世界磁場模型被迫更新：磁極迅速移動 導航誤差超限
圖片來源：京都大學
世界之巔正在發生一些奇怪的事情。在地核內流動的液態鐵的驅動下，這顆行星的磁北極正在從加拿大向西伯利亞漂移。磁極移動得是如此之快，以至於全世界的地磁專家不得不採取一些罕見的行動。
1月30日，他們將更新「世界磁場模型」，該模型描述了地球磁場並構成了所有現代導航——從海上船舶導航系統到智能手機上的谷歌地圖——的基礎。
該模型目前的最新版本於2015年問世，預計將持續到2020年，然而由於磁場變化得如此之快，迫使研究人員現在不得不修復該模型。
「誤差一直在增加。」科羅拉多大學博爾德分校和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）國家環境信息中心地磁學家Arnaud Chulliat說。
導致這一結果的部分原因在於磁極的移動，部分原因在於地球內部深處的其他變化。地核中液體的攪動產生了大部分磁場，長期以來，該磁場隨深處液體流的變化而變化。例如，2016年，位於南美洲北部和太平洋東部深處的部分磁場出現暫時加速。包括歐洲空間局的群集任務在內的衛星跟蹤了這一轉變。
到2018年初，世界磁場模型遇到了麻煩。NOAA和愛丁堡英國地質調查局的研究人員一直負責對該模型捕捉地球磁場所有變化的能力進行年度檢查。然而他們意識到，這一模型是如此的不準確，以至於即將超過可接受的導航誤差限度。
「我們發現自己正處於一個有趣的境地。」Chulliat表示，「到底發生了什麼？」他上個月在華盛頓哥倫比亞特區召開的美國地球物理聯合會會議上報告說，答案是兩方面的。
首先，2016年發生在南美洲深處的地磁脈衝可能處在一個最糟糕的時間——剛好在世界磁場模型於2015年更新之後。這意味著在最新的更新之後，地球磁場便出現了建模者們意想不到的傾斜。
其次，磁北極的運動使問題變得更加糟糕。自James Clark Ross於1831年在加拿大北極地區首次進行測量以來，以不可預測的方式漂移的磁極一直使探險家和科學家著迷。上世紀90年代中期，磁極移動的速度加快，從每年約15公里增加到每年約55公里。到2001年，它已經進入北冰洋。2007年，包括Chulliat在內的一個研究小組將一架飛機降落在海冰上，試圖確定磁北極的位置。
2018年，磁北極越過國際日期變更線進入東半球。目前它正向西伯利亞直線進發。
地球磁場的幾何形狀在磁場變化迅速的地方（如北極地區）放大了模型的誤差。Chulliat說：「事實上，磁極運動的速度很快，這使得該區域更容易發生較大的誤差。」
為了修正世界磁場模型，他和同事提供了最近3年的數據，其中包括2016年的地磁脈衝。他說，新的世界磁場模型應該能夠保持準確，直到2020年的下一次定期更新。
與此同時，科學家正在研究為什麼磁場變化得如此劇烈。地磁脈衝，就像2016年發生的那樣，可以追溯到在地核深處產生的「磁流體」波。磁北極的快速運動可能與發生在加拿大地下的高速液態鐵射流有關。
英國利茲大學地磁學家Phil Livermore在美國地球物理聯合會的會議上說，這些射流似乎正在抹去並減弱位於加拿大地下的磁場強度。這意味著加拿大實質上正在輸掉一場與西伯利亞的地磁拉鋸戰。
「磁北極的位置似乎是由兩大片磁場控制的，一片磁場在加拿大下面，一片磁場在西伯利亞下面。」Livermore說，「西伯利亞那片磁場似乎正在贏得比賽。」
這意味著在可預見的未來，世界地磁學家將有很多事情要做。
地球表面上地磁場方向與地面垂直、磁場強度最大的地方，稱為地磁極。地磁極有兩個（磁北極和磁南極），其位置與地理兩極接近，但不重合。（趙熙熙）
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