Warum sollte der magnetische Nordpol (Tauchpol) der Erde wohldefiniert (eindeutig bestimmt) sein?

Stark inspiriert vom aktuellen Thread Gibt es unbedingt immer mindestens zwei Punkte, an denen das Erdmagnetfeld senkrecht steht? , das ist die Gegenfrage:

Gibt es notwendigerweise immer höchstens einen Punkt (auf der Erdoberfläche), wo das Erdmagnetfeld senkrecht nach unten gerichtet ist?

Auf der englischen Wikipedia-Seite North Magnetic Pole heißt es aktuell:

Der magnetische Nordpol ist der Punkt auf der Oberfläche der nördlichen Hemisphäre der Erde, an dem das Magnetfeld des Planeten senkrecht nach unten zeigt (mit anderen Worten, wenn sich eine magnetische Kompassnadel um eine horizontale Achse drehen darf, zeigt sie senkrecht nach unten). Es gibt nur einen Ort, an dem dies geschieht, [...]

(Hervorhebung von mir).

Natürlich ist die Erde wahr B Feld ist weit entfernt von einem exakten Dipolfeld, siehe zB diese Diagramme .

Kann es nicht vorkommen, dass es in der Arktis zwei unterschiedliche magnetische Pole gibt, die etwa 100 Kilometer voneinander entfernt sind und deren Neigung genau +90 Grad beträgt?

Gibt es irgendwelche geometrischen, elektromagnetischen oder geophysikalischen "Gesetze", die das verhindern? Ich kann mir keine vorstellen.

Antworten (2)

Wenn eine Schwankung in den Strömen im Erdkern eine zweite magnetische Achse erzeugen würde, würden die magnetischen Momente relativ zu den beiden Feldern (dem „normalen“ und dem „anomalen“) beginnen, Kräfte aufeinander auszuüben, bis sie sich verschmelzen ein einzelnes Feld, nach der Gleichung für das auf einen magnetischen Dipol in einem äußeren Feld wirkende Drehmoment:

τ → = M → × B →

Daher würde jede Schwankung schnell durch die vom Magnetfeld selbst ausgeübten Kräfte unterdrückt werden. Die einzig mögliche Gleichgewichtssituation ist eine, in der es nur eine magnetische Achse gibt.

Im Bild unten ( Quelle ) sehen Sie eine Simulation des Magnetfelds der Erde in einer Gleichgewichtssituation und während einer geomagnetischen Umkehrung ; Blaue Linien stellen ausgehende Felder und orangefarbene Linien eingehende Felder dar.

Wie Sie sehen können, gibt es während der Umkehrung mehrere "Pole", aber schließlich kehrt das Feld zu einem dipolaren zurück (aber mit einer anders ausgerichteten magnetischen Achse).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Zumindest zeigt dies (Bild rechts), dass es in manchen geologischen Perioden viele „Nordpole“ geben wird, auch wenn diese Perioden extrem kurz sind. Aber selbst wenn ich mir das Bild links anschaue, wo der allgemeine Dipoltrend des Feldes deutlich zu erkennen ist, erscheinen die blauen "Haare" oben nicht ganz einheitlich. Ich kann dem Bild nicht entnehmen, dass es nicht zwei Punkte in der Nähe des Wortes "Norden" gibt, die vielleicht 100 Kilometer voneinander entfernt sind, wo die blauen Linien genau "vertikal" / radial sind. Offensichtlich hat die von Ihnen erwähnte Kraft den Dipol nicht perfekt gemacht.
@JeppeStigNielsen Nun, das Magnetfeld der Erde ist nicht perfekt dipolar, wie Sie sagten, also sollten Sie nicht erwarten, dass es wie ein perfekter Dipol aussieht. Das ändert nichts an der Tatsache, dass zwei getrennte Pole für den Mechanismus, den ich oben erklärt habe, nicht lange halten würden: Sie würden schnell zu einem einzigen verschmelzen.
Nur um des Teufels Advokat zu sein, Sie sagen, es kann keine zwei Nordpole geben, denn wenn wir ein Nebenfeld hätten, das mit dem Hauptfeld konkurriert, wäre die Drehmomentformel τ → = M → × B → zeigt, dass das Nebenfeld sowieso "schnell" gedreht würde, um mit dem Hauptfeld übereinzustimmen? Zum Teufel kann dieses Argument auch beweisen, dass das gesamte Feld "schnell" ein exaktes Dipolfeld wird. Wir sind uns jedoch einig, dass es kein perfekter Dipol ist; es gibt quadupol, oktupol usw. beiträge. Verhindert bei diesen Begriffen höherer Ordnung irgendetwas, dass sich der Nordpol in zwei Nordpole aufspaltet?
@JeppeStigNielsen Diese Begriffe sind viel schwächer und können im Allgemeinen vernachlässigt werden. Mein Argument ist sehr grob, um es genauer zu machen, sollten Sie die Gleichungen der Magnetohydrodynamik für den Erdkern nehmen und zeigen, dass die Gleichgewichtslösung ein ungefähr dipolares Feld ist. Aber das wäre furchtbar kompliziert (und übertrieben).

Jeppe, wie die obigen Bilder zeigen, kann es mehrere "Nordpole" gleichzeitig geben. Allerdings stimme ich der Stabilitätsanalyse von valerio92 nicht zu. Nichts an magnetischen Drehmomenten begünstigt eine dipolare Struktur; Schauen Sie sich nur die magnetischen Domänen in Ferromagneten an.

Es gibt zwei Hauptgründe dafür, dass das Erdfeld im Allgemeinen zwei Pole hat, die fast auf die geografischen Pole ausgerichtet sind: Die Rotation der Erde neigt dazu, den Fluss zu organisieren, und der feste innere Kern neigt dazu, alle Änderungen zu verlangsamen, wodurch der Rotation Zeit gegeben wird, ihren Einfluss geltend zu machen . Weitere Informationen finden Sie in dieser Zusammenfassung des Wissenschaftlers, der die Bilder erstellt hat.

Warum sollte der magnetische Nordpol (Tauchpol) der Erde wohldefiniert (eindeutig bestimmt) sein?
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