庐江中心城住宿:什么是地磁颠倒?

为了解释地球磁场为什麼会倒转，美国的马勒教授提出了一个假说，这个假说认为，地球磁场倒转是地核与地幔边界处的物质的“大雪崩”造成的。

地球的地核分成内地核和外地核两部分，内地核是固态的铁芯(据猜测还含有镍)，如月球般大小；外地核则是液态的铁，如火星般大小。地核之上的地幔层由密度很大的岩石组成，它和固态的铁芯把液态的外地核夹在中间。在液态的外地核与岩石质的地幔之间是不规则的边介面，也有地形的起伏，这和地球表面起伏不定的地貌类似。

多数地质学家认为，地球的磁场产生於外地核液态铁的对流，液态的铁流动起来，相当於电流的性质，而电流能够产生磁场。马勒则进一步认为，外地核的物质对流可能是由於铁在内地核表面结晶所导致的。

他分析道，在地下5000公里深的地方，是内地核与外地核的交界处，在这裏，外地核液态的铁时时结晶为固态，在这个过程中，液态铁裏含有的一些密度轻的成分，比如氧、硫和硅，被释放并上升到距离地面2900公里深的核幔边界处。核幔边界处的温度比内地核表面低1000℃左右，因此那些轻的成分在核幔边界冷却，并浓缩成泥泞的沉积物。每100万年大概会堆积出几十米厚的沉积层，这些沉积物向上“落”在地幔下表面不平坦的地形上。由於核幔边界的地形起伏不定，有的地方比较陡峭，沉积物甚至会沿著斜坡滑动。

在轻密度沉积物向上升的过程中，在沿途会使外地核的液态铁向内地核的方向流动，碰到坚固的内核后，液态铁流又会返回。科学家猜测，铁流的往返运动使地球出现了磁场，在正常时期，磁场是稳定的。

沉积物的积累和滑落过程每时每刻都在发生，液态铁流的往返运动同样也是每时每刻都在发生，但是地球磁场的倒转却并不是那么频繁的。因此马勒猜测，地下铁流和沉积物正常的上升和下落并不会强烈地改变地球磁场，只有那些剧烈的地下物质“大雪崩”，才会使地下发生翻天覆地的变化，地球磁场发生混乱，甚至出现磁场的倒转。上涌的物质流还会加热地核之上的地幔，让一些岩浆奔涌到达地球表面，形成大面积的火山岩。

地磁倒转的根本原因

马勒相信，只有很少的事件能够引发核幔边界的沉积物大雪崩，比如，当一个小行星或彗星以倾斜的角度撞击地球表面时，地下壳幔边界处的沉积物质会被侧向推移，厚重如山一般的沉积层剧烈振荡，破坏了外地核液态铁流的正常流动，搅动了地下世界，地球的磁场因此而发生倒转。

小行星撞击地球带来的生物大灾难是大家所熟知的，人们发现，伴随著小行星的撞击，地下岩浆会喷涌出来，形成面积广大的玄武岩。撞击是如何使地下物质以岩浆的形式喷出，形成玄武岩(火山岩的一种)覆盖地球表面的呢？马勒根据自己的假说认为，小行星或彗星撞击地球后，核幔边界处的沉积物被振荡，热的铁流会在某些薄弱处与地幔接触，迅速加热地幔物质，产生的岩浆上升到地壳的缝隙处，喷涌上来形成大面积的玄武岩。

马勒用自己的“地下大雪崩假说”将地外星体撞击和地下物质运动联系了起来，描述了地磁倒转时发生的一连串的事件：

小行星或彗星倾斜地撞击到地球上；

撞击在地表引发了生物大绝灭；

撞击搅乱了核幔边界的沉积层，使地球磁场在几千年中崩溃；岩浆喷涌出地表，形成玄武岩；

撞击甚至造成了地下物质上百万年的振荡；

最后，地球磁场缓慢地重建，地球磁极再次形成，发生了倒转。

不过，有些学者质疑，引起恐龙灭绝的星体撞击事件确实曾伴随著印度德干高原的大面积的玄武岩的出现，但是当时却并没有发生地磁的倒转，这又该如何解释呢？马勒认为，原因很简单，6500万年前的那次撞击是一次直立撞击。

造成恐龙绝灭的那颗星体撞到了中美洲尤卡坦半岛上，形成了一个大型的撞击坑。地质研究显示，尤卡坦半岛的大型撞击坑确实是直立撞击的产物。直立撞击不会在地幔和地核边界产生水准方向的分力，因此就无法造成那裏的沉积物大雪崩，也就不会出现地磁倒转。而倾斜撞击则不同，一次大的倾斜撞击将强烈地影响核幔边界的沉积物状态，引发地磁倒转。

“预言”过去

利用自己的假说，马勒居然“预言”了一个人们没有注意到的远古现象。

在地球磁场倒转的历史纪录中，有一个被称为“漫长沉寂”的时期，这个时期从距今1.2亿年开始，持续了3500万年，竟然一次地磁倒转也没有发生过。在这个时期结束后，地磁倒转再次出现，而且又开始频繁发生，就像正常的时候一样。以前的科学家这个反常的现象无法做出合理的解释。

