осесимметричного МГД-динамо устанавливает невозможность реализации самоподдерживающегося механизма генерации магнитного поля Земли потоками вещества во внешнем жидком металлическом ядре за счёт вращения твёрдого внутреннего ядра. Такая система не обеспечивает собственной устойчивости (затухает).[42]

Рис. 20. Диаграмма с изображением полоидального (θ) направления, обозначенное красной стрелкой, и тороидальное (ζ или же φ) направление, обозначенное синей стрелкой.

Гипотеза Уолтера Эльзассера обратного механизма[править | править код]

Уолтер М. Эльзассер, считающийся «отцом» когда-то популярной теории динамо, в качестве объяснения магнетизма Земли, предположил, что это магнитное поле возникает в результате электрических токов, индуцированных самоподдерживающемся динамо во внешнем жидком ядре Земли. Его динамо приводилось в действие конвекцией в жидком внешнем ядре при помощи механизма обратной связи между потоками, имеющими две разные геометрии, тороидальную и полоидальную.[43]

Эта гипотеза считалась революционной, поскольку отпадала необходимость поддерживать вращение внутреннего твёрдого ядра за счёт энергии геодинамо.

Чтобы удерживать магнитное поле от омического (электрического сопротивления) затухания, которое произойдёт практически мгновенно в геологическом масштабе времени для дипольного поля (примерно через 20 000 лет), внешнее ядро ​​должно быть конвективным. Конвекция, в этом случае, представляет из себя сочетание тепловой (только за счёт тепла) и композиционной (за счёт тепла, кориолисовой силы и др.) циркуляции. Мантия контролирует скорость, с которой тепло исходит из ядра.[43]

Источники тепла включают гравитационную энергию, выделяемую при сжатии ядра, гравитационную энергию, выделяемую отторжением лёгких элементов (вероятно, серы, кислорода или кремния) на внутренней границе ядра по мере его роста, скрытую теплоту кристаллизации на внутренней границе ядра, и радиоактивность калия, урана и тория.[43]

Несостоятельность теории заключается в её неспособности объяснить недипольный характер глобального магнитного поля Земли (мировые магнитные аномалии), инверсии магнитного поля, смещение магнитных полюсов, геомагнитные вековые вариации, геомагнитные рывки. Кроме того, не были произведены расчёты в отношении способности всех перечисленных источников энергии для обеспечения жизнеспособности геодинамо на протяжении 4,3 млрд лет существования Земли.

Численное моделирование магнитного поля Земли[править | править код]

Постройка сверхбыстрых компьютеров, начиная со второй половины прошлого века, позволила приступить к численному моделированию магнитного поля Земли.

Полученные результаты показали несостоятельность выдвигаемых теорий в отношении источника планетарного магнитного поля. В основном модели были ориентированы на процесс генерации магнитного поля путём конвекции в жидком внешнем ядре планеты. Исследователи пытались воссоздать численно генерацию сильного поля при однородной температуре поверхности внутреннего твёрдого ядра при исключительно высокой вязкости внешнего жидкого ядра.

Вычисления, которые включали более реалистичные значения параметров, давали магнитные поля, которые были мало похожи на реально наблюдаемые, однако указывали на возможность уточнения параметров модели, которые в конечном итоге могли бы привести к точному аналитическому описанию.

Динамо-механизм конвекционных ячеек[править | править код]

Рис. 21. Схема динамо-механизма на основе конвекционных потоков. Изображение предоставлено: Википедия.

Одной из упомянутых выше моделей является динамо-механизм при помощи конвекционных потоков (Рис. 21) расплавленного металла во внешнем жидком ядре. Предполагается, что циркулирующие по замкнутому контуру токи генерируют магнитное поле. Из-за вращения твёрдого ядра согласно теореме Тейлора-Праудмена скорость потоков постоянна вдоль вертикальной оси образующихся таким образом столбов Тейлора, заключённых внутри цилиндров, ограниченных твёрдым внутренним ядром и мантией, и закрученным подобно циклонам и антициклонам в атмосфере Земли. Первичные (по/против часовой стрелки) и вторичные (вертикальные сходящиеся/расходящиеся на экваторе) потоки вытягивают и поворачивают линии магнитного поля, превращая азимутальную компоненту в меридиональную и затем обратно.

Рис. 22. Расположение конвективных ячеек. Изображение предоставлено: Katayama J. S., Matsushima M., Honkura Y.

