地球是塊大磁體

喂，小璐，你在看什么呀？

啊，原來是指南針！

咦，為什么指南針能指示方向呢？

它是用磁石做成的吧。

小璐，你拿著磁鐵棒的S極靠近的話，指南針上指示北方的指針就轉過來了吧！

接下來，用磁鐵棒的N極靠近的話……

啊，這次它轉跑了！

嗯，原來如此……這么說來，難道……

難道在地球的北極有磁鐵棒的S極！？

我們去北極瞧瞧吧。

喂， S極在哪兒呢?

小諾，好冷啊，我們回去吧！

地球物理研究所

啊，你們都到過北極啦!?

但是，我們沒有找到S極……

哈哈哈哈！神通廣大的小諾，

難道你認為在北極會有這樣的磁鐵棒的端頭突出著嗎？

并不是你想的那樣，其實地球本身就是一個大磁體！

啊？地球是塊大磁體！？你們認為沒有找到的S極其實就在你們的腳下！

太大了，我們都沒注意到。

地球的磁場叫做地磁場！

今天我們就來聊聊地磁。

宇宙空間中充斥著宇宙射線，宇宙射線是一種具有相當大能量的帶電粒子流。

太陽也向太陽系連續地以很高的速度和不穩定的強度釋放著帶電粒子流。

太陽風高速地向地球飛去。

地球磁場就像屏障一樣，在這些粒子流的襲擊中保護著地球。

如果沒有了地球磁場的屏障，地球的大氣就會被太陽風吹散。

生物體就會受到宇宙射線的影響，視神經受損，身體細胞遭到破壞。

生物細胞可能發生突然變異，或是滅絕！

也就是說，如果沒有了地球磁場，生物就無法生存下去了？

啊！這些我之前都不知道！

由于有了地球磁場的保護，我們才能安心地生活和學習。

不過，地球的磁場也是經常發生變化的，就像個頑皮的小孩子。

有時增強，有時減弱，有時方向和磁極的方位也會發生變化。

由地球的自轉軸決定的“北極”和地球磁場決定的“磁北極”如圖所示，并不是同一個地方。

目前，磁北極位于偏離北極11.5°的格陵蘭島西北部。

磁北極在漫長的時間里，其位置也在逐漸變化著。

高斯 1777-1855

19世紀20年代，德國著名數學家高斯(C. F. Gauss)發表了關于地球磁場的理論，將地球視為一個具有均勻磁場強度的球體。100年間地球磁場強度減少了7%。

今后會變成什么樣子呢……1 000年以后，地球磁場的狀態會發生變化，在北半球很多地方也能看到極光了。

而且，地球磁場這樣繼續減弱下去的話，1 200年以后地球的磁場就會變成零。

但是能看到極光的話，也不錯啊？

但與此同時，宇宙線會射進來，破壞臭氧層，有害的紫外線也會暢通無阻地照射到地球上！

噢噢，聽起來還是不太妙啊！

距今70萬年前，似乎也曾發生過這樣的磁場消減和地球磁場倒轉。

啊？這是怎么調查出來的啊？

火山熔巖形成的火山巖里，記錄著那個時代的磁場方向。

在世界各地的火山巖里發現了與現在磁場方向相反的磁化物！

地磁倒轉的歷史

由此得出，地球在漫長的歷史過程中，反復發生著地磁消減和倒轉的現象。

在此期間，由于環境發生了巨大的變化，大量的生物死亡（滅亡）了。

有學說認為，白堊紀末期發生的恐龍大滅絕也是因為地球磁場的變化而導致的。這么看來，地球磁場十分重要啊！

但是，它到底是如何形成的呢？

這個秘密隱藏在地球的內部。

我們還是趕緊問問研究這個領域的專家吧。

剛才你們在聊“地球是塊大磁體”的話題吧。

地球可不是像磁鐵棒那樣單純的東西啊。

地球內部的鐵和鎳等物質達到高溫后會失去磁性。

因此地球并不是永久的磁鐵，而是被認為是“電磁鐵”。

電磁鐵是在電流通過線圈時產生磁場。

而地球磁場的電流是由導體在磁場中運動產生的電動勢引起的，以后你們在中學物理中就會學到這個知識。

產生地球磁場的主要原因有3點。

第一是由于地球的自轉。

指南針能指示南北，這就表明著地球自轉對其有著巨大的影響。

第二，由于地球內部地核中的對流。

由于地球自轉，對流受“科里奧利力”呈現線圈狀，橫切原本就有的磁場，從而產生電流，再次形成磁場。

復雜的運動，結果在地核中產生了復雜的電流，形成了復雜的磁場。

并不是像磁棒那樣單純的磁力分布。

第三，由于地球內部的物質因密度不同而上下移動。

密度大的物質向下沉降。

密度小的物質向上浮升。

這股力量可能也是地磁的來源。

就這樣，發電所必須的磁場由于地球的自轉，一直持續產生著。

但自轉和對流產生的地磁，如果沒有最初的磁場是無法形成的。

原本存在的太陽磁場，銀河系磁場等可以認為是地磁產生的種子。

除此之外，以11年、 27年為周期的太陽活動，持續數日，極大擾亂地球磁場的磁暴，

每天的地球自轉等……

許多現象影響著地球的地磁活動。

這些要素全部重合，最終形成了包圍著地球的磁場。

還有其他學說！

啊，還有？

地球的內部是怎樣的，這調查起來十分困難。

因為地球不可能像哈密瓜那樣，咔嚓一下能切開來看看。

地球磁場是如何形成的，

這個領域的研究還將繼續下去！

通過今天的話題，我知道了指南針為什么可以指示特定的方向！

這是因為有了地球磁場呀！

看不見摸不著的地球磁場為我們守護著生物們居住的地球呢。

太謝謝啦！

好吧，回去的路上我們順便去南極繞一圈！

按照這指南針上指示的方向飛就可以了！

啊，真的要去啊？

小璐和小諾逐漸了解了守護地球的這股強大力量，你們呢？