भूचुंबकत्व : पृथ्वीच्या नैसर्गिक चुंबकत्वाला भूचुंबकत्व म्हणतात. या चुंबकत्त्वाचे विविध गुणधर्म, त्याची उत्पत्ती इत्यादीसंबंधी प्रस्तुत नोंदीत विवरण केलेले असून पृथ्वीप्रमाणेच इतर ग्रह व उपग्रह, तारे इत्यादींच्या चुंबकत्वाविषयी थोडक्यात माहिती दिली आहे.
ऐतिहासिक : इ. स. बाराव्या शतकापासून लोहचुंबकाचा उपयोग मार्गनिर्देशनासाठी (दिशा निर्धारित करण्यासाठी) मोठ्या प्रमाणावर केला जात होता परंतु चुंबकीय सूची (सुई) विशिष्ट दिशेतच का स्थिर होते याचे कारण तेव्हा माहिती नव्हते. तेराव्या शतकात पेत्र्यूस पेरिग्राइनस या फ्रेंच अभियंत्यांनी आपल्या चुंबकावरच्या ग्रंथात असा उल्लेख केला आहे की, आकाशीय ध्रुवाच्या चुंबकीय सूचीच्या ध्रुवावरील आकर्षणामुळे ती सूची निश्चित दिशेत स्थिर होते. १६०० मध्ये विल्यम गिल्बर्ट या इंग्रज भौतिकीविज्ञांनी प्रथम ही कल्पना आपल्या De Magnete या ग्रंथात स्पष्टपणे मांडली की, संपूर्ण पृथ्वी ही जणू काही एक प्रचंड कांड चुंबकच आहे. या चुंबकाचे ध्रुव पृथ्वीच्या भौगोलिक उत्तर दक्षिण ध्रुवांनजीक आहेत व त्यांच्या आकर्षणामुळेच चुंबकीय सूची निश्चित दिशेतच स्थिर होते. आपल्या या मताच्या पुष्ट्यर्थ त्यांनी एका गोलाच्या आत एक कांड चुंबक ठेवून पृथ्वीची एक प्रतिकृती तयार केली व या गोलाभोवती चुंबकीय क्षेत्राच्या दिशांचे वितरण पृथ्वीभोवतीच्या वितरणाप्रमाणेच असते, हे त्यांनी सप्रयोग दाखविले. अशा तऱ्हेने भूचुंबकत्वाच्या शोधाचा मान गिल्बर्ट यांचाच होय परंतु भूचुंबकत्वाच्या अभ्यासाला शास्त्रीय बैठक मिळाली ती १८३९ मध्ये सी. एफ्. गौस यांनी प्रसिद्ध केलेल्या Allgemeine Theorie des Erdmangnetismus या त्यांच्या ग्रंथामुळे . या ग्रंथात त्यांनी पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचे गोलीय हरात्मक विश्लेषण [⟶ गोलीय हरात्मके] करून असा निष्कर्ष काढला की, भूचुंबकत्वापैकी ९५% इतक्या भागाचे उगमस्थान पृथ्वीच्या अंतर्भागातच आहे व राहिलेला अल्प भाग पृथ्वीबाह्य कारणामुळे उत्पन्न होतो. अद्ययावत संशोधनाचे निष्कर्षही गौस यांच्या मताशी मिळते जुळतेच आहेत.
अंतर्गत कारणामुळे निर्माण होणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्रात प्रधान क्षेत्र असे म्हटले जाते. या क्षेत्राचे बहुतांशी समाधानकारक असे वर्णन ते एका कांड चुंबकासारखे आहे या गृहीतावर करता येते. चुंबकीय क्षेत्राची दिशा पृथ्वीच्या स्वतःभोवतीच्या परिभ्रमणाच्या अक्षाला समांतर नसून ती त्याच्याशी अंदाजे ११० कोन करते. चुंबकीय ध्रुव स्थानी या क्षेत्राचे आढळणारे मूल्य विषुववृत्तावर आढळणाऱ्या त्याच्या मूल्याच्या जवळजवळ दुप्पट असते.दोन ध्रुवांची भौगोलिक स्थाने सर्वकाळाकरिता निश्चित नसून त्यांमध्ये सतत बदल होताना आढळतो. पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचे निर्देशन करण्याकरिता द्विध्रुवी कांड चुंबकाचे गृहीत केवळ एक सुलभ असे प्रतिरूप आहे, हे लक्षात ठेवणे आवश्यक आहे. भूपृष्ठावर भिन्न स्थानी या क्षेत्रात जे स्थानिक फेरफार आढळतात त्याचे विशदीकरण या प्रतिरूपानुसार करता येत नाही. उदा. भारतामध्ये हिंदी महासागरामधील भारतीय द्वीपकल्पाच्या खालच्या भागाजवळ, नंतर नर्मदा-शोण विभागात व परत हिमालय पर्वत प्रदेशात या क्षेत्राची स्थानिक मूल्ये विशेष कमी प्रमाणाची असतात. असे निरीक्षणाने आढळून आले आहे.
भूचुंबकत्वावर संशोधन व मापने करण्याकरिता भारतामध्ये १९७१ साली इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ जिओमॅग्नेटिझम ही संस्था मुंबई येथे स्थापण्यात आली. अलिबाग, अन्नमलईनगर, त्रिवेंद्रम, जयपूर, उज्जैन, गुलमर्ग व शिलाँग येथे या संस्थेच्या वेधशाळा आहेत.
भूचुंबकत्वाचे काही परिणाम : भूचुंबकीय क्षेत्रामुळे दिक्सूचकातील (होकायंत्रातील) चुंबकीय सूची दक्षिण-उत्तर दिशा दाखवू शकते. मात्र ही खरी किंवा भौगोलिक दक्षिणोत्तर दिशा नसते, तर स्थानिक चुंबकीय क्षेत्र रेषांची दिशा असते. या क्षेत्रामुळे पृथ्वीवरील जीवसृष्टीचे अवकाशातून येणाऱ्या उच्च ऊर्जेच्या विद्युत् भारित कणापासून काही प्रमाणात संरक्षण होते. ध्रुवीय प्रकाशाचा आविष्कार फक्त ध्रुवाजवळच्या प्रदेशातच अनुभवास येतो, तोही भूचुंबकीय क्षेत्रामुळेच. पक्षी दूर अंतरावर स्थलांतरण करून अचूकपणे विशिष्ट जागी येतात व परत जातात यामध्येही त्यांना भूचुंबकीय क्षेत्रामुळे मदत होते, असा अंदाज व्यक्त करण्यात आलेला आहे. भूचुंबकीय क्षेत्रामुळे खडकांमध्ये चुंबकत्व उत्पन्न होते. त्याच्या मापनावरून पृथ्वीच्या प्राचीन कालीन घडामोडींबद्दल [उदा., ⟶ खंडविप्लव] माहिती मिळू शकते. भूचुंबकीय क्षेत्रात केव्हा केव्हा होणाऱ्या आकस्मिक मोठ्या फेरफारांमुळे रेडिओ संदेशवहनात व्यत्यय येतो. भूचुंबकीय क्षेत्राच्या मापनावरून लोह गटातील धातू व खनिज तेल यांच्या संभाव्य साठ्यांचा शोध घेता येतो. पृथ्वीपासून दूर अवकाशात आढळणारे व्हॅन अँलन प्रारण पट्टही भूचुंबकीय क्षेत्रामुळेच बनले आहेत [⟶ प्रारण पट्ट] भूचुंबकत्वाचे असे अनेक परिणाम ज्ञात आहेत, तसेच काही अज्ञात परिणामही असू शकतील.
भूचुंबकीय क्षेत्राचे विनिर्देशन : पृथ्वीच्या पृष्ठभागाजवळच्या कोणत्याही बिंदूच्या ठिकाणच्या भूचुंबकीय क्षेत्राचे संपूर्ण विनिर्देशन करण्यासाठी तेथील भूचुंबकीय क्षेत्रांची संकलित तीव्रता F व या F सदिशाची (महत्ता व दिशा असलेल्या राशीची) (पृथ्वीसापेक्ष) दिशा या दोन गोष्टी द्याव्या लागतात. या दोनही राशींची मूल्ये स्थानानुसार बदलत जातात. इतकेच नाही, तर विशिष्ट स्थानी सुद्धा त्यांची मूल्ये कालानुसार बदलत जातात. F च्या संपूर्ण विनिर्देशनासाठी तीन पद्धती प्रचारात आहेत.
समजा आपणाला अ या बिंदूच्या ठिकाणी (आ. १) F चे विनिर्देशन करावयाचे आहे व अ हा बिंदू भूपृष्ठावर किंवा पृष्ठपासून ३०० किमी. पेक्षा कमी उंचीवर आहे. मग F च्या विनिर्देशनासाठी पुढील दोन पर्यायी पद्धती वापरल्या जातात.