Кроме допущенной грубой ошибки на Рис. 21 (представленная схема направлений закручивания северных и южных конвекционных потоков должны сводить силовые линии магнитного поля к ядру) представленная модель несостоятельна с физической точки зрения. В частности:

  1. неизвестен механизм как возникновения, так и перемещения расплавленным металлом свободных электронов в конвекционных потоках;
  2. геометрическая форма вихрей не коррелирует со сферическим характером распределения слоёв ядра: конвекционные потоки должны иметь заужения вблизи внешней и центральной части жидкого ядра;
  3. соседние параллельные друг другу конвекционные потоки должны иметь противоположные направления вращения (как на Рис. 22): в противном случае магнитные поля соседних однонаправленных вихрей разрушат друг друга;
  4. загадкой остаётся источник энергии и механизм, которые позволяют перемещать вещество внешнего жидкого ядра общей массой порядка кг в условиях громадных давлений (50–300 ГПа) и температур ( 4400–6100 °C)[44].

Более реалистичное расположение конвективных ячеек изображено на Рис. 22. Выровненные почти параллельно оси вращения конвективных ячеек визуализированы с помощью изоповерхностей в z компоненте завихрённости W . Жёлтая ( W z > 0) и зелёная ( W z <0) поверхности указывают циклонические и антициклонические конвективные ячейки.[45]

Вместе с тем, такое расположение источников магнитного поля будет проявляться на поверхности Земли в районе полюсов в виде магнитного поля сложной геометрии (несоответствие реальности).

Кроме того, несостоятельность модели конвекционных потоков заключается ещё и в её неспособности объяснить недипольный характер глобального магнитного поля Земли (мировые магнитные аномалии), инверсии магнитного поля, смещение магнитных полюсов, геомагнитные вековые вариации, геомагнитные рывки. Не были произведены расчёты в отношении способности всех перечисленных источников энергии для обеспечения жизнеспособности геодинамо на протяжении 4,3 млрд лет существования Земли.

Самоподдерживающееся сверхкритическое динамо[править | править код]

Рис. 23. Компьютерное моделирование магнитного поля Земли. Изображение предоставлено: G. Glatzmaier.

В 1995 году Г. А. Глатцмайер и П. Х. Робертс предложили решение, которое служит грубым аналогом геодинамо и представляет из себя самоподдерживающееся сверхкритическое динамо: первое трёхмерное (3D), зависящее от времени, самосогласованное численное решение магнитогидродинамических (МГД) уравнений, которые описывают тепловую конвекцию и генерацию магнитного поля в быстро вращающейся сферической жидкой оболочке с твёрдым проводящим внутренним ядром.[46]

На Рис. 23: слева — нормальное дипольное магнитное поле, типичное для долгих лет между сменами полярности, справа — сложное магнитное поле Земли во время переворота в обратном направлении.

Эта модель поддерживает магнитное поле в течение трёх периодов магнитной диффузии, примерно 40 000 лет. Скорость жидкости во внешнем ядре достигает максимум 0,4 см/с, а иногда магнитное поле может достигать 560 Гс.[46]

Магнитная энергия обычно примерно в 4000 раз превышает кинетическую энергию конвекции, которая её поддерживает. Вязкая и магнитная связь как с внутренним ядром внизу, так и с верхней мантией вызывает зависящие от времени изменения в их соответствующих скоростях вращения.[46]

Внутреннее ядро ​​обычно вращается быстрее мантии, и декадные вариации аналогичны тем, которые наблюдаются для Земли. Картина и амплитуда радиального магнитного поля на границе ядро-мантия (ЯМГ) и его вековая вариация также аналогичны наблюдаемым на поверхности планеты.[46]

Критически обескураживающим вопросом к этой модели является проблема источника и механизма вращения ядра планеты, которое постоянно обгоняет в своём движении мантию. Кроме того, вращающий момент ядра должен передаваться земной мантии и коре — вызывать общее и громадное в геологических масштабах времени ускорение Земли.

Как и выше описанные модели, модель самоподдерживающегося сверхкритического динамо неспособна объяснить недипольный характер глобального магнитного поля Земли (мировые магнитные аномалии), геомагнитные вековые вариации, геомагнитные рывки. Кроме того, не были произведены расчёты в отношении способности всёх перечисленных источников энергии для обеспечения жизнеспособности геодинамо на протяжении 4,3 млрд лет существования Земли.

Рис. 24. Моделирование магнитного поля в ядре Земли. Изображение предоставлено: Julien Aubert, IPGP/CNRS/CNRS Photothèque.

