地磁倒轉

地磁倒轉

地磁倒轉,是地球磁極在地質時期中的交替現象,地球磁場看來從150年前就開始走下坡路,磁場的強度至今已經削減了10%~15%,它的衰弱速度最近有增無減,地磁倒轉是一個長期的過程,不會很快發生;即使發生了,人類也未必因此遭災。磁場倒轉會摧毀電網,傷害太空人和人造衛星,擴大大氣臭氧層空洞,將極光反射到赤道,鳥類(主要是候鳥)、魚類(主要是回遊魚)和其他遷徙動物將因此迷失方向。所幸,雖然有一些人發出世界末日的預言,並稱找到了過去磁場倒轉和物種滅絕間的聯繫,專家們說事情還不至於那么恐怖。

基本信息

概述

地磁倒轉地磁倒轉

地磁倒轉,當地磁發生倒轉,主磁場會變弱甚至消失,然後以相反的極性再出現。之後指南針指示的方向將顛倒,天上地下的許多事物難免變得面目全非, 磁場倒轉會摧毀電網,傷害太空人人造衛星,擴大大氣臭氧層空洞,將極光反射到赤道,鳥類、魚類和其他遷徙動物將因此迷失方向。過去的傳統認識認為,地磁倒轉發生的過程要數千年之久。但最新的對時間跨度一千多萬年的熔岩晶體的研究顯示,地磁倒轉現象也有可能在區區數年間完成,這對於數以億年計的地球地質年代尺度來說只是短短的一瞬間。

地磁觀測

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通過比較分析1979年和1980年美國“馬格塞特”號人造衛星的數據,佐以1999年發射的丹麥“阿斯泰茲”號人造衛星收集的最新資料,科學家們發現了磁場弱化問題。巴黎地球物理研究所胡洛博士等人發現北極和南非一個地區的磁場已經變得特別弱。 胡洛博士在採訪中提到,地磁場南部比其他地區要弱30%左右。因為來自太陽的帶電粒子能夠穿透薄弱的磁性防護,一些人造衛星已經出現電子故障。 羅徹斯特大學地球物理學教授約翰·塔多諾博士說:“磁場變弱的速度之快令人深思,它看起來就像我們在電腦里看到的模擬磁場倒轉一樣。”磁場變化在上個世紀五六十年代就有顯著表現。那時的科學家通過牽引船後的磁場感測器發現滿是岩石的海床出現了奇怪的磁化帶。後來人們知道,海底熔岩流在地球磁場的不斷倒轉中會交替磁化,海床就像一個巨大的錄音機,記錄發生的一切。陸地上古老火山的岩層中也有同樣的記錄。 岩石的“記憶”是怎么形成的呢?熔岩流里含有微小的礦物顆粒,它們是無數的指南針或小型磁鐵,自由地指向當時的磁場。當熔岩冷卻,其中的小指南針就固定在原地,就算磁場改變,它們也不能再移動,專家們稱它為古地磁。 古地磁研究表明,地磁場大約每50萬年倒轉一次,但是以一種隨機的方式進行,初期變化模式更是混亂。比如說,在恐龍生活的3500萬年里沒有發生一次倒轉。 輻射爆發,誰能倖存? 從全球範圍看,磁場保護地球免受太陽風和致命的粒子風暴的傷害。地磁場的崩潰會導致輻射的爆發,帶來各種各樣的破壞。

