科学家研究地磁爆发（地磁逆转迫在眉睫）

地球磁场是一个既很简单又极复杂的问题。

说它简单，是因为它与我们的生产生活息息相关，即使是三岁小孩都知道他们喜欢玩的指南针是通过地球磁场来指明方向的。

而说它复杂，是因为地球磁场生成的原因、变化的规律以及地球磁场的逆转至今都是科学家们争论不休的议题，地磁学也是地球物理学、空间物理学和地质学中的一门必修学科。

地球磁场与地球自转轴不重合

大家都知道咱们祖先有“四大发明”，指南针便是其中之一，因为有了指南针，远行的人们不会迷路，远洋的水手不会迷航。而大家所不知道的是，地球磁场到底是怎么来的？地球磁场是怎样保护了我们和我们的地球？地球磁场为什么会发生逆转？地磁逆转会不会带来灾难？

地球磁场的产生

地球磁场大约在34.5亿年前的远古地球时期就产生了，对于地球磁场是如何产生的，科学家们则有许多种不同的猜想，主流理论有以下几种：

一、发电机理论：说地球中间是一个炙热的大铁核，铁核周围熔融的铁水流动时产生电流，电流随着地球的转动就产生了磁场，这就是所谓的“发电机理论”；

二、内电流理论：与“发电机理论”类似，他们认为地球内部自带电流，这些电流会产生磁场；

三、永磁体理论：持这种观点的人认为情况没那么复杂，地球之所以有磁场是因为地球在诞生之初它的中间就是块大磁铁，磁铁有磁场所以地球自然就有磁场了；

四、电磁感应理论：这种理论认为地球中部是铁核，它围绕太阳运转，太阳时时刻刻都在向外抛射带电粒子，地球从带电粒子中穿过，因为电磁感应所以也就有了磁场。

地球中央是个炙热的大铁核，铁核的外边是熔融的铁水

到底哪一方是对的呢？

目前为止，地球磁场的“发电机理论”占了上风，大多数科学观测和实验研究结果证明这个理论是相对靠谱的一种说法。

地球磁场是由地球内部金属流动产生的

地球磁场的作用

地球磁场保护了我们这颗蓝色星球。通常认为火星在几十亿年前也曾一度生机勃勃，正因为它体积比较小、内核的铁水冷却得太快，最后不再流动变成了一颗铁疙瘩，所以火星磁场强度只有地球磁场的0.1%~0.2%。失去磁场的火星不但不能保住自己的大气层，还让太阳风长驱直入，将火星变成一颗死寂的星球。

地球磁场阻挡太阳风

地球正因为有强大磁场的存在，才得以将太阳带电粒子远远地挡在外面，阻止太阳风剥离我们的大气层，也使得强烈的太阳辐射能量无法伤害地球上的生物。

地球磁场的漂移与反转

地球磁场是个偶极磁场，也就是说它像一个条形磁铁那样有个N极和一个S极。地球磁极的方向与地球的南北极正好倒过来，S极在北极圈附近，N极则在南极洲。科学家们通过研究发现，地球的磁极位置并不是固定不变的：地球的S极会以40公里/年的速度向西北方向漂移，而地球的N极却没有与之完全对应地移动。

地球磁场S极在加拿大北部漂移路线图

地球磁极不仅仅是无规律地漂移，它还会偶尔来个南北极对调，这就是地磁逆转。

地磁逆转是怎么被发现的呢？它与我们中国古时候制作指南针的工艺有关。早在公元11世纪的时候，咱们中国的工匠就通过把一把铁勺放在火里烧红，然后迅速放在冷水中淬火，铁勺淬火的过程中就在地球的磁场中获取了极性并且固化下来，这把铁勺就变成了可以指引方向的指南针。

