This is a good article. Click here for more information.

지구 자기장

Earth's magnetic field
에 대한 기사
전자기학
Solenoid
정전기학
자기 정역학
전기역학
전기망
자기회로
공변 공식
사이언티스트
역전 사이의 정상 극성의 주기에서 지구의 장에 대한 컴퓨터 시뮬레이션.[1] 선은 자기장 선을 나타내며, 자기장이 중앙을 가리키면 파란색, 멀어지면 노란색을 나타냅니다. 지구의 회전축은 중앙에 있고 수직입니다. 촘촘한 선들의 무리들은 지구의 중심부 안에 있습니다.[2]

지자기장이라고도 알려진 지구의 자기장은 지구 내부에서 우주로 뻗어나가는 자기장으로, 태양에서 나오는 하전 입자 흐름인 태양풍과 상호 작용합니다. 자기장은 지구의 외핵에 있는 녹은 철과 니켈 혼합물의 대류 전류의 운동으로 인해 전류에 의해 발생합니다. 이러한 대류 전류는 열이 중심부에서 빠져나가면서 발생하는데, 이 과정을 지구역학이라고 합니다.

지구 표면의 자기장의 크기는 25에서 65μT (0.25에서 0.65G)입니다.[3] 대략적으로 지구의 회전축에 대해 현재 약 11°의 각도로 기울어진 자기 쌍극자의 장으로 나타나는데, 마치 그 각도에 거대한 막대자석이 지구의 중심을 통과하여 놓여 있는 것처럼 보입니다. 북극 지자기극은 실제로 지구 자기장의 남극을 나타내며, 반대로 남극은 지구 자기장의 북극에 해당합니다(반대의 자극이 끌어당겨 자석의 북쪽 끝이 나침반 바늘처럼 지구의 남극 자기장을 가리키기 때문입니다). 지리적 북극 근처의 북극 지자기극) 2015년 현재, 북극은 캐나다 누나부트의 엘즈미어 섬에 위치해 있습니다.

북극과 남극은 보통 지리적 극 근처에 위치해 있지만, 지질학적 시간 척도를 통해 천천히 그리고 지속적으로 이동하지만, 일반적인 나침반이 항해에 유용하게 사용될 수 있을 정도로 충분히 느립니다. 그러나 평균 수십만 년의 불규칙한 간격으로 지구의 장이 역전되고 북극과 남극이 각각 갑자기 자리를 바꿉니다. 이러한 지자기극의 반전은 과거에 지자기장을 계산하는 데 있어서 고생물학자들에게 가치가 있는 기록을 바위에 남깁니다. 그러한 정보는 차례로 판 구조론의 과정에서 대륙과 해저의 움직임을 연구하는 데 도움이 됩니다.

자기권은 우주에서 지구 자기장의 범위에 의해 정의되는 전리권 위의 지역입니다. 그것은 수만 킬로미터를 우주로 뻗어나가고, 그렇지 않으면 해로운 자외선으로부터 지구를 보호하는 오존층을 포함하여 대기의 상층부를 벗겨낼 태양풍과 우주 광선의 대전된 입자로부터 지구를 보호합니다.

유의성

지구의 자기장은 태양풍의 대부분을 굴절시키고, 태양풍의 대전입자는 그렇지 않으면 유해한 자외선으로부터 지구를 보호하는 오존층을 떼어냅니다.[4] 한 가지 박리 메커니즘은 가스가 태양풍에 의해 뜯겨 나가는 자기장의 기포에 걸리는 것입니다.[5] 태양풍에 의한 이온의 소거로 인한 화성의 대기로부터의 이산화탄소 손실의 계산은 화성의 자기장의 소멸이 화성의 대기의 거의 완전한 손실을 초래했음을 나타냅니다.[6][7]

지구의 과거 자기장에 대한 연구는 고생물학으로 알려져 있습니다.[8] 지구 자기장의 극성은 화성암에서 기록되며, 따라서 자기장의 반전은 해저가 퍼져 있는 대양저 능선을 중심으로 한 "줄무늬"로 감지될 수 있는 반면, 반전 사이의 지자기 극의 안정성은 고생물학이 대륙의 과거 움직임을 추적할 수 있게 했습니다. 반전은 또한 암석과 퇴적물을 연대 측정하는 방법인 자기 계층화의 기초를 제공합니다.[9] 또한 자기장은 지각을 자화시키고, 자기 이상은 금속 광석의 퇴적물을 검색하는 데 사용될 수 있습니다.[10]

인간은 11세기부터 길 찾기와 12세기부터 항해를 위해 나침반을 사용해왔습니다.[11] 자기편향이 시간에 따라 변하기는 하지만, 이러한 방황은 단순한 나침반이 항해에 유용하게 남아있을 수 있을 정도로 충분히 느립니다. 자기수용체를 이용하여, 어떤 종류의 박테리아에서 비둘기에 이르기까지 다양한 다른 유기체들은 지구의 자기장을 방향과 항해에[citation needed] 사용합니다.

특성.

어느 위치에서든 지구 자기장은 3차원 벡터로 표현될 수 있습니다. 그 방향을 측정하는 일반적인 절차는 나침반을 사용하여 자기북 방향을 결정하는 것입니다. 진정한 북쪽에 대한 각도는 기울기()D 또는 변화입니다. 자기장이 수평과 이루는 각도는 자기북을 기준으로 기울어짐()I 또는 자기 딥입니다. 자기장의 세기()F는 자석에 작용하는 힘에 비례합니다. 또 다른 일반적인 표현은 (북), (동) 및 (아래) 좌표입니다.[12]

지구 자기장을 나타내기 위해 사용되는 공통 좌표계.

강렬함

필드의 강도는 종종 가우스(G)로 측정되지만 일반적으로 마이크로테슬라(μT)에서 1G = 100μT로 보고됩니다. 나노테슬라는 감마(γ)라고도 합니다. 지구의 자기장은 약 25에서 65μT (0.25에서 0.65G) 사이입니다.[13] 이에 비해 강력한 냉장고 자석은 약 10,000μT(100G)의 필드를 가지고 있습니다.[14]

강도 등고선 지도를 등역학적 도표라고 합니다. 세계자기모형에서 볼 수 있듯이 극에서 적도로 갈수록 강도가 낮아지는 경향이 있습니다. 남대서양 변칙에서 최소 강도가 발생하는 반면, 캐나다 북부, 시베리아, 호주 남쪽 남극 해안에서는 최대 강도가 발생합니다.[15]

자기장의 세기는 시간에 따라 변할 수 있습니다. 리버풀 대학의 2021년 고생물학 연구는 지구 자기장이 2억 년마다 강도에 따라 순환한다는 증거의 증가에 기여했습니다. 주 저자는 "기존 데이터 세트와 함께 고려할 때 우리의 연구 결과는 깊은 지구 과정과 관련된 지구 자기장의 강도에서 약 2억 년 주기의 존재를 뒷받침한다"고 말했습니다.[16]

성향

메인 기사 : 마그네틱 딥

기울기는 -90°(최고)에서 90°(아래) 사이의 값을 가정할 수 있는 각도로 제공됩니다. 북반구에서는 들판이 아래를 가리키고 있습니다. 북극에서는 직선으로 내려오다가 위도가 낮아지면서 자기적도에서 수평(0°)이 될 때까지 위쪽으로 회전합니다. 남극점에서 똑바로 올라갈 때까지 위쪽으로 계속 회전합니다. 딥 서클로 기울기를 측정할 수 있습니다.

지구 자기장에 대한 등각선도(경사 등고선 지도)가 아래에 나와 있습니다.

데클로네이션

주 기사: 자기편향

기울기는 실제 북쪽에 대한 필드의 동쪽 편차에 대해 양수입니다. 나침반을 타고 남북으로 향하는 자기력과 천극의 방향을 비교하여 추정할 수 있습니다. 지도는 일반적으로 자기북과 참북의 관계를 나타내는 각도 또는 작은 도표로 기울기에 대한 정보를 포함합니다. 영역의 기울기에 대한 정보는 등각선(각 선이 고정된 기울기를 나타내는 등고선)이 있는 차트로 나타낼 수 있습니다.

