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(chǎng)的源頭,。 圖片來(lái)源：百度圖片 近日，英國(guó)《每日郵報(bào)》網(wǎng)站報(bào)道稱,，地球磁場(chǎng)在過(guò)去200年中已減弱了15%,，這有可能是地球磁場(chǎng)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(yáng)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(yáng)輻射之下,，給人類帶來(lái)毀滅性影響。 這已不是近年來(lái)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(chǎng)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(yáng)輻射之中”。 近百年來(lái),，地球磁場(chǎng)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(chǎng)為何會(huì)減弱,？未來(lái)真的會(huì)發(fā)生大反轉(zhuǎn)嗎,？吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授楊學(xué)祥在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，要弄清這個(gè)問(wèn)題,，先要知道地球磁場(chǎng)是如何形成的,。 地球磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)強(qiáng)時(shí)弱 楊學(xué)祥介紹說(shuō)，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(duì)內(nèi)核自轉(zhuǎn)減速,，相對(duì)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(chǎng),。 “液態(tài)外核的存在是地球磁場(chǎng)的熱能條件，圈層差異旋轉(zhuǎn)是地球磁場(chǎng)的動(dòng)能條件,，二者缺一不可,。”楊學(xué)祥說(shuō),，這種地球磁場(chǎng)的理論是目前人們比較容易接受的假說(shuō),。 “現(xiàn)有的鉆探技術(shù),，地下一萬(wàn)米都到不了。人類對(duì)地心的科學(xué)認(rèn)識(shí)能力受到很大限制,，地球內(nèi)部未知東西依然有很多,。”國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心研究員,、空間天氣預(yù)報(bào)臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)薛炳森表示,，到目前為止，科學(xué)家并沒(méi)有完全了解地球磁場(chǎng)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(guò)，人們有能力察覺(jué)地球磁場(chǎng)近兩百年來(lái)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(cè)地球磁場(chǎng)變化，但科學(xué)家可以通過(guò)不同年代形成的巖石的剩余磁性判斷當(dāng)時(shí)地球磁場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)。 美國(guó)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(chǎng)強(qiáng)度正經(jīng)歷一個(gè)減弱的過(guò)程,，但是與過(guò)去數(shù)百萬(wàn)年地球磁場(chǎng)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(chǎng)的強(qiáng)度有可能在500年內(nèi)衰減到0,，但更可能像過(guò)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(wàn)年內(nèi)僅反轉(zhuǎn)3次說(shuō)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(wàn)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),。” 地磁反轉(zhuǎn)并無(wú)規(guī)律 楊學(xué)祥指出,，如果地球磁場(chǎng)發(fā)生反轉(zhuǎn),，理論上要經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱、0磁場(chǎng)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(chǎng)也在減弱,，故長(zhǎng)此下去，地磁是會(huì)發(fā)生倒轉(zhuǎn)的,。 北京天文館館長(zhǎng)朱進(jìn)曾表示,，地球磁極早晚會(huì)反轉(zhuǎn)，“通過(guò)以前的觀測(cè)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(zhǎng)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(chǎng)強(qiáng)度確實(shí)在下降,，但是否意味著磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)持續(xù)降低,、將會(huì)在未來(lái)千百年尺度內(nèi)發(fā)生反轉(zhuǎn)，科學(xué)界還存在很大的爭(zhēng)議,，沒(méi)有定論,，需要繼續(xù)觀測(cè)和深入研究。 有研究顯示,，地球磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)可能跟地球的內(nèi)在動(dòng)力有關(guān),。2008年，美國(guó)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(chǎng),。這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓人們了解到地球磁場(chǎng)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(chǎng)會(huì)穩(wěn)定存在很久。但是偶爾,，地球磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生倒轉(zhuǎn)或者強(qiáng)度發(fā)生改變,。地磁兩極在過(guò)去數(shù)百萬(wàn)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(wàn)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(méi)有任何科學(xué)依據(jù)。“在過(guò)去1.6億年內(nèi),，地磁倒轉(zhuǎn)發(fā)生得非常沒(méi)規(guī)律,。” 長(zhǎng)期數(shù)據(jù)顯示,，歷史上穩(wěn)定的地磁場(chǎng)最長(zhǎng)大概保持了4000萬(wàn)年之久（在6500萬(wàn)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(wú)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(lái)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(chǎng)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(chǎng)會(huì)受到氣候變化的長(zhǎng)期影響。 楊學(xué)祥則認(rèn)為,，作為“地球之盾”,，地球磁場(chǎng)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(chǎng)保護(hù)地球大氣和地表生物不受太陽(yáng)風(fēng)的襲擊，地球磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱或消失,，地球大氣將被太陽(yáng)風(fēng)刮走,，地表生物將面臨類似歷史上出現(xiàn)過(guò)的大滅絕?！睏顚W(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(lái)自太陽(yáng)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(zhǎng)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?chǎng)與生物演進(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(wú)法完成如此巨大規(guī)模的模擬實(shí)驗(yàn)?！?/FONT> 不過(guò),，薛炳森認(rèn)為，太陽(yáng)風(fēng)等空間天氣中強(qiáng)帶電粒子,，主要對(duì)太空的衛(wèi)星造成不利影響,，對(duì)地球上的生物影響有限。即便地球磁場(chǎng)真的發(fā)生崩塌或反轉(zhuǎn),，厚厚的大氣層下,，太陽(yáng)風(fēng)的帶電粒子產(chǎn)生的弱磁場(chǎng)對(duì)人類影響也有限，“比如在南極和北極,，地磁場(chǎng)對(duì)地球的保護(hù)幾乎為零,，太陽(yáng)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 |