पहिली पद्धत : या पद्धतीत F चे भौगोलिक उत्तर दिशा, पूर्व दिशा व उदग्र (उभी) दिशा या तीन दिशांतील घटक (आ. १) अनुक्रमे X, Y, व Z यांची मूल्ये देऊन F चे संपूर्ण विनिर्देशन करता येते. कारण त्यावरून F चे मूल्य व दिशा संपूर्णपणे निश्चित होतात.
चुंबकीय रेखाप्रतल : अ या विशिष्ट ठिकाणी F या सदिशामधून जाणाऱ्या (अइएउ या) उदग्र प्रतलाला चुंबकीय रेखा प्रतल असे म्हणतात. त्याचप्रमाणे त्या ठिकाणी खऱ्या म्हणजेच भौगोलिक उत्तर दिशेमधून जाणाऱ्या (अआऊउ या) उदग्र प्रतलाला भौगोलिक रेखा प्रतल असे म्हणतात.
क्षैतिज घटक : चुंबकीय रेखा प्रतलामधील F याच्या (अइ या) क्षितिजसमांतर घटकाला भूचुंबकीय क्षेत्राचा क्षैतिज घटक किंवा क्षैतिज तीव्रता H असे म्हणतात आणि या H च्या दिशेला ‘चुंबकीय उत्तर’असे म्हणतात. दिक्सूचकातील चुंबकीय सूची ही चुंबकीय उत्तर दिशाच दाखविते. पृथ्वीवरील कित्येक विद्युत् चुंबकीय मापनांमध्ये H ही राशी येत असल्याने तिचे मूल्य अचूकपणे माहीत असणे आवश्यक असते. ती मोजण्यासाठी अनेक पद्धती वापरल्या जातात [⟶ चुंबकीय क्षेत्रमापक] .
नतिकोन : F व H यांच्यामधील कोनाला (∠इअए याला) नती किंवा नतिकोन (I) असे म्हणतात. सामान्यतः उत्तर गोलार्धात मुक्तपणे टांगलेली चुंबकीय सूची पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रामुळे जेव्हा स्थिर होते तेव्हा तिचे उत्तर ध्रुव टोक क्षैतिज रेषेच्या खाली झुकलेले असेत. अशा वेळी नतिकोन धन आहे असे मानतात. याउलट दक्षिण गोलार्धात सुचीचे दक्षिण ध्रुव टोक खाली झुकते व मग नतिकोन ऋण मानला जातो. नतिकोनाचे जास्तीत जास्त मूल्य ±९०० अशू शकते व ज्या ठिकाणी ±९००ही मूल्ये मिळतात त्या ठिकाणी पृथ्वीचे चुंबकीय नतिध्रुव आहेत असे म्हणतात. याचप्रमाणे =० असणाऱ्या सर्व स्थानांमधून जाणाऱ्या काल्पनिक रेषेला चुंबकीय विषववृत्त असे म्हणतात.
दिक्पात : खरी उत्तर दिशा व चुंबकीय उत्तर दिशा यांच्यामधील कोनाला (∠ आअइ याला) दिक्पात (D) असे म्हणतात. आकृती वरून हे लक्षात येईल की, भौगोलिक रेखा प्रतल व चुंबकीय रेखा प्रतल यांच्यामधील कोनसुद्धा D एवढाच असतो. नौकानयनाच्या दृष्टीने D ही फारच महत्त्वाची राशी असल्याने तिचे ठिकठिकाणी व वेळोवेळी पुनःपुन्हा मापन करावे लागते. [⟶ दिक्पात व दिक्‌पातमापक].
चुंबकीय उत्तर, खऱ्या उत्तरेच्या पूर्वेकडे असल्यास दिकपाताला धन चिन्ह व पश्चिमेकडे असल्यास ऋण चिन्ह देतात अथवा पूर्वेकडून सुरूवात करून दिक्पात ३६० अंशापर्यंत सलगपणे मांडण्याचीही पद्धत आहे. पृथ्वीवरील बहुतेक सर्व ठिकाणी दिक्पाताचे मूल्य ९० अंशापेक्षा कमी असते परंतु चुंबकीय उत्तर अगर दक्षिण ध्रुवाभोवती एखादा लहान वक्र घेतल्यास त्यावर दिक्पाताचे मूल्य ०० ते ३६०० यांच्या दरम्यान कोणतेही असू शकते, याच प्रकारची परिस्थिती भौगोलिक ध्रुवांच्या जवळही असते. त्यामुळे ध्रुवांनजीक नौकानयनासाठी चुंबकीय दिक्सूचकाचा उपयोग होऊ शकत नाही. खुद्द चुंबकीय ध्रुवावर चुंबकीय दिक्सूचकाच्या सूचीला कोणतीही निश्चित अशी दिशा नसते.
दुसरी पद्धत : वर उल्लेखिलेल्या पद्धतीखेरीज F चे संपूर्ण विनिर्देशन करण्यासाठी दुसरी पद्धत म्हणजे D ही एक व H I व Z* यांपैकी कोणत्याही दोन राशी, अशा एकूण तीन राशी देणे ही होय. अचूक मापनाच्या सुकरतेचा विचार करता यासाठी सामान्यतः D I *व H या तीन राशी वापरतात.
तिसरी पद्धत : अवकाशयान किंवा कृत्रिम उपग्रह यासारख्या पृथ्वीपासून (३०० किमी. पेक्षा जास्त) दूर अशा ठिकाणी F च्या विनिर्देशनासाठी
वेगळीच पद्धत वापरावी लागते. या पद्धतीत F *चे X’,* Y’*व Z’* हे तीन घटक देऊन विनिर्देशन केले जाते. यांपैकी X’ *हा घटक पृथ्वीच्या कक्षा प्रतलात सूर्याच्या दिशेने Y’* हा घटक त्याच प्रतलात परंतु X’* ला लंब दिशेने व Z’* हा घटक पृथ्वीच्या कक्षा प्रतलाला लंब दिशेने घेतला जातो.
चुंबकीय मूलराशी : ज्या तीन राशींच्या साहाय्याने भूचुंबकीय क्षेत्राचे संपूर्ण विनिर्देशन करता येते त्यांना (त्या विशिष्ट ठिकाणच्या ) चुंबकीय मूलराशी असे म्हणतात. (उदा. X, * Y, * Z* किंवा X, * Y, * Z* किंवा D, I, H ही त्रिकुटे) X, Y, Z, F, H, D, I या सर्वांनाच मूलराशी म्हणण्याचाही प्रघात आहे.
एकके : भूचंबकीय क्षेत्राची तीव्रता (F) लांबी द्रव्यमापन व काल यांच्या एककांत मोजता येते, असे गौस यांनी प्रथम दाखविले. अशा प्रकारे मोजता येणारी ही पहिलीच अयामिकीय (प्रेरणांच्या क्रियेमुळे निर्माण होणाऱ्या गतीशी संबंधित नसलेली) राशी असल्याने गौस यांचा शोध भौतिकीय मापनांच्या इतिहासात एक महत्त्वाचा टप्पा ठरला. चुंबकीय क्षेत्राची तीव्रता मोजण्याचे आधुनिक आंतरराष्ट्रीय पद्धतीतील एकक टेस्ला (T) हे आहे.
भूचुंबकीय क्षेत्राच्या तीव्रतेत होणारे फेरफार अत्यल्प असल्याने ते मोजण्यासाठी ‘गॅमा’ (¡=१०–९ टेस्ला) हे एकक सामान्यतः वापरतात. पृथ्वीर कोठीही F चे मूल्य १०–४ टेस्लापेक्षा कमीच असते. त्याचप्रमाणे दक्षिण नतिध्रुवाजवळ या क्षेत्राची तीव्रता सर्वाधिक (सु. ०.७☓ १०–४ टेस्ला) व विषुववृत्ताच्या आसपास सर्वांत कमी (सु. ०.२☓१०–४ टेस्ला) असते परंतु जेथे जमिनीत लोहचुंबकीय द्रव्यांचे साठे असतात, तेथे क्षेत्राच्या तीव्रतेचे स्थानिक मूल्य एकदम वाढलेले आढळते.
