地球磁极正在倒转?

POST TIME: 2014-11-21 23:46:10

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自地球诞生以来,地磁南极和北极已经来回倒转了很多次。其中,最近的一次大约发生在78万年前。研究地磁场的地球物理学家早就预言,地磁南北极将会再次倒转,而就最新的观测数据来看,这个过程可能比预想的要来得更快。


地球磁极正在倒转?


欧洲空间局的卫星阵列“Swarm”的观测显示,地磁场强度在10年间减弱了5%,而之前的研究预计,磁场强度减弱5%需要约100年。也就是说,地磁场强度实际的衰减速率,比预计的要快10倍。地磁场减弱的趋势,很可能暗示了磁极倒转将再次发生。目前,地磁北极已经开始朝着西伯利亚的方向移动。

地球物理学家尚未完全理解地磁场倒转的过程,但他们都认可偶极磁铁的地磁场模型。地核的主要成分是铁,它由固态内核和液态外核共同构成,其中液态外核可以有效传导磁场。外核的液态铁处于漂浮状态,当它靠近内核时被加热,从而浮到外层,浮到外层后,它又逐渐冷却,重新沉下去。与此同时,地球的自转会带动液态铁绕核运动,从而产生一个能稳定维持的磁场。

液态外核的流动总会不时受到局部的扰动,使得流动部分地反转。这种扰动产生的机制尚不明确。它们似乎是自然混沌系统的必然结果。除了在自然界真实存在,上述现象在相关问题的计算机模拟中也经常出现。加里·A·格拉茨梅尔(Gary A Glatzmaier)是加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的地球物理学家,他告诉我们:“就算完全理解了流动反转的物理机制,我们也无法预测它发生的确切时间和位置,这一点和飓风十分相似。”一般来说,局部的流动反转持续1 000年后会逐渐减弱,但有时反转的趋势也会逐渐占据主导,使得整体的流动完全逆转。磁极倒转过程所持续的时间变化很大,快则1000年,慢则20000年,一般来说需要5000年。

格拉茨梅尔也注意到,地质史上出现过多次暂时性的磁场减弱。因此,“Swarm”卫星阵列观测到的磁场减弱,很可能并不会造成最终的磁极倒转。其次,虽然磁场水平处于一种下降的态势,但其数值依然与近100万年间的平均水平相当。按照目前的磁场衰减速率,至少还需要200年,磁极倒转才会真正开始。

磁极倒转对现代社会将产生何种影响还很难说,但它似乎不太可能成为灭顶之灾。地磁场是屏蔽宇宙射线的基本屏障,但化石记录并未在磁极倒转的时期,显现出大量生物灭绝的迹象。然而在过去,外界的磁场扰动曾烧坏变压器并导致大面积停电。鉴于此,磁极倒转可能会对电网和通讯系统造成干扰。但格拉茨梅尔对此不以为意:“或许那时,我们都不用电缆输送电力了。一千年后的科技,将足以应对磁场倒转产生的影响。”


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