影響與危害

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1、美國航空和宇宙航行局戈達德太空飛行中心的大氣科學家查爾斯·傑克曼博士和他的歐洲同事們一起用計算機模擬磁場倒轉可能帶來的變化,變弱的磁場會讓太陽粒子風暴襲擊大氣層,破壞大量的臭氧,而臭氧是保護地球免受紫外線侵害的,來自太陽的紫外線輻射會傷害地球上的生命,降低農作物產量,增加癌症發病率,導致皮膚癌和白內障。傑克曼博士稱,臭氧層受到太陽粒子風暴的襲擊,一般可以在2~3年內自然復原,但是只要地磁場依舊微弱,臭氧層仍面臨著新的輻射危險。塔多諾博士說,無論地磁是倒轉還是變弱然後恢復原狀,它對人造衛星和臭氧層的實際影響是差不多的。
2、地球磁場防護的崩潰會讓太空粒子更深地穿透大氣層,摧毀地球上的電網,正如太陽粒子風暴有時候造成的後果那樣。但許多生物學家倒是覺得,因為磁場倒轉速度夠慢,地球生物的韌性夠好,大部分生物能夠適應磁場變化。他們注意到化石記錄並沒有顯示磁場倒轉和物種大批滅絕之間存在相關性。 當年幼的大頭海龜們踏上長達8000英里的環大西洋旅程,它們利用看不見的磁場信息來確定自己的方向和方位。1971年哥倫比亞大學詹姆士·黑斯博士注意到,微小的散線蟲類的滅絕和最近一次的磁場倒轉有很大關係。但有些科學家否認二者一定有相關性,因為數據上的證據並不明顯。
3、地磁場倒轉後,地磁的強度會有一定的變化,但沒有必要擔心,因為整個地球磁場是一個弱磁場,現在地表的磁場平均強度只有1高斯。一般地區又往往只有0.5 -0.6高斯。比如北京地區的地磁輻射就只有0.55高斯。而在一個普通磁鐵旁邊的輻射都有幾個或幾百高斯,電子加速器邊的輻射是幾兆高斯,甚至更強。當一個磁鐵放在我們身邊,也不覺得怎樣。即使我們在輻射很大的加速器旁邊,也沒有明顯感覺。所以地磁場這個弱磁場的變化不會給我們的生活帶來大影響。

模擬實驗

地磁倒轉地磁倒轉
1995年美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANA)和加州大學洛杉磯分校的科學家成功地用計算機模擬了地核中“地磁發電機”的活動,包括地磁倒轉。在電腦模擬的數百萬年里出現了十多次倒轉,在地球深處,地核分固態的核心與液態的外核兩部分。液態外核的熔鐵流活動產生地磁場,相當於一部超級“地核發電機”。 沒人準確知道為什麼地磁場要周期性倒轉,科學家們認為可能是地核中熔鐵流活動的改變導致的。 不管最新發現如何,公眾都不用驚慌。科學家們說就算地磁倒轉“迫在眉睫”,它仍然需要2000年時間來完成。上一次的逆轉發生在78萬年前,那時直立人還在學習怎么製造石頭工具呢。 為了更好地理解正在發生的磁場減退現象,歐洲航天局最近批准了一項史無前例的追蹤磁場活動計畫。他們將在2009年發射3顆人造衛星,而在極地圈上空幾百英里處飛行的太空船將於2015年出發。 胡洛博士稱,科學家們會將衛星數據和計算機模擬結合起來作出遠期預測,還將針對目前危險提出一些警告,可能的解決方案中會包括增強衛星防護等。

地磁變化預測

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若干年前科學家們發現,最近150年來地球南北極所產生的磁場,正在持續地急劇衰減(現在的地磁場強度比150年前減低了約10%)。有科學家擔憂,如果以這種速度發展下去,地磁場將在下個千年的某個時期徹底消失。英國的《自然》雜誌和美國的《科學》雜誌近幾年都相繼發表相關的文章,對這一現象進行探討。實際上,地磁場會發生倒轉這一現象在更早的時候就已經被科學家發現了。在最近幾百萬年間,地磁場至少發生了三次倒轉。但現在印度科學家做出的這個結果卻過於駭人聽聞:2012年,我們中的大多數人都有機會親歷這場災難。根據他們的描述,地球和太陽的磁極顛倒將會引起電子故障,鳥類、魚類等眾多依靠地磁辨別方向的遷徙動物也會迷路。如果地球磁力降低為零,所造成的後果更是不堪構想:地球失去了地磁保護傘,高能宇宙粒子和太陽粒子將毀壞人造衛星,宇宙輻射還將對人類和其它動物造成毀滅性的打擊,人類躲避災難的方法只能是藏身在地殼以下。而正常情況下,這些宇宙射線在太空中就被地球磁場吞沒了。“這只能是業餘科學家的結論!”然而中國國內研究地磁問題的專家堅決否定了印度人做出的這一結論。2012年發生地球磁極倒轉是完全不可能的事情。”中國科學院地質與地球物理研究所研究員徐文耀多年來致力於對地球深層結構問題的研究(主要研究地磁現象),他告訴本刊記者,地球磁場倒轉是一種地質事件,是一個以萬年作為時間尺度的過程。而每兩次倒轉之間更要經過幾十萬年

