地球为什么会有磁场？

我们知道地球本身就像一块“大磁铁”，这个大指的是个头大，而不是磁场强度强。地磁场本身是很弱的，大概是25-65微特斯拉，即1特斯拉的十万分之一。

作为比较，冰箱磁铁的典型数值是5毫特斯拉，即1特斯拉的千分之一量级。太阳黑子的典型磁场强度是0.3特斯拉，核磁共振的磁场强度是1.5-3特斯拉。

物理实验中用的超导磁铁可以达到3-8特斯拉，之所以要用超导磁铁，是因为需要太强的电流才能产生这么强的磁场。如果是用正常导体的话，由于导体的电阻不是零，导线会因为产生太多的热量而熔化。

地球磁场的来源很复杂，细节很多，目前还没有最后定论。根据我了解到的信息，大致讲一下这里的思路。

地磁场可以保护地球免受太阳风中带电粒子的撞击。在太阳系的早期，地磁场很弱，而太阳风很强。

首先在太阳系诞生的早期，猛烈的太阳风会产生比现在强的多的磁场。地球在轨道上运动，会受到这些磁场的作用。

假设地球本身是个导体的话，地球就会因为“穿过”磁场而感生出电流，这些电流在导体中动起来，是会产生磁场的，这就是所谓“发电机机制”。

问题是：地球为什么会是个导体？

我们知道地球的半径是6370公里，其中铁合金存在的区域是最里面的3400公里。

地球的最中心是一个固态的（铁）核，半径有1220公里，温度高达6000开尔文，之外是个液态区域，液态区域的外面是地幔，温度是3800开尔文。

由于地幔和地核之间巨大温差的存在，液态铁会在温度的驱动下产生对流，即热的液体上升往冷的地方浮，而冷的液体下降往地球中心沉。

同时地球本身还在自转，在科里奥利力的作用下，液态铁会“旋转”起来，形成“环流”。这些环流就像螺线管上的电线，一旦电流在其中形成定向运动就会产生磁场。

为了维持地球的磁场，就必须维持液态铁中的电流，必须与电流的“欧姆损耗”抗衡。这里又是地核与地幔之间的温度差提供了驱动作用，从微观的角度说温差电效应会顺着温度的梯度建立温差电势。

现在维持地核与地幔之间的温度差就成了维持地磁场的关键。

首先地球的核心是热源，除了地核之外的物体下落到地核本身可以提供引力能外，地核还存在放射性元素，天然放射性为地核维持高温提供了主要的能源。

地球上的主要天然放射性同位素，半衰期基本上都是十亿年数量级。

其次，最近的某些研究指出，在高温高压下液态铁本身的热导率不高，换句话说地核的热向外散失的速率较低。最后地幔就像一个大棉被也起着保温隔热作用。

总之，地球中心保持着相对很高的温度，而且维持着极低的散热速率，使得地球在太阳系诞生早期感应产生的电流一直维持到现在，这就是今天我们观察到的地球磁场的来源。