समचुंबकीय नकाशे : भूचुंबकीय मूलराशींची मूल्ये विशिष्ट काळी वेगवेगळ्या स्थळी मोजतात व ही माहिती नकाशाच्या स्वरूपात प्रसिद्ध करतात. अशा नकाशात विशिष्ट राशीचे मूल्ये समान असणारी सर्व स्थळे एका रेषेने जोडलेली असतात. या नकाशांना समचुंबकीय नकाशे असे म्हणतात. ज्या रेषेवर सर्वत्र नतीचे मूल्य एकच असेल त्या रेषेला समनती रेषा असे म्हणतात. याचप्रमाणे समदिक्पात रेषा समतीव्रता रेषा या शब्दाचा अर्थ समजावा. आ. २ मध्ये १९७५ सालासाठी समनती रेषा काढलेला जगाचा नकाशा दिला आहे. त्याचप्रमाणे याच वर्षासाठी आ.३ मध्ये समतीव्रता नकाशा आणि आ. ४ मध्ये समदिक्पात नकाशा दिलेला आहे. अशा प्रकारे फार मोठ्या प्रदेशांचे निदर्शन करणाऱ्या नकाशातील समचुंबकीय रेषा सफाईदार अशा दिसतात. याचे कारण म्हणजे हे निदर्शन स्थूलमानानेच केलेले आहे.
चुंबकीय विक्षेप : चुंबकीय राशीतील सूक्ष्म तपशील लहान क्षेत्रफळाच्या प्रदेशांच्या नकाशात दाखविता येतात. अशा नकाशात या रेषा सफाईदार नसून वेड्यावाकड्या दिसतात. जमिनीखाली थोड्या खोलीवर चुंबकीय राशींच्या मूल्यांमध्ये एकदम आढळून येणारे स्थानिक मोठे फेरबदल कोठे कोठे आढळतात, त्यांना ‘चुंबकीय विक्षेप’ असे म्हणतात. हे विक्षेप छोट्या प्रदेशाच्या नकाशातच दाखविता येतात. रशियातील कुर्स्क विभागात असे दोन प्रसिद्ध विक्षेप आहेत. हे विक्षेप सु. २ किमी . रूंदी आणि २५० किमी .लांबीचे नैर्ऋत्य -ईशान्य दिशेने जाणाऱ्या दोन अरूंद पट्ट्यांत आहेत. या दोन पट्ट्यांमधील अंतर सु. ६० किमी आहे. यांपैकी उत्तरेकडील पट्ट्यात Z चे मूल्य १.९☓१०–४ टेस्ला इतके म्हणजे सरासरीपेक्षा फारच जास्त आहे. लहान आकारमानाचे विक्षेप लोहचुंबकीय खनिजांमुळे निर्माण होतात त्यामुळे त्याचे भूपृष्ठावरील स्थान सामान्यतः कायम राहते. मोठ्या आकारमानाचे विक्षेप हळूहळू (सु. ०.३० प्रतिवर्ष) पश्चिमेकडे सरकत आहेत. असे आढळून येते. यावरून त्यांचा उगम पृथ्वीच्या गाभ्यात असावा व हा गाभ्याच्या परिभ्रमण गतीचा वेग पृथ्वीच्या पृष्टभागाच्या गतीच्या वेगापेक्षा जास्त असावा, असे सूचित होते.
निष्कर्ष : आ. २ मध्ये ज्या रेषेवर I=० असे मूल्य मिळते तिला चुंबकीय विषुववृत्त किंवा नतिविषुववृत्त असे म्हणतात. हे भौगोलिक विषुववृत्ताशी आसन्नपणे समानुपाती (जवळजवळ जुळणारे) आहे. समनती रेषांच्या वेड्यावाकड्या आकारावरून भूचुंबकीय क्षेत्र एकविध (सर्वत्र एकसारखे) नाही, हे स्पष्ट होते. ही गोष्ट समतीव्रता रेषांच्या आकारावरून पण (आ. ४) प्रकर्षाने निदर्शित होते.
आ. ३ मधील समतीव्रता रेषांच्या निरीक्षणावरून पुढील निष्कर्ष काढता येतात: (१) सामान्यतः भूचुंबकीय तीव्रतेचे मूल्य विषुववृत्ताच्या जवळ किमान असून तेथून जसजसे चुंबकीय ध्रुवाकडे जावे तसतसे ते वाढत जाते. (२) तीव्रतेचे किमान मूल्य (०.२३☓१०–४ टेस्ला) दक्षिण अमेरिकेच्या मध्याच्या जवळपास पूर्व किनाऱ्याजवळ मिळते व कमाल मूल्य (सु. ०.७☓१०–४ टेस्ला) दक्षिण नतिध्रुवाजवळ मिळते. (३) भूपृष्ठावरील तीव्रतेचे वितरण एकविध नसून बरेच गुंतागुंतीचे आहे.
आ. ४ मधील समदिक्पात रेषांचा अभ्यास करता पुढील गोष्टी आढळून येतात: (१) या नकाशात खऱ्या उत्तरेच्या पूर्वेकडे होणारा दिक्पात पू या अक्षराने व पश्चिमेकडे होणारा दिक्पात प या अक्षराने व्यक्त केला आहे. (२) ज्या रेषेवर दिक्पात शून्य आहे, त्या रेषेला शून्य दिक्पात रेषा असे म्हणतात. अशा रेषेवरील कोणत्याही स्थानी चुंबकीय सूची ठेवली, तर ती खरी उत्तर दिशा दाखविते. (३) दोन्ही चुंबकीय ध्रुवांत समदिक्पात रेषा परस्परांना मिळतात म्हणजे (४) चुंबकीय ध्रुवावर चुंबकीय दिक्सूचक कोणतीही निश्चित दिशा दाखवू शकणार नाही. (५) चुंबकीय ध्रुवाभोवती एक छोटा वलयाकारवक्र काढून त्यावरून चुंबकीय सूची नेत गेल्यास ती दिक्‌पाताची सर्व संभाव्य मूल्ये एकामागून एक दाखवत जाईल.
भौगोलिक ध्रुव प्रदेशाचा समदिक्‌पाताचा नकाशा काढल्यास त्या भोवतीही असाच प्रकार होतो असे दिसून येते. ध्रुवप्रदेशात प्रवास करताना चुंबकीय दिकसूचकाचा उपयोग का होऊ शकत नाही, ते यावरून लक्षात येईल.
भूचुंबकीय क्षेत्राची वैशिष्ट्ये : (१) स्थूल स्वरूप : भूचुंबकीय क्षेत्राच्या मुख्य भागाचे स्थूल स्वरूप असे आहे की, जणू काही पृथ्वीमध्यावर एक आखूड कांड चुंबक ठेवला आहे. या (काल्पनिक) कांड चुंबकाचा अक्ष पृथ्वीच्या स्वांग (स्वतः भोवतीच्या) परिभ्रमण अक्षांशी ११.५ अंशांचा कोन करून असला पाहिजे. द्विध्रुवाचा चुंबकीय अक्ष (वाढविला असता) ज्या दोन बिंदूमध्ये भूपृष्ठाला छेदतो त्या बिंदूंना भूचुंबकीय ध्रुव किंवा द्विध्रुवीय ध्रुव असे म्हणतात. यांपैकी उत्तरेकडील ध्रुवाचे (हा खरोखर चुंबकीय दृष्ट्या दक्षिण ध्रुव किंवा ऋण ध्रुव आहे) अक्षांश ७८.५ उ. व रेखांश ६९ प., तर दक्षिणेकडील ध्रुवाचे अक्षांश ७८.५ द. व रेखांश १११ पू. असे आहेत. हे ध्रुव पूर्णपणे काल्पिनिक आहेत. वर उल्लेखिलेल्या नतिध्रुवांपासून ते अनुक्रमे १,१६० किमी. व १,३५० किमी. इतक्या अंतरावर आहेत.
या द्विध्रुवाचे (१९७५ मध्ये) द्विध्रुवीय परिबल (एका ध्रुवाच्या क्षेत्राची तीव्रता व दोन ध्रुवांतील अंतर यांच्या गुणाकाराने दर्शविली जाणारी राशी) सु. ८.१ ☓१०–१५ वेबर–मीटर असून गेल्या १५० वर्षांत ते ५% कमी झाले आहे. मात्र या मुदतीत द्विध्रुवाचा अक्ष आहे तसाच राहिला आहे.
(२) दुर्बलता : भूचुंबकीय क्षेत्र खेळातल्या चुंबकाजवळच्या चुंबकीय क्षेत्रापेक्षाही जास्त दूर्बल आहे. त्याचे कमाल मूल्य सु. ०.७☓१०–४ टेस्ला दक्षिण नतिध्रुवानजीक व किमान मूल्य सु. ०.२☓१०–४ टेस्ला विषुववृत्ताजवळ आढळते. हे क्षेत्र इतके दुर्बल असले, तरीही पृथ्वी पासून हजारो किमी. पर्यंत दूरवर पसरले आहे. त्यामुळे त्याच्याशी संलग्न असलेली ऊर्जा प्रचंड आहे. भूपृष्ठापासून बऱ्याच उंचीवर सूर्यापासून येणाऱ्या विद्युत् भारित कणांच्या झोतामुळे हे क्षेत्र बरेचसे वेडेवाकडे होते [⟶चुंबकांवर] .