지리적 변이

2020년 세계자기모형 [15]지표면의 지구자기장 구성요소

  • Intensity
    강렬함
  • Inclination
    성향
  • Declination
    데클로네이션

쌍극자 근사

지구 극끼리의 관계. A1과 A2는 지리적 극, B1과 B2는 지자기 극, C1(남쪽)과 C2(북쪽)는 자극입니다.
참고 항목: 지구자기장 쌍극자 모형

지구 표면 근처에서 자기장은 지구의 중심에 위치하고 지구의 회전축에 대해 약 11°의 각도로 기울어진 자기 쌍극자의 장에 의해 밀접하게 근사될 수 있습니다.[13] 쌍극자는 대략 강력한 막대 자석과 맞먹으며, 남극점은 지자기 북극점을 향합니다.[17] 놀랍게 보일지도 모르지만, 자석의 북극은 자유롭게 회전하는 것이 허용된다면 대략 북쪽을 가리키기 때문에 (지리적 의미에서) 그렇게 정의됩니다. 자석의 북극은 다른 자석의 남극을 끌어당겨 북극을 밀어내기 때문에 지구 자석의 남극에 끌려야 합니다. 쌍극자 필드는 대부분의 위치에서 필드의 80~90%를 차지합니다.[12]

자극

주 기사: 지자기극
캐나다 북극을 가로지르는 지구 북극의 움직임.

역사적으로, 자석의 북극과 남극은 지구의 자기장에 의해 처음 정의된 것이지, 그 반대는 아니었습니다, 왜냐하면 자석의 첫 번째 용도 중 하나가 나침반 바늘이었기 때문입니다. 자석의 북극은 자석이 매달려 있을 때 지구의 북극에 이끌려 자유롭게 회전할 수 있는 극으로 정의됩니다. 반대극은 끌어당기기 때문에, 지구의 북극은 자기장의 남극(장이 지구 아래로 향하는 곳)입니다.[18][19][20][21]

자극의 위치는 적어도 두 가지 방법으로 정의할 수 있습니다: 국지적 또는 전역적입니다.[22] 로컬 정의는 자기장이 수직인 지점입니다.[23] 이는 기울기를 측정하여 확인할 수 있습니다. 지구의 자기장의 기울기는 북극점에서 90°(아래쪽), 남극점에서 -90°(위쪽)입니다. 그 두 극은 서로 독립적으로 떠돌며 지구상에서 서로 직접적으로 마주보고 있지 않습니다. 북극에서는 일년에 최대 40킬로미터(25마일)의 움직임이 관측되었습니다. 지난 180년 동안 북극은 1831년 부시아 반도의 애들레이드 곶에서 2001년 레졸루트 만에서 600km(370마일)까지 북서쪽으로 이동해 왔습니다.[24] 자기적도는 기울기가 0인 선(자기장은 수평)입니다.

지구의 분야에 대한 세계적인 정의는 수학적 모델을 기반으로 합니다. 가장 잘 맞는 자기 쌍극자의 순간과 평행하게 지구의 중심을 지나는 선을 그으면 지구 표면과 교차하는 두 위치를 남북 지자기극이라고 합니다. 만약 지구의 자기장이 완벽하게 쌍극자라면, 지자기극과 쌍극자는 일치하고 나침반은 그들을 가리킬 것입니다. 그러나 지구의 장은 중요한 비극성 기여를 하기 때문에 극이 일치하지 않고 나침반이 일반적으로 어느 쪽을 가리키지도 않습니다.

자기권

참고 항목: 자기권
자기권의 구조에 대한 예술가의 렌더링. 1) 활 충격. 2) 자기권. 3) 자기권. 4) 자기권. 5) 북꼬리엽. 6) 남방 꼬리엽. 7) 플라스마스피어.

주로 표면에 쌍극자가 존재하는 지구의 자기장은 태양풍에 의해 더욱 바깥쪽으로 왜곡됩니다. 이것은 태양의 코로나를 벗어나 초속 200~1000km의 속도로 가속하는 하전 입자의 흐름입니다. 그들은 자기장인 행성간 자기장(IMF)을 가지고 있습니다.[25]

태양풍은 압력을 가하고, 만약 그것이 지구의 대기에 도달할 수 있다면 그것은 그것을 침식시킬 것입니다. 하지만, 그것은 지구 자기장의 압력에 의해 멀리 떨어져 있습니다. 압력이 균형을 이루는 영역인 자기 일시 정지는 자기권의 경계입니다. 그 이름에도 불구하고, 자기권은 비대칭이며, 태양을 향해 있는 면은 약 10 지구 반지름이지만 다른 면은 200 지구 반지름을 넘는 자기 꼬리로 뻗어 있습니다.[26] 태양풍이 급격하게 느려지는 영역인 활충격은 자기권면의 태양 쪽에 있습니다.[25]

자기권 내부에는 플라스마권, 즉 저에너지 하전 입자를 포함하는 도넛 모양의 영역, 즉 플라스마가 있습니다. 이 지역은 60km 높이에서 시작하여 지구 반지름 3 또는 4까지 확장되며 전리층을 포함합니다. 이 지역은 지구와 함께 회전합니다.[26] 또한 고에너지 이온(0.1~10MeV의 에너지)을 가진 Van Allen 방사선 벨트라고 불리는 두 개의 동심 타이어 모양 영역이 있습니다. 안쪽 벨트는 지구 반지름이 1~2이고 바깥쪽 벨트는 지구 반지름이 4~7입니다. 플라스마스피어와 Van Allen 벨트는 부분적으로 겹치며 겹침의 정도는 태양 활동에 따라 크게 다릅니다.[27]

지구의 자기장은 태양풍을 굴절시킬 뿐만 아니라 대부분 태양계 외부에서 온 고에너지 하전 입자인 우주선을 굴절시킵니다. 많은 우주선들은 태양의 자기권, 즉 태양권에 의해 태양계 밖으로 유지됩니다.[28] 대조적으로, 달에 있는 우주 비행사들은 방사능에 노출될 위험이 있습니다. 2005년에 특히 격렬한 태양 폭발 동안 달 표면에 있었던 사람이라면 누구나 치명적인 양을 받았을 것입니다.[25]

하전 입자 중 일부는 자기권으로 들어갑니다. 이 나선형으로 필드 라인을 돌면서 극 사이를 초당 몇 번씩 왔다 갔다 합니다. 또한 양이온은 서서히 서쪽으로 이동하고 음이온은 동쪽으로 이동하여 고리 전류를 발생시킵니다. 이 전류는 지구 표면의 자기장을 감소시킵니다.[25] 전리층을 뚫고 들어가 그곳의 원자들과 충돌한 입자들은 오로래의 빛을 발생시키고 동시에 X선을 방출합니다.[26]

우주 기상으로 알려진 자기권의 다양한 조건들은 주로 태양 활동에 의해 주도됩니다. 태양풍이 약하면 자기권이 팽창하고, 강하면 자기권을 압축해서 더 많이 들어갑니다. 지자기 폭풍이라고 불리는 특히 격렬한 활동 기간은 코로나 질량 방출이 태양 위에서 분출되고 태양계를 통해 충격파를 보낼 때 발생할 수 있습니다. 이러한 파동은 지구에 도달하는 데 단 이틀이 걸릴 수 있습니다. 지자기 폭풍은 많은 혼란을 야기할 수 있습니다; 2003년의 "할로윈" 폭풍은 나사의 위성의 3분의 1 이상을 손상시켰습니다. 기록된 가장 큰 폭풍인 캐링턴 사건은 1859년에 발생했습니다. 전신선을 교란시킬 정도로 강한 전류를 유도했고, 하와이까지 남쪽으로 오로라가 보고됐습니다.[25][29]

시간 의존성

단기변동

배경: 2000년 자기 폭풍을 보여주는 자기 관측소의 흔적 세트.
Globe: 수평 자기 강도(μT)를 제공하는 관측소 및 등고선의 위치를 보여주는 지도.

