La tierra tiene un núcleo externo que es hierro líquido, un gradiente térmico, y la tierra está girando. Cada vez que tiene un cuerpo grande con un fluido conductor de electricidad, un gradiente térmico y el cuerpo grande está girando, obtiene un campo magnético a gran escala. Es un efecto electromagnético complicado llamado dinamo magnético.
Básicamente, un material conductor de electricidad puede formar corrientes eléctricas en respuesta a campos eléctricos y magnéticos. Además, las corrientes eléctricas siempre crean campos magnéticos. Por lo tanto, puede obtener un efecto de retroalimentación donde un campo crea una corriente, que crea más campo, que puede crear más corriente, y así sucesivamente. Sin embargo, un efecto de retroalimentación positiva solo resulta si el nuevo campo creado por el actual se agrega al campo original, lo cual no siempre es el caso. Esto sucede cuando las corrientes eléctricas se forman en bobinas helicoidales alineadas. La naturaleza fluida del material en un planeta / estrella y el gradiente térmico hacen que el material suba y baje en grandes corrientes de convección. La rotación del planeta / estrella crea una fuerza de Coriolis, que hace que el fluido de convección forme bobinas helicoidales alineadas, que luego a través del proceso de retroalimentación crean un campo magnético a gran escala que se autoestabiliza.
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La parte interesante es que debido a que el campo magnético es creado por fluidos en espiral, y no solo por un imán gigante de barra sólida, el campo magnético de la Tierra cambia gradualmente con el tiempo a medida que cambian las corrientes de fluido. Con el tiempo, las líneas del campo magnético se anudan cada vez más, lo que rompe el orden y la estabilidad de las corrientes cada vez más. Esto alcanza un punto de ruptura donde el campo magnético estable a gran escala desaparece temporalmente, y solo queda un campo magnético debilitado, no simétrico y complicado. Sin embargo, una vez que se produce la ruptura, las corrientes se relajan nuevamente en las bobinas ordenadas nuevamente, creando un campo magnético estable a gran escala nuevamente, sin embargo con el polo norte y sur invertidos. Este ciclo de debilitamiento y recuperación del campo magnético junto con el volteo de los polos magnéticos se ha repetido muchas veces en la historia de la Tierra, y continuará repitiéndose mientras la Tierra esté girando, tenga un gradiente térmico y tenga un fluido conductor dentro.
Para la Tierra, la inversión del campo magnético ocurre cada pocos cientos de miles de años. Para el sol, debido a que los efectos son más intensos y acelerados (y debido a que gran parte del sol es fluido), la inversión de campo ocurre cada 11 años.
“¿Los materiales magnéticos perderían su magnetismo?”
Los materiales magnéticos que son magnéticamente duros y que ya habían sido magnetizados no perderían su magnetismo, ya que el magnetismo está congelado. Por ejemplo, el imán de su refrigerador no cambiará en absoluto si el campo magnético de la Tierra desaparece. En contraste, los materiales magnéticos blandos perderían su magnetismo o no obtendrían magnetismo de la tierra en primer lugar. Por ejemplo, la lava rica en hierro que se está depositando gana magnetismo del campo magnético de la tierra que está bloqueado cuando la lava se enfría y se endurece. Durante los períodos de tiempo en que el campo magnético de la Tierra se debilita y se revuelve, la lava que aún está en proceso de endurecimiento no está tan magnetizada. Como resultado, podemos ver la historia del campo magnético de la Tierra al observar capas de lava endurecida en lugares donde la lava se emite de manera más o menos constante.