¿Cómo le doy a mi planeta un campo magnético más fuerte? Jugando con variables

¿Cómo genera el núcleo de la Tierra un campo magnético?

https://www.usgs.gov/faqs/how-does-earths-core-generate-a-magnetic-field?qt-news_science_products=0#qt-news_science_products

El núcleo exterior de la Tierra se encuentra en un estado de convección turbulenta como resultado del calentamiento radiactivo y la diferenciación química. Esto establece un proceso que es un poco como un generador eléctrico natural, donde la energía cinética convectiva se convierte en energía eléctrica y magnética. Básicamente, el movimiento del hierro eléctricamente conductor en presencia del campo magnético terrestre induce corrientes eléctricas. Esas corrientes eléctricas generan su propio campo magnético y, como resultado de esta retroalimentación interna, el proceso es autosuficiente siempre que haya una fuente de energía suficiente para mantener la convección.

Se cree que la mayor parte de la energía proviene de la descomposición radiactiva de los elementos del núcleo: potasio, torio y uranio radiactivos. Aumenta las cantidades de esos elementos y aumentas la producción de calor.

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La resistencia aumenta con la temperatura en los metales. Podría considerar darle a su planeta un núcleo no metálico, donde los aumentos de temperatura mejorarían la conductividad o al menos no la reducirían. ¿Quizás un planeta con un núcleo supercrítico de agua salada? ¿O un núcleo de sal fundida? Esos serían grandes, calientes y no tan densos como el metal. Y también genial.

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Respondiendo al comentario con un ejemplo de planeta oceánico, ¿qué hay de Ganímedes?

https://en.wikipedia.org/wiki/Ocean_planet

Ganímedes es una luna con aspiraciones planetarias, un colosal océano de agua salada y un hermoso campo magnético que afirmo aquí es producido por corrientes eléctricas formadas dentro de su océano interno calentado.

Y hay hielo en la parte superior para que tus criaturas patinen.

Creo que tus ideas son en su mayoría acertadas. En la parte superior de mi cabeza, puede aumentar la tasa de rotación, la densidad del núcleo, el tamaño del núcleo o el tamaño del planeta.

En el borde del núcleo, el campo magnético tiene una magnitud de aproximadamente

$$B_{\text{core}}\sim\sqrt{\frac{\rho\Omega}{\sigma}}$$ dónde$\rho$es la densidad,$\Omega$es la velocidad de rotación y$\sigma$es la conductividad eléctrica. me parece poco probable que$\sigma$podría cambiar mucho a menos que la composición del núcleo cambiara drásticamente, pero tanto la densidad como la velocidad angular podrían aumentar. La densidad del núcleo presumiblemente escalaría con la masa del planeta, ya que estaría bajo mayores presiones, y la velocidad de rotación podría aumentar muy fácilmente a través de una colisión temprana con otro cuerpo. (Esto supone que la rotación del núcleo está acoplada a la rotación del planeta en sí, lo que no es una suposición poco realista).

Según la teoría de la dínamo, un campo magnético dipolar se escala como un cubo inverso; A una distancia$r$del centro del núcleo, tenemos$B(r)\propto r^{-3}$. El campo de superficie es entonces (ignorando la dependencia angular)

$$B_{\text{surf}}=B_{\text{core}}\left(\frac{R_p}{R_c}\right)^{-3}$$ con$R_p$y$R_c$el radio del planeta y el núcleo, respectivamente. Podemos convertir esto en una relación de escala: $$\begin{aligned} B_{\text{surf}}=&\;2.5\times10^{-5}\left(\frac{\rho}{10\text{ g cm}^{-3}}\right)^{1/2}\left(\frac{\Omega}{7.27\times10^{-5}\text{ rad s}^{-1}}\right)^{1/2}\\ &\times\left(\frac{\sigma}{10^7\text{ Ohm}^{-1}\;\text{m}^{-1}}\right)^{-1/2}\left(\frac{R_p}{6370\text{ km}}\right)^{-3}\left(\frac{R_c}{2890\text{ km}}\right)^{3}\;\text{Tesla} \end{aligned}$$ Decreciente$R_p$o aumentando$R_c$disminuiría la distancia superficie-núcleo, aumentando así el campo superficial. A diferencia de cambiar$B_{\text{core}}$, esto no cambiará la fuerza del campo intrínseco, pero para los habitantes en la superficie, los dos son efectivamente iguales (mientras que habría una diferencia cuando se trata de cosas como los cinturones de van Allen).

En su caso, desea un período de rotación (aproximadamente) de 15 días. Esto significa que$\Omega$será más bajo que el de la Tierra por un factor de 15. Como$B\propto\Omega^{1/2}R_c^{3}$, podemos alcanzar un campo magnético del 75% de la fuerza del de la Tierra aumentando el radio del núcleo en un factor de aproximadamente 1,4.

La magnetosfera de Júpiter es inmensamente fuerte. Júpiter gira mucho más lento que la Tierra y tiene una atmósfera mucho más densa, como sus requisitos. ¿Cuáles son los requisitos para una magnetosfera poderosa similar?

De acuerdo con Dynamo Theory en Wikipedia, se necesitan tres cosas.

1. Un medio fluido eléctricamente conductor
2. Energía cinética proporcionada por la rotación planetaria.
3. Una fuente de energía interna para impulsar movimientos convectivos dentro del fluido.

1. Un medio fluido eléctricamente conductor es bastante sencillo. Simplemente llene el planeta con una alta concentración de hierro o cobre fundido. (El manto de la Tierra es 8% de hierro).

2. La falta de energía cinética se puede compensar, como Júpiter y como tú propusiste, agrandando el planeta. La ecuación de la energía cinética es K=0,5mv^2, por lo que el aumento de la masa (m) compensa la baja velocidad (v).

3. La fuente de calor del campo magnético de la Tierra se puede encontrar en Wikipedia:

   El calor es generado por la energía potencial liberada por materiales más pesados ​​que se hunden hacia el núcleo (diferenciación planetaria, la catástrofe del hierro), así como por la descomposición de elementos radiactivos en el interior.

Mezcle un poco más de U-238 y obtendrá una poderosa magnetosfera.