(३)मूलराशींमधील फेरबदल : भूचुंबकीय मूलराशींमध्ये काही फेरबदल होत असतात. त्यांचे तीन प्रकार असतात: (अ) दीर्घकालिक फेरबदल, (आ) (इ) चुंबकीय वादळे . भूचुंबकत्वाबद्दल कोणताही सिंद्धांत मांडला असता या फेरबदलांचेही योग्य स्पष्टीकरण त्या सिद्धांवरून देता आले पाहिजे, अशी अपेक्षा असते.
(अ) दीर्घकालिक फेरबदल : भूचुंबकीय मूलराशीत होणारे काही बदल इतक्या सावकाश होत असतात की, ते उमगण्यासाठी कित्येक वर्षे लोटावी लागतात. अशा बदलांना दीर्घकालिक फेरबदल असे म्हणतात. अशा बदलांची प्रतिवर्ष त्वरा वेगवेगळ्या ठिकाणी मोजून त्यांचे नकाशावर निर्देशन केले जाते. ही त्वरा समान असणारी सर्व स्थळे अशा नकाशात एकेका वक्राने जोडलेली असतात. या वक्रांना समत्वरा रेषा व अशा नकाशाला समत्वरा नकाशा असे म्हणतात. हे नकाशे समचुंबकीय नकाशापेक्षा सामान्यतः अधिक गुंतागुंतीचे दिसतात. मिळणारे समत्वरा वक्र एकात एक अशा अंडाकृती वक्रांच्या स्वरूपात दिसतात. या वक्रांच्या मध्यापाशी त्वरा कमाल मूल्याची असते. या मध्यांना समत्वरा केंद्रे असे म्हणतात.
ही केंद्रे प्रतिवर्षात ०.१८० या वेगाने हळूहळू पश्चिमेकडे सरकत आहेत, असे दिसून येते. अशाच प्रकारचे फेरबदल विविध भूचुंबकीय मूलराशीत मिळतात. आ. ५ मध्ये १५७५ ते १९७५ या कालखंडाकरिता लंडन येथे चुंबकीय दिक्पात व नतिकोन यांमध्ये आढळून आलेले बदल आलेखाच्या स्वरूपात दाखविले आहेत. आलेखामधील दोन क्रमवार बिंदूंमधील अंतर पाच वर्षाच्या कालावधीचे निर्देशन करते. आ. ६ मध्ये दाखविलेल्या आलेखात भारतामध्ये कुलाबा (अलिबाग) येथे दिक्पातामधील फेरबदलाकरिता १८४६ ते १९७३ या कालावधीकरिता मिळालेला प्रदत्त (माहिती) दाखविला असून या प्रदत्तानुसार सर्वोत्तम अन्वायोजित (जुळणारा) वक्रही दाखविला आहे.
वरील सर्व गोष्टींचा विचार केला असता असा निष्कर्ष निघतो की, दीर्घकालिक फेरबदल ही घटना जागतिक स्वरूपाची नसून केवळ स्थानिक स्वरूपाची आहे. विशिष्ट चुंबकीय मूलराशीत होणारे दीर्घकालिक बदल एका विशिष्ट तऱ्हेनेच होत जातील असे नाही. उदा., विशिष्ट काली एखाद्या ठिकाणी नती हळूहळू वाढत असेल पण या वाढीची त्वरा कमीजास्त होऊ शकते. काही वर्षांनी वाढण्याऐवजी नती हळूहळू कमी होणे शक्य असते.
(आ)
अल्पकालिक फेरबदल : कोणत्याही ठिकाणी प्रत्येक भूचुंबकीय राशीत अल्पकाल टिकणारेही चढ-उतार होत असतात. त्यांना अल्पकालिक फेरबदल असे म्हणतात. चुंबकीय वादळांचे प्रसंग सोडल्यास या फेरबदलांचा आवर्तकाल (लागोपाठच्या दोन फेरफारांमधील कालावधी) मुख्यतः सु. २४ तासांत असतो. हे फेरबदल सूर्य व चंद्र या दोघांच्यावरही अवलंबून असतात. त्यांपैकी सूर्यावर अवलंबून असणारा Sq हा फेरबदल घटक त्या स्थळाचे अक्षांश व स्थानिक वेळ यांवर अवलंबून असतो. आयनांबराच्या E स्तरातील विद्युत् भारित कण व पृथ्वीचे मुख्य चुंबकीय क्षेत्र यांच्यामध्ये होणाऱ्या जनित्रासारख्या (यांत्रिक ऊर्जेचे विद्युत ऊर्जेत रूपांतर करणाऱ्या यंत्रासारख्या) परिमाणामुळे Sq परिणाम निर्माण होतात, हे आता निश्चित झाले आहे. चांद्र परिणाम (M ) हा चंद्राच्या आकर्षणाने आयनांबरात विद्युत् प्रवाहाचे जे अभिसरण होते त्यामुळे उत्पन्न होतो. त्याची तीव्रता Sq च्या सु. ५% इतकीच असते. याशिवाय सूर्यावर केव्हा केव्हा होणाऱ्या उद्रेकांमधून निघणारे क्ष-किरण आयनांबरावर येऊन पडल्यामुळे तेथे जादा आयन (विद्युत् भारित अणू, रेणू वा मूलकण) उत्पन्न होतात . त्यांच्यामुळे भूचुंबकत्वात अल्पकालिक आकस्मिक फेरबदल होतात.
(इ) चुंबकीय वादळे : भूचुंबकत्वात आकस्मिकपणे घडून येणाऱ्या मोठ्या फेरबदलांना भूचुंबकीय वादळे असे म्हणतात. असे वादळ सु. ३ तासांपासून ते कित्येक दिवसापर्यंत टिकू शकते. वादळाच्या काळात चुंबकीय सूचीच्या दिशेत एक अंशापर्यंत विचलन आढळते, तर मध्यम अक्षांशा वरील प्रदेशांकरिता चुंबकीय क्षेत्राच्या तीव्रतेत होणारा बदल २,००० गॅमा या प्रमाणाचा असतो. जेथे ध्रुवीय प्रकाशाचा आविष्कार दिसतो त्या प्रदेशामध्ये या बदलाचे प्रमाण पुष्कळच अधिक असते. चुंबकीय वादळाच्या वेळी रेडियो संदेशवहनात व्यत्यय तर येतोच पण दूर अंतरापर्यंत संपर्क साधणाऱ्या दूरध्वनी व तारायंत्र यांच्या कार्यामध्येही मोठ्या प्रमाणात अडथळा निर्माण होतो असे आढळते. या वादळांचा उद्गम चुंबकांबरात असतो व सूर्यावरील डागांशी [⟶ सूर्य] त्यांचा घनिष्ट संबंध असतो. प्रतिवर्षी सरासरीने ५ ते १० चुंबकीय वादळे होतात.
चुंबकीय वादळाचे (१) प्रारंभिक भाग, (२) मुख्य भाग, (३) पुनःप्राप्ती भाग असे तीन टप्पे होतात.
(१) प्रारंभिक भाग : हा भाग सर्व पृथ्वीवर एकाच वेळी म्हणजे सु. अर्ध्या मिनिटात सुरू होतो. हा भाग सु. १ ते २ तास टिकतो. या काळात (विशिष्ट ठिकाणच्या) H या राशीचे मूल्य एकसारखे वाढत जाते. ४५० उ. ते ४५० द या भागात हा बदल विशेष जाणवतो. यापुढे २ ते ६ तासांपर्यंत H याचे मूल्य मुळापेक्षा जास्तच राहते.
(२) मुख्य भाग : हा भाग सु. १२ ते १४ तास टिकतो. यामध्ये H याचे मूल्य कमी कमी होत जाऊन ते मूळ मूल्यापेक्षा बरेच कमी अशा किमान मूल्याप्रत जाऊन पोहोचते.
(३) पुनःप्राप्ती भाग : या भागात भूचुंबकीय क्षेत्र हळूहळू मूळच्या स्थितीला येऊन पोहोचते. हा भाग पूर्ण होण्यासाठी मात्र कित्येक दिवस जावे लागतात.
चुंबकीय वादळाच्या या मुख्य आविष्काराखेरीज त्याबरोबर एकदम होणारे अल्पकालिक सूक्ष्म फेरबदलही होत असतात.