시간에 따른 지자기장의 변화는 밀리초에서 수백만 년 사이의 규모입니다. 더 짧은 시간 척도는 대부분 전리층(이온권 다이너모 영역)과 자기권의 전류에서 발생하며, 일부 변화는 지자기 폭풍 또는 일일 전류 변화로 추적될 수 있습니다. 1년 또는 그 이상의 시간 규모에 따른 변화는 대부분 지구 내부, 특히 철이 풍부한 핵의 변화를 반영합니다.[12]

지구의 자기권은 종종 태양 플레어에 의해 지자기 폭풍을 일으켜 오로라의 표시를 자극합니다. 자기장의 단기 불안정성은 K-index로 측정됩니다.[30]

MEIS의 데이터에 따르면 태양풍과 상호작용하는 자기장은 자기 방향이 태양과 지구 사이에 정렬될 때 감소하는데, 이는 이전의 가설과는 반대입니다. 다가오는 태양 폭풍 동안, 이것은 정전과 인공 위성의 붕괴를 초래할 수 있습니다.[31]

세속적 변이

주 기사: 지자기 세속 변량
연도별로 추정된 기울기 등고선, 1590년에서 1990년(클릭하여 변동을 확인).
1600년부터 2020년까지 지구 자기장의 축방향 쌍극자 성분의 강도

1년 또는 그 이상의 시간 척도로 지구 자기장의 변화를 세속적 변화라고 합니다. 수백 년에 걸쳐 자기적인 기울기는 수십 도 이상 변화하는 것으로 관찰됩니다.[12] 이 애니메이션은 지난 몇 세기 동안 세계적인 쇠퇴가 어떻게 변했는지 보여줍니다.[32]

쌍극자의 방향과 세기는 시간이 지남에 따라 바뀝니다. 지난 2세기 동안 쌍극자 강도는 세기당 약 6.3%의 비율로 감소해 왔습니다.[12] 이 감소 속도라면 약 1600년 후에는 그 분야는 무시할 수 있을 것입니다.[33] 그러나 이 강도는 지난 7천 년 동안의 평균 정도이며, 현재의 변화 속도도 예사롭지 않습니다.[34]

세속적 변화의 양극이 아닌 부분에서 두드러진 특징은 매년 약 0.2°의 속도로 서쪽으로 표류한다는 것입니다.[33] 이 표류는 어디에서나 똑같지 않으며 시간이 지남에 따라 다양합니다. 전 세계적으로 평균적인 표류는 서기 1400년경부터 서쪽으로 진행되었지만 동쪽으로는 서기 1000년에서 1400년 사이에 진행되었습니다.[35]

자기 관측소 이전의 변화는 고고학 및 지질학 자료에 기록되어 있습니다. 이러한 변화를 고자기적 세속적 변화 또는 고자기적 변화(PSV)라고 합니다. 기록에는 일반적으로 지자기 이동 및 역전을 반영하는 때때로 큰 변화와 함께 오랜 기간의 작은 변화가 포함됩니다.[36]

2020년 7월, 과학자들은 시뮬레이션과 최근의 관측장 모델을 분석한 결과 지구 자기장의 최대 방향 변화 속도가 연간 ~10°에 도달했으며 이는 현재의 변화보다 거의 100배, 이전에 생각했던 것보다 10배 더 빠르다고 보고했습니다.[37][38]

오리건주 스틴스 마운틴의 용암 흐름에 대한 연구에 따르면 지구 역사의 어느 시점에서 자기장이 하루 최대 6°의 속도로 이동했을 수 있으며, 이는 지구 자기장이 어떻게 작동하는지에 대한 대중의 이해에 큰 도전이 됩니다.[39] 이 발견은 이후 1995년 연구의 원래 저자 중 한 명에 의해 연구 중인 용암 흐름의 급격한 필드 변화가 아닌 특이한 암석 자기 특성에 기인했습니다.[40]

자기장 반전

신생대 후기의 지자기 극성. 어두운 영역은 극성이 오늘날의 극성과 일치하는 기간을 나타내고 밝은 영역은 해당 극성이 반대인 기간을 나타냅니다.
주 기사: 지자기 역전

일반적으로 지구의 장은 대략 쌍극자이며, 회전축과 거의 일직선을 이루는 축을 가지고 있지만, 때로는 남북의 지자기가 서로 위치를 교환하기도 합니다. 이러한 지자기 역전의 증거는 현무암, 해저에서 채취한 퇴적물 코어, 해저 자기 이상에서 찾을 수 있습니다.[41] 반전은 시간에 따라 거의 무작위로 발생하며, 반전 사이의 간격은 10만 년 미만에서 많게는 5천만 년까지 다양합니다. 브룬스-마투야마 역전이라고 불리는 가장 최근의 지자기 역전 현상은 약 78만 년 전에 일어났습니다.[24][42] 관련된 현상인 지자기적 여행은 적도를 가로질러 쌍극자 축을 취한 다음 원래의 극성으로 되돌아갑니다.[43][44] 라샹 사건은 마지막 빙하기(41,000년 전)에 일어난 여행의 한 예입니다.

과거의 자기장은 대부분 강한 자성을 가진 광물, 특히 영구적인 자기 모멘트를 운반할 수 있는 자철석과 같은 철 산화물에 의해 기록됩니다. 이 잔류 자화 또는 잔류는 여러 가지 방법으로 획득할 수 있습니다. 용암 흐름에서 들판의 방향은 냉각되면서 작은 광물들에 "동결"되어 열변성 자화를 일으킵니다. 퇴적물에서 자성 입자의 방향은 해저나 호수 바닥에 퇴적되기 때문에 자기장에 대한 약간의 편향을 얻습니다. 이것을 찌꺼기 잔류 자화라고 합니다.[8]

보다 영구적인 자화는 중해 능선 주변의 자기 이상 현상의 주요 원인입니다. 해저가 퍼지면서 마그마가 맨틀에서 위로 솟아오르고, 냉각되어 능선 양쪽에 새로운 기저 지각을 형성하고, 해저가 퍼지면서 마그마로부터 옮겨집니다. 식으면서 지구의 장 방향을 기록합니다. 지구의 장이 반전되면 새로운 현무암이 반전된 방향을 기록합니다. 결과적으로 산등성이를 중심으로 대칭을 이루는 일련의 줄무늬가 나타납니다. 바다 표면의 자력계를 견인하는 선박은 이러한 줄무늬를 감지하고 아래 해저의 나이를 추론할 수 있습니다. 이는 과거 해저가 확산된 속도에 대한 정보를 제공합니다.[8]

용암류의 방사성 연대 측정법은 지자기 극성 시간 척도를 설정하는 데 사용되었으며, 그 일부는 이미지에 표시됩니다. 이것은 해저 자기 이상뿐만 아니라 퇴적물과 화산의 수열 모두를 현재까지 사용할 수 있는 지구물리학적 상관 기법인 자기층법의 기초를 형성합니다.[8]

가장 빠른 출현

호주의 고생대 용암과 남아프리카 공화국의 대기업에 대한 고생물학 연구는 자기장이 적어도 약 3,450,000년 전부터 존재해 왔다고 결론지었습니다.[45][46][47]

미래.

마지막 반전 이후의 가상 축 쌍극자 모멘트의 변화.

1800년대 후반부터 1900년대 이후까지 전반적인 지자기장은 약화되었고, 현재의 강한 악화는 10~15% 감소에 해당하며 2000년 이후 가속화되었으며, 지자기 강도는 서기 1년경부터 현대 값의 최대 35%에서 거의 지속적으로 감소했습니다. 암석에 기록된 과거 자기장의 기록에서 알 수 있듯이 감소 속도와 전류의 세기는 정상적인 변동 범위 내에 있습니다.

