Tutkijat ovat hämmentäneet maapallon magneettikentän syitä monien vuosien ajan. Vastaus tähän kysymykseen saatiin vasta äskettäin. Kävi ilmi, että tietyt olosuhteet ovat välttämättömiä magneettikentän muodostumiselle.
Joitakin hypoteeseja maapallon magneettikentän alkuperästä
Viime vuosisadalla useat tutkijat ovat esittäneet useita oletuksia siitä, kuinka maapallon magneettikenttä muodostuu. Yhden heistä mukaan kenttä ilmestyy seurauksena planeetan pyörimisestä akselinsa ympäri.
Se perustuu utelias Barnett-Einstein -efektiin, joka on, että kun mikä tahansa runko pyörii, syntyy magneettikenttä. Tässä vaikutuksessa olevilla atomeilla on oma magneettinen momenttinsa, kun ne pyörivät akselinsa ympäri. Näin ilmestyy maapallon magneettikenttä. Tämä hypoteesi ei kuitenkaan kestänyt kokeellisia testejä. Kävi ilmi, että sellaisella ei-triviaalisella tavalla saatu magneettikenttä on useita miljoonia kertoja heikompi kuin todellinen.
Toinen hypoteesi perustuu magneettikentän esiintymiseen johtuen varautuneiden hiukkasten (elektronien) pyöreästä liikkeestä planeetan pinnalla. Se osoittautui myös kestämättömäksi. Elektronien liike voi aiheuttaa hyvin heikon kentän ulkonäön, ja lisäksi tämä hypoteesi ei selitä maapallon magneettikentän inversiota. Tiedetään, että pohjoinen magneettinen napa ei ole sama kuin maantieteellinen pohjoinen.
Aurinkotuulen ja vaipan virtaukset
Maan ja muiden aurinkokunnan planeettojen magneettikentän muodostumismekanismia ei ole täysin ymmärretty, ja se on toistaiseksi mysteeri tutkijoille. Siitä huolimatta yksi ehdotettu hypoteesi selittää melko hyvin reaalikentän inversio ja induktion suuruus. Se perustuu maapallon sisäisten virtausten ja aurinkotuulen työhön.
Maan sisäiset virtaukset virtaavat vaipassa, joka koostuu aineista, joilla on erittäin hyvä johtavuus. Virran lähde on ydin. Energia siirtyy ytimestä maan pinnalle konvektiolla. Täten vaipassa havaitaan aineen jatkuva liike, joka muodostaa magneettikentän hyvin tunnettujen varautuneiden hiukkasten liikelain mukaan. Jos yhdistämme sen ulkonäön vain sisäisiin virtauksiin, käy ilmi, että kaikilla planeetoilla, joiden pyörimissuunta on sama kuin maan pyörimissuunta, on oltava identtinen magneettikenttä. Se ei kuitenkaan ole. Jupiterin maantieteellinen pohjoisnapa on sama kuin pohjoisen magneettinavan.
Maan magneettikentän muodostumiseen eivät liity vain sisäiset virrat. Sen on jo pitkään tiedetty reagoivan aurinkotuuleen, auringosta tulevaan korkeaenergisten hiukkasten virtaan sen pinnalla tapahtuvien reaktioiden seurauksena.
Aurinkotuuli on luonteeltaan sähkövirta (varattujen hiukkasten liike). Maan pyöriminen kantaa sen läpi pyöreän virran, joka johtaa maapallon magneettikentän ulkonäköön.
