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地球磁場轉換時會發生什麼

地球的磁場保護地球上的生命,將我們從有害的輻射中保護起來,並且能調節氣候。所以,如果,磁場徹底翻轉過來,或者坍塌到一起,我們會面對什麼?

地球磁場轉換時會發生什麼


磁氣圈基礎


由於地球深處產生的電流一直處於動態變化中,所以,磁氣圈是一種流體力,它的強度和方向,會不停的改變。


地心


地球的核心是一個主要由鐵組成的實心,大小約等同於月球。它的溫度很高(5000-7200℃),等同於太陽表面,但由於重力,上面的東西全部在擠壓它,使它保持固體狀態。

這個實心核的外圈基本是有鐵鎳合金構成。溫度相近(4000-5000℃)但壓力較小,這一圈外核為流體。


外核之外是一層熱乎乎的濃稠的岩石,叫做地幔,「像瀝青一樣緩慢地流動」。溫度範圍從靠近地殼的871℃到靠近外核的2204℃。與外核相比,它夠涼了。

地球磁場轉換時會發生什麼



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電流


內核與地幔之間的溫差把地球變成了一個巨大的磁鐵。近期的理論解釋到:


內核與地幔之間的溫差需要達到1500℃,才能激發「熱運動」,並和地球自轉一起,形成磁場。


這種流體的熱運動產生的感應電流,形成了磁氣圈:


磁場的產生需要幾個條件:

1,必須有導電的流體


2,必須有足夠的能量讓流體以適當的模式,高效地流動


3,必須有個磁場「種子」,在外核中有足夠的能量驅動流動,並且和地球的旋轉一起,產生了適當的流動模式,現存的太陽磁場起到了種子磁場的作用。流動的熔鐵,通過了現存的太陽磁場,產生了電流,這股新產生的電流會形成一個磁場……

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不斷變化的磁場


由於系統的流動性,磁場也必然不會一成不變,而是不斷變化著強度,方向,和極性。


方向


從1831年James Ross第一次定位到現在,磁北極已經移動了600英里,而且最近幾年,這個過程從平均每年10千米加速到了每年40千米。預計幾十年後,它將從現在的南北美移到亞洲。


強度


200年來,磁場強度「弱了15%」。因為磁場從一些輻射中保護著地球表面,如太陽耀斑,日冕拋射。如果磁場徹底消失,將會產生一系列後果:


地面輻射強度將上升……


導致更多癌症,但只是輕微地……


太陽風暴下,電網失效是個大問題……


地球氣候也會發生變化……


一些推理研究認為,地球磁場衰弱將增加對流層中的雲彩規模,提升兩極臭氧層空洞。


兩極反轉


兩千萬年內,兩極有過反轉,作為自然規則的一部分,平均每20萬-30萬年一次。不過,最近的一次反轉遲遲未來,上一次磁極反轉是在78萬年前。


儘管科學家們還不能確定,不過有人相信,磁極翻轉與外核的對流有關,在那裡,像氧,硫磺,硅等較輕的成分會上升到核幔邊界。就像海床沉澱物一樣堆積,這些東西從核里「掉」到地幔界面。一旦聚集足夠多的沉澱物,它就會像雪崩一樣,滾到外核,冷卻。有人推理說:「大量的核幔邊界雪崩會擾亂地球發電機,造成地球兩極磁場坍塌。」


緩慢反轉

地球磁場轉換時會發生什麼



從岩石和沉積物上的磁特性,科學家們了解到,磁極會周期性的換地方。因為這些反轉過程會持續20萬年甚至更多,所以1千年到1萬年才會有變化:


這不是突然翻轉,而是個緩慢的過程。在這個過程中,磁場強度會先變弱,磁場會便複雜,會先出現多個磁極一段時間,然後恢復磁場強度,在相反的方向構建磁場線。


從近幾世紀來看,科學家們相信,我們正接近另一個長期翻轉。許多人輕視了這個過程對人類的危險,無非是認為磁氣圈幾乎不會消失,所以在反轉過程中,地球上的生命仍然會受到保護。


然而,如果磁場顯著衰弱,我們很可能會遇到麻煩。事實上,有些研究員認為,「尼安德塔人的滅亡和同時期出現的磁場衰弱有著直接聯繫。」


快速反轉

地球磁場轉換時會發生什麼



近年內,科學家有證據表明,磁極翻轉可能會發生的很迅速,儘管尚不清楚它是否能完成徹底的磁極反轉。


1960年代晚期,在法國中央高原拉尚村莊附近,科學家發現了一些不完備的證據,讓他們相信,在4萬1千年前發生過極迅速的短期磁極反轉(與尼安德塔人從歐洲消失同期)。


另一個快速反轉的證據發現於1995年,在俄勒岡州Steens山凝固的岩漿中。那裡,岩石里的磁性晶體顯示,發生過一次超快速磁極轉換,磁極「以平常的一萬倍速度,每天6度」的速度移動。


在那種速度下,一次完全的磁極轉換會在幾個月內完成,而不是上萬年。因此科學家們尚存懷疑,直到,2010年在內華達巴特爾山找到了更多的證據,在那裡,顯示「磁場在一年內移動了53度」。


更近的話,2012年,科學家們重新遭遇了拉尚事件,這一次是在檢測從黑海,南太平洋,北大西洋沉積物的過程中。他們的發現很驚人:


這次磁場兩極的幾何反轉,也就是磁場線指向與今日相反的方向,只用了440年,在那時磁場強度只有今日的四分之一。而在這個過程中,磁場更弱,僅有今日的5%。結果就是,地球幾乎失去了抵抗宇宙射線保護罩,暴露在了超高的輻射下。


儘管沒有直接因果關係,黑海沉積物內核還顯示,在同時期內發生過另兩起極端事件:


上一個冰期有許多氣候突變……


萬年一次的北半球火山噴發……


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