地球磁場也有保質(zhì)期

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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。這種可移動的鐵河形成了保護地球的盔甲——“地球磁場”，只是沒想到，地球磁場竟然也有保質(zhì)期！

磁極和磁場

地球的磁極是地球磁場的一部分，事實上，地磁極與地理極很接近但不重合。兩極在地球表面，地球沿著穿過兩極的軸自轉(zhuǎn);而磁極是地球磁場上磁性最強的部分，指北的一端叫北極，另一端叫南極。地理兩極和磁場兩極是不重合的，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的呢？其實是這樣的：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，同時地球的自轉(zhuǎn)會帶動液態(tài)鐵繞核運動，從而產(chǎn)生一個能穩(wěn)定維持的磁場。

地球磁場非常重要

美麗的極光和磁極有著密不可分的關(guān)系。因地球是一個巨大的磁體，磁力線從南北兩極發(fā)出，形成無數(shù)個閉合的磁力線圈，地球就被這些無形的磁力線弧包裹著。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)，神秘的極光就在這個過程中形成。

地球磁場可以保護地球上的生物免受宇宙射線的影響，一旦地球磁場消失，地球上的居民將會面臨難以抵御的多種威脅。因為磁性層將人類與宇宙中最危險的帶電粒子隔離起來，如同地球的保護罩。一旦地球失去這一保護罩，連蔬菜和谷物都會因受到強紫外線的輻射而減產(chǎn)，植物的光合作用會減弱，海洋中的藻類、魚類將大批死亡。更嚴(yán)重的是，人類將因強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，包括高級智能生命，都將面臨滅頂之災(zāi)。

地磁場的弱化會對人類社會造成嚴(yán)重打擊。如果磁場減弱，可能會干擾地球衛(wèi)星的運行軌道，比如此前遭受宇宙射線干擾的衛(wèi)星就曾出現(xiàn)過不同程度的損壞。我們生活在一個被數(shù)據(jù)統(tǒng)治的時代，一切都依賴于衛(wèi)星發(fā)送和存儲數(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被永遠(yuǎn)改變。

地球磁場的移動

早在1831年，英國探險家詹姆斯·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，地球北磁極處的磁場特別湍急，使地磁極在加拿大北極圈內(nèi)的運動難以預(yù)測。地球磁場的移動原因至今仍是一個謎。

雖然原因成謎，但科學(xué)家通過調(diào)查，認(rèn)為在過去的10萬年中，地球磁極曾發(fā)生過3次移動：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，正向俄羅斯西伯利亞方向移動。英國地質(zhì)勘查研究所研究人員表示：“地球磁場正以大約每年50千米的速度移動?！?/p>

目前，地球磁場確實以大約每年50千米的速度移動，并且有不斷加快的趨勢。地磁學(xué)家預(yù)言，地球北磁極移動的速度如果不斷變快，就會變得越來越不可預(yù)測了。有可能再過50年左右阿拉斯加的極光就會消失，同時在西伯利亞和歐洲可能看見北極光！

地球磁場模型

為了精準(zhǔn)地記錄磁極的移動情況，科學(xué)家們通過衛(wèi)星圖像來研究當(dāng)前磁場的具體位置，并繪制了“世界磁場模型”。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)、智能手機跟蹤器以及地圖定位。

除了船只定向、手機定向和導(dǎo)航，地磁場模型在礦產(chǎn)資源勘探、地震火山監(jiān)測預(yù)警、水下目標(biāo)探測、衛(wèi)星設(shè)計和運行、電網(wǎng)運行以及軍事國防等領(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)備在鉆井過程中因為高溫高壓而出現(xiàn)偏差，提高了鉆井定向的準(zhǔn)確度。

然而，這卻是一個“命途多舛”的版本。地球磁場模型于2015年問世，本來預(yù)計將持續(xù)應(yīng)用到2020年，然而，地磁北極移動太快，如果地磁圖不及時更新的話，會影響到所有的導(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)家采取了罕見的行動，定于2019年1月30日緊急更新“世界地磁模型”，因為科學(xué)家們意識到，地磁移動導(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。

地球主磁場模型的更新周期是基于地球主磁場的長期變化特征，以及觀測技術(shù)、觀測資料的處理周期而定的?？茖W(xué)家認(rèn)為隨著觀測技術(shù)的發(fā)展，觀測資料處理技術(shù)以及數(shù)據(jù)計算速度的提高，科學(xué)工作者對地磁場認(rèn)知程度的加深，以及空間天氣預(yù)報和人類生活的需要，地球主磁場模型的更新周期將會縮短。

地球磁場南北極反轉(zhuǎn)

關(guān)于近年來快速極移的原因，學(xué)術(shù)界有兩種觀點：一種是說來自地核深部的快速磁流體波，另一種是說來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。由于地核具有液態(tài)的外核和固態(tài)的內(nèi)核，在溫度和密度有差異的條件下，外核流體在地球自轉(zhuǎn)系統(tǒng)中發(fā)生對流，從而產(chǎn)生了自激發(fā)電機過程。北磁極的快速運動可能就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。因為除了北磁極在向西伯利亞方向移動，科學(xué)家還觀察到地球磁場出現(xiàn)了空洞，由此推斷地球兩個磁極可能在將來會重新確定方位。其實，近年來科學(xué)家們一直在為磁場可能發(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20萬年到30萬年就會發(fā)生一次?？茖W(xué)家警告說，一旦這個過程開始，可能需要1000年才能完成。在這一過程中，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)不再適宜人類居住，更嚴(yán)重則會導(dǎo)致物種滅絕。

不過，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影響生活在美國紐約、英國倫敦或中國北京等北極圈以外地區(qū)的人們使用智能手機。地磁南北極反轉(zhuǎn)也不會那么快發(fā)生，所以我們還是放心地好好生活吧。