磁極不斷偏移引爭議 地磁逆轉(zhuǎn)是地球太“任性”？原因尚無定論

據(jù)《自然》網(wǎng)站近日報道，受到地核內(nèi)液態(tài)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(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;有人認為地球內(nèi)部有巨大的電流而導(dǎo)致強大電磁場形成;還有人認為，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40年代發(fā)展起來的“發(fā)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(jù)，因此漸成主流。該理論認為，地球內(nèi)部液態(tài)的鐵流體在最初的微弱磁場中運動，像磁流體發(fā)電機一樣產(chǎn)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(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年首次實地確認的時候，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(qū)的方向“全速沖刺”……

“發(fā)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(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)酰瑥亩沟玫卮疟睒O向著磁場更強的俄羅斯西伯利亞地區(qū)移動。科學(xué)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(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。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。

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。通過研究那個時代的化石，科學(xué)家們認為地磁逆轉(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。(記者 吳長鋒)

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