稳定磁场的来源

地磁发电机

对磁场的地球的表面表明，这个场的90%以上来自于行星内部的来源。产生磁场的各种机制已经被提出，但目前只有地磁发电机被认真考虑。在发电机的机制，流体磁芯的运动使导电材料穿过现有的磁场并产生电流．这种电流产生的磁场也与流体运动相互作用，产生与原始磁场方向相同的二次磁场。这两个磁场加在一起比原来更强。额外的能量放大场的产生是以流体运动中能量减少为代价的。

热加热在核心是驱动流体运动的过程。多年来，人们一直认为这种加热是由溶解在液态核中的放射性元素引起的。最近的研究表明，液态核的冻结更为重要。地震研究表明，地球的中心是一个固体球体铁半径约1200公里。这个球体被液态铁的外核所包围。随着时间的推移，液态核的内表面冻结在固态核的外表面。冻结过程中释放的能量将周围环境加热到高温。热量向各个方向流动，使温度升高相邻地区。因为热量不能从内部流失，它最终会流向表面。在那里，它被辐射到寒冷的太空中红外辐射．这一过程建立了一个径向温度分布，向表面下降。如果热量产生得太快，传导无法带走，那么第二个过程，对流，变得很重要。在对流中，能量由上升到较冷区域的热流体气泡传输，携带的热量比静止时流过相同物质的热量更多。

流体运动产生磁场必须满足几个条件。首先，流体必须导电。其次，磁场必须存在，可能是初始磁场的残余形成身体的。第三，一定有某种力在流体运动中引入扭转，使初始磁场被运动扭曲。对于地球来说，液态铁具有导电性，初始磁场很可能存在科里奥利力介绍了曲折。科里奥利力是流体在旋转物体内或在旋转物体上所感受到的力。它是地球上产生气旋风暴的力量大气，在北半球，它导致一种径向上升的流体逆时针旋转。

图中所示的例子，指定的αω发电机，说明了这些因素如何可能产生一个自我维持的磁场。首先假设(A)存在一个初始极向磁场(位于子午线平面上)。然后假设最里面的部分场线嵌在流体中，其旋转速度比流体的外部部件快。在良导体中，磁力线几乎冻结在流体中，必须随着流体的运动而移动。经过多次旋转后，场线将“包裹”在旋转轴周围，创建一个大的环向磁场(垂直于旋转轴平面的)。由于电导率不完美，环形环路可能扩散通过流体，使自身与原来的极向场(B)断开。这个过程称为因为它取决于流体的旋转速度。

接下来，考虑径向流体运动对环面场的影响。在液核的不同位置，流体在热对流的驱动下在细胞中上升。上升的流体携带着环向磁场。当它上升时，科里奥利力使流体偏转，并使其绕着细胞的中轴旋转，从而扭曲磁场。在旋转约270°后，磁力线开始自我扭曲，并通过导体扩散，从环形线圈(C)断开。在此阶段，上升线圈以a为方向子午线平面与场指向同一方向的原始场，即。极向。这个过程被称为Alpha效应(因为效应与背景场的常数α成正比)。最后，小环可能合并成一个大环，重新形成初始极向场(D)。在下沉流体单元中，环向场以相反的方向缠绕，极向环具有相反的极性。如果下沉过程完全对称，以这种方式产生的场环路将抵消由上升流体造成的环路。因此，为了创建正确符号的净场，下沉流体产生的回路必须比上升流体产生的回路弱。

如上所述，最简单的极向磁场是偶极磁场。这种电场可以由赤道平面上绕地球旋转轴循环的单一电流环路产生。然而，导电的地球上的轻微电阻，如果不是不断地再生，早就把电流耗散了。如图所示，这个生成过程是复杂的，并且依赖于流体核心的径向运动和旋转。

地壳磁化

在地球表面测量的磁场并不完全是由内部发电机产生的。从地核向外辐射，下一个主要的磁场来源是地壳磁化。材料的温度构成的地壳足以让它们以固体形式存在。固体可能被地球的主磁场磁化而导致可探测到异常．

地壳磁化有诱导磁化和剩余磁化两种类型。当地壳物质的基本磁偶极子被地球主磁场排列时，就会发生感应磁化指南针针是对准的。如果一种对磁化特别敏感的物质被浓缩，如在矿床，它也可以近似为一个棒磁铁这就产生了一个小的偶极场。在这种浓度的尺度上，地球的主场是均匀的，因此，取决于观测者相对于小偶极子的位置，它的场可能增加或减少主场。因为诱导磁化强度与诱导场的强度成正比，当主场消失时，磁化强度也随之消失。

Remanant磁化与感应磁化类似，它是由主场在材料中产生的，但一旦产生，在主场消失后仍然存在。这种现象取决于形成“磁畴”的铁磁材料的存在，磁畴是由原子间作用力固定在原位的对准偶极子区域。在地壳中，大部分剩余磁化是由熔化岩石硬化时俘获地球主磁场的偶极子排列而产生的。