Моделирование магнитных рывков[править | править код]

Космическая миссия ЕКА Swarm запустила 22 ноября 2013 г. (миссия длится до настоящего времени) группировку из трёх спутников для сбора данных в отношении магнитного поля Земли, целью которого является создание компьютерной модели геомагнитных рывков.[47]

По мнению команды исследователей геомагнитные рывки являются следствием электромагнитных волн, излучаемых внутри ядра. Когда расплавленное вещество поднимается вверх, чтобы достичь внешней поверхности ядра Земли, оно производит мощные волны вдоль силовых линий магнитного поля вблизи ядра. Это приводит к резким изменениям потока жидкости под магнитным полем.[48]

Рывки возникают из поднимающихся сгустков металла, которые образуются на поверхности внутреннего твёрдого ядра за 25 лет до того, как произойдёт соответствующий толчок.[48]

Линии магнитного поля (оранжевые) растягиваются, скручиваются и складываются турбулентной конвекцией, приводящей к сдвигу электропроводящей жидкости (красные и синие линии). Гидромагнитные волны запускаются, когда сдвиг смещается относительно силовых линий, и распространяются вдоль этих линий к поверхности ядра, где они могут фокусироваться и вызывать геомагнитные рывки.[49]

Главная проблема представленной модели состоит в неспособности объяснить причину однополярности генерируемого магнитного поля ни в процессе геомагнитных рывков, ни в перманентных мировых геомагнитных аномалиях.

Проведённое моделирование также неспособно объяснить инверсии магнитного поля, смещение магнитных полюсов, геомагнитные вековые вариации, а также причины и условия жизнеспособности геодинамо на протяжении 4,3 млрд лет существования Земли.

Помимо всего прочего, пищей для размышления является то обстоятельство, что изображённое на Рис. 24 движение материи во внешней жидкой части ядра далеко от упорядоченности, а также не имеет признаков осесимметричности, как это показано на рисунках 21-23.

См. также[править | править код]

Палеонтологический парадокс

Вариация интенсивности гравитационного поля Земли

Литература[править | править код]

  1. Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет. — М.: Наука, 1978. — 192 с.
  2. Криволуцкий А. Е. Голубая планета. Земля среди планет. Географический аспект. — М.: Мысль, 1985. — С. 228.

