據(jù)《自然》網(wǎng)站近日報道,受到地核內(nèi)液態(tài)鐵的運(yùn)動影響,地磁北極正不斷從加拿大向西伯利亞偏移,而且移動速度非常之快。地磁北極的快速移動迫使科學(xué)家不得不緊急更新世界地磁場模型,近日,新模型已經(jīng)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(zhuǎn)的一個信號。也有國際研究小組表示,地磁場變化的現(xiàn)象被夸大了太多,現(xiàn)在說磁極逆轉(zhuǎn)為時尚早。之所以會出現(xiàn)這樣的分歧是因為人類關(guān)于地球磁場依然存在著許多未知。
地球磁場因何出現(xiàn) 許多假說解釋成因
地球的磁場向太空綿延58000公里,它保護(hù)了我們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(fēng)等“吹跑”,早在17世紀(jì)初,人們就已經(jīng)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(fā)明的指南針就是其中一例。
但是地球為什么會有磁場?科學(xué)家們曾經(jīng)提出過許多假說,試圖解釋地球磁場的產(chǎn)生。有人認(rèn)為地球內(nèi)部有一個巨大永磁體導(dǎo)致地球磁場產(chǎn)生;有人認(rèn)為地球內(nèi)部有巨大的電流而導(dǎo)致強(qiáng)大電磁場形成;還有人認(rèn)為,是地球內(nèi)部放射性物質(zhì)所產(chǎn)生的熱量造成地球內(nèi)部溫差從而產(chǎn)生了電流并形成磁場;除此之外,關(guān)于地球磁場的學(xué)說還有旋磁效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、電磁感應(yīng)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(jì)40年代發(fā)展起來的“發(fā)電機(jī)理論”由于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(jù),因此漸成主流。該理論認(rèn)為,地球內(nèi)部液態(tài)的鐵流體在最初的微弱磁場中運(yùn)動,像磁流體發(fā)電機(jī)一樣產(chǎn)生電流,電流的磁場又使原來的弱磁場增強(qiáng),磁場增加到一定程度就穩(wěn)定下來,形成了現(xiàn)在的地磁場。
地磁并非一成不變 而是不停發(fā)生位移
然而,地球的磁場不是一成不變的。磁場的強(qiáng)度、地磁偏角、磁極的位置等,都會發(fā)生變化。以地磁北極的位置為例,1831年實地確認(rèn)的時候,地磁北極位于加拿大近北極地區(qū)的布西亞半島;1903年也還在不遠(yuǎn)處;1947年已經(jīng)移到了加拿大威爾士親王島,之后繼續(xù)一路向北;20世紀(jì)90年代中期,地磁北極遷移突然開始加速,從之前的每年15公里,“飆”到了現(xiàn)在的每年55公里,相當(dāng)于每天前進(jìn)150米;2001年地磁北極離開大陸,進(jìn)入到了北冰洋;2018年穿越了國際日期變更線,進(jìn)入到了東半球,向著俄羅斯西伯利亞地區(qū)的方向“全速沖刺”……
“發(fā)電機(jī)理論”認(rèn)為,最近的地磁北極的快速遷移的原因是“位于加拿大地區(qū)下面的高速液鐵射流”。這股噴射出來的液態(tài)鐵流體,讓加拿大附近的磁場變?nèi),從而使得地磁北極向著磁場更強(qiáng)的俄羅斯西伯利亞地區(qū)移動?茖W(xué)家認(rèn)為,地磁北極的位置,可能是由北極附近兩塊大的磁場的相互強(qiáng)弱決定的:加拿大磁場弱了,西伯利亞就會把地磁北極“搶”過去,F(xiàn)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。
歷史上曾多次逆轉(zhuǎn) 逆轉(zhuǎn)原因尚無定論
