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地球磁場的變化要比人類想象的快十倍!

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磁場強(qiáng)度在地核和地球表面的位置會隨著時間發(fā)生變化，以致會發(fā)生磁極逆轉(zhuǎn)。之前預(yù)估這一過程需要數(shù)千年，但最新科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)磁場方向的變化速度比曾經(jīng)模型預(yù)測的快10倍，比現(xiàn)代觀測到的快100倍。

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新模擬將100000年之間磁場的變化呈現(xiàn)在人類的眼前。

當(dāng)太陽噴射出的冠狀物體接觸到地球的磁場時，一場盛大的燈光展會在天空出現(xiàn)，如上圖出現(xiàn)在冰島的北極光。

地球動態(tài)磁場的變化比任何科學(xué)家預(yù)測的還要快。

磁場像是一個氣泡包裹著地球，阻止有害的宇宙輻射和太陽光進(jìn)入地球，并牽制著大氣層。但每幾百萬年，磁場的兩級會調(diào)換位置。上一次這樣的事情發(fā)生在780000年之前，這樣的變化預(yù)計(jì)需要幾千年來完成，每一年移動一度左右。

學(xué)者在最近的一片文章中指出，類似于這樣磁場方向顯著的變化，可能比預(yù)期得要快十倍，比起最近的觀測要快一百倍。

地球內(nèi)部的熔巖鐵在不斷晃動，變換位置，有時會穿過超過2800千米的距離，如此控制地球的磁場。由于翻滾，可導(dǎo)電的巖漿產(chǎn)生出正負(fù)電極，如此決定磁性南北極的位置，與看不見的磁場線的形狀。

上圖：地核

磁場與地球核心的關(guān)系很復(fù)雜，他們串聯(lián)的流動使得一些區(qū)域有著強(qiáng)力的磁場。一些區(qū)域的磁場則較弱，并在不同時期不同，克里斯托弗·戴維斯，這項(xiàng)研究的領(lǐng)頭者說道。他是英國利茲大學(xué)地球與環(huán)境學(xué)院的一名副教授。

在地球熔巖的核心，“熔巖的流動扭曲，延長磁場，變化的磁場進(jìn)一步影響著熔巖的流動，抵抗著它所經(jīng)歷的變化”，戴維斯在一封郵件中如此對《科學(xué)在線》說道。

“熔巖的流動是湍流，簡單來講，與滾水在鍋中的流動相似?！彼绱私忉?，“所以流動與磁場的關(guān)系在不同的位置不同?！睋Q句話說，當(dāng)液態(tài)的核心“沸騰”時，熔巖的運(yùn)動在不同的區(qū)域?qū)е铝松希蛳路较虻拇帕?，緊接著繼續(xù)導(dǎo)致了地球感受到磁場的不同。

上圖：電腦模擬展現(xiàn)出正常磁極點(diǎn)，與變成反磁極點(diǎn)的過程。線條代表了磁場線，藍(lán)色代表磁場線指z向中心，黃色代表磁場線指向反方向。（圖像由洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室提供）

這種相互影響中的一些變化在今天可被科學(xué)家觀測到，例如在高緯度地區(qū)出現(xiàn)的區(qū)域性高強(qiáng)度磁場，東西向漂浮的磁場特征，以及處于非洲于南美洲之間的一處弱磁場點(diǎn)，稱為南大西洋異常區(qū)。

《科學(xué)在線》報(bào)道稱，幾個世紀(jì)之前，水手的航海記錄中描述著磁場方向的變化，而近幾十年，衛(wèi)星和觀測臺同樣探測到了相似的變化。事實(shí)上，最近的觀測顯示磁場強(qiáng)度在過去的160年中逐漸減弱，說明磁極的反轉(zhuǎn)即將發(fā)生。

“但探測到過去磁場的變化并不容易?！贝骶S斯說。

“我們對極性反轉(zhuǎn)有所了解，但關(guān)于磁場在這幾千，幾百萬年之間如何改變，我們?nèi)砸归_研究?！彼^續(xù)說，“我們的研究致力于找到這個問題的答案：在這些時間線上，磁場方向的變化有多快？”

順其自然

為了找到這個問題的答案，戴維斯與這項(xiàng)研究的共同作者，凱瑟琳·康斯特布爾（位于圣地亞哥的斯克里普斯海洋研究所教授）一起，運(yùn)用了一個由過去100000年磁場變化的數(shù)據(jù)建立的模型。戴維斯表示，磁場的變化會在許多地質(zhì)中呈現(xiàn)出來，例如海洋沉積物，冷卻的巖漿，甚至人類制造的建筑或物品。

上圖：磁場的強(qiáng)度在不同區(qū)域不同

“但就像所有基于地面觀測數(shù)據(jù)的模型一樣，它提供的信息只包括地核之上的部分”，戴維斯表示，“所以我們將得到的結(jié)果與產(chǎn)生磁場的物理原理結(jié)合。”

戴維斯與康斯特布爾發(fā)現(xiàn)，在磁場減弱的區(qū)域，每年變化可高達(dá)10度，這是之前模型預(yù)測的十倍，現(xiàn)代觀測數(shù)據(jù)的一百倍。

模型顯示，當(dāng)大片的熔巖反轉(zhuǎn)方向時，磁場的方向會迅速變化。這一核心性的變化在赤道附近更加常見，與研究者所觀測到的低緯度磁場變化迅速一致。

最后，這篇研究的作者寫道，這一新現(xiàn)象趨勢未來的科學(xué)家將目光聚焦在赤道的附近。

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作者:Mindy Weisberger

FY: mjr

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