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地球磁场会反转吗?

作者:机械网
文章来源:本站

  这个问题要分为两部分来看:第一,地球磁场是会反转的,这在历史上发生过很多次;第二,目前的研究认为近期不会反转,就算反转也不必恐慌。

  地球因为内部有高温熔化的铁等金属,它们的流动产生了磁场。地球磁场有许多作用,如保护地球上的生物不受太阳风和宇宙射线的危害、影响天气变化模式,以及对无线通信有重要意义等。地球磁场的南北极与地理上的南北极大致方向差不多,但并不完全重合。

  不过,考古和地质等方面的分析显示,地球磁场的南北极并非就一直在今天的位置,而是经历过多次反转。在过去2000万年里,大约每20万年到30万年就反转一次,离我们最近的一次反转是在78万年前,似乎已经“超期”了。

  近200年来,科学家观测到了地球磁场在减弱的现象,自1840年有记录以来,大约每个世纪减弱5%。同时还出现了一些地磁异常区,比如从南美洲的智利到非洲的津巴布韦,存在一个巨大的“南大西洋异常区”,这里的磁场强度比世界其他地区弱很多,减弱的速度也要快很多,而这个异常区还在扩大。

  由于历史上的地磁反转周期,以及近来的一些异常现象,总有人提出地球磁场即将反转。但是新一期美国《国家科学院学报》刊登的最新研究成果认为,地球磁场近期不会发生反转。

  这篇论文说,在距今4.9万年前和4.6万年前,地球磁场出现过与现在的“南大西洋异常区”相似的情况,并且程度更严重,但磁场没有最终反转,而是逐渐恢复了原样。研究人员认为,现在地球磁场出现的减弱现象也会逐渐恢复,近期不大可能出现反转。

  人们之所以关注地球磁场反转,是因为担心它会导致危害,比如反转过程中磁场减弱,会让更多的宇宙射线抵达地面照射到人身上。在此前2012世界末日的谣言盛传时,就有人拿地磁反转说事。

  为此,美国航天局(NASA)还在2011年专门发了一篇文章,说历史上确实有过地磁反转,但就算是78万年前的那次反转,也没有在化石证据中找到动物或植物有剧烈变化的证据。NASA说,地磁减弱确实会导致抵达地面的辐射增加一些,但不会到致死的程度,在地磁之外我们还受到大气层的保护。

  所以,地磁反转不是一个近期需要担心的问题,相关焦虑是“真·杞人忧天”。科研分析显示,就算真到了地球磁场反转的时候,也不是说像翻煎鸡蛋那样啪的一下翻过来,而是一个可能持续千年的漫长过程,届时人们也能想办法去适应和应对。

  在长达数千年的倒转过程中,磁极开始偏离自旋极附近的区域,并最终转变成相反的磁极。有时这种徘徊是缓慢而稳定的,而另一些时候则是在几次跳跃中发生的。在反转过程中经常发生的事情之一是磁场强度降低到几乎为零。这是一个有很多人担心的部分,因为磁场阻挡了大量可能对生命有害的太阳辐射。

  根据目前的研究,对人类和地球的影响实际上是可以忽略不计的。大多数有害的辐射都会被大气层吸收,不会到达地球表面(这就是为什么很难在火星上定居,因为没有磁场或大气层)。一些造得很差的卫星可能会停止工作,但总的来说,人类不会有太大的变化。

  造成这种逆转的原因还不清楚。磁场是由地球的“发电机”产生的,也就是外核中极其复杂的一组铁液流。一些模型已经表明,磁场逆转是电流重组的结果,但我们可能要等到它发生时才能确定。

  地球磁场会反转,而且形成以来,已经反转了多次,每一次都会给地球生物造成巨大的灾难。

  但是尽管是这样,地球仍旧处在危险之中。最经常遇到的危险就是小行星撞击。因为地球是在不停自转的,所以一旦经过小行星撞击,就会增加转速或者降低转速。当小行星的撞击点和黄道平面夹角大于45°的时候,地球磁场就会反转。

  一旦减速,然后反向流动,磁场就会自然而然的反转。火星上的磁场消失,就很有可能是因为火星受到小行星撞击,火星内核液体流速减缓,磁场减弱。最后却没能反转成功,反而停止。所以内核流体凝固,磁场消失,火星直接暴露在宇宙高危射线之下,火星表面也变得不再适宜生命生存。

  据说地球磁场从19世纪以来,以每年大约5%的速度减弱!如果说地球磁场反转,太阳风将轻易穿过地球大气,以磁场定位生物内在系统的动物,将失去方向。对于人类来说,轻则是没有电可以用,重则是每年数万人死于宇宙射线。而一旦地球磁场消失,人类将重蹈火星人覆灭的后辙!

  地球磁场是在太阳风作用下与地表导体形成的自然现象,它不会翻转,并为地球气候提供60%以上的能量。

  太阳风形成的地球磁场在地壳中有一个导电层,在导电层之上形成的岩石为正极性磁留存,导电层之下的磁极性反之。所以我们看到的岩石反极性磁存,并不是磁极翻转的结果。

  从我国古人发明指南针以来,人们就已经知道地球存在着南北极对称的磁场。地球磁场是指由于地球本体具有磁性,而使地球和近地空间存在的磁场。

  就一次近似而言,地球的磁场可以模拟为一个简单的偶极子的磁场,近似于把一个磁铁棒放到地球中心,使它的N极大体上对着南极而产生的磁场形状。当然,地球中心并没有磁铁棒,但地球有一个液态导电的核,并且自转较快,而电流在导电液体核中流动会发生一种能够产生磁场的发电机效应。

  地磁极是接近南极和北极的,但并不和南极、北极重合,一个约在北纬72°、西经96°处;一个约在南纬70°、东经150°处。磁北极距地理北极大约相差1500千米。磁轴与地轴有一个约为11.5°的夹角。

  更确切地说,地球上不同的地方的磁场与一个简单的偶极子磁场并不完全一致,因为在地壳内存在磁性物质。另外,由于太阳活动的影响,磁场也发生短周期的起伏。在地球表面任一指定地点,磁场都在缓慢地变化,这样的变化叫做长周期变化。

  矿物可以记录过去地球磁场的方向,人们利用这一点,发现在地球46亿年的生命史中,地磁的方向已经在南北方向上反复反转了好几百次。在最近几百万年的时间里,地球的磁极已经发生过多次颠倒:

  目前人类的科技水平比起69万年前地球磁极颠倒时,已不知高出多少倍了,因此,即使地球磁极发生颠倒,人类也完全有能力应对它。

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  根据岩层,尤其是大洋中脊上的纪录,地磁场每约50万年倒转一次,原因尚不明确,倒转对我们并没有什么大的影响,无非是指南针指北了罢了。

  

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