Примечания [править | править код]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 А. В. Викулин. VII. Геомагнитное поле и электромагнетизм Земли // Введение в физику Земли. Учебное пособие для геофизических специальностей вузов.. — Издательство Камчатского государственного педагогического университета, 2004. — 240 с. — ISBN 5-7968-0166-X. (см. ISBN )
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Наука о Земле: Магнитное поле Земли. Влияние Солнца на магнитосферу
  3. Brunhes B., David P, Sur la direction d’aimantation dans des couches d’argile transformée en brique par des coulées de lave, Comptes rendus de l’Académie des sciencesvol. 133,‎ p. 155-157.
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 Cox A.. Plate tectonics and geomagnetic reversals. — 1. — W. H. Freeman, 1973. — ISBN 978-0-7167-0258-0.
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 Glen W. The Road to Jaramillo: Critical Years of the Revolution in Earth Science. — 1. — Stanford University Press, 1982. -  ISBN 0-8047-1119-4
  6. Matthews D. H., Vine F. J. Magnetic Anomalies Over Oceanic Ridges (англ.) // Nature. — 1963-09. — Vol. 199, iss. 4897. — P. 947–949. — [стандартный серийный номер|ISSN]1476-4687. — [[1]]:10.1038/199947a0.
  7. Kearey P., Klepeis K. A., Vine, F. J. Global tectonics. — 3 — Chichester: Wiley-Blackwell, 2009. С. 74-77. —  ISBN 978-1-4051-0777-8
  8. Coe R. S., Mochizuki N, Jicha B. R., Singer B. S.. Synchronizing volcanic, sedimentary, and ice core records of Earth’s last magnetic polarity reversal (англ.) // Science Advances. — 2019-08-01. — Vol. 5, iss. 8. — P. eaaw4621. — [стандартный серийный номер|ISSN2375-2548. — [[2]]:10.1126/sciadv.aaw4621.
  9. Johnson S. K.. The last magnetic pole flip saw 22,000 years of weirdness - When the Earth's magnetic poles trade places, they take a while to get sorted". Ars Technica, 11 August 2019.
  10. Clement B. M. . Dependence of the duration of geomagnetic polarity reversals on site latitude (англ.) // Nature. — 2004-04. — Vol. 428, iss. 6983. — P. 637–640. — [стандартный серийный номер|ISSN1476-4687. — [[3]]:10.1038/nature02459.
  11. Glatzmaier G. A.,. Coe R. S. 8.11 - Magnetic Polarity Reversals in the Core // Treatise on Geophysics (Second Edition) / Gerald Schubert. — Oxford: Elsevier, 2015-01-01. — С. 279–295. — [9780444538031].
  12. 12,0 12,1 Newitt L. R., Chulliat A., Orgeval J. -J..Location of the North Magnetic Pole in April 2007 // Earth, Planets and Space. — 2009-06-01. — Т. 61, вып. 6. — С. 703–710. — [стандартный серийный номер|ISSN1880-5981. — [[4]]:10.1186/BF03353178.
  13. Wandering of the Geomagnetic Poles. Website NOAA.
  14. Trevor Nace. Earth's Magnetic North Pole Has Officially Moved (англ.). Forbes.
  15. 15,0 15,1 15,2 15,3 15,4 Печерский Д. М. Петромагнетизм и палеомагнетизм: справочное пособие для специалистов из смежных областей науки. // М.: Наука, — 1985. — 128 с.
  16. Main Field Total Intensity (F). US/UK World Magnetic Model - 2019.0 // Natonal Centers for Environmental Information. NOAA.
  17. 17,0 17,1 17,2 17,3 Merrill R. T., McElhinny M. W., McFadden, P. L. . The Magnetic Field of the Earth: Paleomagnetism, the Core, and the Deep Mantle. // Academic Press. — 1996. — С. 531 —  ISBN 978-0124912465.
  18. Gubbins D., Kent D. V., Laj C., Jackson A., Jonkers A. R. T.. Four centuries of geomagnetic secular variation from historical records // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. — 2000-03-15. — Т. 358, вып. 1768. — С. 957–990. — [[5]]:10.1098/rsta.2000.0569.
  19. Constable C. Dipole Moment Variation. // In Gubbins, David; Herrero-Bervera, Emilio (eds.). Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism. Springer-Verlag. — 2007. — pp. 159-161. — doi:10.1007/978-1-4020-4423-6_67. ISBN 978-1-4020-3992-8.
  20. Dumberry M., Finlay.' C. C.Eastward and westward drift of the Earth's magnetic field for the last three millennia // Earth and Planetary Science Letters. — 2007-02-15. — Т. 254, вып. 1. — С. 146–157. — ISSN: 0012-821X. — DOI: 10.1016/j.epsl.2006.11.026.
  21. 21,0 21,1 21,2 De Michelis P. ,Tozzi R., Meloni A. Geomagnetic jerks: observation and theoretical modeling. Memorie della Società Astronomica Italiana, 2005, — Vol. 76, pp. 957–960. — ISSN (P) 0037-8720 ISSN (E) 1824-016X
  22. Courtillot V., J.-L. Le Mouël, On the long-period variations of the Earth’s magnetic field from 2 months to 20 years, // J. Geophys. Res.,1976.  — 81, 2941–2950. — ISSN 0148-0227.
  23. Courtillot V. and J.-L. Le MouëlGeomagnetic secular variation impulses, // Nature,1984. — 311, 709–716, — ISSN (papier) 0028-0836.
  24. 24,0 24,1 Mandea M.,Bellanger E, Le Mouël J.-L. A geomagnetic jerk for the end of the 20th century? // Earth and Planetary Science Letters, 2000. — Volume 183, Issues 3-4, — Pages 369–373. — DOI:10.1016/S0012-821X(00)00284-3.
