지구는 거대한 자석이라고 알고 있습니다. 어떻게 가능한것인가요?
안녕하세요!
지구는 하나의 거대한 자석이라고 알고 있습니다. 어떻게 지구가 자석이 되는건가요?
그렇다면 지구 뿐만 아니라, 다른 행성들도 자석인가요?
또, 자석의 특성과 같이 자기장을 형성하나요?
2개의 답변이 있어요!지구와 같은 행성들에 자력이 발생되는 이유는 지구 안쪽에 정말로 큰 자석이 있기 때문은 아닙니다.
지구의 안쪽은 매우 높은 온도 때문에 자력이 생길 수가 없습니다.
진짜 이유는 지구의 안쪽에 있는 외핵이라는 물질의 회전 때문입니다.
외핵은 철과 니켈과 같이 전기가 잘 통하는 물질들로 이루어졌는데,
이 물질들은 매우 높은 온도로 인하여 액체 상태로 있습니다.
지구 안쪽의 열기로 액체인 외핵은 대류 현상을 일으키고, 지구 안쪽에서 회전하게 됩니다.
도체가 회전 운동을 하게 되면 자기장을 만들어 내는데, 이러한 원리로 지구에 자기장이 생기게 되는 것을 '다이나모 이론'이라고 합니다.
물론 태양계의 다른 행성들도 자력과 자기장을 가지고 있습니다.
그 증거는 태양풍에의한 오로라가 발견되는 것이 자기장이 존재하는 증거 입니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
별이나 행성이 자기장을 갖는 원리를 설명 드리겠습니다.
자기장(자석)을 갖는 방법은 2가지가 있습니다. 전류, 스핀이 있는데 이에 대한 개념 설명을 먼저 드리겠습니다.
전류란 전하량(전기적 +, - 극)을 가진 물질이 움직이게 되면 이를 전류라고 합니다. 즉, 시간당 이동한 전하량입니다. 전류가 흐르게 되면 흐르는 전류 주변으로 자기장이 생깁니다. 이러한 현상을 패러데이라는 과학자가 발견하였습니다.
스핀이란 자연을 이루는 기본적인 입자, 전자, 광자(빛), 양성자(쿼크 3개), 중성자(쿼크 3개) 등이 가지고 있는 물리량으로 자기장에 반응(상호작용)하며 스핀 간의 상호작용도 합니다. 또한, 스핀이 자기장을 만들기도 하죠. 스핀은 질량, 전하량 처럼 물질이 가지고 있는 물리량입니다.
별이나 행성은 입자들로 구성되어 있습니다. 그리고 입자는 스핀과 전하량을 가질 수 있죠. 예를 들어 수소를 생각하면 원자핵인 양성자(+), 중성자 1개씩 있으며, 전자(-)를 가지고 있습니다. 그리고 양성자, 중성자, 전자는 스핀을 가지고 있으며, 전자의 경우 원자 내에서 각운동량(회전량)을 가지고 있습니다. 즉, 원자내에서 전자의 각운동량이 전류를 만들 수 있습니다. 앞서 말씀드린 것처럼 전류와 스핀은 자기장을 형성합니다. 그리고 이러한 자기장은 스핀과 반응하며 스핀을 정렬 시킬 수도 있습니다. 또한, 별은 고온의 상태로 원자들이 플라즈마(원자핵과 전자가 분리된 상태)로 존재합니다. 그러면, 원자핵(+), 전자(-)가 서로 떨어져 전하를 띠게 되고 이들이 자전하면서 거대한 전류를 형성해 자기장을 만들 수 있습니다. 행성의 경우도 행성 중심 부근에 핵이 존재하는데, 핵의 온도는 높고 액체 상태로 존재하는 부분도 있습니다. 이곳에서는 원자들이 이온화 되어있어 전하량을 가지고 있으며, 자전에 의해 거대한 전류가 되어 자기장을 형성 시킵니다.
이러한 요인들로 별, 행성의 자기장이 만들어지는 것이죠.