(不要走開,文末有彩蛋)
對於地球的生物來說,地磁場是不可或缺的屏障。正是因為地磁場對太陽風的抵抗,才讓地球的大氣層沒有被吹走,提供了生命的契機,也保護生物免受太陽輻射的傷害。
同時,地球上還有鳥類、魚類等大量的生物依靠著地磁場來判斷方向,確保了正確的生活規律。
可想而知,如果沒有地磁場,地球幾乎不可能擁有今天這樣豐富多彩的生物圈。因此,對於地磁場,科學家們始終倍加關注,了解它的動態,探究它的本源。
可是,就在對地磁場進行研究的時候,科學家發現:地球的磁極似乎並不是老老實實留在原處的,而是在不斷移動,這就是所謂的地磁漂移。進一步的研究顯示,磁軸的移動範圍可能遠遠超過了人類的想像,甚至會發生180°的扭轉,這就是地磁反轉。地磁場的變化勢必會導致地球環境的變化,進而影響地球生物的生存。因此,很多人為此表示深深的擔憂,害怕地球會迎來末日。於是,科學家們紛紛展開對地磁漂移的深入研究,想要看看它到底是如何發生的,對地球又有怎樣的影響。
就在此刻,地球的磁極仍然處於漂移過程中。科學家的研究顯示,地球的一個磁極正在從原來的加拿大區域向俄羅斯的西伯利亞方向移動,其速度為每年50-60公裡,已經突破了人類觀測數據的新高。
首先,我們要區分一個概念:地球的北極。根據不同的原理,我們定義了地球的四個北極:
地理北極(geographic North pole):這個概念很好理解,就是以地球的自轉規律假想出的地球自轉軸,在北半球和地表相交的點;
北磁極(north Geomagnetic pole):將地球假想為一個巨大磁鐵,這個「磁鐵」的北極就是北磁極;
北磁極(north magnetic pole):地球的磁場線與地表垂直的點,也就是平時我們使用的指南針所指的點。有趣的是,南磁極和北磁極並不是以地球為中心對稱的,這一點和地磁南北極是不同的;
瞬時北極(instantaneous north pole):地球自轉軸與地球表面相接並且指向天體北極的地方,不過一般不會被科學家考慮,通常我們只考慮前三個磁極。
(圖片說明:地球三個北極的示意圖)
這裡需要說明一下:你可能一直堅持著地磁北極位於地理南極的想法,並且已經認為我沒什麼文化了。不過,關於地磁南北極的定義,目前科學界還有爭議,咱們這裡不加討論,統一認為位於北半球的就是北極。
雖然地球有兩個磁極的概念聽起來有點不可思議,但現實就是這樣的。在這裡,我們討論的磁極漂移,指的是地磁北極的漂移。對於北磁極的漂移,歐洲的科學家們進行了大量的研究,最近得出了一個觀點來解釋這個現象。英國利茲大學的一個團隊解釋說:造成地磁北極漂移現象的原因,在於地核上兩個磁極點的相互影響。也就是說,問題出在地球內部。
我們知道,地球的結構分為地殼、地幔和地核,而地核又分為內核和外核,而這個現象的根源就在於外核。正是地核中的熔融金屬流動發生了變化,才導致了磁極的漂移。在新的流動模式下,地表的磁通量發生了改變。
"這種流動模式的變化削弱了加拿大下方的磁通量,而西伯利亞下方的磁場強度卻在逐漸加強,"Phil Livermore博士在接受BBC採訪的時候這樣解釋說,"這就是地磁北極離開曾經逗留多許久的加拿大北極上空,並且越過國際日期變更線的原因。你可以形象地理解為,俄羅斯北方區域正在取得這場'拔河比賽'的勝利。"他告訴BBC新聞。
(圖片說明:美麗的極光,正是太陽射出的高能粒子和地磁場最強出碰撞而導致氣體粒子電離產生的,不過它更多的是受北磁極的影響,而不是我們正在討論的地磁北極)
19世紀30年代,探險家詹姆斯·克拉克·羅斯(James Clark Ross)在加拿大努納武特地區首次發現了地磁北極。後來科學家發現,地磁北極並不固定,而是在漂移過程中。自上世紀90年代以來,地磁北極的移動速度非常快,並且加速幅度也越來越大。2017年底,地磁北極來到了距離地理北極僅幾百公裡的範圍內。
在最近20年的時間裡,Livermore博士一直在和他的同事們利用衛星提供的數據,監測並記錄地球磁極的變化情況。
(圖片說明:北磁極)
根據目前的情況來看,地磁北極還將進一步漂移,它進入俄羅斯西伯利亞地區的勢頭似乎已經不可阻擋。甚至,隨著它的繼續漂移,未來還有可能來到中國、進入東南亞,最終有可能翻轉。又或者,它也可能會到達某個極限,然後掉頭往回走。"未來它是否會再移動回來,誰也說不準。"利茲大學的科學家說。
地磁北極對於人類的影響已經遠遠超出了自然的範疇,在資訊時代的今天,我們的手機及其GPS定位功能,都依賴於地磁北極的位置。當然,和地球環境的變化相比,這些都是小事。
不過,目前我們也無法預測地磁北極的漂移是否會給地球帶來巨大的傷害。如果真的會造成傷害,那麼我們必須提前準備好一切措施,將傷害降到最低,而不是像幾億年前的動物一樣任憑自然的摧殘。
(圖片說明:地球磁場保護生命免受太陽輻射傷害)
(文末彩蛋:實際上,地球的三個北極沒有一個是永久固定的,即使是地理北極,也在不斷變化,這是美國天文學家賽斯·卡羅·錢德勒於1891年發現的現象,故而稱之為「錢德勒擺動」,其周期約為7年。)