Магнитное поле.
Магнитосфера резко асимметрична. Она «сжата» в направлении от Земли к Солнцу, и вытянута в противоположном направлении. В направлении Солнца она простирается на 14 земных радиусов. Из них регулярное магнитное поле – на 10, далее – хаотичное, что обусловлено взаимодействием с «солнечным ветром».
Поле в целом дипольное (т.е., имеются два полюса – северный и южный), но есть и недипольная составляющая, и наложенные внешние. Их изменения вызывают колебания напряженности поля и его ориентировки (положения магнитных полюсов). Изучение истории магнитного поля Земли геологическими методами показало, что время от времени магнитные полюса менялись местами. Это явление получило название инверсий магнитного поля. Следует особо подчеркнуть, что речь идёт о смене положения только магнитных полюсов. Нет абсолютно никаких данных, которые свидетельствовали бы о смене положения полюсов вращения (т.е. географических). Поэтому встречающиеся иногда в негеологической литературе различного рода высказывания о том, что это сама планета, по мнению геологов, «переворачивалась», являются явным недоразумением.
Магнитное поле имеется не у всех планет. Следовательно, природа земного магнетизма нуждается в особом объяснении. Современные модели объясняют возникновение магнитного поля Земли на основе «теории динамо» – вихревых токов в ионизированной жидкой среде, возникающих в недрах вращающегося планетного тела. Следовательно, для формирования у планеты магнитного поля нужны два условия: 1) наличие во внутренних частях оболочек со свойствами жидкости; 2) достаточно высокая скорость вращения вокруг своей оси. На нашей планете оба эти условия имеются. В рамках модели «динамо» находят своё объяснение и инверсии – их проявление геофизики связывают со сменой ориентировки вихревых токов в земном ядре. По их предположениям, магнитное поле у Земли в момент инверсии не исчезает полностью, а распадается на недипольные составляющие, после чего «собирается» в новую дипольную систему. Возможно именно поэтому признаков явного влияния инверсий на биосферу Земли и её развитие, по данным исторической геологии, не обнаружено.
Гравитационное поле.
Такое поле свойственно любому планетному телу. Основные параметры его зависят от массы планеты. Гравитационное поле у Земли, как и у любой планеты, не вполне однородно. Сила тяжести в разных местах поверхности Земли неодинакова. Отклонения от расчетного среднего значения называют аномалиями – положительными и отрицательными. Их распределение зависит от глубинного строения Земли. Поэтому изучение аномалий позволяет понять закономерности этого строения.
Тепловое поле.
Связано с энергией глубинных процессов внутри Земли. Его структура также неоднородна. Это связано в первую очередь с тем, что существует два различных механизма переноса тепла из глубинных частей Земли к поверхности – кондуктивный и конвективный. При кондуктивном переносе происходит только передача тепловой энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым, без перемещения самого вещества-теплоносителя. При конвективном переносе нагретые массы, как более лёгкие, поднимаются к поверхности, а относительно холодные опускаются вниз. Конвективный перенос тепла на порядок более эффективен по сравнению с кондуктивным. Кроме того, кондуктивный перенос протекает относительно равномерно по всему объёму планеты, а конвективный сосредоточен в местах, где функционируют восходящие потоки глубинного вещества.
Поэтому количественная характеристика параметров теплового поля Земли величина – величина теплового потока – значительно изменчива. Средние значения должны быть характерны для тех участков поверхности, где на глубинах основной формой является кондуктивный перенос. Над восходящими потоками глубинного вещества закономерно возникают положительные аномалии величины теплового потока. Над нисходящими – отрицательные. Поэтому вариации распределения теплового потока на поверхности в определённой мере позволяют судить о процессах, протекающих в недрах нашей планеты.