地球为何有磁场？

地球为何有磁场？这是个好问题。地球确实是⼀块磁铁，尽管它很弱。好的冰箱贴⽐它强200倍。作为⼀个⾮常粗略的近似，你可以把地球的磁场想象成⼀块位于地球中⼼的条形磁铁所形成的，它（磁铁）⼤致与地球⾃转轴⼀致，但倾斜了⼤约11度。这块条形磁铁的南北轴与地球表⾯相交的点称为地磁（南北）极。由于磁铁轴的倾斜，地磁南北极与地理南北极不在同⼀位置。

磁场从何⽽来？没有⼈知道确切的答案，但公认的理论是地球像发电机⼀样运转。要理解这是如何⼯作的，⾸先要记住⼀些你可能在学校学过的物理知识。当你在磁场中移动导电材料时，材料中就会产⽣电流，这⼀过程被称为电磁感应。这⼀过程也发⽣在为⾃⾏⻋灯供电的发电机中。⽽与之相反，电流也可以产⽣磁场。

地球有⼀个坚固的内核，它的⼤⼩和⽉球差不多，但温度和太阳表⾯⼀样⾼。内核被液态的外核包围，外核主要由熔化的可以导电的铁⽔组成。地球深层发⽣的各种过程导致液态外核不断运动(液体对流)。为了搞清楚发电机理论，我们可以假设最初有⼀个磁场。不⽤担⼼这个磁场是从哪⾥来的，因为我们只需要它来启动“地球发电机”。由于导电液态外核在磁场内运动，其中产⽣了电流。由于地球的⾃转，这些电流呈螺旋状排列。

这些电流反过来产⽣了⾃⼰的磁场，并增强了原来的磁场，从⽽使得地磁场演变成我们今天看到的这种样⼦。由于液态外核不断对流，电流不断产⽣，所以磁场可以在很⻓⼀段时间内维持⾃⼰。因为液态外核的运动是复杂多变的，所以磁场的⾏为也是⼗分复杂的。

以上论述给出了发电机理论的⼀个（极其粗略的）轮廓，但细节远不简单。

为了真正理解发⽣了什么，为了计算地球磁场的确切形状并预测它将如何演变，你需要将描述流体运动的数学与描述电磁的数学结合起来。⼈们已经做到了，并提出了⼀个拥有优美名字的理论——磁流体动⼒学。该理论不仅可以⽤来描述地球磁场，还可以⽤来描述其他⾏星和恒星产⽣的磁场。了解这些磁场可以告诉我们很多信息：⽐如天体的组成成分以及它如何与环境相互作⽤等等。