А начнём мы с разоблачения. Постоянный магнит внутри Земли существовать не может, несмотря на то, что в целом её поле напоминает поле огромного полосового магнита, протянувшегося с севера на юг, и материал для магнита есть: наша планета имеет большое железо-никелевое ядро. Эти металлы — ферромагнетики, которые легко становятся магнитом благодаря ориентации в одну сторону магнитных полей своих атомов. Сами эти поля связаны с собственным магнитным полем электронов — их так называемыми спинами. У вас дома на холодильнике, скорее всего, висит магнитик. Если вам его не жалко, то нагрейте на плите (под присмотром взрослых, разумеется!). При достижении определённой температуры — точки Кюри — он перестанет быть магнитом. Атомы внутри него будут хаотично метаться, настолько сильно, что их коллективный порядок исчезнет.
Магнитное поле Земли возникает глубоко внутри планеты, в районе её ядра, а там очень жарко. Температура в этой области сравнима с температурой поверхности Солнца — около 5000—6000°C. Это намного, намного выше точки Кюри для любого известного материала. Так, для железа она равна примерно 770°C, а для никеля ещё на 400 градусов меньше. Поэтому-то внутри Земли обычный магнит существовать не может.
Есть и другой способ создать магнитное поле — сделать электромагнит, пустив по проводам постоянный электрический ток. Чтобы было понятно, представьте себе велосипед. Вы крутите педали, колесо вращается и крутит генератор, в нём возникает ток — и фара горит, и магнитное поле создаётся. Именно так, в общих чертах, работает и Земля. Только педали заменяет конвекция «жидкости», а провода — потоки расплавленного металла. Поскольку генераторы постоянного тока исторически принято называть «динамо», то в физике такой механизм получил название «гидромагнитное динамо». Применительно к Земле его часто коротко называют «геодинамо». Но как же конкретно работает природная динамо-машина?
Мысленно разрежем планету пополам, как яблоко. Снаружи находится тонкая кожура — литосфера с корой, на которой мы живём. Под ней — мантия, горячая, пластичная, но в основном твёрдая. Она составляет львиную долю объёма планеты. На глубине 2900 км начинается внешнее ядро. Это шар размером с Марс, состоящий главным образом из расплавленного железа и никеля. Внешнее ядро жидкое и текучее, как вода в океане. Погружаемся ещё на 2200 км и натыкаемся на внутреннее ядро. Давление там настолько чудовищное (более 3,5 миллиона атмосфер!), что, несмотря на невероятную температуру, металл не может расплавиться...
