独木帆 >首页 >科学 >正文

科学家警告:地球磁极将发生反转

漫步宇宙 2018-02-06 22:13:50 阅读:

在过去的200年时间内,地球磁场已经出现了幅度为15%的减退,随着时间推移,地球磁场还会继续衰减。科学家担忧,地球磁场的快速减退将最终导致磁极出现反转现象,如果地球磁场出现磁极反转,将会使地球上的生物暴露于灾难性的空间辐射当中。

科学家警告:地球磁极将发生反转

地球磁场是地球周围空间分布的磁场

欧洲航天局研究发现,地球磁场在很大程度上是由地球内部深达3000千米的物质运动形成的。地核边缘外层存在着融化的铁,铁流运动形成了地球的磁场。除此以外,围绕地球运行的、存在于太空中的电流也有助于地球磁场的形成。

地球磁场是地球周围空间分布的磁场。它的磁南极大致指向地理北极附近,磁北极大致指向地理南极附近。磁力线分布特点是赤道附近磁场的方向是平的,两极附近则与地表垂直。赤道处磁场最弱,两极最强。地球表面的磁场受到各种因素的影响而随时间发生变化。

地球核心物质受到的压力较大,温度也较高,约6000°C,内部有大量的铁磁质元素,物质变成带电量不等的离子体,即原子中的电子克服原子核的引力,变成自由电子,加上由于地核中物质受着巨大的压力作用,自由电子趋于朝压力较低的地幔,使地核处于带正电状态,地幔附近处于带负电状态,情况就象是一个巨大的“原子”。

科学家认为,由于地核的体积极大,温度和压力又相对较高,使地层的导电率极高,使得电流就如同存在于没有电阻的线圈中,可以永不消失地在其中流动,这使地球形成了一个磁场强度较稳定的南北磁极。另外,电子的分布位置并不是固定不变的,并会因许多的因素影响下会发生变化,再加上太阳和月亮的引力作用,地核的自转与地壳和地幔并不同步,这会产生一强大的交变电磁场,地球磁场的南北磁极因而会发生一种低速运动,造成地球的南北磁极翻转。

科学家警告:地球磁极将发生反转

强烈的宇宙射线激烈撞击地球附近的宇宙空间

在过去的200年时间内,地球磁场已经出现了幅度为15%的减退,随着时间推移,地球磁场还会继续衰减。科学家担忧,地球磁场的快速减退将最终导致磁极出现反转现象,如果地球磁场出现磁极反转,将会使地球上的生物暴露于灾难性的空间辐射当中。

以上科学观察发现是由欧洲航天局的科学家经过研究做出的。如果按照当前的地球磁场衰减速率估计,接下来的2000年时间内,随时都有可能会出现磁极反转现象。按照目前的观测结果,地球磁极正在按照5%的幅度发生着位置变化。地球磁极位移并非什么新现象。磁极反转在地球形成之后已经发生过很多次了。大约在78万年前,地球发生了有史以来的、距离人类最近的一次磁极位反转现象,下一次反转也正处在即将发生的过程当中。

据欧洲航天局估计,地球磁场在一般情况下,每20-30万年会出现一次反转现象。这一现象发生时,地球的磁极会出现一次彻底的反转。南极和北极的位置会相互翻转。这种翻转现象是暂时的,不是永恒的,经过一段时期之后,地球磁极会恢复原来的位置。但是,磁极反转导致的结果可能具有严重的破坏性。

地球磁极为什么会出现反转现象?

根据地磁场起源理论,地磁场磁极之所以发生倒转,是由地核自转角速度发生变化而引起的。地壳和地核的自转速度是不同步的,现阶段地核的自转速度大于地壳的自转速度。然而,40亿年前,情况却不是这样,那时地球表面呈熔融状态,月球也刚刚被俘获,地球从里到外的自转速度是一致的,地球表面不存在磁场。

但是,随着地球向月球传输角动量,地球的自转角速度越来越小。同时,地球也渐渐形成了地壳、地幔和地核三层结构。地球自转角动量的变化首先反映在地壳上,出现了地壳自转速度小于地核自转速度的情形。这时,在地球表面第一次可以感受到磁场的存在,地核以大于地壳的自转速度形成了地磁场。按照左手定则,磁场的N极在地理南极附近,磁场的S极在地理北极附近。

