地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)及地磁北極從1990年至1996年的移動(dòng)路徑示意圖,，外地核據(jù)信是產(chǎn)生地磁場的源頭,。 圖片來源：百度圖片 近日，英國《每日郵報(bào)》網(wǎng)站報(bào)道稱,，地球磁場在過去200年中已減弱了15%，這有可能是地球磁場將反轉(zhuǎn),、兩極顛倒的先兆,，一旦反轉(zhuǎn)，地球?qū)⒃庥鰪?qiáng)烈太陽風(fēng)并可能引發(fā)持續(xù)數(shù)月的大規(guī)模停電,。此外,，反轉(zhuǎn)還將導(dǎo)致地球氣候發(fā)生劇烈變化，并使地表暴露在更多的太陽輻射之下,，給人類帶來毀滅性影響,。 這已不是近年來人們第一次關(guān)于地磁將反轉(zhuǎn)的猜想了,。在2012年,，“地球磁場反轉(zhuǎn)”曾是“世界末日”的傳聞之一，有人相信“南北磁極將會(huì)急速倒轉(zhuǎn),，屆時(shí)地球屏蔽宇宙射線的能力會(huì)大大減弱,，我們將暴露在更多的太陽輻射之中”。 近百年來,，地球磁場確實(shí)是在減弱,，而且科學(xué)家也確實(shí)找到了史上地磁多次反轉(zhuǎn)的證據(jù)。地球磁場為何會(huì)減弱,？未來真的會(huì)發(fā)生大反轉(zhuǎn)嗎,？吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授楊學(xué)祥在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，要弄清這個(gè)問題,，先要知道地球磁場是如何形成的,。 地球磁場強(qiáng)度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱 楊學(xué)祥介紹說，地球內(nèi)部圈層由外向內(nèi)分為地殼,、上地幔,、下地幔、外核和內(nèi)核,，其中內(nèi)核由固態(tài)的鐵組成,，外核是黏滯性很低的導(dǎo)電液態(tài)鐵；同時(shí)地球的自轉(zhuǎn)速度在天體引力作用下不斷減慢,。而重力分異造成地球各圈層成分的不同,，內(nèi)核重物質(zhì)在下沉中加快了自轉(zhuǎn)速度，形成了不同圈層旋轉(zhuǎn)角速度的差異,。另外,，內(nèi)核的高溫和高壓使電子游離集中在核幔邊界，內(nèi)核和地幔的差異旋轉(zhuǎn)使外核的自由電子相對內(nèi)核自轉(zhuǎn)減速，相對地幔自轉(zhuǎn)加速,，產(chǎn)生強(qiáng)大的環(huán)形電流,，從而形成了地磁場。 “液態(tài)外核的存在是地球磁場的熱能條件,，圈層差異旋轉(zhuǎn)是地球磁場的動(dòng)能條件,，二者缺一不可?！睏顚W(xué)祥說,，這種地球磁場的理論是目前人們比較容易接受的假說。 “現(xiàn)有的鉆探技術(shù),，地下一萬米都到不了,。人類對地心的科學(xué)認(rèn)識能力受到很大限制，地球內(nèi)部未知東西依然有很多,?！眹铱臻g天氣監(jiān)測預(yù)警中心研究員、空間天氣預(yù)報(bào)臺臺長薛炳森表示,，到目前為止,，科學(xué)家并沒有完全了解地球磁場的產(chǎn)生、發(fā)生變化的原因以及發(fā)生這些變化的時(shí)間表,。 不過,，人們有能力察覺地球磁場近兩百年來正在減弱。楊學(xué)祥告訴記者,，盡管人類最近四五十年才能夠借助相關(guān)儀器精確觀測地球磁場變化,，但科學(xué)家可以通過不同年代形成的巖石的剩余磁性判斷當(dāng)時(shí)地球磁場的強(qiáng)度和方向。所以,，人類現(xiàn)在有公認(rèn)的上億年的地球磁場強(qiáng)度數(shù)據(jù),。 美國圣迭戈斯克里普斯海洋研究所的研究人員稱，盡管目前地球磁場強(qiáng)度正經(jīng)歷一個(gè)減弱的過程,，但是與過去數(shù)百萬年地球磁場強(qiáng)度的平均值比,，當(dāng)前依然處于一個(gè)較高的區(qū)間，“地球磁場的強(qiáng)度有可能在500年內(nèi)衰減到0,，但更可能像過去數(shù)千年內(nèi)發(fā)生的那樣發(fā)生反彈,，而非一直降低到0”。 楊學(xué)祥告訴記者,，即便是地磁強(qiáng)度持續(xù)減弱,，也不一定引起磁極反轉(zhuǎn)?！皵?shù)百萬年內(nèi)僅反轉(zhuǎn)3次說明氣候發(fā)生重大變化時(shí)才會(huì)有磁極反轉(zhuǎn),，如上億年前的大冰期和溫暖期的轉(zhuǎn)變,，幾十萬年的冰期和間冰期的轉(zhuǎn)變。如果本次磁極發(fā)生轉(zhuǎn)變,，則意味著第四紀(jì)大冰期的結(jié)束,，類似中生代溫暖期的再現(xiàn)?！?/FONT> 地磁反轉(zhuǎn)并無規(guī)律 楊學(xué)祥指出,，如果地球磁場發(fā)生反轉(zhuǎn)，理論上要經(jīng)過磁場強(qiáng)度減弱,、0磁場強(qiáng)度出現(xiàn),、磁極反向并且反向強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)三大步驟。 