地核流体动力学：地磁发电机、内核动力学与核形成

本章基于 2018 年 4 月在乌迪内举行的三次各 1.5 小时的讲座，内容涉及地核动力学的多个方面。本章以关于地球磁场与地核发现的一段简短历史注记开头（第 1 节）。随后我们转向磁流体力学导论（第 2 节），引入并讨论感应方程以及洛伦兹力的形式与效应。第 3 节致力于描述地球磁场，引入其球谐描述并展示如何用它来证明地磁场的内部起源。接着我们转向地磁发电机的对流驱动模型导论（第 4 节），讨论当前对地核动力学的理解，启发式地得到自然旋转对流临界瑞利数的埃克曼依赖关系，并引入用于模拟对流驱动发电机的方程与无量纲参数。下一节处理地磁发电机的能量学（第 5 节）。最后两节处理内核动力学，聚焦于磁场的效应（第 6 节），以及核的形成（第 7 节）。鉴于本章涵盖范围广且可用时间有限，此对地核动力学的介绍绝非意在完备。欲了解更多资讯，感兴趣的读者可参阅 Jones (2011)、Olson (2013) 或 Christensen 与 Wicht (2015) 关于地磁场与地磁发电机的著作，Sumita 与 Bergman (2015)、Deguen (2012) 与 Lasbleis 和 Deguen (2015) 关于内核动力学的著作，以及 Rubie 等人 (2015) 关于核形成的著作。