下一次地磁倒轉在什么時候

近日，海峽兩岸科學家聯手在著名學術期刊《美國科學院院刊》上發表了一篇論文，通過研究貴州三星洞內的石筍。他們發現地磁的南、北極可快速倒轉。可能只需要一百多年。這可能會對地球生物圈、衛星通訊設備等造成影響。

地磁倒轉的發現

在太陽系中，地球是一個非常特別的星球，她有一個全球性的磁場，所有地方磁極的指向都是相同的，有著共同的地磁南極和北極。

1600年，英國著名的物理學家吉爾伯特首次提出，地球本身就是一個巨大的磁鐵，有兩個磁極，并且正確指出地球內部有一個鐵的內核。不過，在隨后的數百年里，人們一直認為，地磁場，至少地磁的方向，是不變的。但后來發現，地磁場是非常不穩定的，不管是方向還是強度。

和其他重大的地質學發現一樣，人類對地磁倒轉最初的認識來源于對巖石的研究。在地球的巖石中，或多或少都會含有一部分的鐵。在巖漿巖中，當高于某一特定溫度時，里面磁性元素鐵的磁場會在地磁的作用下定向排列;當冷卻低于這一溫度時，巖石就不再受地磁的影響，從而記錄下當時地磁場的方向。

在1906年，法國地球物理學家布容在研究法國中南部火山區熔巖及其下面的黏土沉積物的時候，發現巖石記錄的磁極和現在的地磁極是相反的，從而推測地球的磁場可能發生過倒轉。在上世紀20年代，日本地質學家松山對日本、朝鮮和中國東北的玄武巖進行了大規模的磁性調查，系統地研究了地磁倒轉的問題。

直到1950年代，隨著地質年代學的發展，科學家才逐漸意識到地磁倒轉是一個全球性的問題，并開始著手運用地磁學解決諸多地質學的問題。比如，在大洋底的玄武巖中發現了對稱的磁異常條帶，這是因為從地球深處不斷上涌的巖漿向兩側擴展，記錄下了當時的古地磁方向，這種條帶成為海底擴張的直接證據。

未解之謎——地磁場倒轉

地磁學的研究在解釋地球構造方面取得了巨大的成功，但是地磁場為什么會倒轉？到目前為止，這個問題并沒有一個讓人滿意的答案。

在過去的8300萬年中，地磁場共倒轉了183次，而且沒有明顯的規律，有時候100萬年可以倒轉五六次，有時候可能只有一次。在恐龍繁盛的白堊紀（侏羅紀后），地磁場穩定了4000萬年沒有發生倒轉，這段時間地磁場的方向和今天是一樣的，是迄今為止地層記錄中持續最長的地磁穩定期。最近的一次倒轉發生在78萬年以前，并保持至今。

地磁場的產生以及倒轉可能和地核的狀態以及運動有關。地核的深度為2900公里，又可以分為外殼和內核，其中外核為液體，內核為固態。地核的主要組成為鐵和鎳，另外還有硅、硫等元素，溫度在5000攝氏度以上。現在一種比較流行的觀點認為，地磁場起源于地核的運動。由于地核極度的高溫和液態的存在形式，外核物質與熱量的對流十分普遍。鐵是一種磁性金屬，其對流可以造成磁場與電流的相互激發，形成穩定的全球性磁場。這被稱為地球發電機模型。

雖然地磁場產生的具體原因尚有待進一步研究，但比較確定的是肯定和液態的地核有關。和地球十分類似的月球和火星，由于體積較小、冷卻快，地核已完全固化，因而沒有全球性的磁場存在。

實驗室理論模擬結果表明，地核的運動是不規律的，產生的磁場會隨機轉向。但是，這種實驗室的模擬結果，是否適用于自然狀態，仍有待驗證。

很久之前就有人預言，現在地磁場正在減弱，我們也許處在地磁倒轉的關口。

地球磁極的變動，并不是一瞬間的事情，一般會持續數千年或數百年的時間。本次海峽兩岸科學家的研究結果甚至說明，地磁場可以在一百多年的時間內完全轉向。根據對地球上歷次古地磁倒轉的研究結果，在地磁場倒轉期間，會有兩種現象，一個是地磁極的快速移動，另一個是地磁場強度的減弱。

研究表明，地磁的北極100余年間向北移動了15°（緯度）還要多，地磁南極也移動了近5°不僅如此，現今地磁場的強度也在不斷減弱。自1932年德國著名數學家高斯第一次記錄地磁場強度以來，到目前磁場強度已經下降了大約10%。歷史上在地磁倒轉期間，地磁場的強度最大可能會下降到現在的5%左右。

歷史上各次地磁倒轉大都會伴隨地磁場強度下降，以及磁極的漂移，但這并不一定都會最終導致地磁倒轉，也可能只是地磁場正常的波動。也許我們現在正處于新一次地磁倒轉的關口，也許不是。畢竟，這是至少幾十萬年才會發生一次的事，并沒有規律可循。

地磁極倒轉并不意味著對生物造成毀滅性的打擊。不過，失去地磁場的保護，來自外太空的高能射線可以直接影響衛星，造成通訊中斷，或者造成電力設備損壞或停電，就像太陽黑子爆發的磁暴。也會有好處，比如低緯度地區也可以看到漂亮的極光。