據《自然》網站近日報道,受到地核內(nei) 液態鐵的運動影響,地磁北極正不斷從(cong) 加拿大向西伯利亞(ya) 偏移,而且移動速度非常之快。地磁北極的快速移動迫使科學家不得不緊急更新世界地磁場模型,近日,新模型已經更新完成。
有人說,地球核心磁場似乎在減弱,這可能是地球磁場即將逆轉的一個(ge) 信號。也有國際研究小組表示,地磁場變化的現象被誇大了太多,現在說磁極逆轉為(wei) 時尚早。之所以會(hui) 出現這樣的分歧是因為(wei) 人類關(guan) 於(yu) 地球磁場依然存在著許多未知。
地球磁場因何出現 許多假說解釋成因
地球的磁場向太空綿延58000公裏,它保護了我們(men) 不受宇宙射線的侵襲,也阻止了生物賴以生存的大氣層不被太陽風等“吹跑”,早在17世紀初,人們(men) 就已經知道地球上存在著巨大的磁場,也很早就開始利用磁場,中國古代發明的指南針就是其中一例。
但是地球為(wei) 什麽(me) 會(hui) 有磁場?科學家們(men) 曾經提出過許多假說,試圖解釋地球磁場的產(chan) 生。有人認為(wei) 地球內(nei) 部有一個(ge) 巨大永磁體(ti) 導致地球磁場產(chan) 生;有人認為(wei) 地球內(nei) 部有巨大的電流而導致強大電磁場形成;還有人認為(wei) ,是地球內(nei) 部放射性物質所產(chan) 生的熱量造成地球內(nei) 部溫差從(cong) 而產(chan) 生了電流並形成磁場;除此之外,關(guan) 於(yu) 地球磁場的學說還有旋磁效應、霍爾效應、電磁感應等。但以上這些假說,沒有一種能夠充分解釋地球磁場的存在。
20世紀40年代發展起來的“發電機理論”由於(yu) 可以大致解釋地球磁場各種已知特點,在觀察實驗和理論研究中都取得了較多證據,因此漸成主流。該理論認為(wei) ,地球內(nei) 部液態的鐵流體(ti) 在最初的微弱磁場中運動,像磁流體(ti) 發電機一樣產(chan) 生電流,電流的磁場又使原來的弱磁場增強,磁場增加到一定程度就穩定下來,形成了現在的地磁場。
地磁並非一成不變 而是不停發生位移
然而,地球的磁場不是一成不變的。磁場的強度、地磁偏角、磁極的位置等,都會(hui) 發生變化。以地磁北極的位置為(wei) 例,1831年首次實地確認的時候,地磁北極位於(yu) 加拿大近北極地區的布西亞(ya) 半島;1903年也還在不遠處;1947年已經移到了加拿大威爾士親(qin) 王島,之後繼續一路向北;20世紀90年代中期,地磁北極遷移突然開始加速,從(cong) 之前的每年15公裏,“飆”到了現在的每年55公裏,相當於(yu) 每天前進150米;2001年地磁北極離開大陸,進入到了北冰洋;2018年穿越了國際日期變更線,進入到了東(dong) 半球,向著俄羅斯西伯利亞(ya) 地區的方向“全速衝(chong) 刺”……
“發電機理論”認為(wei) ,最近的地磁北極的快速遷移的原因是“位於(yu) 加拿大地區下麵的高速液鐵射流”。這股噴射出來的液態鐵流體(ti) ,讓加拿大附近的磁場變弱,從(cong) 而使得地磁北極向著磁場更強的俄羅斯西伯利亞(ya) 地區移動。科學家認為(wei) ,地磁北極的位置,可能是由北極附近兩(liang) 塊大的磁場的相互強弱決(jue) 定的:加拿大磁場弱了,西伯利亞(ya) 就會(hui) 把地磁北極“搶”過去。現在加拿大磁場越來越弱,地磁北極也就一路狂奔投入俄羅斯的懷抱。
曆史上曾多次逆轉 逆轉原因尚無定論