चुंबकीय वादळांची उपपत्ती : सूर्यावर सौरशिखा व इतर उद्रेक झाले असता सूर्यापासून पृथ्वीकडे येणाऱ्या प्रोटॉनांच्या झोताचा (सौरवाताचा) वेग वाढतो व प्रोटॉनसंख्याही वाढते. अशा प्रकारे जास्त तीव्र झालेल्या सौरवाताची चुंबकांबरोबर आंतरक्रिया
होते आणि त्यामुळे चुंबकीय वादळातील विविध घटना घडून येतात.
जास्त तीव्र झालेल्या सौरवाताचा भूचुंबकीय प्रभावसीमेवर आघात झाल्याबरोबर त्या आघातामुळे चुंबकांवर पृथ्वीच्या दिशेने दाबले जाऊन त्यामुळे भूचुंबकीय क्षेत्राच्या क्षैतिज घटकाची (H याची) तीव्रता एकदम वाढते व अशा प्रकारे वादळाची प्रथम अवस्था सुरू होते.
दाबलेल्या अवस्थेपासून चुंबकावर अगदी सावकाश पूर्वावस्थेला येते परंतु ही क्रिया पूर्ण होण्याआधीच वादळाचा मुख्य भाग सुरू होतो. या मुख्य भागात सौरवातातील प्रोटॉनांवर भूचुंबकीय क्षेत्राचा परिणाम होऊन त्यांचा पश्चिमेच्या दिशेने जाणारा एक वलयाकार (विद्युत्) प्रवाह तयार होतो. या प्रवाहाला जरूर ती ऊर्जा सौरवाताच्या (वाढलेल्या ) गतिज ऊर्जेपासूनच उपलब्ध होते. या विद्युत् प्रवाहामुळे H याचे मूल्य कमी होते. याचबरोबर चुंबकांबराच्या शेपटाजवळ व आयनांबरातही विक्षोभजन्य विद्युत् प्रवाह प्रस्थापित होतात. त्यांचाही परिणाम H याचे मूल्य कमी करण्याकडेच होतो. या तीन प्रकारे H याचे मूल्य इतके कमी होते की, ते त्याच्या मूळ मूल्यांचाही खाली जाते.
यानंतर अंतिम भाग सुरू होतो. सौरवाताची तीव्रता हळूहळू कमी होऊ लागते. त्याबरोबर वरील विद्युत् प्रवाहही दूर्बल होत जातात. चुबंकांबर प्रभासीमाही हळूहळू पूर्व स्थितीला येत जाते व हळूहळू H आपल्या मूळच्या मूल्याप्रत येतो.
वर वर्णन केलेल्या प्रक्रिया उंच पाठविलेल्या रॉकेटांवरील साधनाद्वारे केलेल्या मापनांवरून निश्चित केल्या गेल्या आहेत.
पूराचुंबकत्व व भूचुंबकीय क्षेत्र दिशा व्युत्क्रमण : लोहचुंबकीय द्रव्य घटक ज्यामध्ये आहेत असे अग्निज खडक जेव्हा निर्माण होतात तेव्हा भूचुंबकीय क्षेत्रामुळे त्याचे चुंबकीरण होते म्हणजे त्याचे शाश्वत स्वरूपाच्या चुंबकात रूपांतर होते. या चुंबकीकरणाची दिशा भूचुंबकीय क्षेत्राच्या तात्कालिक दिशेशी एकरूप असते. यानंतर क्षेत्र दिशेत जरी कालांतराने बदल झाला, तरी त्याचा चुंबकीकरण दिशेवर सामान्यपणे काही परिणाम होत नाही. अशा प्रकारे त्यामध्ये या दिशेची ‘स्मृती’ दीर्घकालपर्यंत म्हणजे काही दशकोटी वर्षापर्यंत सुद्धा साठविली जाते. प्रत्येक लोहचुंबकीय द्रव्याकरिता एका ठराविक मूल्याचे असे क्यूरी तापमान असते. [ज्या तापमानाला लोहचुंबकीय द्रव्य समचुंबकीय बनते त्या तापमानाला क्युरी तापमान किंवा क्यूरी बिंदू म्हणतात ⟶ चुंबकत्व] जेव्हा द्रव्याचे तापमान या मूल्यापेक्षा कमी असते तेव्हाच त्याचे शाश्वत चुंबकीकरण होऊ शकते.
खडकाचे द्रव्य प्रथम उच्च तापमानाच्या लाव्हा रसाच्या स्वरूपात असते. खडकाकरिता क्यूरी तापमान ५०००–६०००से. या प्रमाणाचे असते, त्यामुळे लाव्हा थंड होऊन (क्यूरी तापमानापेक्षा कमी) त्याचे खडकात रूपांतर होते तेव्हा त्याबरोबर त्याचे चुंबकीकरण होते. गोएथाइट या लोह खनिजाचे जेव्हा ⇨ऑक्सिडीभवन होऊन त्याचे लोहचुंबकीय द्रव्यात रूपांतर होते तेव्हा त्या वेळी त्याचे कायम स्वरूपाचे चुंबकीकरण होत असते. तिसऱ्या प्रकारच्या अशा तऱ्हेच्या प्रक्रियेत लोहचुंबकीय घटकद्रव्ये प्रस्थापित होऊन गाळाच्या खडकाची उत्पत्ती होते तेव्हा ती भूचुंबकीय क्षेत्र दिशेस समांतर अशा अवस्थेत स्थिर होतात. खडकाला चुंबकत्व प्राप्त होते व त्याच्या चुंबकीकरणाच्या दिशेवरून तात्कालिक चुंबकीय क्षेत्राची दिशा कळू शकते. निरनिराळ्या काळांत निर्माण झालेल्या खडकांच्या चुंबकीकरणाच्या अभ्यासावरून पुढील निष्कर्ष मिळतात (खडकाचा निर्मिती काल भूवैज्ञानिक माहितीवरून निश्चित केला जातो): (१) भूचुंबकीय क्षेत्राची सरासरी दिशा व पृथ्वीच्या स्वांग परिभ्रमणाच्या अक्षाची दिशा या एकसंपाती असतात. (२) समतुल्य आभासी चुंबकीय ध्रुवाची स्थाने स्थिर राहत नसून त्यांमध्ये विचलन होत असते. यावरून पृथ्वीच्या स्वांग परिभ्रमणाच्या अक्षाच्या दिशेत सुद्धा फेरफार झाले असावेत असे दिसून येते. (३) अंदाजे १०४–१०५ वर्षांनंतर भूचुंबकीय क्षेत्र दिशेत व्युत्क्रमण (मूळ दिशेच्या उलट दिशा होण्याची क्रिया) होते. उत्तराभिमुखी चुंबकीय ध्रुव जर प्रथम भौगोलिक उत्तरेकडे असेल, तर तो दुसऱ्या अवस्थेत भौगोलिक दक्षिणेकडे जातो. यापूर्वीचे दिशा व्युत्क्रमण ७० लक्ष वर्षांपूर्वी झाले. सध्या चुंबकीय क्षेत्र वर्षाला २६ गॅमा या त्वरेने कमी होत आहे, असे निरीक्षणाने कळते. १,२०० वर्षानंतर त्यांचे मूल्य शून्य होऊन त्यानंतर क्षेत्रदिशेत परत उलटापालट होईल, असे अनुमान करता येते. [⟶ पुराचुंबकत्व].
भूचुंबकत्वाबद्दलचे सिद्धांत : भूचुंबकत्व कसे निर्माण होते याबद्दल कोणतीही उपपत्ती द्यावयाची ,तर तिच्या साहाय्याने भूचुंबकीय क्षेत्राच्या (वर वर्णन केलेल्या) सर्व ज्ञात वैशिष्ट्यांचे समाधानकारक स्पष्टीकरण देता आले पाहिजे. सूर्य, गुरू ग्रह यांनाही चुंबकीय क्षेत्र आहे. त्याचप्रमाणे आपल्या आकाशगंगेतही चुंबकीय क्षेत्रे आढळतात. ती का व कशी उत्पन्न झाली याचाही खुलासा झाला पाहिजे. तथापि प्रथमारंभीच हे मान्य केले पाहिजे की, भूचुंबकत्वाबद्दल संपूर्णपणे समाधानकारक असा सिद्धांत अद्याप सापडलेला नाही. गौस यांनी गोलीय हरात्मक विश्लेषण करून भूचुंबकत्वाच्या उत्पत्तीसंबंधी काढलेल्या निष्कर्षाचा प्रस्तुत नोंदीच्या प्रारंभी उल्लेख केलेला आहेच.
