地球磁場會倒轉

賈斌

①地球有一個全球性的磁場，就是說整個地球的地磁場是一致的，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。雖然地磁場摸不著看不見，但是人類利用磁場的時間很早。在古代中國，就有利用司南和指南魚指示方向的記錄。在隨后的數(shù)百年里，人們一直認為，地磁場，至少地磁的方向，是不變的，指南針指示的南北方向是恒定的。但后來發(fā)現(xiàn)，地磁場是非常不穩(wěn)定的，不管是方向還是強度。

②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。物質的這一特性是著名的物理學家居里夫人最先發(fā)現(xiàn)的，后來人們就把這一特定的溫度稱為居里點，不同物質的居里點并不相同。在沉積巖中，其中的鐵在沉積的過程中，受地磁場作用也會發(fā)生重排，從而記錄下當時的地磁場方向。

③在1906年，法國地球物理學家布容在研究法國中南部火山區(qū)熔巖及其下面的黏土沉積物的時候，發(fā)現(xiàn)巖石記錄的磁極和現(xiàn)在的地磁極是相反的，從而推測地球的磁場可能發(fā)生過倒轉。直到上世紀50年代，隨著地質年代學的發(fā)展，科學家才逐漸意識到地磁倒轉是一個全球性的問題。比如，在大洋底的玄武巖中發(fā)現(xiàn)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(jù)。時至今日，地層記錄的古地磁方向，仍舊是地質學家恢復板塊在歷史時期的位置以及漂移軌跡的最有力證據(jù)。

④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(guī)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，地磁場穩(wěn)定了4000萬年沒有發(fā)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(xù)最長的地磁穩(wěn)定期。最近的一次倒轉發(fā)生在78萬年以前，并保持至今。

⑤現(xiàn)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(tài)的存在形式，外核物質與熱量的對流十分普遍。我們知道，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(fā)，形成穩(wěn)定的全球性磁場。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。

⑥由于地磁場變化的極度不規(guī)律性，科學家并不能給出準確的預言，目前只是有這種可能性，但要多久才能完全倒轉，并不確定。畢竟，這是至少幾十萬年才會發(fā)生一次的事，并沒有規(guī)律可循。

（選自《北京日報》2018年9月12日，有刪改）

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（安徽? 李仰臣供稿）