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地球磁场转动会产生什么

据美国趣味科学网站7月9日报道，地球动态磁场方向改变的速度可能远远快于科研人员此前的估计。

这种磁性气泡使大气固定在适当的位置，保护我们免受有害的宇宙辐射和太阳风的影响。但是，这个磁场的磁极每百万年中会发生几次反转，磁场的北极和南极交换位置。上一次出现这种情况是在大约78万年前，人们此前估计这一过程需要数千年时间，以每年约1度的速度改变方向。

但研究人员在一项新的研究中指出，这一变化和其他有关磁场方向重大变化的发生速度可能比人们此前的估计快10倍，比最近观察到的变化速度快将近100倍。

报道称，地球外核在地表以下2800公里处旋转，而熔铁在地球外核的晃动为地球隐形磁场提供了动力。流动、导电的熔铁岩浆会产生电荷，从而决定磁极的位置，并形成环绕地球并连接磁极的隐形磁力线。

地核与磁场之间的相互作用是复杂的。该研究报告的第一作者、英国利兹大学地球与环境学院副教授克里斯托弗·戴维斯说，地核与磁场的串联流产生了一些点，它们在一些地方磁性很强、而在另一些地方磁性则较弱；磁力的强度随着时间的推移以及地核和地球表面位置的不同而变化。

戴维斯在电子邮件中说，在熔铁地核中，“流体扭动并延展磁场，而磁场随之作用于流体，反抗对它的形变”。

他解释说：“这些流体的流动湍急——简单地说，可能就像锅中的沸水那样流动。”他说：“因此，流体和磁场之间的相互作用随其在地核内部的位置不同而变化。”换句话说，随着液体内核“沸腾”，流体的运动在地核的不同位置造成磁力变化，进而影响这些区域对磁层的影响。

科学家现在可以观测到这些相互作用中的一些变化，比如高纬度地区出现了小范围的高强度磁场；向东方或西方偏移的磁场特征；以及非洲和南美洲之间存在一个长期弱磁场区，即南大西洋异常区。

报道称，几个世纪前，水手在船舶航行日志中记录了磁场的变化；近几十年来，卫星和天文台捕捉到了这种变化。事实上，据此前报道，最近的观测显示，在过去160年里，地球磁场强度已经减弱，这表明地球磁极反转可能会提前而不是延迟发生。

但戴维斯说，追踪磁场遥远过去的变化要困难得多。

他说：“我们知道磁极反转，但对于地球磁场在数千年至数百万年间发生的一切，仍有很多待解之谜。在我们的工作中，我们提出了这个问题：在这些时间跨度内，磁场的转向能有多快？”

报道指出，为了回答这个问题，戴维斯和研究报告的另一位作者、美国圣迭戈斯克里普斯海洋研究所教授凯瑟琳·康斯特布尔使用了一个新的磁场模型，该模型根据过去10万年来的大量磁场观测数据搭建。戴维斯说，磁场的变化显现在海洋沉积物、冷却的熔岩流甚至人造结构和物品中。

戴维斯还说：“然而，就像从地球表面观测得到的所有模型一样，它只能向我们展示下至地核顶部的磁场区域；我们无法‘看到’地核内部。因此，我们将这些结果与产生磁场物理学现象的计算机模拟相结合。”

戴维斯和康斯特布尔发现，在磁场减弱的区域，磁场每年转向的速度可能高达10度——这个速度是此前模型所显示的10倍，比现代观测到的变化快大约100倍。

模拟显示，当熔岩地核方向发生反转时，磁场方向将发生急剧变化。这种地核反转的现象在靠近赤道的地方更为常见，这与研究人员观察到的低纬度地区磁场方向快速变化相一致。（编译/胡溦）