磁性地球

李會中

海龜、鯨魚等在汪洋大海中遷徙幾千公里還能精確定位，信鴿從遙遠的地方飛回而不迷失方向，這些生物是怎么做到的呢？科學家們發現，上述生物能通過感知地球所產生磁場來辨別方向。人類對地球磁場的敏感性遠不如這些生物，不過聰明的人類卻能夠利用能感知地球磁場的物質發明指南針來辨別方向。那么，地球磁場究竟是什么物質？地球的磁場是如何產生的？它的作用又是什么呢？

我們都知道磁鐵“同性相斥、異性相吸”的特征，這靠的是磁性物質的磁場。同理可以把地球看作一個更加龐大且具有磁場的物質，人類就生活在這樣一塊“磁鐵”之上，其所產生的地磁場就像一張無形的網一樣環繞著地球。對于地磁場的成因，科學家們曾經提出過許多假說，有人認為地球內部有一個巨大永磁體導致地球磁場產生，還有人認為是地球內部放射性物質所產生的熱量造成地球內部溫差從而產生了電流并形成磁場。除此之外，還有旋磁效應、霍爾效應、電磁感應等關于地球磁場成因的假說。但以上假說，都沒能充分解釋地球磁場的存在。

20世紀40年代發展起來的“發電機理論”，可以大致解釋地球磁場各種已知特點。該理論認為，地球內部液態的鐵流體在最初的微弱磁場中運動，像磁流體發電機一樣產生電流，電流的磁場又使原來的弱磁場增強，磁場增強到一定程度就穩定下來，形成了現在的地磁場。目前地球的磁場向太空綿延數千公里，保護我們不受宇宙射線的侵襲，也阻止了生物賴以生存的大氣層不被太陽風等“吹跑”。

然而，地球的磁場并不是一成不變的，磁場的強度、地磁偏角、磁極的位置等都會發生變化。以地磁北極的位置為例，1831年首次實地確認的時候，地磁北極位于加拿大近北極地區的布西亞半島;1903年也還在不遠處;1947年已經向北移到了加拿大威爾士親王島，之后繼續一路向北;20世紀90年代中期，地磁北極遷移突然開始加速，從之前的每年15公里，“飆”到了每年55公里，相當于每天前進150米左右;2001年地磁北極離開大陸，進入北冰洋;2018年穿越了國際日期變更線，來到東半球，向著俄羅斯西伯利亞地區的方向“全速沖刺”。

地球磁場不僅能夠偏轉，如果從地質歷史時間維度上看，地球的磁場是能夠逆轉的，在地球漫長的地質歷史中曾出現多次磁極逆轉的現象。科學家們發現，大約8000萬年內地球發生了上百次地磁逆轉，并且逆轉周期沒有規律性，有時幾十萬年逆轉一次，有時上百萬年才逆轉一次。那么地磁倒轉后人類會怎樣？一些人認為地磁兩極的逆轉意味著地球生命的終結，但是上一次經歷一個完整的磁極翻轉時，地球依然充滿生機。有學者指出，地球兩極逆轉過程中一旦地球磁場消失，太陽輻射等宇宙射線將會猛擊地球大氣層，并強烈沖擊電離層，可能引起電離層暴，對無線電通信、在軌衛星、航天設備造成損害。當然，學者們并不能完全知曉地磁逆轉對當今人類世界的影響，甚至還不能準確預測下一次地磁逆轉發生的時間。