地磁這麼弱,卻能傳這麼遠!人造磁場這麼強,卻傳不了多遠!為什麼呢?

時間 2021-05-09 01:05:36

1樓:盧健龍

反對 @Patrick Zhang 的答非所問且包含錯誤的回答。

先回答題主的問題。題目中提到的現象的根本原因是經典電磁學在沒有電荷存在時所擁有的標度不變性(scale invariance),即無源麥克斯韋方程組 在標度變換 下保持不變(其中 是描述標度變換的實數因子)。我們可以將地球抽象為乙個巨大的磁鐵,同時想象另乙個小磁鐵,這兩個尺寸懸殊的磁鐵在磁極處的磁場強度相等。

在磁鐵外部空間中,由於沒有電荷以及電流的存在,因此上述的無源麥克斯韋方程組是成立的。無源麥克斯韋方程組的標度不變性告訴我們的就是巨大磁鐵的外部空間中的磁場分布情況可以被視為小磁鐵外部空間中磁場分布情況的尺寸放大版,這也是為什麼雖然兩個磁鐵在磁極處的磁場強度相同大磁鐵所產生的周圍磁場卻可以比小磁鐵傳播得更遠。

接著說一下 @Patrick Zhang 回答中的錯誤。

@Patrick Zhang 在其回答中所說的:

題主的問題與地核磁性材料的量有關。

相對起地核磁體的質量來,尋常的磁體算什麼?若有一塊磁鐵質量為1噸,也即1000kg,這塊磁鐵夠大了,但相對起地核來,都不值得一提。

是錯的。

正如我上面已經提到的,問題中所提到的現象的根本原因是系統尺寸的差異,跟質量並沒有什麼直接關係。這一點是很容易理解的,如果兩個磁鐵僅僅質量差異懸殊且擁有相同的尺寸和形狀,還滿足在磁極處磁場強度相等,那麼它們周圍磁場隨著距離的衰減是一樣快的。

2. @Patrick Zhang 在其回答中所說的:

地核的質量佔整個地球質量的31. 5%, 大約為

相對起地核磁體的質量來,尋常的磁體算什麼?

是錯的。

地核(包括外核和核心)的質量的數量級在 ,這顯然跟 @Patrick Zhang 重複強調的「」相距甚遠。

3. @Patrick Zhang 在其回答中所說的:

由於地核的體積極大,溫度和壓力又相對較高,使地層的導電率極高,使得電流就如同存在於沒有電阻的線圈中,可以永不消失地在其中流動,這使地球形成了乙個磁場強度較穩定的南北磁極。

是錯的。

生成地球磁場的主要因素是液態外核中的對流以及科里奧利力所產生的電流。

並不是 @Patrick Zhang 主觀臆想的「由於地核的體積極大,溫度和壓力又相對較高,使地層的導電率極高,使得電流就如同存在於沒有電阻的線圈中」。

2樓:李世民

磁鐵疊加方式不當,會產生像電池串連那樣的「「內阻」」,想增加磁場的強度與大小必須改變磁鐵的形狀,比如,馬蹄型。而行星或恆星磁場是由無數漩渦磁場構成,只是磁力相互抵消後的磁力洩露,磁效率很低,但卻是磁場開放型,像地磁的磁力線很複雜,而脈衝星是有自轉形成的,擁有最強磁場。

3樓:咸知

假如能做出來和地球一樣大的電磁鐵,你也會得到差不多的磁密。換個角度,把地球磁場縮小,也和你手中的磁鐵沒什麼兩樣。磁通大不一定磁密就大,磁通大只能說明運動的電荷總和是一非常大的數字。

麥克斯韋方程不會在地球這個尺度上失效,除非考慮一些「相對論磁場」分析,不過我還沒聽說過有這個理論,也許是乙個有趣的問題。

4樓:花開莫與流年錯

額,沒人說磁導率,磁場強度和距離的公式嗎?這些大物上都是有的呀!

很明顯,不管什麼產生的磁場,在現有物理學體系下都是一樣的。只不過和磁場大小,磁介質有關。

5樓:

@Patrick Zhang 的回答中提到,地球的磁場產生於地核。

也就是這個磁鐵距離地表約3000km。磁場的大小和距離的3次方成反比。所以在底面測的磁場很小了,只有不到1高斯。

而我們手邊的磁鐵,你對他測定時可以離得很近,銣磁鐵能接進1特斯拉的磁通量,也就是1萬高斯。但是距離3000km再測呢?遠小於1高斯了吧。

歸根結底,你說地磁弱是因為你離它很遠。

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