地球磁場的變化過程及特征

郎彥紅

摘 要： 地球的磁場變化與整體地球內(nèi)部的物理過程有著極其重要的現(xiàn)實性，聯(lián)系對地質(zhì)歷史時期地磁的變化，以及相對的地面對流等諸多活動進(jìn)行研究。并且對海洋磁場異常等諸多現(xiàn)象進(jìn)行探討，能夠使生物滅絕、氣候演化等諸多現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系予以進(jìn)一步探究，同時可以對地球內(nèi)部的物理過程及相應(yīng)的演化史得以進(jìn)一步的掌握。而地球磁場在發(fā)生變化時，所導(dǎo)致的相應(yīng)現(xiàn)象往往具有一定程度的滯后效應(yīng)。文章對地球磁場的變化及相應(yīng)的過程與特征進(jìn)行詳細(xì)的分析，希望能夠?qū)Φ厍虻目茖W(xué)研究工作起到一定程度的現(xiàn)實參考。

關(guān)鍵詞： 地球磁場;變化過程;地球結(jié)構(gòu)

【中圖分類號】O441 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.31.281

1 相關(guān)問題的提出

改革開放40年來，整體自然資源環(huán)境的構(gòu)建及相應(yīng)災(zāi)害問題的發(fā)生，使地球科學(xué)的研究工作出現(xiàn)了一定程度的新型挑戰(zhàn)新時代的科學(xué)發(fā)展要求，在對地球進(jìn)行有效的科學(xué)研究的過程中，需要對其自身的演化規(guī)律及各個圈層內(nèi)所擁有的相互作用予以充分的考量，同時需要對各個圈層的作用機(jī)制予以進(jìn)一步探索。而地球自身的各個圈層，包括巖石圈，大氣圈，生物圈及水圈，而各個成圈內(nèi)部的耦合作用與整體地球磁場之間存在著一定程度的內(nèi)在聯(lián)系。在對地球科學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的研究過程中，需要從三維空間及四維時空的發(fā)展予以進(jìn)一步的探討，進(jìn)而使時間維度的作用得以進(jìn)一步的凸顯。在對地球內(nèi)部深度與時間所擁有的關(guān)系進(jìn)行探討過程中，對地震及相應(yīng)的高溫高壓實驗進(jìn)行相應(yīng)的對比與研究，將無法達(dá)到較為優(yōu)質(zhì)的研究效果，而對整體地球磁場進(jìn)行有效的研究，將進(jìn)一步彌補(bǔ)地震與高溫高壓實驗研究所具有的不足點，地球磁場就其自身而言，是地球表面所擁有的優(yōu)質(zhì)物理場。地球磁場的變化能夠充分的反映外和對流以及河畔邊界的具體演化過程。其自身的產(chǎn)生主要與液態(tài)鐵的組成及外和流體力學(xué)具有一定程度的現(xiàn)實關(guān)系。同時地幔的自身運動會對外和核流體的運動狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的影響，進(jìn)而使整體地球磁場出現(xiàn)一定程度的現(xiàn)實變化。由此對外和流體運動，下地幔結(jié)構(gòu)，以及相應(yīng)的和幔邊界的耦合狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的研究，可以對地球磁場自身的變化予以充分的了解。

2 對古地磁學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的研究

在對地球演化過程及地球磁場變化進(jìn)行相應(yīng)的研究過程中，需要充分的對古地磁學(xué)予以進(jìn)一步的了解與應(yīng)用。通過對古老巖石板塊相對于地球旋轉(zhuǎn)軸所進(jìn)行的相對運動，進(jìn)而可以對古地磁的分布狀況予以充分的確定。并且對古蒂詩學(xué)的研究，能夠?qū)r石圈地幔地核之間所具有的相互互用性及相應(yīng)的演化提供有效的考量依據(jù)。此外地球在整體的運轉(zhuǎn)過程中，一定會對宇宙宙演化規(guī)律予以進(jìn)一步的遵守，而各類天體事件的發(fā)生，將在不同層數(shù)上對地球的自身運動以及整體地表氣候與磁場變化等諸多問問產(chǎn)生一定程度的現(xiàn)實影響。從而使地球的空間磁場產(chǎn)生一系列的現(xiàn)實變化，進(jìn)而使地球的氣候變遷即同位素穩(wěn)定性與放射性同位素的含量產(chǎn)生一定程度的現(xiàn)實變化。因此在對地球磁場進(jìn)行相應(yīng)的研究過程中，需要充分的結(jié)合重大天天世界氣候演化以及古地磁學(xué)等諸多課題，進(jìn)而使整體地球科學(xué)的研究程度更加完善。

