南北极即将翻转吗

,人造卫星收集的最新资料证明,地球磁场已出现数个大洞。科学家分析后认为,这标志着此前预测的南北两极大翻转即将开始。


磁场出现大洞


近日,丹麦行星科学中心一个研究小组详细分析了丹麦“阿斯泰兹”号人造卫星收集的最新资料,在对比新旧数据后惊讶地发现,地球两极的磁场正以惊人的速度变化着,南大西洋和北冰洋的磁场都出现了多个大洞。因此,这些科学家认为,南大西洋和北冰洋下方的液体金属地核(外核)可能出现了巨型涡流,从而影响了其上空的磁场。由于巨型涡流的力量足以逆转其他涡流的方向,因此极有可能令地磁场南北极就此开始大翻转。


地磁产生机理


近一个世纪前,爱因斯坦认为,地球磁场的产生是物理学的主要谜团之一。自那以后,科学家们解决了物理学的大部分问题,但地磁场依然十分复杂,难以解释和模型化。

今天大多数科学家都相信,地磁场是地球内部液态铁质流围绕着地核中心旋转产生的。地球的地核分内核、外核两部分,外核由铁、镍组成的液态金属组成,厚2200千米;内核也是由铁、镍组成,温度很高,密度很大,呈固体状态,半径约1200千米。外核围绕内核旋转就产生了地球的磁场。

近几年来,国外一些科学家相继建立了一些地球磁场模型,可以模拟外核液态金属流围绕内核旋转运动产生的地磁场。第一个模型是1995年加利福尼亚大学的格拉茨迈尔和罗伯茨研制的。他们借助超级计算机,应用流体动力学、热力学、电磁学的原理,考虑了重力、地球旋转和铁的特性,再现了铁质流体流动产生磁场,以及后者对前者的反作用。然而,这个模型以及后来的改进模型离现实仍然较远。这是因为同地核中的铁质流相比,这些模型使用的液态铁质流太粘稠,而且传导性差。原因是当时计算机的运算能力无法满足要求,模型难以贴近地核内部的实际情况。

2002年,美国加州大学伯克利分校的科学家们通过运用三维模拟技术,已经可以比较准确地模仿出地球磁场详细的构造情况了。负责此项研究的史蒂芬·赛特曼教授称,他们的地球磁场模型与以往模型有很大的改进。它大量运用了三维模拟技术,这使得模型的构造更加精密,更加接近实际的情形。取得这个突破的主要原因是大容量、高速度计算机的出现,使科学家们有可能按照地核内部的实际情况进行模拟实验。

赛特曼教授在解释他的模型时称,地球不停地自转和公转,带动地球中心的外核围绕内核运动,从而产生了磁场。通常这个磁场的磁北极、磁南极与地球的北极、南极相对应。有趣的是,受地球自转的角度及速度的影响,地球的两个磁极每25万年左右就要对调一次。而他们的模型能够准确地反映出地球磁场的这些情况。

当然,目前建立的地球磁场模型仍有其局限性,还不能够完全形象地模拟地球磁场产生的详细过程。因为地磁场本身是很复杂的,不同的地理位置有不同的磁场强度。科学家通过对1980年~2000年的地球磁场研究发现,地球磁场存在很大的地理差异:非洲、欧洲和大西洋的磁场变化非常大,而在亚洲、太平洋地区变化较小,变化最大的地区是非洲南端,在这个地区的磁场极性与正常的极性刚好相反。


磁场方向颠倒吗?


根据德国波茨坦地球物理所科学家的研究,地球自诞生以来,其磁场强度一直在发生细微变化。近300年来,磁场强度减弱了约10%,这种减弱趋势似乎还在加速,近50年来速度越来越快。南大西洋的磁场强度衰减表现得尤为明显,20年里减弱了1.0%,近地卫星被宇宙高能粒子击穿的事故,90%发生在南大西洋上空。

科学家指出,如果按这种速度弱化下去,在1000年~2000年内,地球的磁场会不会消失呢?目前仍找不到太多的证据来证明这种推论。据科学家研究,6000年前地球磁场曾经减弱到现今的水平,后来逐渐恢复,3000年前又出现过一次磁场衰减过程。现在地球磁场的衰减要持续多久?地球磁场是否会衰竭?我们是否正处于一个地球磁场两极方向颠倒的开端?

