地球磁场也有保质期

知书

你们知道吗？我们居住的家园—地球也是有生命力的。在它的“皮肤”深处，有许多熔化的铁河，这些就是地球的生命血液，围绕着它的核心跳动。这种可移动的铁河形成了保护地球的盔甲“地球磁场”，只是没想到，地球磁场竟然也有保质期！

磁极和磁场

让我们先来看看什么是磁极。地球的磁极是地球磁场的一部分，事实上，地磁极与地理极很接近但不重合。两极在地球表面，地球沿着穿过两极的轴自转;而磁极是地球磁场上磁性最强的部分，指北的一端叫北极，另一端叫南极。地理两极和磁场两极是不重合的，这导致磁力线同子午线之间存在着一定的夹角，被称为“磁偏角”。

那么地球的“血液”到底是怎样形成磁场的呢？其实是这样的：地核的主要成分是铁，它由固态内核和液态外核共同构成，其中液态外核的液态铁处于漂浮状态，当它靠近内核时被加热，从而浮到外层，浮到外层后，它又逐渐冷却，重新沉下去，同时地球的自转会带动液态铁绕核运动，从而产生一个能稳定维持的磁场。

地球磁场非常重要

许多人梦想一见的美丽的极光就和磁极有着密不可分的关系。因地球是一个巨大的磁体，磁力线从南北两极发出，形成无数个闭合的磁力线圈，地球就被这些无形的磁力线弧包围着。外层空间的高能粒子一旦被地球磁力线“捕获”，就沉降在两极地区，神秘的极光也就在这个过程中形成。

地球磁场可以保护地球上的生物免受宇宙射线的影响，一旦地磁场消失，地球上的居民就将会面临难以抵御的种种威胁。因为磁性层将人类与宇宙中最危险的带电粒子隔离起来，好似地球的保护罩。一旦失去这一保护罩，连蔬菜和谷物都会因受到强紫外线的辐射而减产，植物的光合作用就会减弱，海洋藻类、鱼类将大批死亡。更严重的是，人類将因强紫外线辐射而患上皮肤癌，生物将因染色体变化而发生遗传性疾病，某些生物，包括高级智能生命，将面临灭顶之灾。

地磁场的弱化会对人类社会造成严重打击。如果磁场减弱可能会干扰地球卫星的运行轨道，比如此前遭受宇宙射线干扰的卫星就曾出现过不同程度的损坏。加上我们生活在一个数据统治的时代，一切都依赖于卫星发送和存储数据，如果世界上的卫星遭到破坏或丧失正常功能，我们所熟悉的生活将永远改变。因此，地球磁场对我们来讲是非常重要的。

地球磁场的移动

早在1831年，英国探险家詹姆斯·罗斯就注意到地球中心地带的熔融铁、镍正在源源不断地释放能量。同时，地球北磁极处的磁场特别湍急，使地磁极在加拿大北极圈内的运动难以预测。地球磁场的移动原因至今仍是一个谜，目前还没有确凿的证据来解释这一现象。

虽然原因成谜，但科学家通过调查，认为在过去的10万年中，地球磁极曾发生过3次移动，第一次是北极从加拿大西北的育空地区移至格陵兰海;第二次是从格陵兰海移至哈德逊湾;第三次是从哈德逊湾移至目前这个位置。大约100年前，地磁北极位于加拿大北部海岸附近，如今已移至北冰洋中，正向俄罗斯西伯利亚方向移动。英国地质勘查研究所研究人员报道：“地球磁场是以大约每年50千米的速度移动。”

目前，地球磁场以大约每年50千米的速度移动，但有不断加快趋势。地磁学家预言，地球北磁极移动的速度如果不断变快，就会变得越来越不可预测了。有可能在50年左右阿拉斯加的极光就会消失，同时在西伯利亚和欧洲可能看见北极光！

地球磁场模型

为了精准记录磁极的移动情况，科学家们通过使用卫星图像来研究当前磁场的具体位置，并绘制了“世界磁场模型”。该模型是导航系统的重要依据之一。它的应用范围涉及船舶导航的地理定位系统、智能手机跟踪器以及地图定位。除此之外，它还为不少手机内置指南针，为地图或《精灵宝可梦》等增强现实游戏指明方向。

此外，除了船只定向、手机定向和导航以外，地磁场模型在矿产资源勘探、地震火山监测预警、水下目标探测、卫星设计和运行、电网运行以及军事国防等领域都有重要应用。比如，在石油工业的定向钻井中，就会用到地磁偏角找正北方向，能够有效避免其他定向设备在钻井过程中因为高温高压而出现偏差，提高了钻井定向的准确度。

然而，这却是一个“命途多舛”的版本。地球磁场模型于2015年问世，本来预计将持续应用到2020年，然而，地磁北极移动太快，地磁图不及时更新的话，会影响到所有的导航系统，特别是在极区北极圈以内。因此世界地磁学家采取了罕见的行动，定于2019年1月30日紧急更新“世界地磁模型”，因为科学家们意识到，地磁移动导致的不准确性已超出导航能够接受的（安全）误差范围。

地球主磁场模型的更新周期是基于地球主磁场的长期变化特征，以及观测技术、观测资料的处理周期而定的。科学家认为随着观测技术的发展，观测资料处理技术以及数据计算速度的提高，科学工作者对地磁场认知程度的加深，以及空间天气预报和人类生活的需要，地球主磁场模型的更新周期将会缩短。

地球磁场南北极反转

关于近来的快速极移，学术界有两种观点：一是来自地核深部的快速磁流体波;另一种是来自加拿大下方地核内的液态铁水的高速射流。目前普遍认为加拿大下方的高速射流导致了磁极向西伯利亚方向移动。由于地核具有液态的外核和固态的内核，在温度和密度差异的条件下，外核流体在地球自转系统中发生对流，从而产生了自激发电机过程。北磁极的快速运动可能就是与加拿大地下的液态铁高速射流有关。

有部分研究人员认为，快速极移和可能发生的地球南北极反转很有关系，因为除了北磁极在向西伯利亚方向移动，科学家还观察到地球磁场出现了空洞，由此推断地球两个磁极可能在将来会重新确定方位。其实，近年来科学家们一直在为磁场可能发生的翻转做准备，这种南北极转换的自然现象每20万到30万年就会发生一次。科学家警告说，一旦这个过程开始，可能需要1000年才能完成。在这一过程中，宇宙高能辐射将比以往更容易接近地球，导致一些地区无法适宜人类居住，更严重则会导致整个物种灭绝。

不过，科学家也表明人们不需要太慌张，现在发生的地磁北极的位置改变并不会影响生活在美国纽约、英国伦敦或中国北京等北极圈以外地区的人们使用智能手机。地磁南北极反转也不会那么快发生，所以我们还是放心地好好生活吧。