Вологин А.В.
Генератор магнитного поля Земли
Earth's magnetic field generator
| УДК: |
537.67 |
| Аннотация: |
В статье рассматривается альтернативная гипотеза происхождения и эволюции магнитного поля Земли, основанная на ударно-механическом механизме запуска геодинамо. Согласно предлагаемой модели, формирование глобального магнитного поля произошло в результате столкновения Земли с космическим телом, - возможно, с протопланетой Тейя. Столкновение вызвало рассогласование осей вращения твёрдой оболочки (литосферы) и жидкой внутренней магматической части. Возникшее дифференциальное вращение интерпретируется как источник механической энергии, преобразуемой в электромагнитную посредством трения на границе раздела фаз. Введена модель «ротор-статор», где Земля рассматривается как естественный генератор магнитного поля. Выполнен качественный анализ условий поддержания поля, сопоставлены выводы модели с наблюдаемыми характеристиками геомагнитного поля: напряжённостью, дрейфом северного магнитного полюса и его ускорением. Предполагается, что синхронизация осей вращения приведёт к затуханию магнитного поля, а его эволюция состоит из чередующихся фаз активности и покоя. Представленная концепция может рассматриваться как дополнение к классической теории геодинамо и как основа для дальнейшего теоретического и численного моделирования. |
Ключевые слова: |
магнитное поле Земли, геодинамо, ротор-статор, космический удар, рассогласование осей, дрейф магнитных полюсов |
| Abstracts: |
This article proposes an alternative hypothesis for the origin and evolution of Earth's magnetic field, based on a mechanical trigger model for initiating the geodynamo. According to the proposed model, the generation of the global geomagnetic field was initiated by Earth's collision with a celestial body-most likely the protoplanet Theia. This impact produced a misalignment between the rotation axes of the solid outer shell (lithosphere) and the liquid inner magmatic domain. The resulting differential rotation is interpreted as a driver of mechanical energy, subsequently converted into electromagnetic energy through shear coupling and dissipative interactions at the phase boundary.The model introduces a «rotor-stator» analogy, where the Earth functions as a natural generator of magnetic field. Conditions for field maintenance are qualitatively analyzed and correlated with observed features of the geomagnetic field, including its intensity, the drift of the North Magnetic Pole, and its acceleration. The model predicts that eventual alignment of rotational axes will lead to the decay of the magnetic field, and that its evolution may consist of alternating phases of activity and dormancy. The proposed concept is positioned as a complementary framework to the classical geodynamo theory and a foundation for further theoretical and numerical investigations. |
| Keywords: |
Earth's magnetic field, geodynamo, rotor-stator, cosmic impact, axis misalignment, magnetic pole drift |
Авторы статьи:
Список литературы:
| 1. |
Erdmann W., Kmita H., Kosicki J.Z. etal. How the Geomagnetic Field Influences Life on Earth - An Integrated Approach to Geomagnetobiology. Orig Life EvolBiosph. 2021. V. 51. Pp. 231-257. https://doi.org/10.1007/s11084-021-09612-5. |
| 2. |
Pan Y., Li J. On the biospheric effects of geomagnetic reversals. Natl Sci Rev. 2023. V. 10(6):nwad070. DOI: 10.1093/nsr/nwad070. |
| 3. |
Arsenovic P., Rozanov E., Usoskin I., Turney C., Sukhodolov T., McCracken K., Friedel M., Anet J., Simic S., Maliniemi V., Egorova T., Korte M., Rieder H., Cooper A., Peter T. Global impacts of an extreme solar particle event under different geomagnetic field strengths. Proc Natl AcadSci USA. 2024. 121(28):e2321770121. DOI: 10.1073/pnas.2321770121. |
| 4. |
Tarduno J.A., Cottrell R.D., Davis W.J., Nimmo F., Bono R.K. Paleomagnetism. A Hadean to Paleoarchean geodynamo recorded by single zircon crystals. Science. 2015. V. 349(6247). Pp. 521-524. DOI: 10.1126/science.aaa9114. |
| 5. |
Царёвa О.О., Зелёный Л.М., Малова Х.В., Подзолко М.В., Попова Е.П., Попов В.Ю. Что ожидает человечество при инверсии магнитного поля Земли: угрозы мнимые и реальные // Успехи физических наук. 2018. Т. 188. №2. С. 207-220. DOI: https://doi.org/10.3367/UFNr.2017.07.038190. |
| 6. |
Логачев В.И., Стожков Ю.И. О магнитном поле Земли, движущихся полюсах, жесткостях геомагнитного обрезания и потоках космических лучей // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2022. №1. С. 28-39. |
| 7. |
Левашов Н.Н., Царёва О.О., Попов В.Ю., Малова Х.В., Зелёный Л.М. Моделирование радиационной обстановки на Земле при солнечно-протонных событиях в процессе геомагнитной инверсии // Космическиеисследования. 2025. Т. 63. №1. С. 71-78. |
| 8. |
Sens M.A. Critical analysis of theories on the origins of geomagnetism. Journal of Engineering Research. 2023. V. 3(38). Pp. 12. https://doi.org/10.22533/AT.ED.696232212. |
| 9. |
Оhta K., Kuwayama Y., Hirose K., Shimizu K., Ohishi Y. Experimental determination of the electrical resistivity of iron under Earth's core conditions. Nature. 2016. V. 534. Pp. 95-98. DOI: 10.1038/nature17957. |
| 10. |
Короновский Н.В. Магнитное поле геологического прошлого Земли // Природа. 1996. №6. С. 65-73. |
| 11. |
Wired. Sept. 22, 1791: Faraday Enters a World He Will Change // Wired: на англ. Дата публикации: 22.09.2010. Режим доступа: https://www.wired.com/2010/09/0922michael-faraday-born (дата обращения: 28.08.2025). |
| 12. |
Garvin K. Electromagnetism. History of Applied Science & Technology. Rebus Press, 2017. Режимдоступа: press.rebus.community/historyoftech/chapter/electromagnetism (дата обращения: 28.08.2025). |
| 13. |
Munker C., Pfander J. A., Weyer S. et al. Evolution of planetary cores and the Earth-Moon system from Nb/Ta systematics. Science. 2003. V. 301(5629). Pp. 84-87. DOI:10.1126/science.1084662. |
| 14. |
Herwartz D., Pack A., Friedrichs B., Bischoff A. Identification of the giant impactor Theia in lunar rocks. Science. 2014. V. 344(6188). Pp. 1146-1150. DOI:10.1126/science.1251117. |
| 15. |
Печерский Д.М., ГурарийГ.З., Щербаков В.П. Геомагнитное поле и эволюция жизни на Земле // Земля и Вселенная. 2010. №4. С. 50-60. |
| 16. |
Livermore P.W., Finlay C.C., Bayliff M. Recent north magnetic pole acceleration towards Siberia caused by flux lobe elongation. Nat. Geosci. 2020. V. 13. Pp. 387-391. https://doi.org/10.1038/s41561-020-0570-9. |
| 17. |
Кузнецов B.В. Северный магнитный полюс устойчиво движется согласно модели дрейфа // Вест. КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2019. №3. С. 65-76. DOI: 10.26117/2079-6641-2019-28-3-65-76. |
| 18. |
Монастырский Л.М. К чему может привести смена полярности магнитных полюсов Земли? // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. №9 (часть 2). С. 187-189. |
|
|