地球磁場真的會反轉(zhuǎn)嗎?

　　科學(xué)觀測表明，地球磁場形成于34.5億年前。地球幼年就擁有強(qiáng)大磁場，但地磁場的方向并不是始終不變，經(jīng)過一段長時間，地磁場會發(fā)生反轉(zhuǎn)，改為與原來相反的方向，即原來的地磁北極變成地磁南極，而地磁南極變成地磁北極。地磁場發(fā)生反轉(zhuǎn)雖然沒有固定的周期，但是在最近約1000萬年中大致是每20萬年反轉(zhuǎn)一次。那么，人類是如何知道地磁場在過去的方向呢？
　　
　　地球磁場反轉(zhuǎn)的證據(jù)
　　
　　這是因為巖石遺留有古代地磁場的記錄。法國科學(xué)家布容于1906年在法國司馬夫中央山脈地區(qū)對那里的火山巖進(jìn)行考察時，意外地發(fā)現(xiàn)那里的巖石具有與地磁場方向相反的磁性，后來此類發(fā)現(xiàn)不斷增加。地球的巖石大多含有具有磁性的礦物（磁鐵礦等磁性礦物）。這些磁性礦物在巖石處于高溫狀態(tài)時沒有磁性，在巖石冷卻下來以后才會顯示出磁體的性質(zhì)。這時，巖石中那些小磁體的取向會變得與地磁場的方向一致。小磁體的取向被固定下來，即使地磁場方向改變，也不會變化。巖石具有的這種磁性叫做“殘余磁化”。換句話說，從高溫狀態(tài)冷下來的巖石記錄有當(dāng)時地磁場的信息。因此，調(diào)查巖漿等凝固所形成的巖石的殘余磁化和有關(guān)巖石的形成年代，就可以推定過去的地磁場的方向和大小。系統(tǒng)地將這些物理記錄按地質(zhì)時代的前后順序排列，就可發(fā)現(xiàn)不同年代地磁場的方向和強(qiáng)弱是不一樣的，有的時候地磁場方向會發(fā)生顛倒過來的情況，即“地磁極反轉(zhuǎn)”現(xiàn)象?？茖W(xué)家能夠確定的是，上次地磁反轉(zhuǎn)到現(xiàn)在已經(jīng)歷了78萬年。
　　
　　地磁反轉(zhuǎn)原因還是個謎
　　
　　由于目前科學(xué)家還未能建立可被驗證為真實、準(zhǔn)確的關(guān)于地磁場起源的數(shù)學(xué)物理模型，因此還沒有一個理論能準(zhǔn)確描述地磁反轉(zhuǎn)的原因。地球從地表往下，分為地殼、地幔和地核3部分，地核又分為固態(tài)的內(nèi)核與液態(tài)的外核兩部分。大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為液態(tài)外核的受熱對流及由此產(chǎn)生的平流等磁流體動力學(xué)過程產(chǎn)生了地磁場，相當(dāng)于一部超級“地核發(fā)電機(jī)”。而自然的推論是：該磁流體動力學(xué)活動模式的改變導(dǎo)致了地磁反轉(zhuǎn)。
　　
　　地球磁場曾反轉(zhuǎn)了多少次？
　　
　　對于古地磁研究表明，在過去的7600萬年中，地磁至少反轉(zhuǎn)過171次。在地球45億年的生命史中，地磁的方向已經(jīng)在南北方向上反復(fù)反轉(zhuǎn)了好幾百次。地球磁場的這種磁極變化，同樣存在于更古老的年代里。從大約6億年前的前寒武紀(jì)末期，到約5.4億年前的中寒武世，是反向磁性為主的時期；從中寒武世到約3.8億年前的中泥盆世，是正向磁性為主的時期；中泥盆世到約0.7億年前的白堊紀(jì)末，還是以正向極性為主；白堊紀(jì)末至今，則是以反向極性為主。如果把地球的歷史縮短成一天，在這期間你會發(fā)現(xiàn)手上的指南針像瘋了似的亂轉(zhuǎn)，一會兒指南一會兒指北。
　　
　　地震頻發(fā)與地磁減弱有關(guān)嗎？
　　
