地球磁场中是否存在多极(高于偶极)的证据?

Question

这就是稍微蓬乱的模拟模型地磁场的反转，显示多极、四极或更高阶的磁场。地球磁场通常被描述为偶极子，如果不考虑(相当大的)局部扰动，导航就无法工作。但多极场在理论上是一种有效的结构，只要没有N极或S极保持单极(四极、六极、八极……)一些身体在太阳系中可能有多极场。

但对于地球磁场，从地磁年代学、海底或蛇绿岩、岩浆流，是否有实际的证据证明一次存在多极?这些可能是短暂的事件，发生在反转期间。

Answer 1

对于发电机模型来说，在反转期间预测偶极子场的大幅减少是很常见的。在古地磁记录中证明这一点完全是另一回事。要描述磁场的几何形状，需要同时进行几次测量，最好具有良好的空间分布。相反，您得到的是相对不频繁的异步测量。看到本文由Fabio Florindo撰写欲知详情。不管怎样，Olson等人(2011)的模型随着多极场在过渡期间的预测，一些观测结果是一致的Matayama-Brunhes过渡，包括磁场强度的减小和虚拟地磁极路径(VGP)从一个地点到另一个地点的变化(见第124页)这本书参阅VGP的定义)。

Answer 2

简单的答案是肯定的。

地球磁场是由流体外核中的自激发电机产生的。电流和液体运动之间的相互作用维持了这个很大程度上沿旋转轴方向的场，因为这个旋转对对流模式施加了限制。发电机电场在很大程度上是偶极的，但由于流体循环和电流系统不是完全对称的，因此在地球表面也出现了较小的非偶极的成分。

地球物理模型描述了两个磁极:第一，主(模型)偶极的北极和南极在地球表面露头的点;第二，(可观测的)磁场倾角垂直的点——倾角极。

当然主偶极子只有一个N极和一个S极。这些并不对应于地球表面的任何特殊位置——它们只是我们观察和建模的场的最佳数学解。另一方面，由于非偶极场是复杂的，而且还可能受到局部地质条件的扰动，因此可能存在多个N和S型倾斜极。

所有这些理论和可观察到的极点都随着时间而移动，所以没有必要竖起一个柱子或更迷人的纪念碑来标记它们的位置，因为第二天它们会漫游到不同的地方。

在地磁反转期间，主偶极子衰减为零，剩下的是微弱的、不规则的、非偶极场，产生散落在地球表面的许多倾斜极。