地球是一个由磁场包围着的星球,有磁场肯定就有南北极,在历史上地球的南北磁极大约会在20万~30万年之间翻转一次,但迄今为止地球的南北磁极已经有78万年没有动静了。就在近几十年间,有研究发现,地球的北磁极现在已经从加拿大北部漂移到了西伯利亚,并且还在以创纪录的速度向南移动,而且调查显示自从年发现该现象开始,地磁北极移动里程数已达到公里,尤其是近十年以来,地球的磁北极移动速度还在不断增加,甚至达到了平均每年55公里的速度,科学家声称“这是之前从未有过的现象”。地球的磁场是如何产生的?据历史记载关于地球磁场的产生有多个说法:首先,大家应该都知道地球是由地壳、地幔和地核三部分构成,而且在地核的最深处主要还是由铁和镍两种金属元素组成,因此早期的科学家们都共同认为地球的地核是一个大铁块,并且错误的认知地球产生磁场是由于地核自身产生的磁性,这便是早期的早铁磁体假说。之后,随着科学家们进一步的深入探索后发现这一假说并不正确,这一切都要归功于皮埃尔居里先生做的一个实验,他选取了一些物质加热到他们的居里温度,发现它们的磁性就会消失。就比如铁和磁铁矿等这类磁性物质(它们的居里温度大概是℃),如果这些物质深入地表,那么在地表25公里以下就足以到达这个温度,但在地球深处的物质温度都高达℃,这个数据很明显远远超过了磁性物质的温度,这一发现足以能够判断出地球内部的铁根本没有磁性。后来到了20世纪初科学家们开始提出了电荷旋转的假说,他们主张地球上存在等量的两种电荷,一种集中在地球内部,另一种则分布在地球表面,并且随着地球的自转电荷旋转产生环绕整个地球的圆形电流,而地球磁场的产生就是由这股电流激发出来的感应磁场。虽然这个理论很好的通过电与磁解释了地球磁场如何产生,但却有一个致命的缺点,虽然我们能够通过计算地球表面的电荷储量,进一步推算出地球电荷储量的理论值,经过计算后,人们发现理论值和真实情况差入很大,总的来说就是如果要想得到地磁场这样的磁场强度,地球的电荷储量需要扩大1亿倍才行,因此电荷旋转假说也无法成立。直到在年,日本的地磁学家利五常次在发电机假说的基础上提出了双圆盘耦合发电机模型,认为在地核和地幔的交界的处,液态的外核物质会形成对流,以此构成一个巨大的发电机,也许地磁场就是由发电机发出的电流而激发产生的。如果把对流的物质看作是旋转的圆盘,那么两个圆盘之间就会产生两股方向相反的电流,并且同时激发出两个极性相反的磁场,由于这两个圆盘旋转的速度不同,这时强度更大的磁场会占据优势,在电磁耦合效应的作用下,占据优势的磁场会被不断增强放大,最终形成了地球磁场,并不断发生变化。对于这一发现,不但很好的解释了地球磁场形成和变化的原因,并且这一说法还得到了当时学界上的普遍认同。地球磁场有什么作用?众所周知,地球磁场对于我们人类有着至关重要的作用,不仅与我们人类的生活有关系,还与我们人类的生死存亡相关联。首先地球磁场能够使罗盘对准南北方向,因为有地球磁场的存在,才可以使指南针针指向正确的方向,为我们导航,不至于让我们在丛林,以及大海中迷失。其次,或许大家应该都不知道在许多鸟类、海龟、鲑鱼甚至果蝇身体内都有生物罗盘,这时候地球磁场就发挥着为鸟类指明方向迁徙,为海龟寻找合适的海滩产卵的作用。紧接着,大家都知道极光是一道非常美丽的风景线,但极光的产生其实是由于地球磁场通道从太阳发出的带电粒子—太阳风—进入我们地球的大气层中时产生的,而太阳风则会通常被我们的磁层所偏转,但是围绕着南北两极,磁层就像漏斗一样向内倾斜,使太阳风与我们的上层大气互动产生极光。最后,地球磁场最关键的作用就是作为保护我们地球的一道天然屏障世界万物都深受太阳的影响。我们地球也不例外,经过科学家们的发现太阳风距离地球大约6公里以外,同时还以每秒数百公里的速度飞向地球,这些太阳风不断的冲击着地球外围环境,当粒子流进入地球附近时,一部分会由于受洛仑兹力作用绕过地球,剩下的会被类似磁镜的地磁系统俘获。而磁层的形成使得地球磁场可以有效的拦截太阳辐射带来的带电粒子,以及对生命体一般具有危害的宇宙射线,使它们难以到达地面,而是留在高层大气之外,环绕地球流动。为什么会发生磁极翻转?简单的来说,地球磁极是由于行星的液态金属核心在流动的时候产生的,而实际上在地球过去的漫长历史中,就曾经发生过数百次磁极颠倒的现象,这主要是由于在液态核心的流动方向发生改变而导致的。当地球液体外核的铁原子块反向排列时,这些反向的铁原子块再生长到主导地核其余部分的程度时,地球的磁场就会发生翻转现象,地球翻转的前一次发生在78万年前的石器时代。也有证据表明,现在的地球磁极其实也在发生微小的变动,地球的磁极有可能会再次发生颠倒,不过需要很长很长的时间。地球磁极翻转,人类末日来临?关于地球的磁极翻转,有些人把它和人类末日联系在一起,认为当地球磁极发生翻转时,大陆有可能会向其他方向倾斜,从而引发大规模的地震、恶劣的气候变化以及物种灭绝。事实上这种说法有点太过于夸张了,虽然磁场翻转会带来一些影响,但根本没有这么可怕。地磁减弱地磁翻转会导致地球磁场在翻转过程中的磁场强度变弱,毫无疑问,如果磁场减弱,对地球来说会是一个巨大的挑战,磁场减弱最直接的效果就是太阳风影响被放大。众所周知,强大的磁场有助于保护地球免受来自太阳的辐射,一般日冕物质抛射(CMEs)的太阳风威力巨大,速度达到了—km/s,但这些会被地球磁场阻挡,如果磁场减弱的话,地球磁场阻拦的效率就越降低,而在太阳风暴期间太阳风的流量非常大,这些粒子撞击也会越猛烈,地球的臭氧层将会因此而受到影响,这有可能会伤害到人类。信号减弱磁场的变化导致的最直接的影响是我们的一些卫星设备,卫星信号是靠无线电波来进行数据传输,而我们的地磁场是起干扰信号的作用,不过影响几乎可以忽略不计,但太阳粒子对卫星信号的干扰很大,磁场翻转直接会导致从太阳到地球大气层的粒子增加,使卫星和其他通信系统(如GPS)的中断。迷失方向问题在磁场的逆转期间,有些负面影响会明显增加,比如会使所有依赖地磁导航的物种迷失方向,蜜蜂、鲑鱼、海龟、鲸鱼、鸽子等等……地磁发生翻转虽然是一场挑战,但是我们根本不用过于担心,毕竟地球磁极翻转是周期性的,在78万年也已经存在人类了,他们还没有我们现在的科技能力也都挺过去了,相信对于21世纪的我们来说,这也是可以的。
转载请注明:
http://www.aideyishus.com/lkcf/8487.html