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摘要:据悉,由于地核所处位置太深,使得科学家无法直接探测其磁场的位置,不过,研究人员可以通过跟踪地球表面和太空的磁场变化,推断地核磁场的活动情况。最新分析结果表明,地核

据悉,由于地核所处位置太深,使得科学家无法直接探测其磁场的位置,不过,研究人员可以通过跟踪地球表面和太空的磁场变化,推断地核磁场的活动情况。最新分析结果表明,地核表面存在一个磁性快速变化的区域,该区域可能是由地核更深处的神秘磁性“羽状物质”产生的。

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然而,到了1904年,北磁极开始以每年大约9英里的速度向东北方向移动。1989年,它再次开始加速,科学家在2007年确认,北磁极每年以34到37英里(约合55到60公里)的速度朝西伯利亚方向移动。

由于地磁场的存在,从太阳吹向地球的大量高能射线在靠近地球的时候被扭曲转向,阻止太阳风直接接触电离层,使电离层不至于逸散。另一方面,在大气层的顶部,有一些气体分子会发生电离逃逸,比如氧离子和氢离子。而地磁场能够把将要逃逸的离子重新送回电离层,维持大气的稳定。

法国巴黎地球物理学院地球物理学家阿诺德-楚利亚特(Arnaud Chulliat)说,正是这个区域,让北磁极不断远离其长期所处的加拿大北部地区。北磁极是罗盘针所指方向,处于地理上所说的北极附近,但与北极不在同一个位置。目前,北磁极靠近于加拿大埃尔斯米尔岛。

虽然电影中地磁倒转的后果很恐怖,但实际上影响并没有那么大。地磁场可以屏蔽外太空射线,可以维持大气稳定,为迁徙动物导航。但是目前并没有发现生物大灭绝与地磁倒转有明显的对应关系,地磁倒转的次数远大于生物大灭绝的次数。这说明,地磁倒转对生物影响并没有那么大。

最新研究表明:地核磁场变化致北磁极向俄罗斯方向移动

新闻背景

数百年来,一旦远离可识别的界标,航海家就利用北磁极导航。尽管全球定位系统已很大程度上取代了这种传统做法,很多人发现,在水下和地下等全球定位系统无法与外界联系的地方,罗盘仍有其用武之地。科学家在1831年首次确定了北磁极的位置,在之后的七十多年里,它几乎没有移动过。

直到上世纪50年代,随着地质年代学的发展,科学家才逐渐意识到地磁倒转是一个全球性的问题,并开始着手运用地磁学解决诸多地质学的问题。比如,在大洋底的玄武岩中发现了对称的磁异常条带,这是因为从地球深处不断上涌的岩浆向两侧扩展,记录下了当时的古地磁方向,这种条带成为海底扩张的直接证据。时至今日,地层记录的古地磁方向,仍旧是地质学家恢复板块在历史时期的位置以及漂移轨迹的最有力证据。

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虽然地磁场摸不着看不见,但是人类利用磁场的时间很早。在古代中国,就有利用司南和指南鱼指示方向的记录。但是,直到1600年,才由英国著名的物理学家吉尔伯特首次提出,地球本身就是一个巨大的磁铁,有两个磁极,指南针的工作原理就是磁铁之间的吸引,并且正确指出地球内部有一个铁的内核。不过,在随后的数百年里,人们一直认为,地磁场,至少地磁的方向,是不变的,指南针指示的南北方向是恒定的。但后来发现,地磁场是非常不稳定的,不管是方向还是强度。

磁场变化导致北磁极向俄罗斯方向移动。(图片提供:Stefan Maus, NOAA NGDC)

不过,地磁场的减弱或许对人类的电力设备有较大的影响。失去地磁场的保护,来自外太空的高能射线可以直接影响卫星,造成通讯中断,或者造成电力设备损坏或停电,就像太阳黑子爆发的磁暴。

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地球磁极的变动,并不是一瞬间的事情,一般会持续数千年或数百年的时间。本次海峡两岸科学家的研究结果甚至说明,地磁场可以在一百多年的时间内完全转向。根据对地球上历次古地磁倒转的研究结果,在地磁场倒转期间,会有两种现象,一个是地磁极的快速移动,另一个是地磁场强度的减弱。

美国国家地理网站相关报道

虽然地磁场产生的具体原因尚有待进一步研究,但比较确定的是肯定和液态的地核有关。和地球十分类似的月球和火星,由于体积较小、冷却快,地核已完全固化,因而没有全球性的磁场存在。

由于北磁极的快速移动,这意味着必须更为频繁地更新磁场图,以便让罗盘使用者随之做出重大调整,让北磁极指向真正的北部。地质学家认为,地球之所以有磁场,是因为地核的核心由固体铁构成,而核心周围又是快速旋转的液态金属。这形成了一个驱动地球磁场不断运转的“发电机”。

地磁倒转的发现

科学家长期以来便猜测,由于处于熔融状态的地核在不停地移动,其磁性的变化可能会影响北磁极的表面位置。尽管最新研究看起来支持这一观点,不过楚利亚特表示难以确定磁北极最终是否会进入俄罗斯。楚利亚特说:“预测这一点是非常困难的。”另外,没人清楚地核是否会发生别的变化,让北磁极朝新的方向移动。

前面我们提到,在古代,地磁场就已经被用来指示方向,但是地理的北方和指南针指示的北方并不是重合的,二者有一个夹角,称为磁偏角,地球上不同位置的磁偏角并不相同。早在宋代,沈括在《梦溪笔谈》中就记载了磁偏角的存在。而且,地磁的北极在也在不断的变化,在20世纪伊始,地磁的北极点位于加拿大北部列岛,现在已经移动到了地理北极点附近,正朝着俄罗斯西伯利亚方向运动,100余年间向北移动了15°还要多。不仅如此,移动的速度还不一样,近30年来有加速的趋势。但相对应的地磁南极变化就比较小,虽然也在靠近地理的南极,但移动了不足5°。在地磁倒转期间,磁极可能会移动到中低纬度地区,比如处于中国境内,甚至赤道附近。地磁极不断移动的结果,可能就是地磁极的倒转。

据美国国家地理网站报道,最新研究结果表明,由于地核磁场变化,地球北磁极正以每年40英里的速度向俄罗斯方向移动。

地磁减弱或倒转对生物圈影响大吗?

实验室理论模拟结果表明,地核的运动是不规律的,产生的磁场会随机转向。但是,这种实验室的模拟结果,是否适用于自然状态,仍有待验证。

不仅如此,现今地磁场的强度也在不断减弱。自1932年德国著名数学家高斯第一次记录地磁场强度以来,到目前磁场强度已经下降了大约10%。历史上在地磁倒转期间,地磁场的强度最大可能会下降到现在的5%左右。

未解之谜——地磁场倒转

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