天然磁石的成因,恐怕不關地磁場的事兒 | 玉米熊小報No.326

2021-02-13 玉米實驗室


各位大朋友和小朋友,歡迎收聽玉米熊小報,今天是2017年8月31日星期四,這裡是玉米實驗室。

 

大家好,我是跟地質古生物有不解之緣的楊嬰。

 

今天的問題來自一位八歲的小朋友。他的問題是:「天然的磁鐵是怎麼產生的?」說實話,這個問題呀,去年就出現在我們的留言裡了,但是一直沒有引起我的重視。為什麼呢?因為我想當然啊,一句「不就是地球磁場把它磁化了嗎」就把它打發了。作為一名在地質行當摸爬滾打了十幾年的「老司機」,當時的我並沒有把這個問題當回事兒。

 

時隔一年,我在回顧大家的問題時,才發現不對勁兒。小朋友說的天然磁鐵,就是天然磁石,天然形成的吸鐵石,在自然界是很稀有的。它們質地堅硬,顏色黑或棕黑,跟我們在網上買的那種銀光閃閃的吸鐵小扣子不同,那些是合金做的,進行過人工磁化。人類很早就發現天然磁石這種神奇的黑石頭了,它能吸起鐵屑、指示方向,關於它的記載最早可以在古希臘和中國戰國時代的典籍中找到。

 

天然磁石主要由鐵的兩種氧化物組成,一種是磁鐵礦,一種是磁赤鐵礦。別看這兩種礦物都帶一個磁字,其實,普通的磁鐵礦和磁赤鐵礦在地球表面多得很,但它們並不像天然磁石那樣能當指南針用。當然了,如果把它們置於人工強磁場下,確實可以讓它們帶上磁性,但這些天然磁性材料經這樣處理後所帶的磁性並不強,在強磁場撤掉也容易退磁,也就是說磁性會迅速減弱。

 

那麼問題就來了。地球本身的磁場這麼弱,它哪兒有能耐讓普通的鐵氧礦物變身強磁鐵後還長長久久地保持著磁性呢?實際上呢,要論誰磁化了天然磁石,自打發現電和磁是一回事兒後,科學家們就一直不信任地磁場的能力。

 

磁性來源於電流。在每個原子中,都存在著原子核和圍繞它運動的電子。每個原子就相當於一枚小小的磁鐵。在鐵磁性材料中,這些原子會自發地聚集成名為「磁疇」的小型磁化區域。讓幾根長條形的磁鐵吸到一起,我們會得到一塊大磁鐵。與此相似,每個磁疇中的原子也會橫平豎直地排列,這樣,一個磁疇就變成了一根略大的磁鐵。

這些磁疇就像下課操場上的學生,各行其是,面朝哪兒的都有,各自的磁性就相互抵消,對外不顯示磁性。而當它們接近大磁鐵,或被繞上銅線通上電時,這些磁疇就像學生們聽到了廣播操的前奏,齊齊面向操場而立、排好隊,磁性不對衝,便能對外顯示磁性了。

 

外界的磁和電如同看不見的令牌,可以讓一盤散沙似的磁疇火速列隊,勁兒往一處使。地磁場不靠譜,那就上強電流吧?1999年,美國航空航天局的兩位科學家用實驗證明,短暫而強力的電流可以把普通的磁鐵礦變成天然磁石那樣的東西。自然界裡,這樣的電來自天上。對,它就是閃電!天然磁石大多賦存於地表,還經常暴露於高地。這也從一個側面印證了這個假說。

 

現在你知道了嗎?天然磁石是閃電劈出來的!

 

一些看似平常的問題,經常會有令人吃驚的答案。感謝「嚴」這位朋友帶來的問題。希望您還在聽我們的節目,希望您的孩子能滿意這個答案。如果您注意到了這期節目,請聯繫我們的客服小哥(微信號yumikefu01)領取獎品。

 

各位大朋友和小朋友,千萬不要像楊嬰這樣想當然哦。歡迎留言,歡迎提問。玉米熊問答以後會經常露臉,為大家解答各式各樣的問題。

 

這裡是玉米實驗室,這是今年最後一期暑假小報。新學期了,讓我們從明天開始繼續,每天一張放學小報。


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