５月度その４：なぜ地球磁場は逆転するのか？......まずは太陽磁場の逆転メカニズムを追う事にしよう！

なぜ地球磁場は逆転するのか？......まずは太陽磁場の逆転メカニズムを追う事にしよう！

＊　という事で、太陽磁場逆転のメカニズムの方が理解しやすい、何故なら11年周期で明確に逆転しており、モデル化は地球より明確に出来るだろう、進んでいるだろう、と思われるからです。

すぐには理解できなくても、一歩一歩で、と思っております。　お付き合い頂ければ、幸いです。

・　まず、地球の核は内側に高剛性の内核、外側に流体の外核があり、どちらも鉄合金で、外核は対流している。

・　太陽は中心に核があり、その外側に放射層、その外側に対流層があり、表面に至る。　少なくとも対流層はプラズマ状態であり、高電導状態にある。

・　どちらも対流は南北方向に起こる（回転する）。　対流の原因は周囲との温度差であり、南北に回転する原因は自転によるコリオリの力だろう。

・　ここで、南北方向に回転するイオン化された電導体は東西方向に磁場を作るが、話はそんなに簡単ではない。　第一、東西方向に磁場を作られても、それだけでは南極北極を極とするダイポール型双極子（要するに棒磁石）は作れない！　ここに落ち込んでは駄目なのである。

＊　ここで話を太陽モデルに絞って進めます。

Wiki [トカマク型 - Wikipedia] なる超高温のプラズマを強力な磁場によって閉じ込める方式がありまして：

トカマク型トロイダル方向ポロイダル方向.JPG

トカマクではプラズマはドーナッツのような形状の真空容器内に閉じ込められる。このドーナッツの大円周方向をトロイダル方向、小円周方向をポロイダル方向と呼ぶ。

ここで上下を南北とすれば南北方向に回転する対流はポロダイル方向であり、東西の回転はトロイダイル方向である。

南北に対流する電導体は東西トロイダイル方向に主磁場を作るが、ここでプラズマは閉じ込められて東西トロイダイル方向にプラズマ電流を生成し、これが南北方向の副磁場を生成して最終的な磁場が合成される：

副磁場の方が弱く見えますが、まあ、良しとしましょう。　これが太陽対流層で起きて、東西方向にプラズマ電流が生成され、南北方向にダイポール磁場を作る、とします。

＊　しかし、これだけでは磁極逆転は説明できません。

太陽にはタコクラインという遷移領域がありまして、Wiki [タコクライン - Wikipedia] によれば：

タコクラインとは、太陽内部の、一定の角速度で回転している放射層と、差動回転をしている対流層の間の遷移領域である。太陽の構造は、内側から、太陽核、放射層、対流層である。対流層は半径の1/3を占める（図のおおよそ0.67≤r/R≤1.0の領域）。放射層から対流層にかけては自転速度が急激に変化するため、タコクラインでは太陽プラズマが大きな剪断（shear、シア）を起こしている。対流層の自転速度は、南北の極地域で遅く、赤道付近で速い。図の460nHzは周期に置き換えるとおよぞ25.2日、360nHzは32.2日に相当する

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このタコクライン領域の位置と厚さは、太陽ダイナモモデルにおいて重要な役割を果たしている。太陽ダイナモモデルでは、磁場強度の小さなポロダイル磁場は（タコクライン領域において糸巻きの糸のように）巻き上げられ、より磁場強度の大きなトロダイル磁場を形成する。

トロダイル磁場が形成されて太陽磁極が生成されるのはいいのですが、何故逆転するのかが、これだけでは分かりません。

Wiki [太陽ダイナモ - Wikipedia] によれば：

どのような電気伝導流体であれ、電磁誘導に関するレンツの法則にしたがい、流体の内部を剪断することによってダイナモを形成できる。この電磁誘導の法則とは、磁場中の流体を動かすと既存の磁場を歪ませるような電流が流体内部に誘導される、という法則である。この磁場の歪みは、コーヒーにクリームを入れて攪拌した時にできる渦のように、流体を動かした方向に沿って磁場が引き伸ばされるように形成される。もし流体（の運動）が強い剪断成分を持てば、個々の磁力線は流れによって引き伸ばされ、磁場を増幅することになる。このような機構を、磁気流体ダイナモと呼ぶ。

この剪断による既存の磁場を歪ませるような電流が流体内部に誘導され増幅されれば、逆方向に電流が流れ磁極を逆転させる事が出来そうです。　Wiki を読んでいても、ダイナモ（発電機）が出来るとの説明はあって分かるのですが、今ひとつ電流が逆転し磁極を逆転させるメカニズムという所がピンと来ません。　レンツの法則がキーで剪断の状態で逆転する、と理解しておきます。

間違っているかもしれませんが、この辺りを理解のスタート地点としましょう。