到上百萬年的間隔,依據已經研究得到的結果,這個周期還非常不固定。因此,這樣的事件是無法預告到10年這樣的尺度之內的。徐文耀解釋說,在一些有關地磁變化的研究論文中,科學家會用諸如“很快”之類的詞。但科學上說的“很快”,有時候指的就是千百萬年,它是相對於更長的時間跨度而言的。因此,科學家說一次地磁倒轉發生得“很快”,那也得經過好幾千年到一兩萬年。“太陽的磁極倒轉發生周期為22年,那是科學界在幾十年以前就已經知道的。‘2012年地磁倒轉’這樣的結論,只可能由那些業餘‘科學家’得出,主流的科學界根本不會去理會這種所謂的‘研究結論’。

地磁變化記錄

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一直以來,科學家都在探索這個問題:既然地磁倒轉的情況確實會發生,那么下次倒轉會發生在什麼時候?現在科學家能夠確定的是,上次地磁倒轉到現在已經歷78萬年。科學家利用這樣的原理和方法來了解古地磁變化的情況:岩漿在從高溫冷卻到低溫的過程中,會被周圍的磁場磁化,從而留下當時的磁力線方向的證據。測定這些被磁化的岩石的年齡和它的磁化情況,就可以知道那個時代地磁場的方向和強度。將各個時間段留下的岩石反映的證據依據時間的前後順序排開,就知道了不同年代地磁場的方向和強弱是不一樣的,有的時候地磁方向會發生顛倒過來的情況,地磁倒轉現象就這樣被發現。海底等處的沉積岩中記載了這些信息,如同錄音機把當時的情形記錄下來一樣。可惜的是,由於地磁倒轉沒有固定的周期,儘管我們可以比較精確地測定上次它發生的時間,卻無法據此推斷它下一次何時來臨。
1995年,當時科學家在美國俄勒岡州斯特恩斯山脈(Steens Mountain)發現了一片保存完好的熔岩流。來自洛杉磯西方大學(Occidental College)的地質學家斯科特·伯格(Scott Bogue)和他率領的小組對這些火山熔岩進行了考察,並很快注意到其與眾不同,因為其地磁特性顯示它所處年代的地磁場變化比常規的速度快1萬倍以上,磁場方向的偏轉速度達到每天6度。這些地磁學特徵被熔岩中的晶體忠實地記錄了下來,並隨著熔岩流的凝固永久地保留了下來。之後,伯格和他的同事,來自美國地質調查局的喬納森·格林(Jonathan Glen)在內華達州巴特山(Battle Mountain)發現了第二處顯示快速地磁偏轉的證據,並計算出其發生時間大約是1500萬年前。內華達州發現的一塊熔岩流遺蹟顯示其所處年代的地磁場曾在一年內偏轉53度。當時熔岩流開始冷卻凝固,但是在不到一年的時間內它又被加熱而熔化,因為它被覆蓋上了新的炙熱熔岩流。其原本的內部晶體已經記錄下了其形成時的地磁場方向,但是當它被再次熔化,晶體恢復自由,並再次指示出此時的地磁場方向。這兩次的地磁場方向指向之間存在53度的偏差。這一發現意味著地磁場在短短4年時間內便可以完成一次倒轉。

影響尚無結論

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科學家還不能肯定,地磁倒轉來臨之前會有怎樣的徵兆。儘管人們目前還不能預測下次地磁倒轉的時間,科學家還是建議大家不必要對此擔心。對於上次地磁倒轉對地面環境和生物究竟造成了多大的影響,迄今沒有明確的結論。因此下一次究竟會發生怎么樣的事情,現在也沒有辦法下定論。但依據以往測定的古地磁數據,有一點可以肯定,就是倒轉的過程中幾乎不可能出現零磁力的狀況,只存在磁力變小的可能。所謂磁力“變得很弱”,指的也就是減小到現在的一半或者1/3左右,這的確會影響一些高能粒子,它們在正常情況下由於地磁作用進入不了地面附近,這時可能會下降得低一些,但由於還不是零磁力,這些有害高能射線就不可能在大氣中直進直出。徐文耀認為,此前有關地磁倒轉這一話題的一些報導太絕對、太誇張了。對這么一個長期的地質事件,即使很快就發生,跟人的一生相比,也是很遙遠的事情。我們現在的擔憂可以說是杞人憂天。在這么長時間緩慢發生的變化中,或許人類可以通過進化來適應它,甚至它還能給人類帶來好處呢。

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