지구 자기장의 특성은 이분산적(무작위적으로 보이는) 요동 중 하나입니다. 그것을 즉시 측정하거나 수십 년 또는 수백 년에 걸쳐 여러 번 측정하는 것은 현장 강도의 전반적인 추세를 추정하기에 충분하지 않습니다. 과거에는 알 수 없는 이유로 오르내렸습니다. 또한 쌍극자장의 국소적 강도(또는 그 변동)를 주목하는 것은 지구 자기장을 전체적으로 특성화하기에는 불충분합니다. 왜냐하면 그것은 엄밀하게 쌍극자장이 아니기 때문입니다. 지구 자기장의 쌍극자 성분은 전체 자기장이 그대로 유지되거나 증가하더라도 감소할 수 있습니다.

지구의 자기 북극은 캐나다 북부에서 시베리아를 향해 표류하고 있으며, 1900년대 초에는 연간 10km(6.2마일), 2003년에는 연간 40km(25마일)까지 현재 가속화되고 있습니다.[24][48][49]

물리적 기원

주 기사: 다이너모 이론

지구의 핵과 지구역학적 성질

지구의 자기장은 중심부의 전도성 철 합금에 전류가 흐르고, 중심부에서 열이 빠져나가 대류 전류가 만들어내는 것으로 추정됩니다.

코리올리스 힘에 의해 롤로 정리된 전도성 유체의 운동과 운동이 생성하는 자기장 사이의 관계를 나타내는 모식도.[50]

태양과 다른 별들뿐만 아니라 지구와 태양계의 대부분의 행성들은 모두 전기적으로 전도하는 유체의 운동을 통해 자기장을 발생시킵니다.[51] 지구의 장은 그 중심에서 유래합니다. 이 지역은 약 3400 km (지구의 반지름은 6370 km)에 이르는 철 합금 지역입니다. 반경 1220km의 고체 내부 코어와 액체 외부 코어로 구분됩니다.[52] 외부 코어에서 액체의 운동은 내부 코어로부터 약 6,000 K (5,730 °C; 10,340 °F)의 열 흐름에 의해 3,800 K (3,530 °C; 6,380 °F)의 코어-맨틀 경계로 구동됩니다.[53] 열은 무거운 물질이 중심부 쪽으로 가라앉으면서 방출되는 위치 에너지(행성 분화, 철 대재앙)와 내부의 방사성 원소의 붕괴에 의해 발생합니다. 흐름의 패턴은 지구의 회전과 단단한 내부 핵의 존재에 의해 조직됩니다.[54]

지구가 자기장을 생성하는 메커니즘은 지구역학으로 알려져 있습니다.[51] 자기장은 피드백 루프에 의해 생성됩니다. 전류 루프는 자기장을 생성하고, 변하는 자기장은 전기장을 생성하며, 전기장과 자기장은 전류가 흐르는 전하에 힘을 작용합니다(로렌츠 힘).[55] 이 효과들은 자기 유도 방정식이라고 불리는 자기장에 대한 편미분 방정식에서 결합될 수 있습니다.

여기서 u는 유체의 속도이고, B는 자기 B-필드이며, η =1/σμ는 전기 전도도 σ와 투과도 μ의 곱에 반비례하는 자기 확산도입니다. ∂B/∂t는 필드의 시간 도함수이며, ∇는 라플라스 연산자이고, ∇x는 컬 연산자입니다.

유도 방정식의 오른쪽 첫 번째 항은 확산항입니다. 정지된 유체에서는 자기장이 감소하고 자기장의 농도가 퍼집니다. 만약 지구의 다이너모가 작동을 멈춘다면, 쌍극자 부분은 몇 만 년 후에 사라질 것입니다.[56]

완벽한 전도체(σ = ∞ {\displaystyle \sigma =\infty \;})에서는 확산이 없을 것입니다. 렌츠의 법칙에 따르면 자기장의 변화는 전류에 의해 즉시 반대되므로 주어진 부피의 유체를 통한 플럭스는 변할 수 없습니다. 유체가 움직이면서 자기장도 같이 가게 됩니다. 이 효과를 설명하는 정리를 동결장 정리라고 합니다. 전도성이 유한한 유체에서도 유체가 변형하는 방식으로 움직이면서 필드 라인을 늘여 새로운 필드가 생성됩니다. 이 과정은 자기장의 세기가 증가함에 따라 유체 운동에 저항하는 것이 아니라면 새로운 자기장을 무한정 생성할 수 있습니다.[56]

유체의 운동은 대류에 의해 지속되고, 부력에 의해 구동되는 운동입니다. 지구의 중심으로 갈수록 온도가 올라가고, 아래로 내려가는 유체의 온도가 높아지면 부력이 생깁니다. 이 부력은 화학적 분리에 의해 향상됩니다. 노심이 냉각되면서 용융된 철의 일부가 응고되어 내부 노심에 도금됩니다. 그 과정에서 더 가벼운 요소들이 유체 안에 남겨져서 더 가벼워집니다. 이것을 조성 대류라고 합니다. 전체적인 행성의 회전으로 인해 발생하는 코리올리스 효과는 흐름을 남북 극축을 따라 정렬된 롤로 조직하는 경향이 있습니다.[54][56]

다이너모는 자기장을 증폭시킬 수 있지만, 그것을 시작하기 위해서는 "씨앗" 필드가 필요합니다.[56] 지구의 경우, 이것은 외부 자기장일 수 있습니다. 태양의 역사 초기에 태양은 T-Tauri 단계를 거쳤으며, 이 단계에서 태양풍은 현재의 태양풍보다 더 큰 크기의 자기장을 가지고 있었을 것입니다.[57] 하지만, 이 들판의 많은 부분이 지구의 맨틀에 의해 가려졌을지도 모릅니다. 대체 소스는 화학 반응 또는 열 또는 전기 전도도의 변화에 의해 구동되는 코어-맨틀 경계의 전류입니다. 이러한 효과는 여전히 지역학적 경계 조건의 일부인 작은 편향을 제공할 수 있습니다.[58]

지구 외핵의 평균 자기장은 표면의 자기장보다 50배나 강한 25가우스로 계산되었습니다.[59]

수치모형

컴퓨터로 지구역학을 시뮬레이션하려면 지구 내부의 자기유체역학(MHD)에 대한 비선형 편미분 방정식을 수치적으로 풀어야 합니다. MHD 방정식의 시뮬레이션은 3D 점 그리드에서 수행되며 솔루션의 현실성을 부분적으로 결정하는 그리드의 미세성은 주로 컴퓨터 전력에 의해 제한됩니다. 수십 년 동안 이론가들은 유체 운동을 미리 선택하고 자기장에 대한 영향을 계산하는 운동 역학적 다이너모 컴퓨터 모델을 만드는 데 국한되어 있었습니다. 운동 역학적 역학 이론은 주로 다양한 흐름 기하학을 시도하고 그러한 기하학이 역학을 지속할 수 있는지 여부를 테스트하는 문제였습니다.[60]

유체 운동과 자기장을 모두 결정하는 첫 번째 자기 일관성 있는 다이너모 모델은 1995년 일본과[61] 미국의 두 그룹에 의해 개발되었습니다.[1][62] 후자는 지자기 역전을 포함한 지구장의 일부 특성을 성공적으로 재현했기 때문에 주목을 받았습니다.[60]

해조의 영향

바다는 지구 자기장에 기여합니다. 해수는 전기 전도체이므로 자기장과 상호작용합니다. 조수가 대양저를 순환할 때, 바닷물은 본질적으로 지자기장 선을 따라 끌어당기려고 노력합니다. 소금물은 약간의 전도성만 있기 때문에 상호작용이 상대적으로 약합니다. 가장 강한 성분은 하루에 두 번 정도 발생하는 일반적인 달의 조수입니다. 다른 기여는 바다의 부종, 전염병 및 심지어 쓰나미로 인해 발생합니다.[63]

위성으로 관측한 해수면 자기장(NASA)[63][clarification needed]

상호작용의 강도는 해수의 온도에도 달려 있습니다. 이제 바다에 저장된 전체 열을 지구 자기장을 관측한 결과로 유추할 수 있습니다.[64][63]

