你們知道嗎？我們居住的家園—地球也是有生命力的。在它的“皮膚”深處，有許多熔化的鐵河，這些就是地球的生命血液，圍繞著它的核心跳動。這種可移動的鐵河形成了保護地球的盔甲“地球磁場”，只是沒想到，地球磁場竟然也有保質(zhì)期！
磁極和磁場
讓我們先來看看什么是磁極。地球的磁極是地球磁場的一部分，事實上，地磁極與地理極很接近但不重合。兩極在地球表面，地球沿著穿過兩極的軸自轉(zhuǎn)；而磁極是地球磁場上磁性最強的部分，指北的一端叫北極，另一端叫南極。地理兩極和磁場兩極是不重合的，這導致磁力線同子午線之間存在著一定的夾角，被稱為“磁偏角”。
那么地球的“血液”到底是怎樣形成磁場的呢？其實是這樣的：地核的主要成分是鐵，它由固態(tài)內(nèi)核和液態(tài)外核共同構(gòu)成，其中液態(tài)外核的液態(tài)鐵處于漂浮狀態(tài)，當它靠近內(nèi)核時被加熱，從而浮到外層，浮到外層后，它又逐漸冷卻，重新沉下去，同時地球的自轉(zhuǎn)會帶動液態(tài)鐵繞核運動，從而產(chǎn)生一個能穩(wěn)定維持的磁場。
地球磁場非常重要
許多人夢想一見的美麗的極光就和磁極有著密不可分的關(guān)系。因地球是一個巨大的磁體，磁力線從南北兩極發(fā)出，形成無數(shù)個閉合的磁力線圈，地球就被這些無形的磁力線弧包圍著。外層空間的高能粒子一旦被地球磁力線“捕獲”，就沉降在兩極地區(qū)，神秘的極光也就在這個過程中形成。
地球磁場可以保護地球上的生物免受宇宙射線的影響，一旦地磁場消失，地球上的居民就將會面臨難以抵御的種種威脅。因為磁性層將人類與宇宙中最危險的帶電粒子隔離起來，好似地球的保護罩。一旦失去這一保護罩，連蔬菜和谷物都會因受到強紫外線的輻射而減產(chǎn)，植物的光合作用就會減弱，海洋藻類、魚類將大批死亡。更嚴重的是，人類將因強紫外線輻射而患上皮膚癌，生物將因染色體變化而發(fā)生遺傳性疾病，某些生物，包括高級智能生命，將面臨滅頂之災(zāi)。
地磁場的弱化會對人類社會造成嚴重打擊。如果磁場減弱可能會干擾地球衛(wèi)星的運行軌道，比如此前遭受宇宙射線干擾的衛(wèi)星就曾出現(xiàn)過不同程度的損壞。加上我們生活在一個數(shù)據(jù)統(tǒng)治的時代，一切都依賴于衛(wèi)星發(fā)送和存儲數(shù)據(jù)，如果世界上的衛(wèi)星遭到破壞或喪失正常功能，我們所熟悉的生活將永遠改變。因此，地球磁場對我們來講是非常重要的。
地球磁場的移動
早在1831年，英國探險家詹姆斯·羅斯就注意到地球中心地帶的熔融鐵、鎳正在源源不斷地釋放能量。同時，地球北磁極處的磁場特別湍急，使地磁極在加拿大北極圈內(nèi)的運動難以預(yù)測。地球磁場的移動原因至今仍是一個謎，目前還沒有確鑿的證據(jù)來解釋這一現(xiàn)象。
雖然原因成謎，但科學家通過調(diào)查，認為在過去的10萬年中，地球磁極曾發(fā)生過3次移動，第一次是北極從加拿大西北的育空地區(qū)移至格陵蘭海；第二次是從格陵蘭海移至哈德遜灣；第三次是從哈德遜灣移至目前這個位置。大約100年前，地磁北極位于加拿大北部海岸附近，如今已移至北冰洋中，正向俄羅斯西伯利亞方向移動。英國地質(zhì)勘查研究所研究人員報道：“地球磁場是以大約每年50千米的速度移動?！?/p>
目前，地球磁場以大約每年50千米的速度移動，但有不斷加快趨勢。地磁學家預(yù)言，地球北磁極移動的速度如果不斷變快，就會變得越來越不可預(yù)測了。有可能在50年左右阿拉斯加的極光就會消失，同時在西伯利亞和歐洲可能看見北極光！
地球磁場模型
