磁性地球

李會中

海龜、鯨魚等在汪洋大海中遷徙幾千公里還能精確定位，信鴿從遙遠的地方飛回而不迷失方向，這些生物是怎么做到的呢？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，上述生物能通過感知地球所產(chǎn)生磁場來辨別方向。人類對地球磁場的敏感性遠不如這些生物，不過聰明的人類卻能夠利用能感知地球磁場的物質(zhì)發(fā)明指南針來辨別方向。那么，地球磁場究竟是什么物質(zhì)？地球的磁場是如何產(chǎn)生的？它的作用又是什么呢？

我們都知道磁鐵“同性相斥、異性相吸”的特征，這靠的是磁性物質(zhì)的磁場。同理可以把地球看作一個更加龐大且具有磁場的物質(zhì)，人類就生活在這樣一塊“磁鐵”之上，其所產(chǎn)生的地磁場就像一張無形的網(wǎng)一樣環(huán)繞著地球。對于地磁場的成因，科學(xué)家們曾經(jīng)提出過許多假說，有人認為地球內(nèi)部有一個巨大永磁體導(dǎo)致地球磁場產(chǎn)生，還有人認為是地球內(nèi)部放射性物質(zhì)所產(chǎn)生的熱量造成地球內(nèi)部溫差從而產(chǎn)生了電流并形成磁場。除此之外，還有旋磁效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、電磁感應(yīng)等關(guān)于地球磁場成因的假說。但以上假說，都沒能充分解釋地球磁場的存在。

20世紀40年代發(fā)展起來的“發(fā)電機理論”，可以大致解釋地球磁場各種已知特點。該理論認為，地球內(nèi)部液態(tài)的鐵流體在最初的微弱磁場中運動，像磁流體發(fā)電機一樣產(chǎn)生電流，電流的磁場又使原來的弱磁場增強，磁場增強到一定程度就穩(wěn)定下來，形成了現(xiàn)在的地磁場。目前地球的磁場向太空綿延數(shù)千公里，保護我們不受宇宙射線的侵襲，也阻止了生物賴以生存的大氣層不被太陽風(fēng)等“吹跑”。

然而，地球的磁場并不是一成不變的，磁場的強度、地磁偏角、磁極的位置等都會發(fā)生變化。以地磁北極的位置為例，1831年首次實地確認的時候，地磁北極位于加拿大近北極地區(qū)的布西亞半島;1903年也還在不遠處;1947年已經(jīng)向北移到了加拿大威爾士親王島，之后繼續(xù)一路向北;20世紀90年代中期，地磁北極遷移突然開始加速，從之前的每年15公里，“飆”到了每年55公里，相當于每天前進150米左右;2001年地磁北極離開大陸，進入北冰洋;2018年穿越了國際日期變更線，來到東半球，向著俄羅斯西伯利亞地區(qū)的方向“全速沖刺”。

地球磁場不僅能夠偏轉(zhuǎn)，如果從地質(zhì)歷史時間維度上看，地球的磁場是能夠逆轉(zhuǎn)的，在地球漫長的地質(zhì)歷史中曾出現(xiàn)多次磁極逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，大約8000萬年內(nèi)地球發(fā)生了上百次地磁逆轉(zhuǎn)，并且逆轉(zhuǎn)周期沒有規(guī)律性，有時幾十萬年逆轉(zhuǎn)一次，有時上百萬年才逆轉(zhuǎn)一次。那么地磁倒轉(zhuǎn)后人類會怎樣？一些人認為地磁兩極的逆轉(zhuǎn)意味著地球生命的終結(jié)，但是上一次經(jīng)歷一個完整的磁極翻轉(zhuǎn)時，地球依然充滿生機。有學(xué)者指出，地球兩極逆轉(zhuǎn)過程中一旦地球磁場消失，太陽輻射等宇宙射線將會猛擊地球大氣層，并強烈沖擊電離層，可能引起電離層暴，對無線電通信、在軌衛(wèi)星、航天設(shè)備造成損害。當然，學(xué)者們并不能完全知曉地磁逆轉(zhuǎn)對當今人類世界的影響，甚至還不能準確預(yù)測下一次地磁逆轉(zhuǎn)發(fā)生的時間。