Оказывается, турбулентность может быть причиной усиления магнитного поля нашей планеты. Ученые смоделировали внешнее ядро Земли с использованием жидкого натрия и обнаружили, что хаотическое движение расплавленного металла в ядре нашей планеты может влиять на магнитное поле Земли.
Как и многие другие планеты и большинство звезд, Земля создает собственное магнитное поле за счет динамо-эффекта, то есть движения электропроводящей жидкости. Этот океан жидкого металла, внешнее ядро, окружает внутреннее ядро, состоящее из твердого металла. Оно приводится в движение за счет конвекции, вызванной охлаждением ядра.
Чтобы лучше понять взаимодействие турбулентности и магнитного поля, исследователи провели эксперимент с жидким натрием Derviche Tourneur, начатый в 2005 году. Эта миниатюрная модель ядра Земли была создана из 40 литров жидкого натрия, помещенных в пространство между двумя концентрическими сферами. Уникальность этой модели заключается в том, что магнит в центре внутренней сферы создает сильное магнитное поле. В таких условиях жидкий натрий совершает как крупномасштабные движения, так и случайные флуктуации.
Ученые разместили датчики вокруг внешней сферы и внутри натриевой сферы, чтобы составить карту магнитного поля. Тем временем ультразвуковые лучи измеряли скорость потока жидкости с помощью эффекта Доплера.
В итоге исследователи обнаружили, что турбулентное движение повышает способность жидкости проводить электричество и усиливает магнитное поле. Это явление было подтверждено численным моделированием.
Полученные результаты применимы не только к Земле. Они также применимы к планетам с магнитным полем и к звездам. Открытие нового компонента магнитного поля может объяснить, почему у Венеры жидкое металлическое ядро не создает магнитного поля.