地磁方向倒转历来就有,通过对磁石的分析可以很清楚地了解地球过去磁场方向的确颠倒过,而且平均10万~20万年颠倒一次。但是这种颠倒的规律又不明显,如在白垩纪的3500万年间就没有发生方向的颠倒。目前,科学家虽然已建立起模型,但还不能完全解释清楚产生这种颠倒的机理。

不久前,巴黎地理学会的科学家高斯尔·胡洛特通过观测发现,在靠近地球两极的地方,地球磁场差不多已经完全消失。胡洛特称,这是地球南北两极不久后将要出现大翻转的、再清楚不过的信号。在过去的20多年中,他一直通过人造卫星研究地球的磁场变化。卫星携带的仪器可以对整个地球进行磁场强度和方向的测量,从而知晓分辨能力为100千米的磁场的所有细节。通过研究,他发现地球两极处的外核的液态金属流形成了两个巨大的漩涡,这两个旋转着的漩涡增大和扩散后产生的新磁场,将逐渐削弱和抵消原来的主磁场。这是地球极性产生翻转的第一步。


地磁变化有害吗?


胡洛特称,地球南北极颠倒一下,本不是什么可怕的事。关键是在两极翻转的过程中,赖以保护人类免受太阳高能粒子强烈辐射的地球磁场将会完全消失,地球将整个暴露在各种致命的宇宙射线下;并且会加热大气层上层,引起全球气候改变;损坏所有位于地球近地轨道上的导航和通讯卫星;此外还会使地球上所有的迁徙性动物失去定向能力。

两极翻转过程中磁场消失的时间到底会有多长,这一直是科学家们争论的焦点。根据研究火山熔岩中的铁矿石,一部分科学家认为地球磁场消失的时间将持续几千年,在这几千年内,地球将完全暴露在太阳高能粒子流辐射的致命攻击中。然而另一些科学家则认为,地球两极翻转导致的磁场消失最多只会持续几个星期。

当然,也有一些科学家并不认为地磁减弱是地球磁场方向颠倒的前兆,他们认为,这些只是地球磁场正常的波动,不必大惊小怪。

也许,我们正处在一种两极性颠倒的过程,或者这只是地球磁场波动的一个过程,地磁减弱到一定程度便会再次增强。科学家现在还很难对地磁的“心脏”今后如何跳动做出具体预测,毕竟人们才只了解它的几次跳动而已……

过指南针的人知道,地球就象一个大磁铁,磁北极在加拿大,磁南极在南极洲。指南针是一个小永磁体,小永磁体的南极指向地球的北极,小永磁体的北极指向地球的南极。这是它与地球磁场相互作用的结果。但并不是每个人都知道的是:。指南针的方向并不是从来都指向南方的。


进入20世纪很久之后科学界才弄清楚,地球为什么会有磁场。物理学家很久以前就知道在导体中通过电流会制造出磁场--这就是发电机与电动机二者的基本运作原理。目前一般可接受的关于地球磁场的理论,涉及到地球液态核心的行为。在我们脚下大约两千英里处,温度接近6000度(大约相当于太阳表面的温度),压力大约是大气压的一百万倍。在这种条件下核心里的镍和铁是液态的。再往深处。在更大的压力下,原子被挤压再一起,不能流动遂成为一种固体。也就是说地核是由两部分组成,即:上地核(液态)、地核(固态)。根据地震波测定,地球内部大约有1500英里的厚度是液态的。


象这样的液态金属在旋转中产生磁场,磁场又再产生较强的电流,如此反复形成强大的地球磁场。科学家都相信地球和太阳的强磁场都是这样建立起来的。没有液态核心的天体(如月亮和火星)不会有(事实上也没有)这样强大的磁场。


