地球磁場方向正在以10倍的速度發生變化

2021-01-16 星空天文

地磁方向變化速度比之前人們認為的快10倍。


地出。Wikipedia


利茲大學和加州大學的最新研究結果表明，地球磁場方向的變化速度比之前人們以為的快10倍。


該研究讓人們對地表下方2800千米處流動的鐵，及其在過去10萬年間對磁場運動的影響方式有了新認識。


地球磁場是由外地核中熔融金屬的流動產生並維持的。液態鐵的運動產生了電流進而產生了磁場。磁場不僅可以導航，還能夠保護我們免受地外輻射的傷害，並使大氣層得以保留。


地球磁場方向是會一直變化的。衛星能夠探測和追蹤磁場當下的變化，但磁場在此以前已經存在了很久。為了研究磁場的演化，科學家需要分析隱藏在沉積物、熔巖流和人造物中的記錄。精確追蹤地核磁場信號極具挑戰性，因此通過這種方式得到的磁場方向變化速度仍是有爭議性的。


利茲大學和加州大學的研究人員的嘗試則不同於以往。研究人員綜合考慮了計算機模擬的磁場產生過程，以及最新公布的近10萬年間地磁方向變化特點重建數據。結果發現，地磁方向的變化速度，比有記錄以來地磁方向變化最快的年份高了10倍。


研究人員發現，地磁方向的快速變化與局部磁場變弱有關。這意味著這些變化通常發生在地磁兩極翻轉，或磁極距離地理兩極很遠時。

最清晰的一例發生在大約39000年前，當時地磁極的漂移速度達到了每年2.5度。漂移與局部磁場的偏弱有關，而該地磁異常區位於中美洲西海岸外的海中。發生在這段時間內的地磁極漂移，是全球性的「拉香普（Laschamp）」地磁漂移事件的後續。該事件導致地磁極在大約41000年前發生了翻轉。


計算機模擬能夠向研究人員提供與事件起源有關的更多細節。分析結果顯示，地磁方向在發生快速變化時，液態外地核表面的反向通量帶運動也相當活躍。這些反向通量帶大多分布在緯度較低的區域。


研究人員表示，地磁方向的快速變化，是液態地核某種極端行為的外在表現，因此它們能夠為我們提供許多與地球內部有關的重要信息。而讓計算機模擬儘可能精確地反映地磁的真實行為，則是一項極具挑戰性的工作。


[參考] Rapid geomagnetic changes inferred from Earth observations and numerical simulations, nature.com/articles/s41467-020-16888-0


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