科學家警告:地球磁極將發生反轉

2018-10-02 19:13:36

在過去的200年時間內,地球磁場已經出現了幅度為15%的減退,隨著時間推移,地球磁場還會繼續衰減。科學家擔憂,地球磁場的快速減退將最終導致磁極出現反轉現象,如果地球磁場出現磁極反轉,將會使地球上的生物暴露於災難性的空間輻射當中。

地球磁場是地球周圍空間分布的磁場

歐洲航天局研究發現,地球磁場在很大程度上是由地球內部深達3000千米的物質運動形成的。地核邊緣外層存在著融化的鐵,鐵流運動形成了地球的磁場。除此以外,圍繞地球運行的、存在於太空中的電流也有助於地球磁場的形成。

地球磁場是地球周圍空間分布的磁場。它的磁南極大致指向地理北極附近,磁北極大致指向地理南極附近。磁力線分布特點是赤道附近磁場的方向是水平的,兩極附近則與地表垂直。赤道處磁場最弱,兩極最強。地球表面的磁場受到各種因素的影響而隨時間發生變化。

地球核心物質受到的壓力較大,溫度也較高,約6000°C,內部有大量的鐵磁質元素,物質變成帶電量不等的離子體,即原子中的電子克服原子核的引力,變成自由電子,加上由於地核中物質受著巨大的壓力作用,自由電子趨於朝壓力較低的地幔,使地核處於帶正電狀態,地幔附近處於帶負電狀態,情況就象是一個巨大的“原子”。

科學家認為,由於地核的體積極大,溫度和壓力又相對較高,使地層的導電率極高,使得電流就如同存在於沒有電阻的線圈中,可以永不消失地在其中流動,這使地球形成了一個磁場強度較穩定的南北磁極。另外,電子的分布位置並不是固定不變的,並會因許多的因素影響下會發生變化,再加上太陽和月亮的引力作用,地核的自轉與地殼和地幔並不同步,這會產生一強大的交變電磁場,地球磁場的南北磁極因而會發生一種低速運動,造成地球的南北磁極翻轉。

強烈的宇宙射線激烈撞擊地球附近的宇宙空間

在過去的200年時間內,地球磁場已經出現了幅度為15%的減退,隨著時間推移,地球磁場還會繼續衰減。科學家擔憂,地球磁場的快速減退將最終導致磁極出現反轉現象,如果地球磁場出現磁極反轉,將會使地球上的生物暴露於災難性的空間輻射當中。

以上科學觀察發現是由歐洲航天局的科學家經過研究做出的。如果按照當前的地球磁場衰減速率估計,接下來的2000年時間內,隨時都有可能會出現磁極反轉現象。按照目前的觀測結果,地球磁極正在按照5%的幅度發生著位置變化。地球磁極位移並非什麼新現象。磁極反轉在地球形成之後已經發生過很多次了。大約在78萬年前,地球發生了有史以來的、距離人類最近的一次磁極位反轉現象,下一次反轉也正處在即將發生的過程當中。

據歐洲航天局估計,地球磁場在一般情況下,每20-30萬年會出現一次反轉現象。這一現象發生時,地球的磁極會出現一次徹底的反轉。南極和北極的位置會相互翻轉。這種翻轉現象是暫時的,不是永恆的,經過一段時期之後,地球磁極會恢復原來的位置。但是,磁極反轉導致的結果可能具有嚴重的破壞性。

地球磁極為什麼會出現反轉現象?

根據地磁場起源理論,地磁場磁極之所以發生倒轉,是由地核自轉角速度發生變化而引起的。地殼和地核的自轉速度是不同步的,現階段地核的自轉速度大於地殼的自轉速度。然而,40億年前,情況卻不是這樣,那時地球表面呈熔融狀態,月球也剛剛被俘獲,地球從裡到外的自轉速度是一致的,地球表面不存在磁場。

