地球磁极逆转依然遥不可及

赵旭东

指南针是人类伟大的发明，它让我们认识到地球磁场的存在，也说明地球的南北半球各有一个磁极。然而，早在20世纪初，科学家们便发现，地球磁场正在以每百年5%的速度减弱，如果按此速率减小下去，再过2000年，地球磁场会减小到零，甚至还将出现南北极磁场的倒转。

不过，科学家的最新研究表明，地球磁场倒转带来的危险可能并没有想象中那么大，该过程也没有以前预测的那么快到来。

地球磁场是地球与生俱来的一个自然现象，就像在地球内部放置一根巨大磁棒，直观表现为南北半球各有一个磁极。地球磁场的极性倒转与地核的结构有关。地核外核是流体，在地球自转系统中发生对流，如同发电机的线圈，通过感应电流产生磁场；内核是固态金属，虽不能产生磁场，但可以保存液态外核产生的磁场。“不安分”的外核流体经常会变化对流状态，改变磁场方向并尝试发生极性倒转，而内核则起着抵制新磁场进入、保护已存磁场的作用。内核中的磁场只有首先被耗散掉，极性倒转才能成立。最终，只有大约1/10的极性倒转尝试能够成功。这一过程如同逆水行舟，当船的动力不足以突破河水的阻力时，船只能改变航向顺流而下。

通过测定特定年代岩石和古物的天然剩余磁性发现，地球磁场曾经发生过多次极性倒转，倒转频繁时平均20万年倒转一次，平静期则几千万年不发生，而最近一次极性倒转距现在已接近80万年。

目前，地球磁场强度减弱，是否表明正处于极性倒转的初期？事实上，地球磁场强度并不是单调衰减的。换句话说，极性倒转会首先表现为地球磁场强度的衰减，但并不一定意味着极性倒转的发生。即使会发生倒转，也不必担心磁场强度会降为零或是在短期内发生。數值模拟的结果表明，一个完整的极性倒转过程要持续数千年。而在一次极性倒转过程中，地球磁场的形态将表现得非常复杂，会有多个磁极存在。

地球磁场可以避免太阳风高能粒子的辐射，但即使地球磁场强度变得很小，地表以上的大气层也可以作为一个额外的屏障去阻止辐射。在现代人类生活中，受地球磁场变化影响的基础设施如电力系统、通信系统等，可能会在未来的某一天由于强烈磁暴发生故障（磁暴是由太阳风与地球磁场相互作用产生的）。即便如此，人类也还有数千年甚至更长的时间去考虑应对。