地磁场方向的变化

地球已有四十多亿年的历史。在这漫漫的历史长河中,地磁场产生的原因及沧桑变迁的过程,是人们很想知道的事情。人类有文字记载的历史不过四五千年,科学家研究地磁也是近几个世纪的事情。地球磁场的变化靠我们人类是说不清楚的。但是地球自身用特殊的“语言”已向人们讲清了自身磁性沧桑变迁的历史。

地壳中的火山岩石清楚地“记载”了地磁的变化,这些岩石正是地磁强衰变化的“见证人”。自从我们的地球形成以来,地球上各处频频出现火山爆发。每一次爆发时都从地球内部喷射出大量熔融的岩浆。当熔岩渐渐冷凝结晶时,它里面的结晶体便会按照当时地磁的方向整齐地取向排列起来。采用现代检测手段,如放射性检测方法,可以很容易推断出熔岩冷凝结晶的年代。

最令人惊讶的发现是地磁的强度和方向几经循环变化,地磁强度由强到弱,直至变为零值,然后地磁方向倒转变化,再由弱变化至反方向的最强。根据对这些火山岩的精确测定,在过去四百万年内,地球磁场的方向已经先后倒转变化过九次(即地磁的N极和S极相互南北移位九次)。

在20世纪70年代中期,日本的科学家根据对几十万年前琵琶湖底堆积物中的微细晶粒的磁性进行分析,发现地磁的倒转变化速度要比过去得出的结果快得多。他们认为地磁在过去几十万年内就曾发生过五次倒转。这五次的倒转分别发生在:

第一次——三十二万年前

第二次——二十六万年前

第三次——十八万年前

第四次——十万年前

第五次——二三万年前

地球磁场大概在持续十万年左右的正常时期后,便突然变得不稳定而开始衰弱,不稳定期持续四千年左右,地磁南北极便发生倒转。倒转后经约一万年左右的时间又开始恢复正常。日本的科学家认为,历史上出现的冰河时期正是由地磁大变动造成的。

最近几个世纪以来,科学家们连续测量和记载了地磁的强度变化数据,发现地磁强度一直在不断地减弱。自从1870年以来,地磁的总强度已经降低了15%左右。美国通过所发射的地磁卫星对地磁进行了精密测量和仔细研究,得出了更为精确的地磁减弱的速度。照此地磁卫星的测量结果推算,到公元33世纪来临之前,地磁将消失殆尽,那时我们的地球将不再是像现在这样的一个大磁球了。

是什么原因引起地磁倒转和循环变化,直到现在我们还懵然无知。这将留给未来的人们以无限的研究机会。

地球磁场与我们人类的关系十分密切,它甚至关系到地球上生命的起源和人类社会的兴衰。至于地磁场是怎样产生的,近一个世纪前,爱因斯坦认为,地球磁场的产生是物理学的主要谜团之一。自那以后,科学家们解决了物理学的大部分问题,但地磁场依然十分复杂,难以解释和模型化。

现如今大多数科学家都相信,地磁场是地球内部液态铁质流围绕着地核中心旋转产生的。地球的地核分内核、外核两部分,外核由铁、镍的液态金属组成, 厚2 200 km;内核也是由铁、镍组成,温度很高,密度很大,呈固体状态,半径约1 200 km。外核围绕内核旋转就产生了地球的磁场。