現(xiàn)在人們已知道20世紀(jì)的100年里,，磁北極點(diǎn)一直在加速漂移,，每年平均約移動(dòng)10千米，兩極磁場也在減弱,，故長此下去,，地磁是會(huì)發(fā)生倒轉(zhuǎn)的。 北京天文館館長朱進(jìn)曾表示,，地球磁極早晚會(huì)反轉(zhuǎn),，“通過以前的觀測可以知道,，地球的磁極會(huì)有一個(gè)南北極互換的現(xiàn)象,，但這需要一個(gè)非常長的時(shí)期，絕不可能在短時(shí)間內(nèi)完成,，至少在我們有生之年不可能遇到這種事情” ,。 薛炳森也認(rèn)為，目前有些地區(qū)地磁場強(qiáng)度確實(shí)在下降,，但是否意味著磁場強(qiáng)度會(huì)持續(xù)降低,、將會(huì)在未來千百年尺度內(nèi)發(fā)生反轉(zhuǎn)，科學(xué)界還存在很大的爭議,，沒有定論,，需要繼續(xù)觀測和深入研究。 有研究顯示,，地球磁場的反轉(zhuǎn)可能跟地球的內(nèi)在動(dòng)力有關(guān),。2008年，美國馬里蘭大學(xué)地球物理學(xué)家Dan Lathrop制作了一個(gè)26噸重的地球模型,，內(nèi)部也含有一個(gè)相似的液態(tài)的鐵核,。他使這個(gè)球旋轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)），看它的內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)是否能產(chǎn)生一個(gè)磁場,。這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓人們了解到地球磁場強(qiáng)度變化可能受哪些因素的影響,。 通常這樣一個(gè)穿透南北極地區(qū)的磁場會(huì)穩(wěn)定存在很久,。但是偶爾，地球磁場會(huì)發(fā)生倒轉(zhuǎn)或者強(qiáng)度發(fā)生改變,。地磁兩極在過去數(shù)百萬年中確實(shí)發(fā)生了很多次的倒轉(zhuǎn),。根據(jù)鐵磁沉積物的記錄，最近一次地磁倒轉(zhuǎn)發(fā)生在78萬年前,。 有文章聲稱,，地磁倒轉(zhuǎn)會(huì)周期性發(fā)生。楊學(xué)祥認(rèn)為這沒有任何科學(xué)依據(jù),?！霸谶^去1.6億年內(nèi)，地磁倒轉(zhuǎn)發(fā)生得非常沒規(guī)律,?！?/FONT> 長期數(shù)據(jù)顯示，歷史上穩(wěn)定的地磁場最長大概保持了4000萬年之久（在6500萬年前的白堊紀(jì)）,，而最短的只保持了數(shù)百年,。因此，地磁倒轉(zhuǎn)并不具有固定的發(fā)生周期,，科學(xué)家們無法預(yù)言下一次地磁倒轉(zhuǎn)會(huì)在什么時(shí)候發(fā)生,，因?yàn)樗诘厍驓v史上看起來像是隨機(jī)發(fā)生的。 地磁異常和氣候變化 2013年,，日本研究人員發(fā)現(xiàn),，地球磁場強(qiáng)度發(fā)生變動(dòng)與極地冰蓋增減導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)速度出現(xiàn)變化有關(guān)。這一研究成果顯示,，地球磁場會(huì)受到氣候變化的長期影響,。 楊學(xué)祥則認(rèn)為，作為“地球之盾”,，地球磁場本身異常是引起氣候,、地質(zhì)等變化的重要因素。 “地磁強(qiáng)弱等變化是極端氣候?qū)覍野l(fā)生的影響因素之一,。地球磁場保護(hù)地球大氣和地表生物不受太陽風(fēng)的襲擊,，地球磁場強(qiáng)度減弱或消失，地球大氣將被太陽風(fēng)刮走,，地表生物將面臨類似歷史上出現(xiàn)過的大滅絕,。”楊學(xué)祥指出,，計(jì)算機(jī)模型的計(jì)算結(jié)果表明,，如果兩磁極的強(qiáng)度繼續(xù)減弱，則來自太陽的粒子流便可能使高達(dá)40%的地球高緯度臭氧被破壞,，每次的破壞時(shí)間將長達(dá)數(shù)月至一年之久,，這也為南北極海冰融化提供了合理的解釋,。 楊學(xué)祥認(rèn)為，如果地磁反轉(zhuǎn)真的發(fā)生,，在期間產(chǎn)生一個(gè)地磁強(qiáng)度為零的時(shí)期,，則地球有可能由于失去地磁的保護(hù)，發(fā)生新一輪的生物演進(jìn),?！暗愦艌雠c生物演進(jìn)確切的關(guān)系是怎樣的，目前證據(jù)并不充分,，任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)室都無法完成如此巨大規(guī)模的模擬實(shí)驗(yàn),。” 不過,，薛炳森認(rèn)為,，太陽風(fēng)等空間天氣中強(qiáng)帶電粒子，主要對太空的衛(wèi)星造成不利影響,，對地球上的生物影響有限,。即便地球磁場真的發(fā)生崩塌或反轉(zhuǎn)，厚厚的大氣層下,，太陽風(fēng)的帶電粒子產(chǎn)生的弱磁場對人類影響也有限,，“比如在南極和北極，地磁場對地球的保護(hù)幾乎為零,，太陽風(fēng)直接沖擊地球大氣層,，也只會(huì)產(chǎn)生極光景象?！?/FONT> 轉(zhuǎn)自求是理論網(wǎng)-科學(xué)普及 |