但有一件令人惊讶的事实:地球的磁场并不是永远指向同一个方向。每隔一段时间,它似乎就反向一次。曾经有过一段时间,磁北极是在南极洲,而磁南极最后的一次反向大约发生在场5万年前,地点是在格陵兰的附近。国外科技界把这种现象叫“地球磁场逆转”。


那么“地球磁场逆转”是如何被发现的呢?原来火山爆发时我们可以看见熔融的岩浆溢流,这在地球历史是很常见的。岩浆常常含有细小的铁矿颗粒,每一个颗粒在地心深处磁场的感应下都可以看作是一个小指南针。在液态状况下这些颗粒将自身定向为与地心磁场方向相同。冷却后这些颗粒的指向就永远被锁定在结晶的结构里。无论地壳板块移动到那里这些颗粒的指向不变。换句话说岩石“记忆”了它在形成时与地心磁场的相对位置。关于这些记忆的研究是地质学的一大领域,称作古地磁学(paleomagnetism)。现在观测时的剩余磁性的观测研究,主要表明这些古岩石的剩余磁性的方向,即形成岩石时受到地球磁场磁化时的地球磁场方向,有的同现在的地球磁场方向相同(称为正向),有的同现在的地球磁场方向相反(称为反向)。


大家知道是地球磁场屏蔽了宇宙射线尤其是太阳风的袭击,保护了地球所有生命的延续和进化。如果地球磁场一旦在逆转的过程种,必然先消失,那么地球上的生命必然遭到灭顶之灾。根据达尔文的进化论我们知道生物进化是一个缓慢的过程。高等生命是需要数亿年时间的进化。这样看来说“地球磁场逆转”与生物学相互矛盾。


“地壳弦动”(大陆漂移)不但解决了“地球磁场逆转”的疑难问题,同时也解决了南极有煤、非洲大陆有冰川遗迹、大洋脊磁场异常、我国南方有冰臼等许多自然之谜。“地壳弦动”是地球存在的第三种基本运动。用语言文字很难表达清楚。我们利用下面的实验装置就能很好的理解“地壳弦动”的原理了。


找一个《铁壳“地球仪”》(代表地壳)把轴去掉。用两个磁铁吸在“地球仪”的南、北极上。再把磁铁用万能胶粘在支架上(代替地核)。“地球仪”的南、北极与地面成23.5度,我们把地球比做太阳,所以必须是23.5度。利用水的浮力克服地球引力,地球仪的重量等于水的浮力(在这里利用地球的引力代替太阳的引力)。这样就等于“地球仪”的上下方向,由地球的引力和水的浮力固定了。左右方向由磁铁固定。再找一个圆柱型磁铁-减速器-微型电动机。磁铁粘在减速器的输出轴上,电动机通过减速器使磁铁缓慢旋转。把旋转的磁铁靠在“地球仪”前面的赤道位置,这样前后的方向也固定了等于漂浮在太空。通电后,“地球仪”与支架产生差速运动,旋转若干圈后“地球仪”的南北极点与支架发生了180度的变化。支架的南北极没动,可“地球仪”的南北极却旋转了180度。重复上面的步骤。也就是地壳磁场来回逆转。


把支架的南北极水平放置:通电旋转,无论多长时间,“地壳”与地核的相对位置不变。


把支架的南北极与地面成45度角放置:通电旋转,在很短的时间内,“地壳”与地核的相对位置频繁的交换方向。这说明“地壳磁场逆转”(注意不是地球磁场逆转)的时间长短,与地球自转轴在太空的倾斜度有直接的关系。倾斜45度最快。否则就慢。


通过上面实验装置的观察,我们不难看出,是地壳板块在有磁场的地核上弦动,火成岩和沉积岩的感应剩磁场才有了来回反向的现象,而记录了地壳与有磁场的地核相对位置。所谓的“地球磁场逆转”问题是国外科技界以现象代替本质的错误结论。地球磁场是保护地球所有生命延续的屏障,它即不会逆转也不会消失,所以我们不必杞人忧天.



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