전리층과 자기권의 전류

전리층에서 유도된 전류는 자기장(전리층 다이너모 영역)을 생성합니다. 이러한 자기장은 항상 대기가 태양에 가장 가까운 곳에서 발생하여 표면 자기장을 1°만큼 편향시킬 수 있는 일일 변화를 일으킵니다. 필드 강도의 일반적인 일일 변화량은 약 25nT(2000년에는 한 부분)이며, 몇 초 동안의 변화량은 일반적으로 약 1nT(50,000분의 한 부분)입니다.[65]

측정 및 분석

디텍션

지구의 자기장 세기는 1832년[66] 칼 프리드리히 가우스가 측정한 것으로, 이후에도 반복적으로 측정해 지난 150년간 약 10%의 상대적 붕괴 현상을 보였습니다.[67] 마그샛 위성과 그 이후의 위성들은 지구 자기장의 3-D 구조를 탐사하기 위해 3축 벡터 자기계를 사용했습니다. 이후의 외르스테드 위성은 남아프리카 서쪽 대서양 아래에서 대체 극을 생성하는 것으로 보이는 동적인 지구역학적 작용을 나타내는 비교를 가능하게 했습니다.[68]

정부는 때때로 지구 자기장 측정을 전문으로 하는 장치를 운영합니다. 여기는 지자기 관측소로, 일반적으로 국가 지질 조사의 일부이며, 예를 들어 영국 지질 조사국의 에스크달레무어 관측소입니다. 이러한 관측소는 때때로 통신, 전력 및 기타 인간 활동에 영향을 미치는 자기 폭풍과 같은 자기 상태를 측정하고 예측할 수 있습니다.

전 세계에 100개 이상의 연결된 지자기 관측소가 있는 국제 실시간 자기 관측 네트워크는 1991년부터 지구 자기장을 기록하고 있습니다.

군은 수중잠수함과 같은 중요한 금속 물체에 의해 발생할 수 있는 자연 배경의 이상 현상을 감지하기 위해 지역의 지자기장 특성을 파악합니다. 일반적으로, 이러한 자기 이상 감지기는 영국의 님로드와 같은 항공기에서 비행하거나 지표선에서 일련의 기구로 견인됩니다.

상업적으로 지구물리 탐사 회사들은 또한 Kursk 자기 변칙과 같은 광체에서 자연적으로 발생하는 이상 현상을 식별하기 위해 자기 검출기를 사용합니다.

지각 자기 이상 현상

주 기사: 자기 이상
암석권 이상현상에[69] 의한 지구자기장의 단파장 특성 모형

자력계는 고고학적 지구물리학에서 철의 인공물, 가마, 어떤 종류의 돌 구조물, 심지어 도랑과 중간층에 의해 발생하는 지구 자기장의 미세한 편차를 감지합니다. 잠수함을 탐지하기 위해 제2차 세계 대전 중 개발된 공중 자기 이상 탐지기를 개조한 자기 장비를 [70]사용하여 해저의 자기 변화를 지도화했습니다. 해저를[71] 구성하는 철이 풍부한 화산암인 현무암은 강한 자성을 가진 광물(마그네타이트)을 함유하고 있으며, 나침반 판독값을 국부적으로 왜곡시킬 수 있습니다. 이 왜곡은 일찍이 18세기 후반 아이슬란드의 선원들에 의해 인식되었습니다.[72] 더 중요한 것은 자철석의 존재가 현무암에 측정 가능한 자기적 특성을 제공하기 때문에 이러한 자기적 변화는 심해 바닥을 연구할 수 있는 또 다른 수단을 제공했다는 것입니다. 새로 형성된 암석이 식으면 그러한 자성 물질은 지구의 자기장을 기록합니다.[72]

통계모형

자기장의 각 측정값은 특정한 장소와 시간에 있습니다. 다른 장소와 시간에서 필드의 정확한 추정이 필요한 경우 측정값을 모형과 예측에 사용되는 모형으로 변환해야 합니다.

구면 하모닉스

참고 항목: 다중극 전개
구면 위의 구면 고조파와 그들의 결절선을 도식적으로 표현합니다. 극을 지나는 큰 원과 위도가 같은 ℓ 원을 따라 0과 같습니다. 함수는 이 선들 중 하나를 ℓ 번씩 교차할 때마다 부호를 바꿉니다.
4중극자 필드의 예. 2개의 다이폴을 함께 이동하여 구성할 수도 있습니다.

지구 자기장의 전 지구적 변화를 분석하는 가장 일반적인 방법은 측정값을 구면 조화에 맞추는 것입니다. 이것은 칼 프리드리히 가우스에 의해 처음으로 행해졌습니다.[73] 구면 고조파는 구면 위에서 진동하는 기능입니다. 위도에 따라 달라지는 기능과 경도에 따라 달라지는 두 가지 기능의 산물입니다. 경도의 함수는 북극과 남극을 지나는 0 또는 그 이상의 큰 원을 따라 0입니다. 이러한 결절선의 수는 순서의 절대값입니다. 위도의 함수는 0 또는 그 이상의 위도 원을 따라 0이며, 여기에 차수를 더하면 ℓ도와 같습니다. 각각의 고조파는 지구의 중심에 있는 자기 전하의 특정한 배열과 동등합니다. 단극은 지금까지 관측된 적이 없는 고립된 자기 전하입니다. 쌍극자는 두 개의 서로 반대되는 전하가 서로 가까이 결합하고 4중극자는 두 개의 쌍극자가 결합하는 것과 같습니다. 오른쪽 아래 그림에 4중극자 필드가 표시되어 있습니다.[12]

구면 고조파는 특정 특성을 만족시키는 모든 스칼라 필드(위치 함수)를 나타낼 수 있습니다. 자기장은 벡터장이지만 데카르트 성분으로 표현하면 각 성분은 자기 퍼텐셜이라고 불리는 같은 스칼라 함수의 도함수입니다. 지구 자기장의 분석은 곱셈 인자에 의해 다른 일반적인 구면 고조파의 수정된 버전을 사용합니다. 자기장 측정에 대한 최소 제곱 적합은 지구의 장을 구형 고조파의 합으로 제공하며, 각각은 가장 잘 맞는 가우스 계수 또는 를 곱합니다.[12]

가장 낮은 도의 가우스 계수는 고립된 자기 전하의 기여를 제공하므로 0입니다. 다음 세 계수 - , , 및 - 는 쌍극자 기여의 방향과 크기를 결정합니다. 최적의 피팅 쌍극자는 앞서 설명한 바와 같이 회전축에 대해 약 10°의 각도로 기울어져 있습니다.[12]

방사상 의존성

구면 고조파 분석을 사용하여 둘 이상의 높이(예: 지상 관측소 및 위성)에서 측정이 가능한 경우 내부와 외부 소스를 구별할 수 있습니다. 이 경우 계수가 있거나 각 항은 반지름이 1/rℓ+1인 경우 감소하는 항과 반지름이 1/인 경우 증가하는 항으로 나눌 수 있습니다. 증가하는 항은 외부 소스(전리층 및 자기층의 전류)에 적합합니다. 그러나 몇 년 동안 평균적으로 외부 기여도는 0입니다.[12]

나머지 항에서는 쌍극자 소스(ℓ=1)의 전위가 1/로 떨어질 것으로 예측합니다. 퍼텐셜의 유도체인 자기장은 1/r3로 떨어집니다. 4극 항은 1/r4로 감소하고 고차 항은 반지름에 따라 점점 더 빠르게 감소합니다. 외핵의 반지름은 지구 반지름의 절반 정도입니다. 코어-맨틀 경계의 필드가 구면 고조파에 적합하면 쌍극자 부분은 표면에서 약 8배, 사중극자 부분은 16배 등으로 더 작습니다. 따라서 파장이 큰 구성 요소만 표면에서 눈에 띌 수 있습니다. 다양한 주장을 통해 일반적으로 14도 이하의 용어만 핵심에 기원이 있다고 가정합니다. 이것들은 약 2,000 km (1,200 mi) 이하의 파장을 가지고 있습니다. 더 작은 특징은 지각 이상 때문입니다.[12]

