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地球磁场是我们今天在这里的原因。它保护生命免受太阳和许多其他宇宙事件的有害辐射。它是在我们星球的液体外核中产生的，但它到底是如何出现的一直是一个讨论的问题。一项新的研究提出了一种新的观点，该观点是使用地球上最强大的磁铁之一进行测试的。

地球的中心有一个固体热核，周围有液体外核熔融金属。这内核温度如此之高，以至于外核保持液态，热量通过对流四处移动，就像一个冒泡的锅。但该模型有一个主要的复杂问题：锅不是平底的。它是一个球体，并且以令人难以置信的速度旋转。

其核心非常复杂，但已经被泰勒-普劳德曼定理简化了。基本上，旋转力非常强，以至于在内核上方和下方的圆柱体中，存在某种类型的运动，而在圆柱体以外的赤道区域，流动的运动方式不同。

我们要做的就是将一个充满硫酸的地球模型放入巨型磁铁中，然后用激光照射它并进行一些测量。

阿尔班·波瑟拉特教授

最重要的是旋转力的影响，称为科里奥利力。这种力出现在任何旋转体中，这就是为什么热带气旋在北半球以一种方式旋转而在南半球以另一种方式旋转的原因 - 以及为什么他们不跨越赤道。核心中的科里奥利力比熔融金属的粘性力大数百万倍。它基本上是一个屏障，任何流体都不能进出气缸。但这不是我们衡量的。

“如果你把一颗卫星送入轨道，你可以四处移动并获得一张小地图，显示地球磁场的样子以及它如何随时间演变，通常是 10 年或类似的时间。由此，我们可以推断出液体核心内部的流动，看起来分隔这两个区域的约束实际上并没有得到很好的满足。”阿尔班·波瑟拉特教授来自考文垂大学的教授告诉 IFLScience。

泰勒-普罗德曼定理不包括磁力。研究人员怀疑，熔融金属的运动不仅会产生磁场，但磁场也会反过来影响运动。这个场景是合理的，但测试它是一个挑战。

他们需要一种可以轻松研究其运动的液体，因此它必须是透明的。它还需要导电。该团队使用浓度为 30% 的硫酸。该装置必须放入一个可以旋转并在强大的磁铁内加热它的设备中：小地球实验，该设备可以产生超过 10 特斯拉的磁场，大约比太阳系中最强的天然磁铁强 100 倍系统 （太阳黑子）。

“我们要做的就是将一个充满硫酸的地球模型放入巨大的磁铁中，然后用激光照射它并进行一些测量，”波瑟拉特教授在解释这一奇特的观察结果之前告诉 IFLScience。

“所以大多数流体都是旋转运动的，这就是对流流动的预期。但我们还看到，流体从圆柱体的顶部流入，从底部流出。这很有趣，因为如果你搅拌茶，它会以相反的方式移动。这不是正常的茶杯效应。而且这种运动似乎与磁场的强度成正比。”

这一发现似乎违反了旋转流理论，但该团队承认，在实际情况中地球尽管存在诸多复杂性，该理论仍然站不住脚。就像他们的实验一样，圆柱体没有不可跨越的边界。有流量进出。

圆柱体被认为对于我们星球磁场的产生非常重要，因此熔融金属的进出会影响磁场，也在其产生中发挥作用。

Pothérat 教授告诉 IFLScience：“下一步是尝试扩展该理论，以解释更复杂的几何形状，看看内部的流动将如何受到影响，以及它是否与我们在地球上观察到的相符。”

该研究发表于物理评论快报。