地球磁場の逆転現象

質問

初めて投稿いたします。
タイトルのように，数百何年に１回という地球磁場が逆転する現象がありますが，そのメカニズムについて教えていただきたいのですが・・・・。
過去の火山の爆発噴出物（火山灰）中に含まれる鉄が磁場によって磁石化し，その堆積を見ることによって，知ることができると何かで読んだことがあるのですが・・・。それと，その物質が，過去の火山の爆発年代を読むことができると記憶しているのですが，その通りなのでしょうか？正しければ，どうしてわかるのか教えていただければうれしいです。
磁場の逆転については，すぐにでも教えていただけたらと思います。よろしくお願いいたします。

回答No.2

poor_Quark · ベストアンサー

地球の内部にはあたかも強力な永久磁石があるかのように強い磁場を発生しています。ご承知のように地球の中心に当たる部分には鉄やニッケルを主成分とする金属の個体でできた半径1300キロほどの大きさの内核があり、その外側には内核と同じ成分の液体金属でできた半径3500キロほどの外核があると考えられています。どろどろに溶けた鉄やニッケルはその温度が4000度ほどで、これ自体が永久磁石になることはありません。一般に770度ほどで鉄は磁性を失います。

　今考えられているのはこの外核の部分に大規模なスケールで大きな電流が流れており、その電流によって磁場が発生するということです。核が熱を放出するプロセスは一様ではありません。核が接している岩石でできたマントルと呼ばれる上部構造は長い目で見ると対流しており、その対流が大陸移動をささえる原動力なのですが、それはさておき、核の熱が外部に放出される過程で、液体金属でできた外核にも対流が生じ、その流れが電流を引き起こし、その電流が磁場を発生させていると思われるのです。（他にも外核に含まれる炭素などの軽金属が分離される過程で対流が引き起こされるなどの説もあるようです。）

　地球磁場が逆転するなどの現象の背景にはこの核内の対流現象の劇的な変化があると言われます。これは内部の熱放出のプロセスが一様ではなく段階的に起こっていること、そのたびに核内の対流がドラスティックに変化したことが原因ではないでしょうか。また固体核が生成されたときに現在のような強い磁場が発生したという話もあります。

　鉄が過去の磁場を記憶できるのはどんなに小片化しても磁性を保つことができるからと記憶しています。人工衛星の観測によると今でも地球磁場は一年に0.2度ほどの速度で西方に移動していると言います。

お礼

早速のご回答ありがとうございました。
理解できました。
これ以上の理解には，専門的知識が必要みたいですね。
私には，チョット無理なようですね。
ありがとうございました。

回答No.3

starbucks

磁場の記録について、以前ＮＨＫでみましたのでおぼろげながら説明します。

大西洋の中央部分や、太平洋のアメリカ大陸側には、地球内部からマントルが湧き出てくる部分があり、これが大陸を移動させています。
pootQuarkさんのご回答のとおり、鉄やニッケルは温度が700度ほどで鉄が磁性を失いますが、それが冷えるときに周りの磁場を記憶します。
上記の湧き出てくる部分では、下から出てきた物質はやがて次に出てきた物質によって左右に移動していきます。その時地球の磁場を記録したまま移動していくので、湧き出る部分より遠い場所は過去であり、近い部分は近年ということになります。

そこの磁場を年代ごとに測定してみたところ、ある年数ごとに磁場が反転していることが発見されました。

という内容だったと思います。説明がへたくそで申し訳ありませんでした。

回答No.1

koura

うまくご説明できるとよろしいのですが。

地球は微惑星衝突によって形成されたと考えられています。
その後マン トルと核が分離してから○○億年前頃に地球磁場は発生するようになったと考えられています。
地球の内部は地殻・マントル・外核・内核にわけられます。

地球磁場は 主として流体鉄からなる外核でのダイナモ作用によって発生していると考えられてい ます（地磁気ダイナモといいます）。

　地球磁場は双極子磁場が卓越しているため「地球の自転軸から１１度傾いた 棒磁石」で近似できます。地球磁場には様々な時間ス ケールでの変動がありますが、数十年から数百年の緩やかな地磁気変化は地磁気永年 変化と呼ばれ、１６世紀以降に世界各地で歴史記録が得られています。歴史記録 がない時代の永年変化を調べるために、遺跡のかまど跡や焼土などに記録された地球 磁場を調べる考古地磁気学という手法もあります。

また、数万年 から数百万年といった長期にわたる平均磁場からのずれを古地磁気永年変化といい、 これらは堆積速度の早い湖や海の堆積物に記録されています。

これらの変動を数千年以上という長い期間で平均すると、双極子磁場の軸の傾きや非 双極子磁場の割合は無視できるようになって、地磁気を完全に自転軸と一致した磁軸 をもつ双極子（地心双極子）とみなすことができるようになります。さらに地球磁場 を長期的に統計処理を行うと、様々な特徴が明らかになってきます。

地球磁場の特徴の中でも最も目を引くのが地球磁場の逆転です。

現在の地球磁場は 北極がS極になっており、磁気コンパスのN極が北を向くようになっていますが、
過去 においては北極がN極であった期間もありました。

これら２つの極性は過去に何回も 入れ代わって地球磁場逆転をくり返してきました。

地球磁場の極性が逆転する年代は 長期にわたってかなり正確に求められており、地層から試料を採取して極性を測定す ることで年代を推定することができます。

このような学問を古地磁気層序学といいます。
　地球磁場はその形や極性だけでなく、その強さも過去に大きく変化してき ました。

地球磁場強度が弱くなった時に地磁気の短い逆転や地磁気エクスカーションがあった のではないかといわれています。

お礼

ありがとうございました。
以下のことをもう少し詳しくお教えいただければうれしいです。

「地層から試料を採取して極性を測定することで年代を推定することができます」
について，試料とは？測定とは？をお願いできますでしょうか？