Геомагнетизм и палеомагнетизм
Земля генерирует магнитное поле в своем расплавленном ядре, и запись этого поля, застывшая в горных породах, сохраняет историю инверсий и движения континентов, что лежит в основе тектоники плит.
Definition
Геомагнетизм — это изучение магнитного поля Земли, его пространственной структуры, временных вариаций и происхождения в геодинамо, тогда как палеомагнетизм — это изучение ископаемой намагниченности, записанной в горных породах, используемое для реконструкции поведения поля в прошлом и движения тектонических плит.
Scope
Эта область охватывает магнитное поле Земли и его историю: современное геомагнитное поле и его описание как геоцентрического диполя плюс высшие гармоники, его вековые вариации и его генерацию геодинамо во внешнем жидком ядре. Она рассматривает палеомагнетизм, запись прошлых направлений поля и полярностей в горных породах, геомагнитную шкалу инверсий, а также магнетизм горных пород и окружающей среды. Акцент делается на происхождении поля в динамике ядра и на извлечении палеомагнитной записи из магнитных минералов.
Sub-topics
Core questions
- Как описывается геомагнитное поле и как оно меняется со временем?
- Как движение жидкости в жидком ядре генерирует и поддерживает поле?
- Как горные породы записывают древнее магнитное поле и насколько надежна эта запись?
- Что инверсии полярности и кажущееся блуждание полюсов раскрывают об истории Земли и движении плит?
Key concepts
- Геоцентрический аксиальный диполь и компоненты геомагнитного поля
- Вековые вариации и западный дрейф
- Геодинамо и магнитогидродинамика ядра
- Геомагнитные инверсии полярности и шкала полярности
- Остаточная намагниченность и магнетизм горных пород
Key theories
- Теория геодинамо
- Геомагнитное поле поддерживается самовозбуждающимся динамо-эффектом: конвективное и вращательное движение электропроводящего жидкого железа во внешнем ядре индуцирует токи, которые регенерируют поле, противодействуя омическому затуханию.
- Палеомагнитная запись и инверсии
- Магнитные минералы фиксируют направление окружающего поля при образовании горных пород, поэтому упорядоченные последовательности нормальной и обратной намагниченности выявляют глобальную историю инверсий и, посредством кажущегося блуждания полюсов, прошлые положения континентов.
Clinical relevance
Геомагнетизм обеспечивает шкалу инверсий полярности, которая калибрует спрединг морского дна и движения плит, поддерживает магнитную съемку и навигацию, а также ограничивает модели динамики ядра; экологический магнетизм помогает в палеоклиматических исследованиях и исследованиях загрязнений.
History
Гильберт в 1600 году утверждал, что Земля сама является магнитом, Гаусс в 1830-х годах заложил строгие математические основы описания поля, Брюн в 1906 году открыл обратно намагниченные породы, а теория динамо середины XX века и палеомагнитная шкала инверсий стали центральным доказательством тектоники плит.
Key figures
- William Gilbert
- Carl Friedrich Gauss
- Bernard Brunhes
- Edward Bullard
Related topics
Seminal works
- merrill1996
- butler1992
- fowler2005
Frequently asked questions
- Откуда берется магнитное поле Земли?
- Оно генерируется геодинамо: конвектирующее, электропроводящее расплавленное железо во внешнем ядре, организуемое вращением Земли, приводит в движение электрические токи, которые поддерживают поле, подобно тому, как самовозбуждающееся динамо поддерживает свой собственный магнетизм.
- Как магнетизм горных пород помогает реконструировать движения плит?
- При образовании горные породы записывают направление магнитного поля, включая его полярность; сравнение этих ископаемых направлений на разных континентах и симметричных магнитных полос на морском дне показывает, как плиты и континенты перемещались в течение геологического времени.