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地磁逆转是地球太“任性”?

科普小知识2022-07-13 08:46:25
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根据《自然》网站上最近的一篇报道,由于地球核心中液态铁的运动,地磁北极不断从加拿大转移到西伯利亚,并以非常快的速度移动。地磁北极的快速移动迫使科学家们紧急更新世界地磁场模型。最近,新型号已经更新。

有人说地球的核心磁场似乎正在减弱,这可能是地球磁场即将逆转的信号。一些国际研究团体也表示,地磁场的变化被过分夸大了,现在说磁极将反转还为时过早。造成这种差异的原因是,关于地球磁场还有许多未知因素。

许多假说解释了地球磁场出现的原因

地球磁场延伸到58000公里的太空。它保护我们免受宇宙射线的伤害,并防止生物赖以生存的大气被太阳风等“吹走”。早在17世纪早期,人们就已经知道地球上有一个巨大的磁场,并且很早就开始使用它。中国古代发明的指南针就是一个例子。

但是为什么地球有磁场呢?科学家们提出了许多假说来解释地球磁场。有些人认为地球内部有一个巨大的永久磁铁,导致地球磁场的产生。有些人认为地球内部有巨大的电流,导致了强电磁场的形成。其他人认为是地球内部放射性物质产生的热量造成了地球内部的温差,从而产生电流并形成磁场;此外,关于地球磁场的理论还包括旋磁效应、霍尔效应、电磁感应等。然而,这些假设都不能完全解释地球磁场的存在。

20世纪40年代发展起来的“发电机理论”逐渐成为主流,因为它可以粗略地解释地球磁场的各种已知特征,并在观测实验和理论研究中获得了更多的证据。根据这一理论,地球上的液态铁流体在最初的弱磁场中运动,像磁流体发电机一样产生电流。电流磁场加强了原有的弱磁场,当磁场增加到一定程度时,磁场稳定下来,形成电流地磁场。

地磁不是静止的,而是不断变化的。

然而,地球的磁场不是静态的。磁场的强度、地球磁场的磁偏角、磁极的位置等。,一切都会改变。以地磁北极的位置为例。当地磁北极在1831年首次被确认时,它位于加拿大北极附近的布西亚半岛。1903年仍然不远。1947年,他搬到了威尔士亲王岛,并继续向南旅行。20世纪90年代中期,地磁北极迁移突然开始加速,从之前的每年15公里加速到现在的每年55公里,相当于每天150米。2001年,地磁北极离开大陆,进入北冰洋。2018年,它越过国际日期变更线,进入东半球,并“全速”奔向俄罗斯西伯利亚地区。

“发电机理论”认为,地磁北极最近快速移动的原因是“加拿大地区下方的高速液态铁喷流”。喷出的液态铁流体削弱了加拿大附近的磁场,从而将地磁北极移向磁场更强的俄罗斯西伯利亚。科学家认为,地磁北极的位置可能是由北极附近两个大磁场的相互强度决定的:当加拿大磁场弱时,西伯利亚将“攫取”地磁北极。现在加拿大的磁场变得越来越弱,地磁北极已经被俄罗斯一路甩到了怀里。

历史上有过多次逆转,逆转的原因仍不确定。

“目前,科学界普遍认为,在磁极倒转的过程中,地球磁场减弱到总磁场的10%左右,磁场的方向改变了近180度,然后磁场又在倒转的方向上加强了。但这一过程需要多长时间仍不确定。”中国科技大学地球与空间科学学院的陆睿教授告诉《科学日报》。

早在1906年,布鲁尼斯就发现法国熔岩的磁化方向与当前地磁场的磁化方向相反,并初步推测地磁场可能发生了逆转。1929年,根据日本和韩国新生代熔岩的研究成果,松山首先提出地磁场在第四纪早期发生了逆转。这是我们最新的大逆转。这发生在78万年前。今天,地磁倒转花了20,000年来建立磁场。

因为磁场在地球表面形成的许多岩石中留下了化石磁化,我们可以根据岩石的磁化方向来判断当时地球磁场的方向。20世纪50年代,世界许多地区出现了岩石的反磁化现象(即岩石的磁化方向与当前地磁场的磁化方向相反)。各国进行了大量的古地磁测量和实验,发现根据同一时代岩石的剩余磁化方向计算的地磁极性在全球范围内是相同的,无论其类型如何。这些事实进一步表明,岩石的全球反向磁化是地磁场反向的结果。

在地球漫长的历史中,有许多磁极倒转。科学家发现,在大约8000万年的时间里,已经发生了数百次地磁倒转,倒转的周期是不规则的,有时是几十万年一次,有时是几百万年一次。

这些逆转发生的速度已经发生了很大的变化。在过去的一百万年里,它们的速度比之前的一亿年要快。为什么极性变化率如此之高仍然是一个巨大的谜。

此外,对于磁极反转的原因仍没有明确的结论,以下三个假设占主导地位:首先,人们认为磁极反转是由于地球处于银河系的大磁场中,而地球磁极的反转是基于银河系磁极的反转;第二是地球内部的物质不断碰撞,碰撞的结果使地球内部的磁场不断调整和变化。第三个是陨石撞击地球,导致磁场发生变化。然而,不管怎么说,现在的猜测是,人类对地球和宇宙的探索将会继续。

地磁逆转将如何影响或不造成生命灾难

地磁逆转后人类会发生什么?

尽管一些末日论者认为地磁磁极的倒转意味着地球上生命的终结,但上一次地球经历了一次完全的磁极倒转,地球仍然生机勃勃。通过研究那个时代的化石,科学家们相信地磁倒转对生命没有灾难性的影响。

专家指出,除了需要重置地球上的所有罗盘之外,一旦地球的磁场在地球的极移过程中消失,太阳辐射等宇宙射线将撞击地球大气层并强烈冲击电离层,这可能会导致电离层风暴并损害无线电通信、轨道卫星和空间设备。对地球生物最直接的影响是依靠磁导航的生物,如鸽子,会失去方向,还可能导致一些生物紊乱。当然,科学家无法十分确定地预测地磁倒转对当今人类世界的影响,甚至无法预测下一次地磁倒转的时间。然而,大多数科学家认为没有必要太担心,除非人类已经到了电子设备暂时不可或缺的地步。