2010年,
Science
杂志上的一项研究提出,地球磁场形成于
34.5亿年
前,恰好与
地球生命诞生
的时间相符。
研究者认为,如果那时没有
地球磁场的庇护
,致命的太阳辐射很快就会撕开大气层,蒸干海洋,将地球生命扼杀在摇篮之中。
三十多亿年来,磁场为地球生物挡住了来自太阳的
高速带电粒子流
,并引导向南北两极,形成了梦幻般的极光。
但从1683年人类开始记录磁场信息至今,磁场的磁极却
一直在改变位置
。学者们也确实发现,地球历史上还曾发生过许多次
磁极的倒转
,而且
毫无规律可循
。
那么地球磁场究竟是怎么形成的?磁极倒转会造成怎样的后果呢?
视频
版
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地球由
地壳
、
地幔
和
地核
构成。其中最深处的地核,主要由
铁
和
镍
两种金属元素组成。
所以在最开始,科学家们理所应当地认为,地球磁场就是地核
这个大铁块本身的磁性
,这被称为“
铁磁体假说
”。
铁磁体假说
“铁磁体假说”相当符合直觉,但并不正确。因为根据
皮埃尔·居里先生
的实验,任何物质只要加热到它的“
居里温度
”,磁性就会消失。
对于铁和磁铁矿这类磁性物质,居里温度大约是
7百摄氏度
,只要深入地表
25公里以下
就能达到;
而地球深处的物质温度高达
4
千摄氏度
,远远超出了磁性物质的居里温度,由此能判断,
地球内部的铁并没有磁性,“铁磁体假说”无法成立
。
旋转电荷假说
到了20世纪初,科学家又提出了“
电荷旋转假说
”。这一理论认为,地球上存在等量的两种电荷,其中一种集中在地球内部,另外一种分布在地球表面。
随着地球自转,
电荷旋转产生环绕整个地球的圆形电流
,地球磁场就是由这股电流所激发出来的
感应磁场
。
按照这个理论,人们只要测量出
地球表面电场强度
有多少,就能得出地球磁场强度的理论值。但真正计算之后却发现,这个理论值和真实的磁场强度数值之间
相差了一亿倍
,也就是整整八个零。
因此就算地球内部真的存在旋转的电荷,也
远远不足以形成强度足够的地磁场,“电荷旋转假说”也无法成立
。
在随后的一百年里,各式各样的假说层出不穷,但大多数都并不靠谱,也都无法解释
磁极漂移
和
倒转现象
。
发电机假说
直到1958年,日本地磁学家
力武常次
在“
发电机假说
”的基础上,提出了“
双圆盘耦合发电机模型
”,巧妙地解释了地球磁场形成与变化的原因,得到了学界的普遍认同。
力武常次认为,在地核与地幔交界的位置,液态的外核物质会
形成对流
,构成一个
巨大的发电机
,地磁场就是由发电机发出的电流所激发的。
我们可以把对流的物质看作是旋转的圆盘,于是两个圆盘之间,就会产生
两股方向相反的电流
,同时激发出
两个极性相反的磁场
。
由于两个圆盘旋转的
快慢不同
,各自的
旋转速度也在不断变化
,使得其中一个强度更大的磁场占据优势。在
电磁耦合效应
的作用下,这个方向的磁场被不断
增强放大
,最终形成了地球磁场,并不断随着外核物质的对流而发生变化。
根据这个假说,核幔边界的对流相当于一个
庞大的
混沌体系
,地球内部一点点轻微的变化,都有可能导致磁性的改变。因此地球磁场总是在不断变化,而
我们很难预测下一次磁极倒转发生的时间
。
也许在你的有生之年,就能亲身经历一次地球磁场的倒转。
地球磁场倒转意味着什么?
地球表面将遭受巨量的带电粒子流打击
依赖磁场导航的生物会陷入疯狂
自然生态被彻底破坏
海平面升高、
全球地震、
火山爆发
人类文明毁于一旦
……
所有这些,都不会发生
(╯°Д°)╯︵┻━┻