Wetenschappers puzzelen al jaren over de oorzaken van het aardmagnetisch veld. Het antwoord op deze vraag is vrij recent ontvangen. Het bleek dat bepaalde voorwaarden nodig zijn voor de vorming van een magnetisch veld.
Enkele hypothesen over de oorsprong van het aardmagnetisch veld
In de afgelopen eeuw hebben verschillende wetenschappers verschillende veronderstellingen naar voren gebracht over hoe het magnetisch veld van de aarde wordt gevormd. Volgens een van hen verschijnt het veld als gevolg van de rotatie van de planeet om zijn as.
Het is gebaseerd op het merkwaardige Barnett-Einstein-effect, dat wil zeggen dat wanneer een lichaam draait, er een magnetisch veld ontstaat. De atomen in dit effect hebben hun eigen magnetisch moment, omdat ze om hun as draaien. Zo ziet het magnetisch veld van de aarde eruit. Deze hypothese was echter niet bestand tegen experimentele tests. Het bleek dat het op zo'n niet-triviale manier verkregen magnetische veld enkele miljoenen keren zwakker is dan het echte.
Een andere hypothese is gebaseerd op het verschijnen van een magnetisch veld als gevolg van de cirkelvormige beweging van geladen deeltjes (elektronen) op het oppervlak van de planeet. Het bleek ook onhoudbaar. De beweging van elektronen kan het verschijnen van een zeer zwak veld veroorzaken, bovendien verklaart deze hypothese de inversie van het magnetische veld van de aarde niet. Het is bekend dat de magnetische noordpool niet samenvalt met het geografische noorden.
Zonnewind en mantelstromen
Het mechanisme van vorming van het magnetische veld van de aarde en andere planeten van het zonnestelsel is niet volledig begrepen en blijft tot nu toe een mysterie voor wetenschappers. Niettemin verklaart één voorgestelde hypothese vrij goed de inversie en de grootte van de inductie van het reële veld. Het is gebaseerd op het werk van de interne stromingen van de aarde en de zonnewind.
Interne stromen van de aarde vloeien in de mantel, die bestaat uit stoffen met een zeer goede geleidbaarheid. De bron van de stroom is de kern. Door convectie wordt energie van de kern naar het aardoppervlak overgebracht. Zo wordt een constante beweging van materie waargenomen in de mantel, die een magnetisch veld vormt volgens de bekende bewegingswet van geladen deeltjes. Als we het uiterlijk alleen associëren met interne stromen, blijkt dat alle planeten waarvan de draairichting samenvalt met de draairichting van de aarde een identiek magnetisch veld moeten hebben. Dat is het echter niet. De geografische noordpool van Jupiter valt samen met de magnetische noordpool.
Niet alleen interne stromen zijn betrokken bij de vorming van het aardmagnetisch veld. Het is al lang bekend dat het reageert op de zonnewind, een stroom hoogenergetische deeltjes die uit de zon komt als gevolg van reacties die op het oppervlak plaatsvinden.
De zonnewind is van nature een elektrische stroom (beweging van geladen deeltjes). Meegesleept door de rotatie van de aarde, creëert het een cirkelvormige stroom die leidt tot het verschijnen van het magnetische veld van de aarde.
