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北磁極不斷偏移引爭議 地磁逆轉是地球太“任性”?
2019-02-22 07:43:05 來源: 科技日報
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  據《自然》網站近日報道,受到地核內液態鐵的運動影響,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。

  有人説,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,現在説磁極逆轉為時尚早。之所以會出現這樣的分歧是因為人類關于地球磁場依然存在著許多未知。

  地球磁場因何出現 許多假説解釋成因

  地球的磁場向太空綿延58000公裏,它保護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等“吹跑”,早在17世紀初,人們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。

  但是地球為什麼會有磁場?科學家們曾經提出過許多假説,試圖解釋地球磁場的産生。有人認為地球內部有一個巨大永磁體導致地球磁場産生;有人認為地球內部有巨大的電流而導致強大電磁場形成;還有人認為,是地球內部放射性物質所産生的熱量造成地球內部溫差從而産生了電流並形成磁場;除此之外,關于地球磁場的學説還有旋磁效應、霍爾效應、電磁感應等。但以上這些假説,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,因此漸成主流。該理論認為,地球內部液態的鐵流體在最初的微弱磁場中運動,像磁流體發電機一樣産生電流,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,都會發生變化。以地磁北極的位置為例,1831年首次實地確認的時候,地磁北極位于加拿大近北極地區的布西亞半島;1903年也還在不遠處;1947年已經移到了加拿大威爾士親王島,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,從之前的每年15公裏,“飆”到了現在的每年55公裏,相當于每天前進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,進入到了東半球,向著俄羅斯西伯利亞地區的方向“全速衝刺”……

  “發電機理論”認為,最近的地磁北極的快速遷移的原因是“位于加拿大地區下面的高速液鐵射流”。這股噴射出來的液態鐵流體,讓加拿大附近的磁場變弱,從而使得地磁北極向著磁場更強的俄羅斯西伯利亞地區移動。科學家認為,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。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。

  歷史上曾多次逆轉 逆轉原因尚無定論

  “目前科學界普遍認為,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·布倫赫斯就發現法國熔岩的磁化方向與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·松山根據日本、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。這是距離我們最近的一次大逆轉,發生在78萬年前,這次地磁逆轉,用了2萬年時間構建成今天的磁場。

  因為磁場在地球表面形成的許多岩石中都留下了化石磁化,所以我們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,發現在全球范圍內,同一年齡的岩石,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。這些事實進一步説明,全球性的岩石反向磁化是地磁場逆轉的結果。

  在地球漫長的歷史中曾出現多次磁極逆轉的現象。科學家們發現大約8000萬年內發生了上百次地磁逆轉,並且逆轉周期沒有規律性,有時幾十萬年逆轉一次,有時上百萬年才逆轉一次。

  而且這些逆轉發生的速率有很大的變化。在過去的百萬年中,它們的速度比前1億年快。為什麼極性變化速率如此,這仍然是一個巨大的謎團。

  此外,關于磁極逆轉的原因,到現在也還無定論,佔主流的有以下3種假説:第一種,認為磁極倒轉是因為地球處在銀河係這個大磁場中,地球磁極的逆轉是根據銀河的磁極逆轉轉變的;第二種,認為地球內部的物質不斷發生碰撞,碰撞的結果使地球內部的磁場不斷地調整、變化;第三種,認為隕石撞擊地球致使磁場發生了轉變。不過無論什麼説法現在都是猜想,人類對地球、對宇宙的探索還將繼續。

  地磁逆轉將有何影響 或不會造成生命劫難

  那麼地磁倒轉後人類會怎樣?

  雖然一些末日論者認為地磁兩極的逆轉意味著地球生命的終結,但是上一次經歷一個完整的磁極翻轉時,地球依然是鬱鬱蔥蔥、充滿生機。通過研究那個時代的化石,科學家們認為地磁逆轉對生命並沒有災難性的影響。

  專家指出,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猛擊地球大氣層,並強烈衝擊電離層,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迷失方向,也可能會引起一些生物的生理紊亂。當然,科學家們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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【糾錯】 責任編輯: 程瑤
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