[물리학실험 레포트 보고서] 지구자기장

지구의 자기장 형성 과정

1) 1단계 : 철 운석의 충돌과 초 강력 전류의 발생

엄청난 방전을 하고 있던 원시지구에 조금 늦게 도착한 철 운석이 충돌, 내부에서 폭발하여 철 성분이 풍부한 용암이 우주공간으로 분출을 시작했다. 분출된 용암은 그림2-1과 같이 전자들이 충전된 먼지구름층을 통과(이때 지구의 질소 동위원소가 표면에 묻어나감-달에서 발견)하면서 피뢰침 역활을 하였다. 지구 전체에 분산 되었던 전류의 흐름을 그림2-1과 같이 지구 내부로 유도하여 통합된 하나의 엄청난 전류를 만들었고, 전류는 다시 초강력 전기장을 만들었다.

2) 2단계 : 지구의 자기장 형성 과정

위에서 언급한 바와 같이 용암이 원시지구로 부터 분출 되면서 강력한 전기장 형성과 내부 냉각이 동시에 발생했다. 강력한 전기장 내에서 내핵은 고온에서 퀴리온도 이하로 냉각되어 자석이 됨으로써 지구의 자기장은 탄생된 것이다. 이 과정은 2~3시간 정도 소요된 후 용암분출이 약해지면서(전류흐름을 유도한 용암 피뢰침이 사라짐) 전기장은 사라지게 되었지만 대신 이때 형성된 지구자기장은 오늘날까지 유지되고 있다.
3. 지구자기장의 영구자석 생성이론 증거
1) 지구자기장의 N극과 S극은 대칭이 아니다.
내핵의 영구자석이 그림3-1과 같이 위치하고 있기 때문에 N극과 S극은 대칭(정 반대)의 위치에 있을 수 없는 것이다.
2) 자기장의 소멸 원인
영구자석(내핵)이 그림3-2와 같이 위치할 때 자력은 외핵의 철 코어에 의해서 차단되어 약 90% 감소한다.

3) 지구자기장의 역전 원인

그림3-1, 3-2, 3-3과 같이 자석(내핵)은 맨틀과 가스층으로 분리되어 있어 지구자기장은 지구내부에서 얼마든지 N극과 S극이 역전을 할 수 있고 그 힘은 빙하의 크기에 의해서 만들어진다.

4) 현재 지구자기장의 감소원인

그림3-1에서 …

5) 자기장 북극과 자기장 남극이 바뀔 때 자기장 소멸의 원인

①벡터 는 (전류방향의 미소변위)와 에서 점 P를 향하는 단위벡터 의 수직이다.

②의 크기는 에 반비례 한다. 여기서 은 로부터 점 P까지의 거리이다.

③의 크기는 전류와 미소길이 의 크기 에 비례한다.

④의 크기는 sinθ에 비례한다. 여기서 θ는 벡터 와 사이의 각이다.