“目前科學界普遍認為(wei) ,在磁極逆轉過程中,地球磁場減弱到全部磁性的10%左右,磁場方向發生近180度的轉變,磁性隨即沿逆轉後的方向再度加強。但這一過程究竟需要多長時間一直無法確定。”中國科技大學地球和空間科學學院劉睿教授告訴科技日報記者。
早在1906年,B·布倫(lun) 赫斯就發現法國熔岩的磁化方向與(yu) 現在地磁場方向相反,初步推測地磁場可能發生過逆轉。1929年,M·鬆山根據日本、朝鮮等新生代熔岩的研究結果,首先提出了第四紀早期地磁場發生過逆轉。這是距離我們(men) 最近的一次大逆轉,發生在78萬(wan) 年前,這次地磁逆轉,用了2萬(wan) 年時間構建成今天的磁場。
因為(wei) 磁場在地球表麵形成的許多岩石中都留下了化石磁化,所以我們(men) 可以根據岩石中的磁化方向判斷當時的地球磁場方向。上世紀50年代,岩石的反向磁化(即岩石的磁化方向與(yu) 現在地磁場方向相反)出現在世界很多地區,各國做了大量古地磁測量和實驗,發現在全球範圍內(nei) ,同一年齡的岩石,不論其類型如何,按其剩餘(yu) 磁化方向所計算出的地磁極性是相同的。這些事實進一步說明,全球性的岩石反向磁化是地磁場逆轉的結果。
在地球漫長的曆史中曾出現多次磁極逆轉的現象。科學家們(men) 發現大約8000萬(wan) 年內(nei) 發生了上百次地磁逆轉,並且逆轉周期沒有規律性,有時幾十萬(wan) 年逆轉一次,有時上百萬(wan) 年才逆轉一次。
而且這些逆轉發生的速率有很大的變化。在過去的百萬(wan) 年中,它們(men) 的速度比前1億(yi) 年快。為(wei) 什麽(me) 極性變化速率如此,這仍然是一個(ge) 巨大的謎團。
此外,關(guan) 於(yu) 磁極逆轉的原因,到現在也還無定論,占主流的有以下3種假說:第一種,認為(wei) 磁極倒轉是因為(wei) 地球處在銀河係這個(ge) 大磁場中,地球磁極的逆轉是根據銀河的磁極逆轉轉變的;第二種,認為(wei) 地球內(nei) 部的物質不斷發生碰撞,碰撞的結果使地球內(nei) 部的磁場不斷地調整、變化;第三種,認為(wei) 隕石撞擊地球致使磁場發生了轉變。不過無論什麽(me) 說法現在都是猜想,人類對地球、對宇宙的探索還將繼續。
地磁逆轉將有何影響 或不會(hui) 造成生命劫難
那麽(me) 地磁倒轉後人類會(hui) 怎樣?
雖然一些末日論者認為(wei) 地磁兩(liang) 極的逆轉意味著地球生命的終結,但是上一次經曆一個(ge) 完整的磁極翻轉時,地球依然是鬱鬱蔥蔥、充滿生機。通過研究那個(ge) 時代的化石,科學家們(men) 認為(wei) 地磁逆轉對生命並沒有災難性的影響。
專(zhuan) 家指出,地磁逆轉除了需要重新設定地球上所有的指南針外,地球兩(liang) 極逆轉過程中一旦地球磁場消失,太陽輻射等宇宙射線將會(hui) 猛擊地球大氣層,並強烈衝(chong) 擊電離層,可能引起電離層暴,對無線電通信、在軌衛星、航天設備造成損害。對地球生物最直接的影響就是靠磁導航的生物如鴿子等會(hui) 迷失方向,也可能會(hui) 引起一些生物的生理紊亂(luan) 。當然,科學家們(men) 並不能非常確切地預知地磁逆轉對當今人類世界的影響,甚至還不能準確預測下一次地磁逆轉發生的時間,但大多數科學家都認為(wei) 不用太過擔心,除非人類已經到了一刻也離不開電子設備的地步。(記者 吳長鋒)
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