如果說地球並不是條形永磁體，那麼地磁場是從哪裡來的？形成磁場的一個方法是用電流，發電廠裡的發電機透過旋轉磁場中用蒸汽或水帶動的一個導電體來發電，地核裡的情況也是如此。20世紀 50年代出現一種理論認為，地核是一臺“自勵型發電機”，併產生自己的磁場。

透過磁場線的熔融導電，外核的流動產生電流，形成一個磁場，因而產生更多的電流和更強的磁場。 對流傳熱促使地核流動，外核的熱量到了上層地幔而消失，於是，較冷而密度更大的區域下沉，而更熱、密度較小的區域上升。形成對流磁場。

如果說地球並不是條形永磁體，那麼地磁場是從哪裡來的？形成磁場的一個方法是用電流，發電廠裡的發電機透過旋轉磁場中用蒸汽或水帶動的一個導電體來發電，地核裡的情況也是如此。20世紀 50年代出現一種理論認為，地核是一臺“自勵型發電機”，併產生自己的磁場。

透過磁場線的熔融導電，外核的流動產生電流，形成一個磁場，因而產生更多的電流和更強的磁場。 對流傳熱促使地核流動，外核的熱量到了上層地幔而消失，於是，較冷而密度更大的區域下沉，而更熱、密度較小的區域上升。形成對流磁場。

如果說地球並不是條形永磁體，那麼地磁場是從哪裡來的？形成磁場的一個方法是用電流，發電廠裡的發電機透過旋轉磁場中用蒸汽或水帶動的一個導電體來發電，地核裡的情況也是如此。20世紀 50年代出現一種理論認為，地核是一臺“自勵型發電機”，併產生自己的磁場。

透過磁場線的熔融導電，外核的流動產生電流，形成一個磁場，因而產生更多的電流和更強的磁場。 對流傳熱促使地核流動，外核的熱量到了上層地幔而消失，於是，較冷而密度更大的區域下沉，而更熱、密度較小的區域上升。

此外，地球運轉為對流迴圈增加了一個運動，這就是為什麼轉動極和磁極差不多相符的原因。地核的導電性和對流迴圈的速率及模式決定了地磁場的強度。這一模式的引人注目之處，就在於它解釋了延續幾世紀的種種不同的說法，這種種說法可理解成正是這些運動的反映。

但是簡單的自勵型發電機不能解釋兩極倒轉的原因。我們怎麼知道兩極倒轉了呢？火山岩和某些水下沉積物顯示了這一過程，並儲存了這些倒轉的記錄。當熔岩經過“居里點”而冷卻時，獲得殘餘的磁化，也可以說是岩石“記錄了”磁化。

這是因為岩石中的磁礦石顆粒（最常見的是磁鐵礦）自動指向東，與地磁場方向平行。 當磁性沉積物顆粒在海底集聚和在沉積堆中重組過程中自動指向東，水下沉積物便發生原生磁化。古磁學記錄給予處於未成熟階段的板塊結構理論關鍵性的支援，因為磁化岩石的指向性經過一定時間可追蹤到大陸漂移，因而也追蹤洋底的演化情況。

到了 20世紀60年代，磁體倒轉的記錄仍然是個謎，那時候地球化學家已經發明瞭鉀- 錘測年法。 這一方法對測定較晚的火山岩（不到500萬年）特別有用，而用其他方法就不太合適。

由於地質學家測量了越來越多的岩石磁極性和年代，他們開始意識到，不管這些岩石處於什麼位置，同一年代的岩石始終具有相同的磁極性。所以地質學家就有可能確定一個地磁極性的時標——正常和倒轉期的短期記錄。

這一記錄顯示地磁場的極性變化沒有規律，時間間隔可達3萬〜1000萬年之久。通常，這種無規律的變化每數萬年出現一次，方向倒轉一次也許要花幾千年。研究過的岩石差不多有一半是在與現代地磁場相反的方向上磁化的，這說明正常的和倒轉的磁場同樣都有可能=這就明顯產生幾個問題，而且一定與地磁的起源有關：在磁場倒轉時到底發生了什麼？磁場是逐步消失後又在相反方向生成的嗎？它是迅速移動和再生的嗎？它從地球的一邊到1995年，加里•格阿拉茲梅厄和加利福尼亞洛杉磯大學的保爾•羅伯茲對地核對流和地磁場作了計算機模擬描述。

這些“實驗”都是三維的數字模擬。首先，其方程式都描述了地核主要力、能量和磁場。這些方程式都包含了像密度、方向和運動速度，以及磁場的方向和強度這樣一些變數。它們穿過地核時的特點和變化方式都不得而知，對此都要作出估計。

其次，地核被分成幾百個小部分，或稱“單元”。這些方程式能描述出一個單元效能與鄰近單元效能的相關情況。 所有單元的效能事先就確定了的。例如，地核頂部的所有單元可定下一個溫度，而底部所有單元確定另一個更高的溫度。