　　科學(xué)證據(jù)表明，地球磁場從1830年首次測量至今，已經(jīng)減弱了近10%。有些科學(xué)家認(rèn)為，地震頻發(fā)與地球磁場減弱有一定的關(guān)系。地球磁場的一個重要功能就是抵御太陽的粒子流即太陽風(fēng)侵襲，如果迅速減弱，太陽的粒子流會更多地進(jìn)入地球大氣層，消耗兩極的臭氧，并與臭氧結(jié)合成水，進(jìn)而破壞極地臭氧層。地磁層的減弱和臭氧層的破壞使更多太陽輻射熱量進(jìn)入地球，增強(qiáng)氣候的暖化。而熱量首先要集中進(jìn)入兩極地區(qū)，北極和南極大陸邊緣的海冰因此會大量融化，大洋中的海水增加。當(dāng)洋殼由于海水增加、壓力加大而下降，會壓迫洋殼下軟流物質(zhì)向大陸運(yùn)動，使大陸邊緣上升；反之，當(dāng)某地洋殼由于海水減少而上升時，大陸下軟流物質(zhì)向洋殼運(yùn)動，使大陸邊緣下降。整個地球板塊就像玩蹺蹺板一樣，會促使地震發(fā)生，并使地震帶集中在海陸交界的地區(qū)。
　　
　　地磁反轉(zhuǎn)將影響整個自然界
　　
　　地球磁極反轉(zhuǎn)將給人類和整個自然界帶來相當(dāng)嚴(yán)重的影響。首先是由其提供的一個至關(guān)重要的磁氣圈保護(hù)層將可能消失。地球磁場猶如地球的一件外套，保護(hù)著地球免受外太空的多種致命輻射。如果磁場發(fā)生反轉(zhuǎn)，高能粒子將如流星般長驅(qū)直入襲擊地球，熾熱的太陽輻射就會使地球變成不毛之地。即使磁場沒有完全消失而只是受到削弱，太陽粒子風(fēng)暴也會猛擊地球大氣層，使人類癌癥發(fā)病率上升。這一天如果真的到來，一些低軌道人造衛(wèi)星也將完全暴露在太陽電磁風(fēng)暴的吹打中，不久就會被完全摧毀，人類高科技通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)可能由此陷于癱瘓。另外，許多隨季節(jié)變化而移居的動物，諸如燕子和羚羊等，幾萬年來一直依賴先天本能鑒別地球南北極，秋移春返。到時，此類動物或許還包括鯨和鴿子等，都會迷失方向。有科學(xué)家甚至因此懷疑，地球磁極反轉(zhuǎn)曾是古人類文明覆滅的原因。
　　
　　地球磁場又要開始反轉(zhuǎn)了嗎？
　　
　　在過去的180年里，地球磁場強(qiáng)度令人吃驚地下降了10%。許多科學(xué)家認(rèn)為，地球磁場的減弱可能預(yù)示著地球?qū)⑦M(jìn)入下一個磁場反轉(zhuǎn)周期。丹麥行星科學(xué)中心一個研究小組詳細(xì)分析了丹麥“阿斯泰茲”號人造衛(wèi)星收集的最新資料，在對比新舊數(shù)據(jù)后驚訝地發(fā)現(xiàn)，地球兩極的磁場正在變化，南大西洋和北冰洋的磁場都出現(xiàn)了多個大洞。一些科學(xué)家分析，南大西洋和北冰洋下方的液體金屬地核(外核)可能出現(xiàn)了巨型渦流，從而影響了其上空的磁場。由于巨型渦流的力量足以逆轉(zhuǎn)其他渦流的方向，因此極有可能令地磁場南北極就此開始大反轉(zhuǎn)。
　　地球兩極反轉(zhuǎn)是否不可避免呢？事實上，對這一現(xiàn)象是否真的會發(fā)生，科學(xué)界也是眾說紛紜。地球磁場反轉(zhuǎn)我們?nèi)祟悰]有經(jīng)過也沒有記載。有科學(xué)家指出，磁場的變化經(jīng)常呈波浪形，并且通常需要漫長的時間，所以現(xiàn)在還不能判斷這是地球磁極要反轉(zhuǎn)的信號。另外，如果地球磁場真的發(fā)生反轉(zhuǎn)，那么磁場的減弱應(yīng)該是十分普遍的現(xiàn)象，而現(xiàn)在只有個別區(qū)域出現(xiàn)了明顯的磁場減弱跡象，因此目前斷定地磁反轉(zhuǎn)的依據(jù)并不充分。有的科學(xué)家還表示，假如這一天真的到來，相信人類也會有辦法對付，比如建造人工磁場等。還有科學(xué)家認(rèn)為，地磁反轉(zhuǎn)其實是漫長過程，地球磁場只會減弱不會消失，在地磁減弱的過程中，地球生物可能會適應(yīng)地磁變化。
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