3 對地球磁場矢量場的研究

就地球磁場自身特性而言屬于矢量場。并且對矢量場的強(qiáng)度進(jìn)行研究是地球磁場研究的要素之一。近些年地球磁場強(qiáng)度與地球自身演變所存在的諸多現(xiàn)實關(guān)系，對固體地球科學(xué)產(chǎn)生了一定程度的現(xiàn)實影響。然而由于目前科技下對地球磁場的鼓強(qiáng)度進(jìn)行有效測定的方式及理論具有著較為多元化的復(fù)雜性。進(jìn)而使相應(yīng)的研究者無法對整體地球在歷史時期的磁場變化予以全面的了解。傳統(tǒng)的古地磁研究其研究范圍，往往僅對磁場的方向變化予以相應(yīng)的分析。進(jìn)而不能對地球磁場的相對強(qiáng)度，以絕對強(qiáng)度進(jìn)行詳細(xì)的探究，從而使地球磁場的了解全面性，受到了一定程度的阻礙，而近些年由于時代的發(fā)展以及相應(yīng)科技的進(jìn)步，并且具有可靠性與高度研究價值的理論得以不斷的完善，進(jìn)而使通過相應(yīng)的技術(shù)方法對地球磁場的絕對強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析的時機(jī)逐步成熟。并且被業(yè)界所廣泛的關(guān)注。

4 改革開放以來的地球磁場研究

在改革開放近40年的時間內(nèi)。地球科學(xué)研究者已經(jīng)能夠?qū)?億年前至今的地球磁場及倒轉(zhuǎn)序列進(jìn)行詳細(xì)的研究，并且通過相應(yīng)的數(shù)字化統(tǒng)計模型對地球磁場倒轉(zhuǎn)的頻率進(jìn)行了相應(yīng)的分析。但盡管如此，相應(yīng)的科研人員依舊對整體磁性倒轉(zhuǎn)期間，地球磁場所具有的變化規(guī)律無法得以進(jìn)一步的掌握，因此在目前的地磁學(xué)研究過程中。地球磁場磁性倒轉(zhuǎn)的相關(guān)內(nèi)容，仍然是整體研究范圍較為關(guān)注的熱點問題之一。尤其對地級轉(zhuǎn)換期間，整體地球磁場的時空變化以及相應(yīng)的特征與地球起源，地面結(jié)構(gòu)等諸多研究理論的關(guān)聯(lián)性，是目前第4科學(xué)在發(fā)展過程中所主要的研究課題之一。我國相應(yīng)的科研人員于上世紀(jì)60年代便開始始詞性轉(zhuǎn)換過程中，整體地球磁場所出現(xiàn)的現(xiàn)實狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的探究，但由于整體磁場在轉(zhuǎn)換期間，其時間維維相對較長，可達(dá)上千年之久，并且由于古地磁測量技術(shù)的不健全性，進(jìn)而使相應(yīng)研究的進(jìn)展速度相對緩慢。直到本世紀(jì)初整體古地磁測量技術(shù)得到了較為優(yōu)質(zhì)的發(fā)展，進(jìn)而使地球磁場轉(zhuǎn)換期間，地球磁場的相應(yīng)強(qiáng)度研究得以進(jìn)一步實現(xiàn)。

當(dāng)?shù)厍虼艌霭l(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)換過程時，如果極性轉(zhuǎn)換，只有非偶極子場存在，則在任意精度上均會散布虛地磁極。在對地球磁極與磁場轉(zhuǎn)換進(jìn)行相應(yīng)的研究過程中，相應(yīng)的科研人員充分對黃土沉積物進(jìn)行了詳細(xì)的研究，進(jìn)而得出一定程度的研究結(jié)果。當(dāng)?shù)厍虼艠O發(fā)生轉(zhuǎn)換時，整體轉(zhuǎn)化過程中的磁力強(qiáng)度將下降五成以上，而整體磁極倒轉(zhuǎn)過程往往由多次快速的倒轉(zhuǎn)而進(jìn)一步形成快速倒轉(zhuǎn)的過程，往往需要經(jīng)過100年以上的時間尺度予以完成。而有時這一倒轉(zhuǎn)過程存在一定程度的突變性特征。此外在地球磁極進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程當(dāng)中，整體地球磁場的強(qiáng)度出現(xiàn)大幅度的衰減，將預(yù)示著整體磁場的倒轉(zhuǎn)，其變化的主要原因，可能由于地球磁場發(fā)生了強(qiáng)度性的變化。目前地球磁場的外在特征為偶極子場，而偶極子的衰減將進(jìn)一步導(dǎo)致整體地球磁場強(qiáng)度的衰弱。進(jìn)而使整體的地球磁場變化得以進(jìn)一步的發(fā)生。

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