由於一個單元的效能影響其相鄰單元的效能，每個單元的效能都隨時間變化而變化。經過足夠長的時間後，計算結果表明了系統的演化情況，是不是具有地磁場的效能1也許有人認為，計算機要求的條件很多。 在1995年的模式中，由200萬時間跨度代表了 4萬年以上的“模式年”。

這等於百萬的二次乘方，需要當時最大的一臺計算機工作2000個小時。格阿拉茲梅厄-羅伯茲模式成功地再現了地磁場延續幾世紀的變化。這一地磁場變化與從自然界所觀察到的變化類似，而且是第一次得到磁極倒轉的模擬圖。

換言之，這表明，運轉中的對流運動，液態外核能產生一個類似地球磁場的磁場。細想這類計算機模式有多麼重要的意義。隨著單元數和時間跨度的增加，這些模擬圖越來越能顯示自然界的情況。

這是計算機效能呈指數提高所引起的一大革命性的變革。計算機模擬現已成為現實，一些假設可以付諸試驗了。 例如，地核的底部的溫度是均勻的，而其頂部又是另一個（較低的）溫度，這是一種簡單化的假設，事實上是早期模擬中所採用的。

但是這一模擬產生一個比自然界所觀察到的磁場非偶極更慢的變化。第二個模式採用的是更現實的假設，顯示出地核與上層地幔之間的非均勻熱傳導現象。這就要求地核頂部的溫度各地均不相同，與我們所知道的有關地幔的情況相符。

第二個模式產生的磁場非偶極部分變化更像我們在地球上所見到的變化，但是這些變化太迅速了。所以最後的結論是：熱量從地核向地幔的傳導決定了磁場的一些特點，因為這種傳導影響了地核的對流方式。

能看到地球內部是特別有意思的事，因為熱量一定有助於地幔的對流，因而也有助於板塊結構的對流。 這個例子說明地球不同地區相互作用，使地球作為一個統一的系統起著作用。最後，格阿拉茲梅厄-羅伯茲模式預見到，地球固體核心比地球表面轉得稍稍快些。

這一預見完全出人意料。這自然激勵地質物理學家在地震資料中尋求支援該理論的證據，另一邊是迂迴曲折進行的嗎？磁場看起來減弱，但並沒有消失，在倒轉過程中以不規則的方式擺動著。 但是，這些活動進行得很快（以地質學的觀點而言），由於在岩石中還沒有找到其細節，倒轉現象尚未為我們所徹底瞭解。

在探討上述問題時遇到的最主要困難是——或者說，在顯示地球存在一個“自勵電機”的問題上——不可能進行相應的實驗室試驗。地核的壓力和溫度不可能複製，這種條件下的潛在的地核材料效能不可能測得，用於製造“自勵電機”所需的熔融材料量太大了，不可能做實際的試驗。

但是計算機“實驗”對這些問題的研究已取得重大進展，顯示了核心的對流作用能夠產生類似的磁場的“自勵電機”。現在我們要轉而談談地熱，看看它是從哪裡來的。從地球散發出的熱量平均每平方米大約是87毫瓦。

之所以有熱量散出，是因為地球深處是熱的，隨著深度增加，變得越來越熱。 地球存在三個熱源。第一個是“原始的”熱，也就是沖積層和地核地層留下的熱；第二個是歷時長久的放射性同位素衰變產生的熱。

這兩個熱源影響程度到底有多大，不得而知，但是後者可能起著舉足輕重的作用，大約佔總熱量的75%。第三個熱源是月球的引力引起的潮汛摩擦作用。由於地球和月球互為軌道，兩個星體朝著附近的相反一側稍稍突出。

這就產生常見的海洋漲潮現象，但是地球的固態部分裡也有類似的、卻難以覺察到的潮汐。這永不停歇的“呼吸”引起固態地球裡的摩擦，所產生的熱可能高達地球內部熱量的1〇%3放射性熱大部分來自鈾、釷和鉀元素的衰變。

這些元素高度集中在大陸殼體的花崗岩部分，因而花崗岩會產生比其他岩石更多的熱量。 確切地說，就重量計算，典型的花崗岩中每百萬份（ppm)大約含4份鈾、16ppm釷和3。3%的鉀：這些元素放射性衰變每立方米岩石產生2。

5毫瓦的熱量，反之，地幔岩石大約含有0。02ppni的鈾、0。06ppm的釷和0。005%的鉀，每立方米只產生0。01毫瓦的熱量。 地核不可能含有數M可觀的放射性元素，據推測，那裡大多是原始熱。

大陸殼體雖然有較高的放射性，但所產生的熱量只佔總地熱的一小部分。原因很簡單，那是因為它的質M只佔地球的一小部分。更確切地說，大約80%的熱量來自地幔和地核，而且這些熱沿著中洋脊出現，由於地幔熱對流上升作用傳到了那裡。

我們已看到了地核裡是如何進行熱對流以及熱對流的結果。地幔也對流，因為地幔內部比外部熱，因而驅動了板塊結構，影響深遠。