पृथ्वीच्या केंद्रस्थानी तिच्या अक्षाशी एक लहान कोन करीत असलेला एक आखूड कांड चुंबक किंवा द्विध्रुव आहे अशी कल्पना केली, तर त्यामुळे निर्माण होणाऱ्या क्षेत्राचे प्रत्यक्षात आढळणाऱ्या भूचुंबकीय क्षेत्राशी मोठ्या प्रमाणात साम्य दिसून येते. प्रत्यक्ष क्षेत्र व आदर्श द्विध्रुवी क्षेत्र यांमध्ये पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर अनेक ठिकाणी स्थानिक स्वरूपाचा फरक आढळतो. आधुनिक काळात मॅगसॅट व इतर अनेक कृत्रिम उपग्रहांच्या द्वारे पृथ्वीवरील निरनिराळ्या स्थानी असणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्राचे मूल्य व दिशा यांसंबधी पुष्कळ अचूक प्रदत्त मिळविण्यात आले आहेत. यावरून या फरकाचे मूल्य सर्वच जागी कमी असते. असे म्हणता येत नाही. कारण काही ठिकाणी या फरकाचे मूल्य खूपच जास्त असते. कोणत्याही स्थानांवरील क्षेत्राचे मूल्य त्या स्थानाखाली असलेल्या खडकाचे स्वरूप व त्याच्या परिसरात असणाऱ्या खडकांच्या स्वरूपावर सुद्धा अवलंबून असते असे आढळते. या परिणामामुळे प्रादेशिक विक्षेप निर्माण होतात आणि हे विक्षेप दीर्घ काळापासून अस्तित्वात आहेत असे कळते. विक्षेपाच्या स्वरूपावरून त्या स्थानाखालील खडकातील निरनिराळ्या धातुकांचे (कच्च्या स्वरूपातील धातूंचे) साठे, खनिज तेल साठे इत्यादींच्या अस्तिवत्वासंबंधी अंदाज करता येतो. [⟶ खनिज पूर्वेक्षण]. विक्षेपाच्या साहाय्याने भूऔष्णिक उद्गमाचा (पृथ्वीतील अंतर्गत उष्णता उद्गमाचा) पण शोध घेता येतो. भूचुंबकीय क्षेत्राविषयीच्या प्रदत्ताचे गोलीय हरात्मक विश्लेषण केले असता या आविष्काराचे उगमस्थान पृथ्वीच्या अंतर्गत असले पाहिजे. असे दिसून येते. भूचुंबकीय क्षेत्राचा मुख्य घटक त्याचे दीर्घकालिक फेरबदल यांकरिता वरील विधान सार्थ आहे पण सौर किंवा चांद्र फेर अथवा चुंबकीय वादळे यांकरिता ते अर्थातच सार्थ नाही, कारण वरील परिणाम आयनांबरात वाहत असलेल्या विद्युत् प्रवाहामुळे निर्माण होतात, असे अनेक प्रयोगांद्वारे दाखविले गेले आहे.
उपलब्ध माहितीनुसार सैद्धांतिक दृष्ट्या विचार केल्यास कोणत्याही चुंबकीय क्षेत्राची उत्पत्ती एकतर द्रव्याच्या शाश्वत चुंबकीकरणामुळे किंवा विद्युत् प्रवाहामुळे करता येते असे आढळते. विद्युत् प्रवाहामध्ये सुद्धा अनेक प्रकार असतात. पहिल्या प्रकारात विद्युत् प्रवाह इलेक्ट्रॉन किंवा / व आयन यांच्या गतीमुळे निर्माण होतो. यामध्ये धारक द्रव्यात हालचाल होत नाही. याचे एक उदाहरण म्हणजे तांब्याच्या तारेत वाहणारा विद्युत् प्रवाह हे होय. द्रव्य जर अर्धसंवाहक (ज्याची विद्युत् संवाहकता धातू व निरोधक यांच्या दरम्यान असते अशा) स्वरूपाचे असेल, तर त्यामध्ये इलेक्ट्रॉन व पोकळ्या विद्युत् संवहनास मदत करतात [⟶ अर्धसंवाहक]. तिसऱ्या प्रकारच्या संवहनामध्ये विद्युत् प्रवाहाबरोबर द्रव्यामध्ये सुद्धा अभिसारी स्वरूपाचे असे प्रवाह मिळतात [⟶ चुंबकीय द्रवगतिकी]. (१) भूचुंबकीय क्षेत्राची प्रत्यक्ष दिशा व परिमाण, (२) त्यात होणारे दीर्घकालिक फेरबदल आणि (३) क्षेत्रदिशेत होणारे आवर्ती व्युत्क्रमण या मुख्य तीन गोष्टींचे समाधानकारक विशदीकरण याकरिता सुचविलेल्या कोणत्याही सिद्धांताला करावे लागेल, हे उघड आहे. याकरिता जे सिद्धांत सुचविण्यात आले आहेत त्यांचे संक्षिप्त विवेचन खाली केले आहे.
पृथ्वीगोलाचे शाश्वत चुंबकीकरण : खडकांकरिता क्यूरी तापमान ४०००–६००० से. एवढे असते. पृथ्वीच्या पृष्ठभागाखाली सु. २०० किमी. खोलीवर एवढे तापमान मिळते. पृथ्वीच्या आतील भागात असणाऱ्या परिस्थितीमुळे क्युरी तापमान मूल्यात बदल होत नाही किंवा त्यामुळे सामान्यपणे अचुंबकीय असणारी द्रव्ये चुंबकीय बनत नाहीत असे गृहीत धरले, तर पृथ्वीच्या पृष्ठभागाजवळील सु. २०० किमी. जाडीच्या थरात असणाऱ्या खडकांचेच चुंबकीकरण होणे शक्य आहे, असा निष्कर्ष काढावा लागतो. भूचुंबकीय क्षेत्राच्या प्रत्यक्ष मूल्याएवढे क्षेत्र मिळविण्याकरिता या खडक स्तरासाठी जे चुंबकीकरणाचे प्रमाण आवश्यक करावे लागते ते प्रत्यक्षात त्यामध्ये आढळणाऱ्या चुंबकीकरण मूल्यापेक्षा अनेक पटींनी जास्त असते. शिवाय या सिद्धांताच्या आधारे दीर्घकालिक फेरबदल अथावा क्षेत्र दिशेचे व्युत्क्रमण यांचे स्पष्टीकरण मिळत नाही.
पृथ्वी परिभ्रमण परिणाम : पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर ऋण स्वरूपाचा विद्युत् भार असतो. त्याच्या परिभ्रमण गतीमुळे निर्माण होणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्राची दिशा, भूचुंबकीय क्षेत्र दिशेशी जुळते पण त्याचे मूल्य १०८ पटींनी कमी असेल असे दिसून येते. घूर्णचुंबकीय परिणामामुळे [⟶चुंबकत्व] सर्व परिभ्रमी वस्तूंमध्ये अल्प प्रमाणात चुंबकत्व प्राप्त होते. या परिणामामुळे मिळणाऱ्या क्षेत्राची दिशा जरी बरोबर येत असली, तरी तिचे मूल्य १०१० पटींनी कमी असेल, असे दाखविता येते. पी.एम्.एस्. ब्लॅकेट यांच्या सूचनेप्रमाणे मोठ्या आकारमानाच्या प्रत्येक परिभ्रमी वस्तूमध्ये तिच्या कोनीय संवेगाला (निरूढी परिबल व कोनीय वेग यांच्या गुणाकाराने निर्देशित होणाऱ्या राशीला निरूढी परिबल म्हणजे वस्तूने कोनीय प्रवेगाला केलेल्या विरोधाचे माप होय) अनुपाती असे चुंबकीय परिबल निर्माण होत असते. या सिद्धांप्रमाणे भूचुंबकीय क्षेत्राच्या क्षैतिज घटकाकरिता जो फेरबदल अपेक्षित असतो तसा तो प्रत्यक्षात आढळत नाही. पृथ्वीवर लागू झालेले एखादे चुंबकीय क्षेत्र हॉल परिमामामुळे [⟶ अर्धसंवाहक] विवर्धित होऊन भूचुंबकीय क्षेत्र निर्माण झाले असावे, अशी एक कल्पना सुचविण्यात आली आहे. ही कल्पना त्याज्य ठरविण्याकरिता जसे काही कारण देता येत नाही तसे तिला पोषक असा कोणताही पुरावा पण उपलब्ध झालेला नाही.
