對人類有威脅嗎？北美地磁場已削弱50％，未來北磁極或移向中國

科學家們在對地磁場的研究中發現，地磁場是變化的，不僅強度不恆定，而且磁極也在發生變化，每隔一段時間就要發生一次磁極倒轉現象。

科學家們通過對陸地岩石與海底沉積物的磁力性質測定，終於發現在過去的7,600萬年里，地球曾發生過171次磁極翻轉。而早在上世紀初，法國著名地質學家布律內就發現距今最近的一次磁極翻轉發生在781,000年前，遠大於歷史上44萬年的平均翻轉時間間隔。這意味著未來地球磁極隨時可能翻轉，那麼如果磁極翻轉，對人類、地球有什麼影響呢，是一種致命的威脅嗎？

通常物質所帶的正電和負電是相等數量的，但由於地球核心物質受到的壓力較大，溫度也較高，約6000°C，內部有大量的鐵磁質元素，物質變成帶電量不等的離子體，即原子中的電子克服原子核的引力，變成自由電子，加上由於地核中物質受著巨大的壓力作用，自由電子趨於朝壓力較低的地幔，使地核處於帶正電狀態，地幔附近處於帶負電狀態，情況就象是一個巨大的「原子」。

科學家相信，由於地核的體積極大，溫度和壓力又相對較高，使地層的導電率極高，使得電流就如同存在於沒有電阻的線圈中，可以永不消失地在其中流動，這使地球形成了一個磁場強度較穩定的南北磁極。另外，電子的分布位置並不是固定不變的，並會因許多的因素影響下會發生變化，再加上太陽和月亮 的引力作用，地核的自轉與地殼和地幔並不同步，這會產生一強大的交變電磁場，地球磁場的南北磁極因而發生一種低速運動，造成地球的南北磁極翻轉。

從最近的地球測繪實驗中，科學家發現地球磁場正在逐漸被削弱，且在過去的4000年里，北美洲的磁場強度已削弱了50%，北磁極已經由加拿大移動到目前的西伯利亞地區，如果翻轉過程繼續持續，未來北磁極很大概率會自北向南縱穿我國。種種數據與記錄都表明地磁極翻轉離我們越來越近，甚至在未來一個階段內隨時可能發生。

地球磁場保護我們免受太陽風暴高能帶電粒子的衝擊，這在太陽風暴高發期尤為重要。在地球磁場翻轉的初期，磁場強度會逐漸被削弱至極弱水平，然後在1萬年左右的時間裡才會慢慢恢復的正常值，但磁極將發生逆轉。這意味著在磁極翻轉過程中有相當長的一段時間內地球失去了磁場的有效保護，太陽耀斑拋射出的高能粒子流可以抵達地球表面，對生物體有潛在的威脅（致癌等）。

研究人員對化石研究的證據表明，生物體不會受到磁極翻轉的明顯影響，目前也沒有證據顯示磁極翻轉將引發更多的地震、火山噴發或氣候的劇烈變化。但最為致命的是人類所創造並嚴重依賴的現代科技技術。縱使人類能免受高能粒子流的衝擊，但地球上的工業、電力和通訊等設施將遭到毀滅性打擊。

自工業革命至今區區百餘年，我們沒有太多可以借鑒並加以評估的實例，最好的例子要數發生在1859年的「卡林頓事件」。1859年，一場有記錄以來最為猛烈、曠日持久的地磁風暴襲擊了地球，當時的整個北半球，從北極圈一直延伸到加勒比、夏威夷地區都可以清晰地看到極光。而我國河北欒城的地方志《欒城縣誌》中也記錄了此事：「清官咸豐九年……，秋八月癸卯夜，赤氣起於西北，亘於東北，平明始滅。」

「赤氣」中國古代對極光的稱呼。太陽風暴越強，極光就越向靠近赤道的地方延伸。綜合《欒城縣誌》中的這條記錄和日本古籍中的記錄，早川尚志等研究者發現極光的可見範圍在東半球延伸到了磁緯度23度左右，與歐美等西半球的記錄相符。

當時，全球電報系統一齊失靈，甚至點擊了許多電報操作員。研究人員預計，如果這一事件發生在今天，造成的損失將高達數萬億美元。

值得說明的是，磁極翻轉並不意味著地球磁場完全消失。現在，指南針尚且可以為我們準確指向南方，提供導航需要，而當地磁極完全發生翻轉時，指南針將指向北方。但是，在地磁極翻轉期間有一個混亂的時期，地球上可能會同時形成多個磁極點分布在全球各地，使指南針等導航儀器徹底失靈，也讓那些利用磁場進行導航的動物陷入危險。

此外，磁極翻轉不會在一夜之間發生這一過程可能持續數千年，或在特定條件下持續數百年。還有時，磁極在接近翻轉的臨界點時又突然恢復。

磁極翻轉聽起來似乎很可怕，給人一種世界末日的感覺。事實上正如段首所言，在整個地球演變歷史中，磁極翻轉是相當普遍的。儘管地球生命經歷了數不清的翻轉事件，但生命依然倖存至今、蓬勃發展。如此可以預料，若有朝一日磁極翻轉真的來臨，並不會發生大規模滅絕或其他全球性的災難，我們也無需感到恐慌。至於技術上的事，就交給科學家們來完成吧。

作者/朱張航宇

參考文獻：Earth』s magnetic field is probably not reversing, PNAS, May 15, 2018 115 (20) 5111-5116.

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