Ursprunglig fråga:
Hej! Jag håller på med mitt projektarbete som involverar Jordens magnetfält. Jag förstår hur magnetfält kan upprätthållas men vad jag där i mot inte kan förstå är hur Jordens magnetfält uppstod från första början så att det kunde därefter upprätthållas. Min fråga är då hur uppstod Jordens magnetfält från första början? Tack i förhand!
/Simon P, Rönneskolan, Ängelholm

Svar:
Simon! Om jag visste det skulle jag skriva en artikel om det och bli världsberömd .

Det är inte så lätt att förstå hur det globala magnetfältet uppstått. Om vi börjar med att titta på de övriga jordlika planeterna i solsystemet så har, förutom jorden, Merkurius ett magnetfält, medan Venus och Mars saknar globalt magnetfält, se Planetary Fact Sheets .

För att ett magnetfält skall uppstå i en planet krävs dels en flytande, ledande kärna och en mekanism som för in energi i systemet. Energin ger upphov till temperaturskillnader som ger konvektion (strömning).

Jorden har en kärna som huvudsakligen innehåller järn. På grund av den höga temperaturen (orsakad av radioaktivt sönderfall i jordens inre, se fråga 13938 ) är den yttre delen av kärnan flytande, medan det höga trycket längre in gör den inre järnkärnan fast. Konvektion i den yttre flytande järnkärnan skapar magnetfältet. Konvektionen orsakas av temperaturskillnader och corioliskraften (3160 ) som orsakas av jordens rotation.

Hur magnetfältet skapades har man bara en kvalitativ kunskap om. Ett ökande magnetfält borde inducera ett elektriskt fält som i sin tur ger en elektrisk ström. Denna ström är enligt Lenz lag (fråga 11791 ) riktad så att ändringen i magnetfältet motverkas. Konvektionen kommer emellertid att få det "infrysta" magnetfältet att flytta på sig, vilket gör att fältet kan öka trots motståndet pga Lenz lag. Denna process skulle kunna fortsätta obegränsat om inte det ökande magnetfältet bromsade upp vätskans rörelse. Man får alltså ett relativt stabilt jämviktsläge.

Hur kan man då förstå förekomsten/avsaknaden av magnetfält hos de ovan nämnda planeterna?

Venus är på många sätt mycket lik jorden, så man borde vänta sig en flytande järnkärna och ett magnetfält. Skillnaden är att Venus roterar mycket långsamt (Planetary Fact Sheets ), vilket gör att konvektionen inte påverkas av någon corioliskraft.

Mars är betydligt mindre än jorden, så avsvalningen har gått längre. Mars saknar därför en flytande järnkärna, och därmed magnetfält.

Att Merkurius har ett magnetfält kan tyckas konstigt eftersom den dels är mindre än Mars och dels för att den roterar mycket långsamt. Det som gör att Merkurius kan ha en flytande järnkärna är att den har en mycket excentrisk bana och befinner sig nära solen. Gravitationskraften "knådar" då Merkurius så att innertemperaturen kan bli tillräckligt hög. Detta är helt analogt med jupitermånen Io, se 2571 .

Se vidare Earth's_magnetic_field och Dynamo_theory .
/Peter E

Nyckelord: jordens magnetfält [22]; jordens inre [13];