地球磁場(chǎng)也有保質(zhì)期

知書(shū)

你們知道嗎？我們居住的家園—地球也是有生命力的。在它的“皮膚”深處，有許多熔化的鐵河，這些就是地球的生命血液，圍繞著它的核心跳動(dòng)。這種可移動(dòng)的鐵河形成了保護(hù)地球的盔甲“地球磁場(chǎng)”，只是沒(méi)想到，地球磁場(chǎng)竟然也有保質(zhì)期！

磁極和磁場(chǎng)

讓我們先來(lái)看看什么是磁極。地球的磁極是地球磁場(chǎng)的一部分，事實(shí)上，地磁極與地理極很接近但不重合。兩極在地球表面，地球沿著穿過(guò)兩極的軸自轉(zhuǎn);而磁極是地球磁場(chǎng)上磁性最強(qiáng)的部分，指北的一端叫北極，另一端叫南極。地理兩極和磁場(chǎng)兩極是不重合的，這導(dǎo)致磁力線同子午線之間存在著一定的夾角，被稱為“磁偏角”。

那么地球的“血液”到底是怎樣形成磁場(chǎng)的呢？其實(shí)是這樣的：地核的主要成分是鐵，它由固態(tài)內(nèi)核和液態(tài)外核共同構(gòu)成，其中液態(tài)外核的液態(tài)鐵處于漂浮狀態(tài)，當(dāng)它靠近內(nèi)核時(shí)被加熱，從而浮到外層，浮到外層后，它又逐漸冷卻，重新沉下去，同時(shí)地球的自轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)液態(tài)鐵繞核運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生一個(gè)能穩(wěn)定維持的磁場(chǎng)。

地球磁場(chǎng)非常重要

許多人夢(mèng)想一見(jiàn)的美麗的極光就和磁極有著密不可分的關(guān)系。因地球是一個(gè)巨大的磁體，磁力線從南北兩極發(fā)出，形成無(wú)數(shù)個(gè)閉合的磁力線圈，地球就被這些無(wú)形的磁力線弧包圍著。外層空間的高能粒子一旦被地球磁力線“捕獲”，就沉降在兩極地區(qū)，神秘的極光也就在這個(gè)過(guò)程中形成。

地球磁場(chǎng)可以保護(hù)地球上的生物免受宇宙射線的影響，一旦地磁場(chǎng)消失，地球上的居民就將會(huì)面臨難以抵御的種種威脅。因?yàn)榇判詫訉⑷祟惻c宇宙中最危險(xiǎn)的帶電粒子隔離起來(lái)，好似地球的保護(hù)罩。一旦失去這一保護(hù)罩，連蔬菜和谷物都會(huì)因受到強(qiáng)紫外線的輻射而減產(chǎn)，植物的光合作用就會(huì)減弱，海洋藻類、魚(yú)類將大批死亡。更嚴(yán)重的是，人類將因強(qiáng)紫外線輻射而患上皮膚癌，生物將因染色體變化而發(fā)生遺傳性疾病，某些生物，包括高級(jí)智能生命，將面臨滅頂之災(zāi)。

地磁場(chǎng)的弱化會(huì)對(duì)人類社會(huì)造成嚴(yán)重打擊。如果磁場(chǎng)減弱可能會(huì)干擾地球衛(wèi)星的運(yùn)行軌道，比如此前遭受宇宙射線干擾的衛(wèi)星就曾出現(xiàn)過(guò)不同程度的損壞。加上我們生活在一個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)治的時(shí)代，一切都依賴于衛(wèi)星發(fā)送和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如果世界上的衛(wèi)星遭到破壞或喪失正常功能，我們所熟悉的生活將永遠(yuǎn)改變。因此，地球磁場(chǎng)對(duì)我們來(lái)講是非常重要的。

地球磁場(chǎng)的移動(dòng)

早在1831年，英國(guó)探險(xiǎn)家詹姆斯·羅斯就注意到地球中心地帶的熔融鐵、鎳正在源源不斷地釋放能量。同時(shí)，地球北磁極處的磁場(chǎng)特別湍急，使地磁極在加拿大北極圈內(nèi)的運(yùn)動(dòng)難以預(yù)測(cè)。地球磁場(chǎng)的移動(dòng)原因至今仍是一個(gè)謎，目前還沒(méi)有確鑿的證據(jù)來(lái)解釋這一現(xiàn)象。

雖然原因成謎，但科學(xué)家通過(guò)調(diào)查，認(rèn)為在過(guò)去的10萬(wàn)年中，地球磁極曾發(fā)生過(guò)3次移動(dòng)，第一次是北極從加拿大西北的育空地區(qū)移至格陵蘭海;第二次是從格陵蘭海移至哈德遜灣;第三次是從哈德遜灣移至目前這個(gè)位置。大約100年前，地磁北極位于加拿大北部海岸附近，如今已移至北冰洋中，正向俄羅斯西伯利亞方向移動(dòng)。英國(guó)地質(zhì)勘查研究所研究人員報(bào)道：“地球磁場(chǎng)是以大約每年50千米的速度移動(dòng)?！?/p>

目前，地球磁場(chǎng)以大約每年50千米的速度移動(dòng)，但有不斷加快趨勢(shì)。地磁學(xué)家預(yù)言，地球北磁極移動(dòng)的速度如果不斷變快，就會(huì)變得越來(lái)越不可預(yù)測(cè)了。有可能在50年左右阿拉斯加的極光就會(huì)消失，同時(shí)在西伯利亞和歐洲可能看見(jiàn)北極光！

