指南針可以預測地震嗎

吳建欣 胡旭琦

摘 要：中國是世界上唯一一個政府賦予地震局必須做地震判斷的國家，其他國家，雖然也有類似的機構，但是并不承擔預測的功能。汶川地震發生時，地震局再一次處于尷尬境界，民眾的心理是：如果地震局能事先預測，傷亡損失會減少很多。地震究竟能不能預測、目前地震預測處于一個什么水平？指南針是我們用來指引方向的，那么指南針可以用來預測地震嗎？

關鍵詞：震磁效應；地球磁場；地震

一、 地震前的奇異現象

1855年在日本江戶鬧市區有一位開眼鏡鋪的老板，用3日尺長的馬蹄鐵上面吸滿鐵釘，用此來招引顧客。但是1855年江戶大地震發生的當天，吸到磁鐵上的鐵釘及其他鐵制商品突然掉落在地板上，使他大為驚愕，時過兩小時一次破壞性極大的地震發生了。震撼了整個鬧市區，地震過后發現那塊磁鐵又恢復了往日的吸鐵功能。

2008年5月12日14時28分04秒我國四川省汶川縣發生了8.0級地震?！暗卣疬^后當時北川中學初二（1）班的同學傅麗穎寫一篇地震發生時的情景日記。地震發生當天下午2點15分14點15分，張老師講著‘磁現象，講臺上指南針不斷快速轉動，我們等了很久也沒停，還逗得我們哈哈大笑。張老師接著講下面的內容。十幾分鐘后發生了地震?！比ツ辏?016年）8月我去四川北川見到這個寫日記的女孩。據她說那次地震過后，他們同學之間在討論這次地震前指南針亂擺動的現象時，另外一個班的同學說那天上午他們班上物理課時，老師拿的指南針模型就已經開始亂擺動了。

二、 地殼也是一塊巨大磁鐵

為什么地震時會發生上面的奇異現象呢？原來地球地殼巖石中鐵元素的含量大約是4.75%、鐵元素的分布在地殼的各個角落，有的地方多點有的地方少點。除了鐵以外、鎳等其他元素也是磁鐵的材料。地殼里的這些磁性材料經過地球磁場的磁化后，地殼就變成了一塊巨大的磁鐵，這塊磁鐵的磁力線的方向是與從地球表面磁場的磁力線的方向基本上是一致的，也是南北指向。

三、 磁鐵出現裂縫，裂縫處會產生互相排斥人同極性磁場

記得小時候玩磁鐵時，磁鐵不小心摔成兩塊時。斷裂的磁鐵不會按原來裂縫的位置互相吸引在一起，而是會互相排斥，后來有做幾次實驗也都是這樣子地。這是因為磁鐵出現裂縫時，斷裂處的磁鐵因為兩邊磁鐵產生了同極性磁場，所以磁鐵剛出現裂縫或者斷裂后兩邊磁鐵的距離比較小時，磁鐵斷裂處產生的同極性磁場會互相排斥而干擾斷裂處周圍原有磁鐵磁場的磁力線方向。

同樣地地殼這塊巨大磁鐵在外力（主要是板塊構造運動，或者地球內外部其他的力量）的作用下出現裂縫時，裂縫處會產生了同極性磁場而互相排斥，這個互相排斥的同極性磁場會干擾裂縫周邊的地球磁場及地球磁場的磁力線方向，這時該裂縫處周邊一定范圍內的地球磁場的磁力線不一定是南北指向，可能是像在爬行的蛇的身體一樣沒有固定方向扭曲（也可以說是在扭動）。如果此時裂縫處的地球表面一定范圍內放置一塊指南針，指南針可能會來回擺動現象。隨著地殼（巖石）裂縫被撕裂越來越長，裂縫處同極性磁場干擾其周邊的地球磁場強度也會越來越大，地球表面上的指南針來回擺動弧度會越來越大甚至會轉動。

四、 地殼出現裂縫到地殼（巖石層）完全斷裂需要時間

但是地殼（巖石）這塊巨大磁鐵跟小塊人工磁鐵是不一樣的，地殼這塊巨大磁鐵成分不僅有一些磁性物質而且還有其他非磁性的物質。因此它不像小塊磁鐵又硬又脆，一有裂縫就會迅速斷掉，而是在板塊構造運動等外力的作用下地殼從一定深度地方的巖石層開始出現裂縫，并且在外力持續推動以及和裂縫處產生的排斥力共同作用下使得地殼的巖石的裂縫越來越長。但是地殼在裂開的過程中，因為巖石是比較牢固的，所以剛開始時外力的力量一時無法完全撕裂這塊巖石，這時地殼構造運動產生的力與地殼粘合力處于相對平衡狀態。就像生活中我們要打一塊比較大的石頭，當石頭出現裂縫時不一定馬上會斷裂，有時候需要用鏨子叉進裂縫再用鐵錘打幾錘，石頭才會裂開。所以當地殼裂縫裂到一定程度的時候，直到地殼未裂部分的粘合力無法固定住裂縫周邊的地殼，這個時候地殼在外力和裂縫處產生的同極性磁場排斥力的作用下裂縫就會裂到一定長度（和范圍）時，此時此處的地殼就會震動起來。所以巖石被撕裂或者擠裂開（應該是震磁效應）是需要時間的，可能是幾分鐘，也可能是幾個小時。當地殼（巖石）這塊巨大磁鐵在外力的作用下被撕裂到一定程度時，地震也就要來臨了。所以特別是強地震過后地球表面有時會出現一條裂縫或者原來比較平的地面出現上下錯位或者左右錯位現象。

五、 指南針在地震前會被地殼裂縫產生的同極性磁場干擾

上述現象可以說明，在地殼巖石被撕裂的過程中，會出現一些行動依靠地球磁場作指引的動物出現亂飛短跑，電波被干擾，以及磁鐵失去磁性以及指南針來回擺動甚至轉動現象等奇怪現象。直到地震發生后地殼磁場又會回到相對平衡狀態。

根據這種現象，可以推斷出在大地即將發生地震時，指南針在一定的范圍內是可以提前預測到地震的，而且只要把指南針稍微改裝就可以做成指南針地震預報器。而且這種指南針地震預報器是可以做成預報不同級別地震的指南針地震預報器的。

參考文獻：

[1]國家地震科學數據共享中[EB/OL].http：∥data.earthquake.cn/index.jsp.

[2]吳紹春，吳耿鋒，王煒，等.尋找地震相關地區的時間序列相似性匹配算法[J].軟件學報，2006（17）：185-192.

[3]姜啟源，刑文訓，謝金星，等.大學數學試驗[M].北京：清華大學出版社，2005.

作者簡介：

吳建欣，胡旭琦，福建省三明市，福建三鋼（集團）有限責任公司.