विद्युत् प्रवाह : पृथ्वीच्या कवचाची विद्युत् संवाहकता कमी प्रतीची असल्यामुळे कोणत्या तरी कारणाने प्रस्थापित होणारा संभाव्य विद्युत् प्रवाह तिच्या आतील गाभ्यात (अंदाजित संवाहकता »३,००० ओहम –१ सेंमी.–१) किंवा त्यावरील प्रावरणाच्या (कवच व गाभा यांच्या दरम्यानच्या ३,४८० किमी. खोलीपर्यंतच्या भागाच्या) खालच्या भागातच वाहण्याची शक्यता असते. पृथ्वीच्या अंतर्गाभ्यात १०–६ अँपिअर/सेंमी.२ या प्रमाणाची विद्युत् प्रवाह घनता असेल, त्यामुळे अपेक्षित द्विध्रुव सदृश असे योग्य मूल्याचे चुंबकीय क्षेत्र मिळते, असे गणित करून दाखविता येते. विद्युत् प्रवाहामागे जर विद्युत् चालक प्रेरणा (विद्युत् प्रवाह वाहण्यास कारणीभूत असणारी प्रेरणा) कार्य करीत नसेल, तर विद्युत् प्रवाह निर्माण झाल्या क्षणापासून क्षय पावू लागेल व त्याचे मूल्य १०४–१०५ वर्षांनंतर नगण्य समजण्याएवढे होईल. विद्युत् प्रवाह सतत टिकविण्याकरिता सु. ०.१ ते १ व्होल्ट या प्रमाणाची विद्युत् चालक प्रेरणा लागेल, असा अंदाज करता येतो. भूस्तर व अंतर्गाभा यांच्या सीमा भागात अर्धसंवाहक द्रव्ये असण्याचा संभव आहे. त्यामुळे या खंडित सीमेवर रासायनिक किंवा तापविद्युत् (उष्णतेच्या सरळ रूपांतरणाने निर्माण होणारी विद्युत्) प्रकारची व पुरेशा मूल्याची अशी विद्युत् चालक प्रेरणा निर्माण होणे शक्य आहे पण या प्रेरणेची दिशा अरीय (त्रिज्यीय) असल्याने तिच्यामुळे चुंबकीय परिबल कसे निर्माण होते, हे विशिद करणे अवघड होते. पृथ्वीच्या अंतर्गाभ्यात होणाऱ्या द्रवाच्या हालाचालीमुळे स्वयं-उत्तेजित व स्वयंपोषक विद्युत् जनित्रासारखी परिस्थिती उद्‌भवण्याची शक्यता राहते. या प्रक्रियेकरिता लागणारी ऊर्जा विविध प्रकारे मिळू शकेल: (१) अंतर्गाभ्यामध्ये असणाऱ्या किरणोत्सर्गी (भेदक कण वा किरण बाहेर टाकण्याऱ्या) अणूंच्या क्षयांमुळे निर्माण होणारी उष्णता ऊर्जा (२) अंतर्गाभ्याचे धनीभवन होण्यामुळे मुक्त होणारी सुप्त (द्रवाचे घन अवस्थेत रूपांतर होताना प्रकट होणारी) उष्णता ऊर्जा (३) गुरुत्वीय स्थिरांक कालानुसार कमी होत आहे असे मानले, तर त्यामुळे मुक्त होणारी गुरुत्वीय ऊर्जा (४) सूर्य किंवा चंद्र यामुळे कार्यान्वित होणाऱ्या घूर्णी परिबलाद्वारे (परिभ्रमणामुळे निर्माण होणाऱ्या परिबलाद्वारे) मिळणारी ऊर्जा हे वरील ऊर्जेकरिता संभाव्य उद्गम आहेत. पोटॅशियम (४०) या किरणोत्सर्गी द्रव्याच्या क्षयामुळे पृथ्वीच्या अंतर्गाभ्यात उष्णता ऊर्जा उपलब्ध होत असावी हा कयास अनेक कारणांकरिता केला जातो. युरेनियम व थोरियम यांच्या किरणोत्सर्गी अणूंमुळे सुध्दा मदत होत असावी, असे समजले जाते. या संदर्भात पृथ्वीची उत्पत्ती सु. ४.५ अब्ज वर्षांपूर्वी झाली असावी . यानंतर प्रावरण व गाभा ही संरचना निर्माण होऊन त्याला स्थिरता येण्याकरिता १.५ अब्ज वर्षे लागली असावी, हे अंदाज महत्त्वाचे असे आहेत. ऊर्जानिर्मितीमुळे पृथ्वीच्या अंतर्भागात तापमान प्रवणता प्रस्थापित झाल्यामुळे (तापमान अरीय दिशेत आतील बाजूकडे वाढत जात असल्यामुळे) गाभ्यातील द्रव्यामध्ये संनयन (द्रव्याच्या प्रत्यक्ष हालचालीने उष्णता वाहून नेली जाण्याची क्रिया) सुरू होते. या हालचालीवर पृथ्वीच्या परिभ्रमण गतीचा परिणाम होतो व त्यामुळे शेवटी एक कडीसमान (कडीच्या आकारासारखे) चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते. संनयन हालचालीमुळे कडीसमान क्षेत्राचे विकृतीकरण होऊन मूळ चुंबकीय क्षेत्राचे त्यामुळे प्रबलन होईल, असे दाखविता येते. याच प्रक्रियेचे निराळ्या शब्दात वर्णन करावयाचे असल्यास असे म्हणता येते की, पृथ्वीच्या अंतर्भागात असलेल्या विद्युत् संवाहक द्रवात जर एखाद्या बाह्य चुंबकीय क्षेत्राच्या स्त्रोत रेषा [चुंबकीय प्रेरणा रेषा ⟶चुंबकत्व] प्रविष्ट झाल्या, तर चुंबकीय द्रवगतिकीच्या नियमानुसार त्या रेषा पिळवटल्या जाऊन त्यांची वलये बनू शकतात. ही वलये नंतर विस्तारित होऊन त्यांपासून सरळ स्त्रोत रेषा तयार होऊन त्या मूळच्या चुंबकीय क्षेत्राचे सामर्थ्य वाढवितात. थोडक्यात सांगावयाचे म्हणजे गाभ्यातील द्रवाच्या गतिज ऊर्जेचे रूपातंर चुंबकीय ऊर्जेत होत असल्यामुळे मूळ चुंबकीय क्षेत्र समतोल अवस्थेत राखले जाते. या सिद्धांतान्वये द्विध्रुवी क्षेत्रनिर्मिती, विक्षेप व क्षेत्र दिशेचे व्युत्क्रमण यांचे समाधानकारक रीतीने विशदीकरण करता येते. पृथ्वीच्या सर्वांत आतील भागात कोणत्या घटना घडत आहेत याविषयी निरीक्षणाद्वारे नक्की माहिती मिळविण्याची साधने अजून उपलब्ध नाहीत. त्यामुळे हाच सिद्धांत बरोबर आहे हे ठरविण्याकरिता प्रत्यक्ष पुरावा मिळविणे अवघड दिसते. या सिद्धांताप्रमाणे भूचुंबकत्वविषयक बहुतेक सर्व ज्ञात वैशिष्ट्यांचे विशदीकरण करता येते व त्याकरिता असंभाव्य अशा गृहितांचाही उपयोग करावा लागत नाही. या दोन गोष्टी या सिद्धांताच्या दृष्टीने अनुकूल अशा आहेत. भूचुंबकीय क्षेत्राचा मुख्य घटक पृथ्वीच्या अंतर्गत असणाऱ्या अभिसारी विद्युत्प्रवाहामुळेच अस्तित्वात येत असला पाहिजे ही कल्पना आता सर्वमान्य झाली आहे, असे म्हणण्यास काही हरकत नसावी.
खगोलीय चुंबकत्व : विसाव्या शतकापूर्वी अवकाशातील जड वस्तूंपैकी फक्त पृथ्वीमध्येच चुंबकीय गुणधर्म आहेत हे निश्चितपणे माहीत होते. यानंतरच्या काळात निरीक्षण करून माहिती मिळविण्याची नवी तंत्रे उपलब्ध झाली [उदा., वर्णपटविज्ञान, आणवीय व रेणवीय वर्णपट, झीमान परिणाम यांवर आधारित ⟶ वर्णपटविज्ञान]. त्यामुळे आज आपणास सूर्यामध्ये जसे चुंबकीय गुणधर्म आहेत तसे इतर अनेक ताऱ्यांमध्ये पण हे गुणधर्म आहेत, हे माहीत झाले आहे. आपण ज्या दीर्घिकेमध्ये (तारामंडळामध्ये आकाशगंगेमध्ये) राहतो त्या दीर्घिकेमध्ये सुद्धा चुंबकीय क्षेत्र आहे. सूर्यमालेपैकी काही ग्रहांना (उदा., गुरू, शनी) चुंबकीय क्षेत्र आहे एवढेच नव्हे, तर दूर अंतरावर असणाऱ्या काही दीर्घिकांमध्ये सुद्धा चुंबकीय क्षेत्र अस्तित्वात आहे, असे आज आपणास निश्चितपणे माहीत झालेले आहे.