地球磁場(chǎng)模型

為了精準(zhǔn)記錄磁極的移動(dòng)情況，科學(xué)家們通過(guò)使用衛(wèi)星圖像來(lái)研究當(dāng)前磁場(chǎng)的具體位置，并繪制了“世界磁場(chǎng)模型”。該模型是導(dǎo)航系統(tǒng)的重要依據(jù)之一。它的應(yīng)用范圍涉及船舶導(dǎo)航的地理定位系統(tǒng)、智能手機(jī)跟蹤器以及地圖定位。除此之外，它還為不少手機(jī)內(nèi)置指南針，為地圖或《精靈寶可夢(mèng)》等增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)游戲指明方向。

此外，除了船只定向、手機(jī)定向和導(dǎo)航以外，地磁場(chǎng)模型在礦產(chǎn)資源勘探、地震火山監(jiān)測(cè)預(yù)警、水下目標(biāo)探測(cè)、衛(wèi)星設(shè)計(jì)和運(yùn)行、電網(wǎng)運(yùn)行以及軍事國(guó)防等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。比如，在石油工業(yè)的定向鉆井中，就會(huì)用到地磁偏角找正北方向，能夠有效避免其他定向設(shè)備在鉆井過(guò)程中因?yàn)楦邷馗邏憾霈F(xiàn)偏差，提高了鉆井定向的準(zhǔn)確度。

然而，這卻是一個(gè)“命途多舛”的版本。地球磁場(chǎng)模型于2015年問(wèn)世，本來(lái)預(yù)計(jì)將持續(xù)應(yīng)用到2020年，然而，地磁北極移動(dòng)太快，地磁圖不及時(shí)更新的話，會(huì)影響到所有的導(dǎo)航系統(tǒng)，特別是在極區(qū)北極圈以內(nèi)。因此世界地磁學(xué)家采取了罕見(jiàn)的行動(dòng)，定于2019年1月30日緊急更新“世界地磁模型”，因?yàn)榭茖W(xué)家們意識(shí)到，地磁移動(dòng)導(dǎo)致的不準(zhǔn)確性已超出導(dǎo)航能夠接受的（安全）誤差范圍。

地球主磁場(chǎng)模型的更新周期是基于地球主磁場(chǎng)的長(zhǎng)期變化特征，以及觀測(cè)技術(shù)、觀測(cè)資料的處理周期而定的。科學(xué)家認(rèn)為隨著觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，觀測(cè)資料處理技術(shù)以及數(shù)據(jù)計(jì)算速度的提高，科學(xué)工作者對(duì)地磁場(chǎng)認(rèn)知程度的加深，以及空間天氣預(yù)報(bào)和人類生活的需要，地球主磁場(chǎng)模型的更新周期將會(huì)縮短。

地球磁場(chǎng)南北極反轉(zhuǎn)

關(guān)于近來(lái)的快速極移，學(xué)術(shù)界有兩種觀點(diǎn)：一是來(lái)自地核深部的快速磁流體波;另一種是來(lái)自加拿大下方地核內(nèi)的液態(tài)鐵水的高速射流。目前普遍認(rèn)為加拿大下方的高速射流導(dǎo)致了磁極向西伯利亞方向移動(dòng)。由于地核具有液態(tài)的外核和固態(tài)的內(nèi)核，在溫度和密度差異的條件下，外核流體在地球自轉(zhuǎn)系統(tǒng)中發(fā)生對(duì)流，從而產(chǎn)生了自激發(fā)電機(jī)過(guò)程。北磁極的快速運(yùn)動(dòng)可能就是與加拿大地下的液態(tài)鐵高速射流有關(guān)。

有部分研究人員認(rèn)為，快速極移和可能發(fā)生的地球南北極反轉(zhuǎn)很有關(guān)系，因?yàn)槌吮贝艠O在向西伯利亞方向移動(dòng)，科學(xué)家還觀察到地球磁場(chǎng)出現(xiàn)了空洞，由此推斷地球兩個(gè)磁極可能在將來(lái)會(huì)重新確定方位。其實(shí)，近年來(lái)科學(xué)家們一直在為磁場(chǎng)可能發(fā)生的翻轉(zhuǎn)做準(zhǔn)備，這種南北極轉(zhuǎn)換的自然現(xiàn)象每20萬(wàn)到30萬(wàn)年就會(huì)發(fā)生一次?？茖W(xué)家警告說(shuō)，一旦這個(gè)過(guò)程開(kāi)始，可能需要1000年才能完成。在這一過(guò)程中，宇宙高能輻射將比以往更容易接近地球，導(dǎo)致一些地區(qū)無(wú)法適宜人類居住，更嚴(yán)重則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)物種滅絕。

不過(guò)，科學(xué)家也表明人們不需要太慌張，現(xiàn)在發(fā)生的地磁北極的位置改變并不會(huì)影響生活在美國(guó)紐約、英國(guó)倫敦或中國(guó)北京等北極圈以外地區(qū)的人們使用智能手機(jī)。地磁南北極反轉(zhuǎn)也不會(huì)那么快發(fā)生，所以我們還是放心地好好生活吧。