글로벌 모델

국제지자기항공협회는 IGRF(International Geomagnetic Reference Field)라는 표준 글로벌 필드 모델을 유지하고 있습니다. 5년마다 업데이트됩니다. 11세대 모델인 IGRF11은 위성(Orrsted, CHAMP, SAC-C)의 데이터와 지자기 관측소의 세계 네트워크를 사용하여 개발되었습니다.[74] 구형 고조파 팽창은 2000년까지 120개의 계수로 10도에서 잘렸습니다. 후속 모델은 13도(195 계수)에서 잘립니다.[75]

세계 자기 모델이라고 불리는 또 다른 세계적인 현장 모델은 미국 국립 환경 정보 센터(구 국립 지구 물리 데이터 센터)와 영국 지질 조사국이 공동으로 생산하고 있습니다. 이 모델은 대략적인 공간 해상도가 3,000km인 12도(168개 계수)에서 잘립니다. 미국 국방부, 국방부(영국), 미국 연방항공청(FAA), 북대서양조약기구(NATO), 국제수로기구(International Hydrographic Organization)에서 사용하는 모델이며, 많은 민간용 네비게이션 시스템에도 사용됩니다.[76]

위 모델은 코어-맨틀 경계의 "메인 필드"만 고려합니다. 일반적으로 내비게이션에 충분히 적합하지만, 정확도가 높은 사용 사례에서는 더 작은 규모의 자기 이상 및 기타 변형을 고려해야 합니다. 일부 예는 다음과 같습니다(자세한 내용은 geomag.us 참조).

  • 고다드 우주 비행 센터(NASA 및 GSFC)와 덴마크 우주 연구소의 "종합 모델링"(CM) 접근 방식. CM은 지상 및 위성 소스로부터 매우 다양한 시간적 및 공간적 해상도를 갖는 데이터를 조정하려고 시도합니다. 2022년 기준 최신 버전은 2016년 CM5입니다. 주 필드와 암석권(crustal), M2 조석 및 1차/유도 자기권/전리권 변화를 위한 별도의 구성 요소를 제공합니다.[78]
  • 미국 국립 환경 정보 센터는 790도까지 확장되고 56km 파장까지 자기 이상 현상을 해결하는 EMM(Enhanced Magnetic Model)을 개발했습니다. 그것은 위성, 해양, 항공 자기 및 지상 자기 조사로부터 수집되었습니다. 2018년 현재 최신 버전인 EMM2017에는 유럽우주국(European Space Agency)의 스웜(Swarm) 위성 임무 데이터가 포함되어 있습니다.[79]

메인 필드에 대한 이력 데이터의 경우, IGRF는 1900년까지 사용될 수 있습니다.[75] 전문 GUFM1 모델은 선박의 로그를 사용하여 1590년까지 추정합니다.[80] 고생물학 연구는 기원전 10,000년까지 거슬러 올라가는 모델을 만들어냈습니다.[81]

생체자기

메인기사 : 자기수신

새와 거북이를 포함한 동물들은 지구의 자기장을 감지할 수 있고, 이 자기장을 이용하여 이동하는 동안 길을 찾을 수 있습니다.[82] 일부 연구원들은 소와 야생 사슴이 휴식을 취하는 동안 몸을 남북으로 정렬시키는 경향이 있지만, 동물들이 고압 송전선 아래 있을 때는 그렇지 않다는 것을 발견했는데, 이는 자성이 원인임을 시사합니다.[83][84] 다른 연구원들은 2011년에 다른 구글 어스 이미지를 사용하여 이러한 발견을 복제할 수 없다고 보고했습니다.[85]

매우 약한 전자기장은 지구의 자기장을 사용하여 항해하는 유럽 로빈과 다른 새들이 사용하는 자기 나침반을 방해합니다. 새들에게 전자기장에 영향을 주는 것은 전력선이나 휴대폰 신호 때문이 아닙니다.[86] 대신 범인들은 2kHz에서 5MHz 사이의 주파수를 가지고 있습니다. 여기에는 AM 라디오 신호와 일반 전자 장비가 포함됩니다.[87]