指南针

1600年，英国的医生威廉吉尔伯特很偶然地在中国发现了这个制做指南针的工艺，于是不务正业地研究起天文学来，他指出地球是一个有磁性的星球，还写了一本书《De Magnete》，你还别说，后期的地质学家以此为据发现从全球各地火山口流出的火成岩中的剩磁都是存在极性的，岩浆冷却时从地球磁场获得的极性被固定了下来，这就为地质学家们研究当时地球磁场情况提供了依据。

火山岩石记录了古老地磁变化的证据

通过对火成岩剩磁极性方向和火成岩产生的地质年代进行统计分析，地质学家们得出一个惊人的结论：

在我们地球过去的8300万年中，曾经发生过183次地磁逆转，最近的一次地磁南北极逆转就发生在78万年前！

过去500万年间地磁极性的变化情况，上方是现在，下方是过去；黑色部分表示与现在磁场相同，白色部分表示

从上面这个图中我们可以发现，地磁稳定的时间大多只有几十万年，新的一次地磁逆转随时可能发生。

既然咱们地球一直在很稳定地自转、也一直很稳定地围绕着太阳运转，为什么它的磁场会突然做出不规则的变化、甚至发生180度的反转呢？

一个被普遍认可的解释还是与“发电机理论”有关：当地球中间铁核的旋转速度大于地壳旋转的速度时，铁核周围导电的铁水在旋转的过程中因为流动的不平衡产生了电流，按照左手定则，其产生的磁场S极在地球的北极附近；

随着地核的速度渐渐被外层地壳拖慢，地磁场的强度也渐渐减弱下来；

当地核自转的速度越来越低，直至某一天小于地壳旋转速度时，地核与地核周围铁水流动就会发生紊乱，直至产生反向电流。这时候按左手定则，地球附近磁场方向就会发生逆转，变成S极在南极洲而N极跑到了北冰洋。随着地核与地壳旋转角速度差的进一步扩大，地球的磁场也会越来越强。

发电机理论产生地磁场示意图

为了验证这一猜测，美国国家航空航天局NASA运用超级计算机对地球磁场变化的情况进行了模拟，然后他们得出了相同的结论。

NASA对地球磁力线紊乱的计算机模拟

地球磁场的逆转会不会造成地磁消失？

​地磁逆转通常可能会削弱大约5%的地磁强度，当逆转完成后它基本会恢复之前的强度。

通过对古生物化石的断代分析与地磁逆转事件进行比对，科学家们目前还没有找到地磁逆转造成生物大灭绝的确切证据。也就是说，到目前为止还没有证据证明地磁逆转会造成地球生物大灭绝，未来如果发生新的地磁逆转，我似乎没必要过于担心。

目前没有直接证据证明恐龙的灭绝与地磁逆转有关系

需要引起我们警惕的是：在过去的150年里，地球磁场已经减弱了大约10%-15%，并且短期内这种减弱有加速的趋势。磁场强度的大幅度降低到底是新一次地磁逆转的先兆还是一种趋势，我们不得而知，有科学家认为新一轮剧烈的地磁逆转已经迫在眉睫。目前没有直接证据证明恐龙的灭绝与地磁逆转有关系

通常情况下，地磁逆转的过程会长达1000~10000年，在这个过程中地磁场强大约只降低5%。但也经常会有例外，在4.1万年前的最后一个冰河时期里，地磁逆转的过程仅有不到250年。在那次地磁逆转中，地球磁场强度急剧下降，最低时仅有今天的5%！也就是说，地球几乎已经失去了磁场的保护，太阳风长驱直入袭击地球表面、气候发生剧烈变化、北半球发生十万年来最大的一次火山喷发......

这样的灾难今天还会不会重新上演呢？

有一点可以肯定：无论是地球磁场发生逆转还是强度降低，它都是我们人类出现文明之后的第一次巨变，这将给我们的生活带来不小的麻烦，甚至将造成严重的生态灾难。我们无法改变地球内部运行的规律，只能未雨绸缪，尽可能减少灾难带来的损失。

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