地球磁場轉換時會發生什麼

2021-01-20 宇宙解碼

         地球的磁場保護地球上的生命,將我們從有害的輻射中保護起來,並且能調節氣候。所以,如果,磁場徹底翻轉過來,或者坍塌到一起,我們會面對什麼?

  

  磁氣圈基礎

  由於地球深處產生的電流一直處於動態變化中,所以,磁氣圈是一種流體力,它的強度和方向,會不停的改變。

  地心

  地球的核心是一個主要由鐵組成的實心,大小約等同於月球。它的溫度很高(5000-7200℃),等同於太陽表面,但由於重力,上面的東西全部在擠壓它,使它保持固體狀態。

  這個實心核的外圈基本是有鐵鎳合金構成。溫度相近(4000-5000℃)但壓力較小,這一圈外核為流體。

  外核之外是一層熱乎乎的濃稠的巖石,叫做地幔,「像瀝青一樣緩慢地流動」。溫度範圍從靠近地殼的871℃到靠近外核的2204℃。與外核相比,它夠涼了。


  電流

  內核與地幔之間的溫差把地球變成了一個巨大的磁鐵。近期的理論解釋到:

  內核與地幔之間的溫差需要達到1500℃,才能激發「熱運動」,並和地球自轉一起,形成磁場。

  這種流體的熱運動產生的感應電流,形成了磁氣圈:

  磁場的產生需要幾個條件:

1,必須有導電的流體

2,必須有足夠的能量讓流體以適當的模式,高效地流動

3,必須有個磁場「種子」,在外核中有足夠的能量驅動流動,並且和地球的旋轉一起,產生了適當的流動模式,現存的太陽磁場起到了種子磁場的作用。流動的熔鐵,通過了現存的太陽磁場,產生了電流,這股新產生的電流會形成一個磁場……


不斷變化的磁場

  由於系統的流動性,磁場也必然不會一成不變,而是不斷變化著強度,方向,和極性。

  方向

  從1831年James Ross第一次定位到現在,磁北極已經移動了600英裡,而且最近幾年,這個過程從平均每年10千米加速到了每年40千米。預計幾十年後,它將從現在的南北美移到亞洲。

  強度

  200年來,磁場強度「弱了15%」。因為磁場從一些輻射中保護著地球表面,如太陽耀斑,日冕拋射。如果磁場徹底消失,將會產生一系列後果:

        地面輻射強度將上升……

        導致更多癌症,但只是輕微地……

        太陽風暴下,電網失效是個大問題……        

        地球氣候也會發生變化……

一些推理研究認為,地球磁場衰弱將增加對流層中的雲彩規模,提升兩極臭氧層空洞。


  兩極反轉

  兩千萬年內,兩極有過反轉,作為自然規則的一部分,平均每20萬-30萬年一次。不過,最近的一次反轉遲遲未來,上一次磁極反轉是在78萬年前。

  儘管科學家們還不能確定,不過有人相信,磁極翻轉與外核的對流有關,在那裡,像氧,硫磺,矽等較輕的成分會上升到核幔邊界。就像海床沉澱物一樣堆積,這些東西從核裡「掉」到地幔界面。一旦聚集足夠多的沉澱物,它就會像雪崩一樣,滾到外核,冷卻。有人推理說:「大量的核幔邊界雪崩會擾亂地球發電機,造成地球兩極磁場坍塌。」


  緩慢反轉


  從巖石和沉積物上的磁特性,科學家們了解到,磁極會周期性的換地方。因為這些反轉過程會持續20萬年甚至更多,所以1千年到1萬年才會有變化:

  這不是突然翻轉,而是個緩慢的過程。在這個過程中,磁場強度會先變弱,磁場會便複雜,會先出現多個磁極一段時間,然後恢復磁場強度,在相反的方向構建磁場線。

        從近幾世紀來看,科學家們相信,我們正接近另一個長期翻轉。許多人輕視了這個過程對人類的危險,無非是認為磁氣圈幾乎不會消失,所以在反轉過程中,地球上的生命仍然會受到保護。

  然而,如果磁場顯著衰弱,我們很可能會遇到麻煩。事實上,有些研究員認為,「尼安德塔人的滅亡和同時期出現的磁場衰弱有著直接聯繫。」


  快速反轉


  近年內,科學家有證據表明,磁極翻轉可能會發生的很迅速,儘管尚不清楚它是否能完成徹底的磁極反轉。

  1960年代晚期,在法國中央高原拉尚村莊附近,科學家發現了一些不完備的證據,讓他們相信,在4萬1千年前發生過極迅速的短期磁極反轉(與尼安德塔人從歐洲消失同期)。

  另一個快速反轉的證據發現於1995年,在俄勒岡州Steens山凝固的巖漿中。那裡,巖石裡的磁性晶體顯示,發生過一次超快速磁極轉換,磁極「以平常的一萬倍速度,每天6度」的速度移動。

  在那種速度下,一次完全的磁極轉換會在幾個月內完成,而不是上萬年。因此科學家們尚存懷疑,直到,2010年在內華達巴特爾山找到了更多的證據,在那裡,顯示「磁場在一年內移動了53度」。

  更近的話,2012年,科學家們重新遭遇了拉尚事件,這一次是在檢測從黑海,南太平洋,北大西洋沉積物的過程中。他們的發現很驚人:

  這次磁場兩極的幾何反轉,也就是磁場線指向與今日相反的方向,只用了440年,在那時磁場強度只有今日的四分之一。而在這個過程中,磁場更弱,僅有今日的5%。結果就是,地球幾乎失去了抵抗宇宙射線保護罩,暴露在了超高的輻射下。

