Siguen diciendo que el hilado de hierro fundido genera el campo magnético de la Tierra. Pero, incluso si ese hierro está algo ionizado, esos dos electrones perdidos todavía están cerca en el fluido. Entonces, el giro de ++ y el giro de -- deberían cancelar cualquier campo magnético que generarían.
El campo magnético de la Tierra no se genera mediante la alineación del espín, porque no se puede hacer un ferroimán con hierro fundido. El núcleo de la Tierra está a una temperatura de 5700 K, mucho más alta que la temperatura de Curie del hierro (1043 K), por lo que cualquier dominio que intente formar se romperá debido a las fluctuaciones termodinámicas.
Lo que realmente genera el campo magnético de la Tierra son las corrientes eléctricas a gran escala que fluyen en el hierro fundido. La convección en el núcleo hace que el hierro fundido fluya, creando poderosas corrientes que generan el campo magnético de la Tierra de la misma manera que lo hace pasar una corriente a través de un bucle de alambre.
En cuanto a por qué puede obtener grandes corrientes internas moviendo un conductor neutro, debemos entender dos cosas. Primero, "neutral" es solo una propiedad macroscópica. A cualquier temperatura finita, las fluctuaciones termodinámicas producirán bolsas microscópicas de cargas positivas y negativas en cualquier conductor, ya sea un cable de cobre o una bola de hierro fundido. Si permite que estos bolsillos microscópicos se muevan entre sí, pueden generar campos magnéticos que moverán los bolsillos con carga opuesta en la dirección opuesta. A su vez, esos bolsillos con carga opuesta producirán campos magnéticos que moverán aún más cargas, reforzando cada vez el movimiento inicial. En algún momento, esta dinámica de autorrefuerzo producirá una gran cantidad de cargas positivas que se mueven en una dirección y una gran cantidad de cargas negativas que se mueven en la dirección opuesta, lo que genera una corriente a gran escala en un conductor neutro, todo porque usted permitió fluctuaciones de carga. para moverse entre sí. Este fenómeno está estrechamente relacionado con la turbulencia, que también genera un flujo macroscópico a partir de fluctuaciones microscópicas.
La clave para tener esta generación de corriente autorreforzada es permitir que las fluctuaciones se muevan entre sí dentro del conductor. En otras palabras, debe tener la capacidad de soportar el flujo mecánico interno dentro de su conductor. Un alambre de cobre, por ejemplo, no tiene esta propiedad. Como tal, no obtendrá corriente agitando un cable de cobre.
Larmor propuso un mecanismo de geodinamo en 1919, pero aún se están resolviendo los detalles. La idea general: el transporte de calor por convección impulsa los flujos de fluidos, el campo magnético (preexistente) induce corrientes eléctricas en el fluido conductor que se mueve a través de él, y estas corrientes "regeneran" el campo magnético.
El acertijo del huevo y la gallina: ¿ Qué fue primero, el campo o las corrientes? Como explicó otra respuesta, siempre hay campos de semillas de fluctuaciones termodinámicas y cuánticas, y también del Sol. Una pieza faltante de la teoría: ¿Cómo sabemos que las corrientes de convección promueven el crecimiento exponencial de un campo de semillas?
La llamada teoría cinemática de la dinamo identificó patrones de flujo que promueven un crecimiento exponencial desbocado, pero son hidrodinámicamente poco realistas. Se ha demostrado que los patrones de flujo axisimétricos simples no lo solucionan, y ninguno de los patrones viables es independiente del tiempo, por lo que la pregunta moderna es: ¿Cómo sostiene la convección turbulenta el campo magnético?
Las teorías modernas han comenzado a aclarar el papel de la rotación en la regeneración y orientación del campo magnético. La rotación diferencial (visible en el Sol, pero simplemente supuesta en la Tierra) dobla las líneas de campo del dipolo en horquillas, creando así un fuerte campo toroidal. (¿Qué impulsa la rotación diferencial? Algunos sospechan que la hidrodinámica fuerzas, otras magnéticas efectivo.)
En el mecanismo de bucle de Parker, las fuerzas de Coriolis tuercen las columnas convectivas ascendentes, que a su vez tuercen las líneas del campo toroidal, regenerando así el campo dipolar. Esta imagen es geométrica, pero hay teorías algebraicas que llegan a conclusiones similares. (Pasé a ser un verdadero creyente en la imagen de Parker, después de desarrollar una teoría algebraica consistente con la suya).
Las simulaciones detalladas en supercomputadoras pueden algún día validar una teoría algebraica que predice correlaciones entre ciertos patrones de flujo significativos. En la actualidad, estas simulaciones están produciendo demasiados datos indigestos. Es difícil encontrar una aguja en un pajar, y más difícil aún si no sabes cómo es una aguja.
Cosmas Zachos