地壳与地核自转角速度不同步,这种情形并不能长久地保持下去,地核必然通过地幔软流层物质向地壳传输角动量,其结果是地核的自转角速度逐渐减小,地壳的自转角速度逐渐增大。当地壳与地核的自转角速度此增彼减而最终一致时,地磁场就会在地球表面消失。地核与地壳间的角动量传输并不会到此为止,在惯性的作用下,地壳的自转角速度还在继续增大,地核的自转角速度继续减小,于是出现了地壳自转角速度大于地核自转角速度的情形。这时,在地球表面就会感受到来自地核逆地球自转方向的旋转质量场效应。按照左手定则判断,新形成的地磁场的N极在地理北极附近,S极在地理南极附近。

从较长的时期看,整个地球的自转速度处在减速状态,但地壳与地核间的相对速度却是呈周期性变化的,这就是每隔一段时间地球磁场就要发生一次倒转的原因。

科学家警告:地球磁极将发生反转

地球的固态铁内核大致和月球一样大,它被液态的外核,一种铁合金所包围。对流驱动外核运动,产生地磁场。

磁极反转会引发严重的气候变化、会导致大规模的电网故障。地球磁极反转还会弱化覆盖整个地球的磁场强度。地球磁场强度减弱之后,有害的太阳风会随着电磁辐射冲击地球表面。与大众的看法相反,地球拥有四个极点、而非两个极点。其中两个是地理上的南极极点和北极极点。另外两个极点是由地核形成的。这两个极点被称为地磁极点。地核及金属物质运动产生地磁极点及地球磁场,地球磁场能够在地球表面之外向太空延伸,深入太空的幅度可达6.37万千米。

科学家警告:地球磁极将发生反转

太阳活动及太阳表面爆发会对地球造成影响,地球磁场对地球起到保护作用

欧洲航天局研究发现,地球磁场在很大程度上是由地球内部深达3000千米的物质运动形成的。地核边缘外层存在着融化的铁,铁流运动形成了地球的磁场。除此以外,围绕地球运行的、存在于太空中的电流也帮助形成了地球磁场。岩石圈上层区域的岩石对地球磁场的形成也有一部分的贡献。科学家经过对地球磁极的研究发现,地球磁极的逐步位移给大西洋南部海域上空的卫星造成了极为严重的影响,地球磁极位移使得带电粒子能够穿过地球磁场屏蔽,进入地球的大气层上层区域。

科学家警告:地球磁极将发生反转

太阳表面的强烈太阳耀斑,能够对地球的无线电通信造成干扰。

地球磁极反转将使得有害的太阳辐射轰击地球表面、导致大规模电力系统故障的发生、引发严重的经济损失,最终将导致严重的灾害。这种翻转还将影响环绕地球运行的人造卫星,导致卫星通信发生障碍。

英国兰卡斯特大学太空科学家吉姆·维尔德表示:“地球拥有一个双层防护罩。太空充满能够对生物组织造成严重伤害的物质。如果地球没有大气层,这些有害物质就会击中我们。地球磁场保护大气层免遭太阳风的伤害。”

英国地质调查局说,一些推测性研究显示,地球磁场变弱时,人们就会看到大气对流层的云层覆盖度增加以及两极臭氧洞变大。这在北半球会特别明显。臭氧洞区域内的臭氧可能会损失40%,这远大于目前发生的臭氧量损失量。南大西洋异常区变得越来越大,已经成为一个不容忽视的问题。在该地区上空飞行的卫星比在其他地方遇到的问题更多。天体物理学探测卫星飞行到这个位置时被迫关闭。”

美国宇航局磁层科学家莫娜·凯塞尔博士表示:“非常强的带电粒子可能对卫星和宇航员造成不利影响。”

独木帆(www.xieshudeng.com)版权所有 桂ICP备17010736号 关于我们 | 广告服务 | 诚聘英才 | 联系我们 | 免责申明 | 举报投诉须知