為了精準記錄磁極的移動情況，科學家們通過使用衛(wèi)星圖像來研究當前磁場的具體位置，并繪制了“世界磁場模型”。該模型是導航系統(tǒng)的重要依據(jù)之一。它的應(yīng)用范圍涉及船舶導航的地理定位系統(tǒng)、智能手機跟蹤器以及地圖定位。除此之外，它還為不少手機內(nèi)置指南針，為地圖或《精靈寶可夢》等增強現(xiàn)實游戲指明方向。
此外，除了船只定向、手機定向和導航以外，地磁場模型在礦產(chǎn)資源勘探、地震火山監(jiān)測預(yù)警、水下目標探測、衛(wèi)星設(shè)計和運行、電網(wǎng)運行以及軍事國防等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。比如，在石油工業(yè)的定向鉆井中，就會用到地磁偏角找正北方向，能夠有效避免其他定向設(shè)備在鉆井過程中因為高溫高壓而出現(xiàn)偏差，提高了鉆井定向的準確度。
然而，這卻是一個“命途多舛”的版本。地球磁場模型于2015年問世，本來預(yù)計將持續(xù)應(yīng)用到2020年，然而，地磁北極移動太快，地磁圖不及時更新的話，會影響到所有的導航系統(tǒng)，特別是在極區(qū)北極圈以內(nèi)。因此世界地磁學家采取了罕見的行動，定于2019年1月30日緊急更新“世界地磁模型”，因為科學家們意識到，地磁移動導致的不準確性已超出導航能夠接受的（安全）誤差范圍。
地球主磁場模型的更新周期是基于地球主磁場的長期變化特征，以及觀測技術(shù)、觀測資料的處理周期而定的?？茖W家認為隨著觀測技術(shù)的發(fā)展，觀測資料處理技術(shù)以及數(shù)據(jù)計算速度的提高，科學工作者對地磁場認知程度的加深，以及空間天氣預(yù)報和人類生活的需要，地球主磁場模型的更新周期將會縮短。
地球磁場南北極反轉(zhuǎn)
關(guān)于近來的快速極移，學術(shù)界有兩種觀點：一是來自地核深部的快速磁流體波；另一種是來自加拿大下方地核內(nèi)的液態(tài)鐵水的高速射流。目前普遍認為加拿大下方的高速射流導致了磁極向西伯利亞方向移動。由于地核具有液態(tài)的外核和固態(tài)的內(nèi)核，在溫度和密度差異的條件下，外核流體在地球自轉(zhuǎn)系統(tǒng)中發(fā)生對流，從而產(chǎn)生了自激發(fā)電機過程。北磁極的快速運動可能就是與加拿大地下的液態(tài)鐵高速射流有關(guān)。
有部分研究人員認為，快速極移和可能發(fā)生的地球南北極反轉(zhuǎn)很有關(guān)系，因為除了北磁極在向西伯利亞方向移動，科學家還觀察到地球磁場出現(xiàn)了空洞，由此推斷地球兩個磁極可能在將來會重新確定方位。其實，近年來科學家們一直在為磁場可能發(fā)生的翻轉(zhuǎn)做準備，這種南北極轉(zhuǎn)換的自然現(xiàn)象每20萬到30萬年就會發(fā)生一次?？茖W家警告說，一旦這個過程開始，可能需要1000年才能完成。在這一過程中，宇宙高能輻射將比以往更容易接近地球，導致一些地區(qū)無法適宜人類居住，更嚴重則會導致整個物種滅絕。
不過，科學家也表明人們不需要太慌張，現(xiàn)在發(fā)生的地磁北極的位置改變并不會影響生活在美國紐約、英國倫敦或中國北京等北極圈以外地區(qū)的人們使用智能手機。地磁南北極反轉(zhuǎn)也不會那么快發(fā)生，所以我們還是放心地好好生活吧。
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