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b Glatzmaier, Gary A.; Roberts, Paul H. (1995). "A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal". Nature. 377 (6546): 203–209. Bibcode:1995Natur.377..203G. doi:10.1038/377203a0. S2CID 4265765.
  2. ^ Glatzmaier, Gary. "The Geodynamo". University of California Santa Cruz. Retrieved 20 October 2013.
  3. ^ Finlay, C. C.; Maus, S.; Beggan, C. D.; Bondar, T. N.; Chambodut, A.; Chernova, T. A.; Chulliat, A.; Golovkov, V. P.; Hamilton, B.; Hamoudi, M.; Holme, R.; Hulot, G.; Kuang, W.; Langlais, B.; Lesur, V.; Lowes, F. J.; Lühr, H.; Macmillan, S.; Mandea, M.; McLean, S.; Manoj, C.; Menvielle, M.; Michaelis, I.; Olsen, N.; Rauberg, J.; Rother, M.; Sabaka, T. J.; Tangborn, A.; Tøffner-Clausen, L.; Thébault, E.; Thomson, A. W. P.; Wardinski, I.; Wei, Z.; Zvereva, T. I. (December 2010). "International Geomagnetic Reference Field: the eleventh generation". Geophysical Journal International. 183 (3): 1216–1230. Bibcode:2010GeoJI.183.1216F. doi:10.1111/j.1365-246X.2010.04804.x. hdl:20.500.11850/27303.
  4. ^ Shlermeler, Quirin (3 March 2005). "Solar wind hammers the ozone layer". News@nature. doi:10.1038/news050228-12.
  5. ^ "Solar wind ripping chunks off Mars". Cosmos Online. 25 November 2008. Archived from the original on 4 March 2016. Retrieved 21 October 2013.
  6. ^ Luhmann, J. G.; Johnson, R. E.; Zhang, M. H. G. (3 November 1992). "Evolutionary impact of sputtering of the Martian atmosphere by O + pickup ions". Geophysical Research Letters. 19 (21): 2151–2154. Bibcode:1992GeoRL..19.2151L. doi:10.1029/92GL02485.
  7. ^ Wayback Machine에서 보관된 지구의 구조 2013-03-15. Scign.jpl.nasa.gov . 2012-01-27에 검색되었습니다.
  8. ^ a b c d McElhinny, Michael W.; McFadden, Phillip L. (2000). Paleomagnetism: Continents and Oceans. Academic Press. ISBN 978-0-12-483355-5.
  9. ^ Opdyke, Neil D.; Channell, James E. T. (1996). Magnetic Stratigraphy. Academic Press. ISBN 978-0-12-527470-8.
  10. ^ Mussett, Alan E.; Khan, M. Aftab (2000). Looking into the Earth: An introduction to Geological Geophysics. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-78085-8.
  11. ^ Temple, Robert (2006). The Genius of China. Andre Deutsch. ISBN 978-0-671-62028-8.
  12. ^ a b c d e f g h i j Merrill, McElhinny & McFadden 1996, 2장
  13. ^ a b "Geomagnetism Frequently Asked Questions". National Geophysical Data Center. Retrieved 21 October 2013.
  14. ^ Palm, Eric (2011). "Tesla". National High Magnetic Field Laboratory. Archived from the original on 21 March 2013. Retrieved 20 October 2013.
  15. ^ a b Chulliat, A.; Brown, W.; Alken, P.; Beggan, C.; Nair, M.; Cox, G.; Woods, A.; Macmillan, S.; Meyer, B.; Paniccia, M. (2020). The US/UK World Magnetic Model for 2020–2025 (Report). Retrieved 30 August 2023.
  16. ^ "Ancient lava reveals secrets of Earth's magnetic field cycle". Cosmos Magazine. 2021-08-31. Retrieved 2021-09-03.
  17. ^ Casselman, Anne (28 February 2008). "The Earth Has More Than One North Pole". Scientific American. Retrieved 21 May 2013.
  18. ^ Serway, Raymond A.; Chris Vuille (2006). Essentials of college physics. USA: Cengage Learning. p. 493. ISBN 978-0-495-10619-7.
  19. ^ Emiliani, Cesare (1992). Planet Earth: Cosmology, Geology, and the Evolution of Life and Environment. UK: Cambridge University Press. p. 228. ISBN 978-0-521-40949-0.
  20. ^ Manners, Joy (2000). Static Fields and Potentials. USA: CRC Press. p. 148. ISBN 978-0-7503-0718-5.
  21. ^ Nave, Carl R. (2010). "Bar Magnet". Hyperphysics. Dept. of Physics and Astronomy, Georgia State Univ. Retrieved 2011-04-10.
  22. ^ Campbell, Wallace A. (1996). ""Magnetic" pole locations on global charts are incorrect". Eos, Transactions American Geophysical Union. 77 (36): 345. Bibcode:1996EOSTr..77..345C. doi:10.1029/96EO00237. S2CID 128421452.
  23. ^ "The Magnetic North Pole". Woods Hole Oceanographic Institution. Archived from the original on 19 August 2013. Retrieved 21 October 2013.
  24. ^ a b c Phillips, Tony (29 December 2003). "Earth's Inconstant Magnetic Field". Science@Nasa. Retrieved 27 December 2009.
  25. ^ a b c d e Merrill 2010, 126-141페이지
  26. ^ a b c Parks, George K. (1991). Physics of space plasmas: an introduction. Redwood City, Calif.: Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-50821-5.
  27. ^ Darrouzet, Fabien; De Keyser, Johan; Escoubet, C. Philippe (10 September 2013). "Cluster shows plasmasphere interacting with Van Allen belts" (Press release). European Space Agency. Retrieved 22 October 2013.
  28. ^ "Shields Up! A breeze of interstellar helium atoms is blowing through the solar system". Science@NASA. 27 September 2004. Retrieved 23 October 2013.
  29. ^ Odenwald, Sten (2010). "The great solar superstorm of 1859". Technology Through Time. 70. Archived from the original on 12 October 2009. Retrieved 24 October 2013.
  30. ^ "The K-index". Space Weather Prediction Center. Archived from the original on 22 October 2013. Retrieved 20 October 2013.
  31. ^ Steigerwald, Bill (16 December 2008). "Sun Often "Tears Out A Wall" In Earth's Solar Storm Shield". THEMIS: Understanding space weather. NASA. Retrieved 20 August 2011.
  32. ^ Jackson, Andrew; Jonkers, Art R. T.; Walker, Matthew R. (2000). "Four centuries of Geomagnetic Secular Variation from Historical Records". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 358 (1768): 957–990. Bibcode:2000RSPTA.358..957J. CiteSeerX 10.1.1.560.5046. doi:10.1098/rsta.2000.0569. JSTOR 2666741. S2CID 40510741.
  33. ^ a b "Secular variation". Geomagnetism. Canadian Geological Survey. 2011. Archived from the original on 25 July 2008. Retrieved 18 July 2011.
  34. ^ Constable, Catherine (2007). "Dipole Moment Variation". In Gubbins, David; Herrero-Bervera, Emilio (eds.). Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism. Springer-Verlag. pp. 159–161. doi:10.1007/978-1-4020-4423-6_67. ISBN 978-1-4020-3992-8.
  35. ^ Dumberry, Mathieu; Finlay, Christopher C. (2007). "Eastward and westward drift of the Earth's magnetic field for the last three millennia" (PDF). Earth and Planetary Science Letters. 254 (1–2): 146–157. Bibcode:2007E&PSL.254..146D. doi:10.1016/j.epsl.2006.11.026. Archived from the original (PDF) on 2013-10-23. Retrieved 2013-10-22.
  36. ^ Tauxe 1998, 1장
  37. ^ "Simulations show magnetic field can change 10 times faster than previously thought". phys.org. Retrieved 16 August 2020.
  38. ^ Davies, Christopher J.; Constable, Catherine G. (6 July 2020). "Rapid geomagnetic changes inferred from Earth observations and numerical simulations". Nature Communications. 11 (1): 3371. Bibcode:2020NatCo..11.3371D. doi:10.1038/s41467-020-16888-0. ISSN 2041-1723. PMC 7338531. PMID 32632222.
  39. ^ (es.ucsc.edu 에서 온라인으로도 이용 가능)
  40. ^ Coe, R. S.; Jarboe, N. A.; Le Goff, M.; Petersen, N. (15 August 2014). "Demise of the rapid-field-change hypothesis at Steens Mountain: The crucial role of continuous thermal demagnetization". Earth and Planetary Science Letters. 400: 302–312. Bibcode:2014E&PSL.400..302C. doi:10.1016/j.epsl.2014.05.036.
  41. ^ Vacquier, Victor (1972). Geomagnetism in marine geology (2nd ed.). Amsterdam: Elsevier Science. p. 38. ISBN 978-0-08-087042-7.
  42. ^ Merrill, McElhinny & McFadden 1996, 5장
  43. ^ Merrill, McElhinny & McFadden 1996, 148–155쪽
  44. ^ Nowaczyk, N. R.; Arz, H. W.; Frank, U.; Kind, J.; Plessen, B. (16 October 2012). "Ice Age Polarity Reversal Was Global Event: Extremely Brief Reversal of Geomagnetic Field, Climate Variability, and Super Volcano". Earth and Planetary Science Letters. 351: 54. Bibcode:2012E&PSL.351...54N. doi:10.1016/j.epsl.2012.06.050. Retrieved 21 March 2013.
  45. ^ McElhinney, T. N. W.; Senanayake, W. E. (1980). "Paleomagnetic Evidence for the Existence of the Geomagnetic Field 3.5 Ga Ago". Journal of Geophysical Research. 85 (B7): 3523. Bibcode:1980JGR....85.3523M. doi:10.1029/JB085iB07p03523.