但是,隨著地球向月球傳輸角動量,地球的自轉角速度越來越小。同時,地球也漸漸形成了地殼、地幔和地核三層結構。地球自轉角動量的變化首先反映在地殼上,出現了地殼自轉速度小於地核自轉速度的情形。這時,在地球表面第一次可以感受到磁場的存在,地核以大於地殼的自轉速度形成了地磁場。按照左手定則,磁場的N極在地理南極附近,磁場的S極在地理北極附近。

地殼與地核自轉角速度不同步,這種情形並不能長久地保持下去,地核必然通過地幔軟流層物質向地殼傳輸角動量,其結果是地核的自轉角速度逐漸減小,地殼的自轉角速度逐漸增大。當地殼與地核的自轉角速度此增彼減而最終一致時,地磁場就會在地球表面消失。地核與地殼間的角動量傳輸並不會到此為止,在慣性的作用下,地殼的自轉角速度還在繼續增大,地核的自轉角速度繼續減小,於是出現了地殼自轉角速度大於地核自轉角速度的情形。這時,在地球表面就會感受到來自地核逆地球自轉方向的鏇轉質量場效應。按照左手定則判斷,新形成的地磁場的N極在地理北極附近,S極在地理南極附近。

從較長的時期看,整個地球的自轉速度處在減速狀態,但地殼與地核間的相對速度卻是呈周期性變化的,這就是每隔一段時間地球磁場就要發生一次倒轉的原因。

地球的固態鐵核心大致和月球一樣大,它被液態的外核,一種鐵合金所包圍。對流驅動外核運動,產生地磁場。

磁極反轉會引發嚴重的氣候變化、會導致大規模的電網故障。地球磁極反轉還會弱化覆蓋整個地球的磁場強度。地球磁場強度減弱之後,有害的太陽風會隨著電磁輻射衝擊地球表面。與大眾的看法相反,地球擁有四個極點、而非兩個極點。其中兩個是地理上的南極極點和北極極點。另外兩個極點是由地核形成的。這兩個極點被稱為地磁極點。地核及金屬物質運動產生地磁極點及地球磁場,地球磁場能夠在地球表面之外向太空延伸,深入太空的幅度可達6.37萬千米。

太陽活動及太陽表面爆發會對地球造成影響,地球磁場對地球起到保護作用

歐洲航天局研究發現,地球磁場在很大程度上是由地球內部深達3000千米的物質運動形成的。地核邊緣外層存在著融化的鐵,鐵流運動形成了地球的磁場。除此以外,圍繞地球運行的、存在於太空中的電流也幫助形成了地球磁場。岩石圈上層區域的岩石對地球磁場的形成也有一部分的貢獻。科學家經過對地球磁極的研究發現,地球磁極的逐步位移給大西洋南部海域上空的衛星造成了極為嚴重的影響,地球磁極位移使得帶電粒子能夠穿過地球磁場禁止,進入地球的大氣層上層區域。

太陽表面的強烈太陽耀斑,能夠對地球的無線電通信造成干擾。

地球磁極反轉將使得有害的太陽輻射轟擊地球表面、導致大規模電力系統故障的發生、引發嚴重的經濟損失,最終將導致嚴重的災害。這種翻轉還將影響環繞地球運行的人造衛星,導致衛星通信發生障礙。

英國蘭卡斯特大學太空科學家吉姆·維爾德表示:“地球擁有一個雙層防護罩。太空充滿能夠對生物組織造成嚴重傷害的物質。如果地球沒有大氣層,這些有害物質就會擊中我們。地球磁場保護大氣層免遭太陽風的傷害。”

英國地質調查局說,一些推測性研究顯示,地球磁場變弱時,人們就會看到大氣對流層的雲層覆蓋度增加以及兩極臭氧洞變大。這在北半球會特別明顯。臭氧洞區域內的臭氧可能會損失40%,這遠大於目前發生的臭氧量損失量。南大西洋異常區變得越來越大,已經成為一個不容忽視的問題。在該地區上空飛行的衛星比在其他地方遇到的問題更多。天體物理學探測衛星飛行到這個位置時被迫關閉。”

美國宇航局磁層科學家莫娜·凱塞爾博士表示:“非常強的帶電粒子可能對衛星和太空人造成不利影響。”

來源:sciexaminer.com

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