“目前科學(xué)界普遍認(rèn)為,在磁極逆轉(zhuǎn)過程中,地球磁場減弱到全部磁性的10%左右,磁場方向發(fā)生近180度的轉(zhuǎn)變,磁性隨即沿逆轉(zhuǎn)后的方向再度加強(qiáng)。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(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院劉睿教授告訴科技日報記者。
早在1906年,B·布倫赫斯就發(fā)現(xiàn)法國熔巖的磁化方向與現(xiàn)在地磁場方向相反,初步推測地磁場可能發(fā)生過逆轉(zhuǎn)。1929年,M·松山根據(jù)日本、朝鮮等新生代熔巖的研究結(jié)果,首先提出了第四紀(jì)早期地磁場發(fā)生過逆轉(zhuǎn)。這是距離我們最近的一次大逆轉(zhuǎn),發(fā)生在78萬年前,這次地磁逆轉(zhuǎn),用了2萬年時間構(gòu)建成今天的磁場。
因為磁場在地球表面形成的許多巖石中都留下了化石磁化,所以我們可以根據(jù)巖石中的磁化方向判斷當(dāng)時的地球磁場方向。上世紀(jì)50年代,巖石的反向磁化(即巖石的磁化方向與現(xiàn)在地磁場方向相反)出現(xiàn)在世界很多地區(qū),各國做了大量古地磁測量和實驗,發(fā)現(xiàn)在全球范圍內(nèi),同一年齡的巖石,不論其類型如何,按其剩余磁化方向所計算出的地磁極性是相同的。這些事實進(jìn)一步說明,全球性的巖石反向磁化是地磁場逆轉(zhuǎn)的結(jié)果。
在地球漫長的歷史中曾出現(xiàn)多次磁極逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)大約8000萬年內(nèi)發(fā)生了上百次地磁逆轉(zhuǎn),并且逆轉(zhuǎn)周期沒有規(guī)律性,有時幾十萬年逆轉(zhuǎn)一次,有時上百萬年才逆轉(zhuǎn)一次。
而且這些逆轉(zhuǎn)發(fā)生的速率有很大的變化。在過去的百萬年中,它們的速度比前1億年快。為什么極性變化速率如此,這仍然是一個巨大的謎團(tuán)。
此外,關(guān)于磁極逆轉(zhuǎn)的原因,到現(xiàn)在也還無定論,占主流的有以下3種假說:第一種,認(rèn)為磁極倒轉(zhuǎn)是因為地球處在銀河系這個大磁場中,地球磁極的逆轉(zhuǎn)是根據(jù)銀河的磁極逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的;第二種,認(rèn)為地球內(nèi)部的物質(zhì)不斷發(fā)生碰撞,碰撞的結(jié)果使地球內(nèi)部的磁場不斷地調(diào)整、變化;第三種,認(rèn)為隕石撞擊地球致使磁場發(fā)生了轉(zhuǎn)變。不過無論什么說法現(xiàn)在都是猜想,人類對地球、對宇宙的探索還將繼續(xù)。
地磁逆轉(zhuǎn)將有何影響 或不會造成生命劫難
那么地磁倒轉(zhuǎn)后人類會怎樣?
雖然一些末日論者認(rèn)為地磁兩極的逆轉(zhuǎn)意味著地球生命的終結(jié),但是上一次經(jīng)歷一個完整的磁極翻轉(zhuǎn)時,地球依然是郁郁蔥蔥、充滿生機(jī)。通過研究那個時代的化石,科學(xué)家們認(rèn)為地磁逆轉(zhuǎn)對生命并沒有災(zāi)難性的影響。
專家指出,地磁逆轉(zhuǎn)除了需要重新設(shè)定地球上所有的指南針外,地球兩極逆轉(zhuǎn)過程中一旦地球磁場消失,太陽輻射等宇宙射線將會猛擊地球大氣層,并強(qiáng)烈沖擊電離層,可能引起電離層暴,對無線電通信、在軌衛(wèi)星、航天設(shè)備造成損害。對地球生物最直接的影響就是靠磁導(dǎo)航的生物如鴿子等會迷失方向,也可能會引起一些生物的生理紊亂。當(dāng)然,科學(xué)家們并不能非常確切地預(yù)知地磁逆轉(zhuǎn)對當(dāng)今人類世界的影響,甚至還不能準(zhǔn)確預(yù)測下一次地磁逆轉(zhuǎn)發(fā)生的時間,但大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為不用太過擔(dān)心,除非人類已經(jīng)到了一刻也離不開電子設(shè)備的地步。
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