  46. ^ Usui, Yoichi; Tarduno, John A.; Watkeys, Michael; Hofmann, Axel; Cottrell, Rory D. (2009). "Evidence for a 3.45-billion-year-old magnetic remanence: Hints of an ancient geodynamo from conglomerates of South Africa". Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 10 (9): n/a. Bibcode:2009GGG....1009Z07U. doi:10.1029/2009GC002496.
  47. ^ Tarduno, J. A.; Cottrell, R. D.; Watkeys, M. K.; Hofmann, A.; Doubrovine, P. V.; Mamajek, E. E.; Liu, D.; Sibeck, D. G.; Neukirch, L. P.; Usui, Y. (4 March 2010). "Geodynamo, Solar Wind, and Magnetopause 3.4 to 3.45 Billion Years Ago". Science. 327 (5970): 1238–1240. Bibcode:2010Sci...327.1238T. doi:10.1126/science.1183445. PMID 20203044. S2CID 23162882.
  48. ^ Lovett, Richard A. (December 24, 2009). "North Magnetic Pole Moving Due to Core Flux". Archived from the original on December 28, 2009.
  49. ^ Witze, Alexandra (9 January 2019). "Earth's magnetic field is acting up and geologists don't know why". Nature. 565 (7738): 143–144. Bibcode:2019Natur.565..143W. doi:10.1038/d41586-019-00007-1. PMID 30626958.
  50. ^ "How does the Earth's core generate a magnetic field?". USGS FAQs. United States Geological Survey. Archived from the original on 18 January 2015. Retrieved 21 October 2013.
  51. ^ a b Weiss, Nigel (2002). "Dynamos in planets, stars and galaxies". Astronomy and Geophysics. 43 (3): 3.09–3.15. Bibcode:2002A&G....43c...9W. doi:10.1046/j.1468-4004.2002.43309.x.
  52. ^ Jordan, T. H. (1979). "Structural Geology of the Earth's Interior". Proceedings of the National Academy of Sciences. 76 (9): 4192–4200. Bibcode:1979PNAS...76.4192J. doi:10.1073/pnas.76.9.4192. PMC 411539. PMID 16592703.
  53. ^ European Synchrotron Radiation Facility (25 April 2013). "Earth's Center Is 1,000 Degrees Hotter Than Previously Thought, Synchrotron X-Ray Experiment Shows". ScienceDaily. Retrieved 21 October 2013.
  54. ^ a b Buffett, B. A. (2000). "Earth's Core and the Geodynamo". Science. 288 (5473): 2007–2012. Bibcode:2000Sci...288.2007B. doi:10.1126/science.288.5473.2007. PMID 10856207.
  55. ^ Feynman, Richard P. (2010). The Feynman lectures on physics (New millennium ed.). New York: BasicBooks. pp. 13–3, 15–14, 17–2. ISBN 978-0-465-02494-0.
  56. ^ a b c d e Merrill, McElhinny & McFadden 1996, 8장
  57. ^ Merrill, McElhinny & McFadden 1996, 10장
  58. ^ Merrill, McElhinny & McFadden 1996, 11장
  59. ^ Buffett, Bruce A. (2010). "Tidal dissipation and the strength of the Earth's internal magnetic field". Nature. 468 (7326): 952–954. Bibcode:2010Natur.468..952B. doi:10.1038/nature09643. PMID 21164483. S2CID 4431270.
  60. ^ a b Kono, Masaru; Roberts, Paul H. (2002). "Recent geodynamo simulations and observations of the geomagnetic field". Reviews of Geophysics. 40 (4): 1–53. Bibcode:2002RvGeo..40.1013K. doi:10.1029/2000RG000102. S2CID 29432436.
  61. ^ Kageyama, Akira; Sato, Tetsuya; the Complexity Simulation Group (1 January 1995). "Computer simulation of a magnetohydrodynamic dynamo. II". Physics of Plasmas. 2 (5): 1421–1431. Bibcode:1995PhPl....2.1421K. doi:10.1063/1.871485.
  62. ^ Glatzmaier, Gary A.; Roberts, Paul H. (1995). "A three-dimensional convective dynamo solution with rotating and finitely conducting inner core and mantle". Physics of the Earth and Planetary Interiors. 91 (1–3): 63–75. Bibcode:1995PEPI...91...63G. doi:10.1016/0031-9201(95)03049-3.
  63. ^ a b c "Ocean Tides and Magnetic Fields". NASA. Scientific Visualization Studio. 2016-12-30. Public Domain 이 문서는 공용 도메인에 있는 이 소스의 텍스트를 통합합니다.
  64. ^ Irrgang, Christopher; Saynisch, Jan; Thomas, Maik (2019). "Estimating global ocean heat content from tidal magnetic satellite observations". Scientific Reports. 9 (1): 7893. Bibcode:2019NatSR...9.7893I. doi:10.1038/s41598-019-44397-8. PMC 6536534. PMID 31133648.
  65. ^ Stepišnik, Janez (2006). "Spectroscopy: NMR down to Earth". Nature. 439 (7078): 799–801. Bibcode:2006Natur.439..799S. doi:10.1038/439799a. PMID 16482144.
  66. ^ Gauss, C.F (1832). "The Intensity of the Earth's Magnetic Force Reduced to Absolute Measurement" (PDF). Retrieved 2009-10-21.
  67. ^ Courtillot, Vincent; Le Mouel, Jean Louis (1988). "Time Variations of the Earth's Magnetic Field: From Daily to Secular". Annual Review of Earth and Planetary Sciences. 1988 (16): 435. Bibcode:1988AREPS..16..389C. doi:10.1146/annurev.ea.16.050188.002133.
  68. ^ Hulot, G.; Eymin, C.; Langlais, B.; Mandea, M.; Olsen, N. (April 2002). "Small-scale structure of the geodynamo inferred from Oersted and Magsat satellite data". Nature. 416 (6881): 620–623. Bibcode:2002Natur.416..620H. doi:10.1038/416620a. PMID 11948347. S2CID 4426588.
  69. ^ Frey, Herbert. "Satellite Magnetic Models". Comprehensive Modeling of the Geomagnetic Field. NASA. Retrieved 13 October 2011.
  70. ^ William F. Hanna (1987). Geologic Applications of Modern Aeromagnetic Surveys (PDF). USGS. p. 66. Retrieved 3 May 2017.
  71. ^ G. D. Nicholls (1965). "Basalts from the Deep Ocean Floor" (PDF). Mineralogical Magazine. 34 (268): 373–388. Bibcode:1965MinM...34..373N. doi:10.1180/minmag.1965.034.268.32. Archived from the original (PDF) on 16 July 2017. Retrieved 3 May 2017.
  72. ^ a b Jacqueline W. Kious; Robert I. Tilling (1996). This Dynamic Earth: The Story of Plate Tectonics. USGS. p. 17. ISBN 978-0-16-048220-5. Retrieved 3 May 2017.
  73. ^ 캠벨 2003, 페이지 1.
  74. ^ Finlay, CC; Maus, S; Beggan, CD; Hamoudi, M.; Lowes, FJ; Olsen, N; Thébault, E. (2010). "Evaluation of candidate geomagnetic field models for IGRF-11" (PDF). Earth, Planets and Space. 62 (10): 787–804. Bibcode:2010EP&S...62..787F. doi:10.5047/eps.2010.11.005. S2CID 530534.
  75. ^ a b "The International Geomagnetic Reference Field: A "Health" Warning". National Geophysical Data Center. January 2010. Retrieved 13 October 2011.
  76. ^ "The World Magnetic Model". National Geophysical Data Center. Retrieved 14 October 2011.
  77. ^ "Geomagnetic and Electric Field Models". geomag.us.
  78. ^ "Model information". ccmc.gsfc.nasa.gov.
  79. ^ "The Enhanced Magnetic Model". United States National Centers for Environmental Information. Retrieved 29 June 2018.
  80. ^ Jackson, Andrew; Jonkers, Art R. T.; Walker, Matthew R. (15 March 2000). "Four centuries of geomagnetic secular variation from historical records". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 358 (1768): 957–990. Bibcode:2000RSPTA.358..957J. doi:10.1098/rsta.2000.0569. S2CID 40510741.
  81. ^ "The GEOMAGIA database". geomagia.gfz-potsdam.de.
  82. ^ Deutschlander, M.; Phillips, J.; Borland, S. (1999). "The case for light-dependent magnetic orientation in animals". Journal of Experimental Biology. 202 (8): 891–908. doi:10.1242/jeb.202.8.891. PMID 10085262.
  83. ^ Burda, H.; Begall, S.; Cerveny, J.; Neef, J.; Nemec, P. (2009). "Extremely low-frequency electromagnetic fields disrupt magnetic alignment of ruminants". Proceedings of the National Academy of Sciences. 106 (14): 5708–13. Bibcode:2009PNAS..106.5708B. doi:10.1073/pnas.0811194106. PMC 2667019. PMID 19299504.
  84. ^ "Biology: Electric cows". Nature. 458 (7237): 389. 2009. Bibcode:2009Natur.458Q.389.. doi:10.1038/458389a.
  85. ^ Hert, J; Jelinek, L; Pekarek, L; Pavlicek, A (2011). "No alignment of cattle along geomagnetic field lines found". Journal of Comparative Physiology. 197 (6): 677–682. arXiv:1101.5263. doi:10.1007/s00359-011-0628-7. PMID 21318402. S2CID 15520857. [1]
  86. ^ Engels, Svenja; Schneider, Nils-Lasse; Lefeldt, Nele; Hein, Christine Maira; Zapka, Manuela; Michalik, Andreas; Elbers, Dana; Kittel, Achim; Hore, P. J. (2014-05-15). "Anthropogenic electromagnetic noise disrupts magnetic compass orientation in a migratory bird". Nature. 509 (7500): 353–356. Bibcode:2014Natur.509..353E. doi:10.1038/nature13290. ISSN 0028-0836. PMID 24805233. S2CID 4458056.
  87. ^ Hsu, Jeremy (9 May 2014). "Electromagnetic Interference Disrupts Bird Navigation, Hints at Quantum Action". IEEE Spectrum. Retrieved 31 May 2015.

더보기

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 지구 자기장과 관련된 미디어가 있습니다.