  儘管沒有直接因果關係,黑海沉積物內核還顯示,在同時期內發生過另兩起極端事件:

        上一個冰期有許多氣候突變……

        萬年一次的北半球火山噴發……

相關焦點

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    地球磁場   根據目前對地球內部的了解,科學家認為地球的核心是由熔化的鐵組成的這些液態鐵流動時產生了電流,這一電流創造了地球磁場,使得地球像條形磁鐵一樣擁有南北兩極。   地磁場對地球上的生命來說具有重大意義,它能保護地球上的生物免受宇宙高能粒子的侵襲。
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    如果地球的南是北,北是南呢?就像780000年前一樣?地球磁場已經存在了至少42億年,它就像一個巨大的盾牌,保護我們的星球免受宇宙輻射的灼傷。翻轉磁極不會使地磁場消失,但它會把地球上所有暴露在更高輻射水平下的東西都剝離掉。但我們是否仍有保護我們的大氣層?在弱磁場下,來自太陽的熾熱粒子會猛擊我們的臭氧層並刺穿它。額外的紫外線輻射會損傷人體組織並引起突變。我們的技術會有危險嗎?當然。
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    地球磁場能夠保護我們免受太陽輻射的危險。如今地球磁場正在變得越來越不穩定,南北磁極會轉換嗎? 而在較近過去的1.5億年裡,地球磁場每隔60萬年翻轉一次,在更近些的1千萬年至20萬年裡,地球磁場轉換的速度繼續加快,每隔20萬年至25萬年就翻轉一次。維科萊恩說:「這些證據表明,地球磁場過去要比現在穩定得多,磁極逆轉的頻率也要低得多。」 下一個磁場逆轉事件會很快到來嗎?這很難說。
  • 地球磁場的南北極發生顛倒會怎樣?
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    美國NASA發出一則報導:地球兩極的磁極正在發生翻轉。這個關於磁場的消息,對人類和地球生態來說究竟意味著什麼?但我們要知道,地球的磁極一直都在發生變化,而不是現在才開始。其實,地球的生態並沒有發生巨大的改變,反而因為人類的破壞環境,對地球生態造成了巨大的影響。那麼,接下來就讓我們來詳細了解一下吧。
  • 地球的磁場是什麼?它會翻轉嗎?它的翻轉會帶來什麼?
    本文參加百家號科學#了不起的天文航天# 系列徵文網友:我在一些地方看到地球的磁場在未來某時會翻轉。這是真的嗎?如果是的話,這回有什麼影響?重力會受到影響嗎?當內外地核的轉動形成了特定的組合時,地磁場將快速地翻轉。例如,在30000年前凝固的巖漿顯示,地球的磁場在當時和現在是相反的方向。地質成分中的證據表明這種翻轉可能在1000年,甚至短於100年間發生。這類磁場翻轉的現象是通過分析海底巖層發現的。新的海底巖層在大洋中央的海底山脊中形成,當這些山脊上的巖漿凝固時,巖漿中的礦物會沿著地磁場的方向固化。
  • 如果地球磁場的南北極發生了翻轉,人類該怎麼辦?確實引人深思!
    地球的磁場已經在變化,這可能意味著兩極正在翻轉,雖然我們還不能確定逆轉是否在近在咫尺,但這完全在可能範圍之內。當你考慮地球的歷史時,極點倒轉並不是很罕見,但這一次可能會對人類產生嚴重的影響。觀察及影響為了確定翻轉是否即將發生,科學家們,開始使用衛星圖像和複雜的計算來研究磁場的移動。科學家發現鐵水和鎳正在從地球核心邊緣的偶極子排出能量,這是地球磁場產生的地方。他們還發現,北極磁極特別湍急,但難以預測。
  • 科學家發現地球磁場出現「分裂」!會帶來什麼影響?
    研究人員們也認為,現在這個凹陷正在分成兩半,這讓科學家們很想知道到底發生了什麼,不知道原因。 當然如今只能給予如今正在發生情況的說明,以及未來可能帶來的威脅說明。 如果地球磁場徹底「分裂」,會帶來什麼影響?
  • 什麼是地球磁場?
    科學家們在對地磁場的研究中發現,地磁場是變化的,不僅強度不恆定,而且磁極也在發生變化,每隔一段時間就要發生一次磁極倒轉現象。早在二十世紀初,法國科學家布律內就發現,70萬年前地磁場曾發生過倒轉。1928年,日本科學家松山基範也得出了同樣的研究結果。第二次世界大戰後,隨著古地磁研究的迅速發展,人們獲得了越來越多的地磁場倒轉證據。
  • 地球磁場逐漸減弱,中非出現異象,如果磁場消失會發生什麼?
    筆者:三體-小遙作為我們賴以生存的家園,地球在過去漫長的時光裡經歷了巨大的變化,只不過這種變化隨著時間的流逝變得十分細微,而人類的壽命又遠遠不足以幫助我們見證滄海桑田的一幕。在此基礎上,人們只能寄希望於科學技術,隨著探索的不斷深入,我們漸漸了解到,地球其實受到了多方面的保護,月球就是其中之一,磁場也扮演著重要的角色。當然,磁場看不見也摸不著,所以人們並沒有全面的了解到它的作用。但是在過去漫長的時光中,磁場始終保護著地球上的生物們,如果地球失去了磁場,後果將不堪設想。
  • 研究發現木星會像地球一樣發生磁場改變
    新華社洛杉磯5月21日電(記者譚晶晶)美國航天局日前表示,「朱諾」木星探測器任務團隊首次發現,木星內部磁場也會像地球磁場一樣,隨時間推移發生改變,而這種被稱為「長期變化」的現象很可能是由這顆氣態巨行星的深層氣流引起。