सूर्याच्या अंतरंगात द्रायू (द्रव व वायू) असून त्याला स्वतःभोवती परिभ्रमी गती आहे. सूर्याच्या अंतरंगात द्रायूच्या हालचालीमुळे जे विद्युत्प्रवाह निर्माण होतात त्यांमुळे सूर्याचे चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते असा सिद्धांत जोसेफ लार्‌मार यांनी १९१६ मध्ये प्रथम मांडला. या सिद्धांतामध्ये स्वयं-उत्तेजित जनित्राचे प्रतिरूप गृहीत धरलेले आहे. सूर्याच्या चुंबकीय क्षेत्र दिशेत काही ठराविक वर्षानंतर जे व्युत्क्रमण होताना आढळते त्याचाही खुलासा या सिद्धांताप्रमाणे देता येतो. या सिद्धांताला हान्नेस आल्फव्हेन यांनी चुंबकीय द्रवगतिकीच्या सिद्धांताची जोड देऊन त्यास जास्त सुविकसित असे स्वरूप दिले. सूर्याच्या स्वतःभोवतीच्या परिभ्रमी गतीला या सिद्धांतात महत्त्वाचे असे स्थान आहे. सूर्यावरील डागांच्या प्रदेशात उच्चतर मूल्याची चुंबकीय क्षेत्रे उपस्थित असतात, असे निरीक्षणाने आढळते. याचे विशदीकरण करण्याकरिता जुंबकीय द्रवगतिकी सिद्धांत उपयोगी पडतो. सूर्यापासून पृथ्वीकडे आयनद्रायूच्या (ज्यात मुक्त धन आयन व इलेक्ट्रॉन यांची संख्या जवळजवळ सारखी आहे अशा पूर्णपणे आयनीभूत झालेल्या वायूच्या) स्वरूपात प्रगत होणाऱ्या सौरवाताचा वेग स्वनातीत (ध्वनीच्या वेगापेक्षाही जास्त येथे ३०० ते १००० किमी./से.) आहे असे आढळते, कारण सौरवाताच्या प्रगतीचा वेग त्यामधील कणांच्या अनियत (इतस्ततः) सरासरी वेग मूल्यापेक्षा जास्त असतो. पृथ्वीच्या वरच्या वातावरणात सौरवात जेव्हा प्रवेश करतो तेव्हा त्यापासून आघात तरंग [ ⟶ तरंग गती] निर्माण होतो. त्यामुळे पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रात वादळे निर्माण होताना आढळतात.
पृथ्वी ही एक स्थायी प्रकारच्या द्विध्रुवी चुंबकाप्रमाणे परिणाम दाखविते, हा सिद्धांत जरी प्रथम मांडण्यात आला होता, तरी सध्या तिच्या चुंबकीय क्षेत्राकरिता स्वयं-उत्तेजित जनित्र यंत्रणेवर आधारित असा सिद्धांत देण्यात येतो. पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये काही लक्ष वर्षानंतर जे व्युत्क्रमण होताना आढळते त्याचे विशदीकरण पूर्वीच्या सिद्धांताप्रमाणे देता येत नव्हते. सूर्याप्रमाणेच पृथ्वीला द्रायुरूप अंतर्गाभा आहे व तिला स्वतःभोवती परिभ्रमी अशी गती आहे या गोष्टी नव्या सिद्धांतात लक्षात घेतल्या जातात. पृथ्वीभोवती चुंबकीय क्षेत्र असल्यामुळे त्यामध्ये आयनीभूत कण स्थानबद्ध होतात व तेथे प्रारण पट्ट मिळतात. पृथ्वीबाहेरील निरीक्षकास हे प्रारण पट्ट म्हणजे रेडिओ तरंगांचे उत्सर्जन करणारे उद्गम आहेत असा अनुभव मिळू शकतो. [ ⟶ प्रारण पट्ट].गुरू व शनी या ग्रहांना चुंबकीय क्षेत्र आहे असे आढळते. शनीच्या चुंबकीय क्षेत्राची दिशा त्याच्या परिभ्रमी अक्षाला समांतर आहे. पृथ्वी व गुरू यांप्रमाणे या दोन दिशांमध्ये कोन नाही. या दोन्ही ग्रहांना विद्युत्संवाहक अशी द्रायूची बनलेली अंतरंगे आहेत. त्यांच्याभोवती पृथ्वीप्रमाणेच प्रारण पट्टे आढळतात आणि या पट्टांपासून रेडिओ तरंगांचे जे प्रेषण होते त्याचे पृथ्वीवर अभिज्ञान (अस्तित्व ओळखणे) करता येते. या दोन ग्रहांवरील चुंबकीय क्षेत्राविषयीचे ज्ञान या कार्याकरिता खास पाठविलेल्या अवकाशयानांच्या (उदा., पायोनियर-११) साहाय्याने मिळविले जाते.
चंद्रावर व शुक्र ग्रहावर चुंबकीय क्षेत्र अस्तित्वात नाही याबद्दल स्पष्ट पुरावा मिळतो. चंद्राला द्रवरूप अंतरंग नाही. या दोन्हीच्या भोवती प्रारण पट्टही नाहीत, मंगळ ग्रहावर एक तर चुंबकीय क्षेत्र मुळातच नाही किंवा असले, तर त्याचे प्रमाण पृथ्वीवरील क्षेत्राच्या सापेक्ष अत्यंत कमी (अंदाजी ५,००० पटींनी कमी) असले पाहिजे, असा अंदाज अवकाशयानांद्वारे केलेल्या निरीक्षणांवरून करण्यात आलेला आहे.
आकाशगंगेच्या सर्पिल भुजाच्या दिशेत दुर्बल चुंबकीय क्षेत्राचे अस्तित्व आहे असे दाखविता येते. त्याच्या पलीकडे असणाऱ्या ताऱ्यांपासून येणाऱ्या प्रकाशाचे विश्लेषण केले असता त्या प्रकाशाचे ध्रुवण झाल्याचे (त्याची कंपने एकाच प्रतलात होत असल्याचे) दिसून येते, त्यावरून हा निष्कर्ष मिळतो. गांगेय (आकाशगंगेतील) चुंबकीय क्षेत्राच्या अस्तित्वाबद्दल याच प्रकारे पुरावा उपलब्ध होतो. खगोलीय चुंबकीय क्षेत्राच्या विशदीकरणाकरिता खालील तीन सिद्धांत उपलब्ध आहेत.
अवशिष्ट सिद्धांत : या सिद्धांताप्रमाणे ताऱ्याची उत्पत्ती झाली तेव्हा त्या वेळी तेथे एक आदिम (आद्य) चुंबकीय क्षेत्र उपस्थित होते. हे चुंबकीय क्षेत्र स्थिर नसून त्याचा सतत ऱ्हास होत होता म्हणजेच कालाप्रमाणे त्याचे मूल्य सतत कमी होते. काही ताऱ्यांमध्ये आज जे चुंबकीय क्षेत्र आढळते. ते वरील आदिम क्षेत्राच्या ऱ्हासानंतर उरलेला असा अवशेष असावा. स्वयंउत्तेजित जनित्र सिद्धांत : यासंबंधी वर विवेचन केलेले आहे.
विद्युत् घटमाला प्रक्रिया : परिभ्रमी ताऱ्यामध्ये स्वयंस्फूर्त कडीसमान चुंबकीय स्त्रोत निर्माण होतो. ताऱ्यामधील ऊष्मीय व गुरूत्वीय ऊर्जाचा संचय कायम ठेवणाऱ्या ज्या अणुकेंद्रीय विक्रिया [ ⟶ अणुऊर्जा] घडून येत असतात त्यांपासूनच नियुक्त झालेल्या काही ऊर्जेचे चुंबकीय ऊर्जेत रूपांतरण होत असते. स्वयं – उत्तेजित जनित्र सिद्धांतामध्ये प्रक्रिया सुरू करून देण्याकरिता एका बीज चुंबकीय क्षेत्राची आवश्यकता असते. विद्युत्‌घटमाला क्रियेमुळे हे चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते, असे समजले जाते.
संदर्भ :
1. Chapman, S. The Earth’s Magnetism. New York, 1951.
2. Chapman, S. Solar Plasma, Geomagnetism and Aurora. New York, 1964.
3. Chapman, S. Bartels, J. Geomagnetism, 2 Vols., London, 1940.
4. Hindmarsh, W. R., ED., Magnetism and the Cosmos, London, 1967.
5. Jacobs, J. A. The Earth’s Core and Geomagnetism, Elmsford, 1963.
6. Matsushita, S. Cambell, W. H., Ed., Physics of GeomagneticPhenomena, 2 Vols., New York, 1968.
7. Mitra. S. K. The Upper Atmosphere, Calcutta, 1952.
भावे, क्षी. द. पुरोहित, वा. ल. चिपळोणकर, व. त्रिं.
”