  25. 25,0 25,1 Olsen N.,Mandea M. Investigation of a secular variation impulse using satellite data: The 2003 geomagnetic jerk. Earth and Planetary Science Letters, 2007, — Volume 255, Issues 1-2. — Pages 94–105. — DOI:10.1016/j.epsl.2006.12.008.
  26. 26,0 26,1 Aubert J., Finlay C. C. Geomagnetic jerks and rapid hydromagnetic waves focusing at Earth's core surface. // Nature Geoscience, 21 April 2019. — 12 (5): 393–398. — DOI:10.1038/s41561-019-0355-1. ISSN 1752-0894.
  27. Florindo F. et al. Could the Mw = 9.3 Sumatra earthquake trigger a geomagnetic jerk? (англ.) // Eos, Transactions American Geophysical Union. — 2005. — Vol. 86, iss. 12. — P. 123–123. — [стандартный серийный номер|ISSN2324-9250. — DOI:10.1029/2005EO120004.
  28. Weiss N. Dynamos in planets, stars and galaxies. // Astronomy and Geophysics, 2002. — 43 (3): 3.09–3.15. — DOI:10.1046/j.1468-4004.2002.43309.x.
  29. Earth's Interior (англ.). Science & Innovation (18 January 2017). Дата обращения 19 сентября 2019.
  30. 30,0 30,1 Ahrens T. J. Global earth physics a handbook of physical constants  — 3 —  Washington, DC: American Geophysical Union, 1995. —  ISBN 9780875908519.
  31. Monnereau M. et al. . Lopsided Growth of Earth's Inner Core. // Science. — May 21, 2010). — 328 (5981): 1014-1017.  —  DOI:10.1126/science.1186212.
  32. Engdahl E. R., Flinn E. A., Massé R. P. Differential PKiKP Travel Times and the Radius of the Inner Core. // Geophysical Journal International — 1974 — 39 (3): 457–463. — DOI:10.1111/j.1365-246x.1974.tb05467.x.
  33. Alfè D., Gillan M. J., Price G. D.Composition and temperature of the Earth’s core constrained by combining ab initio calculations and seismic data // Earth and Planetary Science Letters. — 2002-01-30. — Т. 195, вып. 1. — С. 91–98. — [стандартный серийный номер|ISSN0012-821X. — [[6]]:10.1016/S0012-821X(01)00568-4.
  34. Alfè D., Gillan M. J., Price G. D.. Ab initio chemical potentials of solid and liquid solutions and the chemistry of the Earth’s core // The Journal of Chemical Physics. — 2002-04-11. — Т. 116, вып. 16. — С. 7127–7136. — [стандартный серийный номер|ISSN0021-9606. — [[7]]:10.1063/1.1464121.
  35. Alfè D., Gillan M. J., Vočadlo L., Brodholt J., Price G. D.The ab initio simulation of the Earth's core // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. — 2002-06-15. — Т. 360, вып. 360 (1795). — С. 1227–1244. — [[8]]:10.1098/rsta.2002.0992.
  36. Sun Fact Sheet. NASA.
  37. Anzellini S, Dewaele A., Mezouar M., Loubeyre P., Morard G.. Melting of Iron at Earth’s Inner Core Boundary Based on Fast X-ray Diffraction (англ.) // Science. — 2013-04-26. — Vol. 340, iss. 6131. — P. 464–466. — [стандартный серийный номер|ISSN1095-9203 0036-8075, 1095-9203. — [[9]]:10.1126/science.1233514.
  38. Anzellini S. Phase diagram of iron under extreme conditions measured with time resolved methods. — PhD Thesis of Physics. — Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014-5. — NNT: 2014PA066155. — tel-01164980.
  39. Buffett B. A. . Tidal dissipation and the strength of the Earth’s internal magnetic field (англ.) // Nature. — 2010-12. — Vol. 468, iss. 7326. — P. 952–954. — [стандартный серийный номер|ISSN1476-4687. — [[10]]:10.1038/nature09643.
  40. Buffett B. A. Onset and orientation of convection in the inner core (англ.) // Geophysical Journal International. — 2009-11-01. — Vol. 179, iss. 2. — P. 711–719. — [стандартный серийный номер|ISSN0956-540X. — [[11]]:10.1111/j.1365-246X.2009.04311.x.
  41. Larmor J. How could a rotating body such as the Sun become a magnet. // Reports of the British Association. - 1919. - T. 87. - P. 159-160
  42. Cowling T. G. The Magnetic Field of Sunspots (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Oxford University Press, 1933. - Vol. 94. - P. 39-48. - doi: 10.1093/mnras/94.1.39.
  43. 43,0 43,1 43,2 Elsasser W. M. Induction Effects in Terrestrial Magnetism Part I. Theory. // Physical Review 69 (3-4), P. 106-116. - doi: 101103 / PhysRev.69.106.
  44. De Wijs G. A. et al. The viscosity of liquid iron at the physical conditions of the Earth's core. // Nature. 392 (6678): 805. - doi: 10.1038/33905
  45. Kono M., Roberts P. H. Recent Geodynamo Simulations and Observations of the Geomagnetic Field (англ.) // Review of Geophysics. - 2002. - Vol. 40, iss. 4. - P. 4-1-1-53. - ISSN 1944-9208. - doi: 10.1029/2000RG000102.
  46. 46,0 46,1 46,2 46,3 Glatzmaiers G. A., Roberts P. H. A Three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal (англ.) // Nature. - 1995. - vol. 377, iss. 6546. - P. 203-209. - doi: 10.1038/377203a0.
  47. Swarm - Earth Online. earth.esa.int. Дата обращения: 12 апреля 2021.
  48. 48,0 48,1 Swarm helps explain Earth's magnetic jerks (англ.). www.esa.int. Дата обращения: 12 апреля 2021.
  49. Simulation of the magnetic field in Earth’s core (англ.) European Space Agency. Дата обращения 20 сентября 2019.
Материалы сообщества доступны в соответствии с условиями лицензии CC-BY-SA, если не указано иное.