根据自己的假说，马勒断定，漫长沉寂说明地下沉积物不发生大雪崩，表明此前必定有一次剧烈的撞击“消耗”了大量的沉积物。在沉积物大雪崩导致地磁倒转后，由於沉积物的积累需要一定的时间，没有聚集足够的沉积物，即使发生星体撞击地球的事件，也不可能再次引发大雪崩，导致长时间根本没有地磁倒转的情况。因此，在漫长正常时期开始前，应该有一次剧烈的撞击事件，而且伴随著撞击事件，应该有岩浆涌出，形成大面积的玄武岩。然而，令他烦恼的是，他并没有在地质资料中找到这样的证据。

难道自己的假说错了？马勒把自己的困惑讲给一位著名的地质学家阿瓦尔斯。阿瓦尔斯不是别人，正是首先提出恐龙绝灭由地外星体撞击引起，并找到证据的地质学家。阿瓦尔斯告诉马勒，他使用的玄武岩资料仅仅是大陆上的，因此并不完整。全球最大的玄武岩区域其实位於西太平洋洋底，正好形成於1.2亿年前，和地球磁场倒转的漫长沉寂时期开始的时间吻合。

这真是个出乎意料的好消息。马勒很高兴，因为他“预言”了这个过去的现象，虽然海底玄武岩很早之前就被别人发现了，但他此前并不知情。显然，1.2亿年前地球发生剧变，核幔边界处的沉积物大雪崩，造成了地磁倒转，此后的漫长时间裏，沉积物虽然也在积累，但是量很少，无法形成使地磁再次倒转的力量。这就是对“漫长沉寂”的合理解释。

人类还不可能去地心旅行，要亲眼看到地下的物质大雪崩，目前还不可能的。不过面对地球磁场倒转这个重大问题，马勒觉得即使无法亲眼目睹地下那壮观的场面，自己也已经找到了正确的答案。

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就是地磁南极和地磁北极的方位互换

英国《观察家报》报道：科学家发现，保护我们免受外太空致命辐射伤害的地球磁场正迅速减弱，甚至可能消失，预示南北极即将易位。届时，平常无法触及大气层的强大辐射爆发将令地球急剧升温，造成灾难。

据爱丁堡英国地质勘探局汤姆森博士称，此前地球磁场已曾多次消失，是南北两极易位的先兆，大概每22万年便会出现一次，但最近已有近100万年没有发生，所以随时会再出现。

巴黎地球物理研究所科学家於洛更发现，最近两极附近的磁场消失速度特别惊人，明确显示两极即将易位，南极变北极，北极变南极。

於洛根据人造卫星过去廿年录得的磁场变化数据，发现在地下深层产生地球引力的熔流，在接近南北极位置出现巨大旋涡，并以加强磁场逆转的方向转动，因而削弱现有磁场，最终将导致两极易位。

其间磁场会出现短暂消失，届时将造成的破坏现时仍难以预料。不过最少人类射到太空的人造卫星都会因电磁紊乱而毁坏；靠侦测磁场变化本能而迁 徙的候鸟和移居动物亦会不知所措。而对人类来说，太阳粒子风暴扰乱大气层，将令高层大气升温，为气候带来无法预知的转变。

这将在何时发生亦难以估计。据分析古代熔岩得出的结果显示，在过往同类事件中，磁场减弱的情况可以延续数千年。但同时有其他研究员却称，两极易位有时只需数周。而更可怕的是，人类暂时都没有解决或应对方法。

地质学家及古生物学家发现，地球古代生物之突变与地磁反极有密切关系。例如中生代恐龙之突然出现及消灭，新生代哺乳动物之突然出现，以及有些有孔虫在几百万年前之突然全部灭种，都与地磁反极之时间完全符合。虽然详细之情形还不大清楚，但在地磁反极发生过程中，一定有一段时期是无地球磁场的，而此种没有地球磁场的情况可能对生物之演化有极大影响，使其消灭或突变。

地球偶极子主磁场并不固定，根据百多年来的纪录并理论上的分析，我们发现主磁场会渐渐减少，以至完全消失? A然后变成相反的极位，即磁北极变成磁南极，磁南极变成磁北了！这种南北极周期性的变换，可由岩磁研究之结果中得到证明。目前的资料显示，地球主磁场平均每22万年反极一次，而最近之反极系发生在70万年前，这表示第一次地球主磁场之反极似乎早就该来临了。

地球的磁场主要是南北两极的偶磁场，起源自地球内深部。地球主磁场的起因有很多学说，其中最合理的解释为发电机说。此说以为，地球的外核心中融化的铁、镍合金可以流动，由此流动而生电流；由电流之产生，更维持物质之继续流动，如此循环，周而不息，维持主磁场之存在

其实科学家们通过对海底熔岩的研究发现，地球的磁场曾经发生过多次翻转。众所周知，炽热的岩浆中含有数以万计的矿物质，就好像一个个“小指南针”。当岩浆冷却下来后，这些“指南针”也被固定住不再发生变化。这样，其“南北极”的指向就记录了当时地球磁场的方向。研究表明，地球磁场平均每50万年翻转一次，而最近一次的翻转发生在78万年前。由于一百多年来磁场不断减弱，人们不禁担心，地球磁场的又一次“大变脸”是否即将来临？
其真正原因是存在于地核周围的铁流体（熔融体）好像一部“发动机”，不停地将巨大的机械能转化成为电磁能，从而形成了地磁场。而铁流体有时会形成巨大的漩涡，迫使自己的流向发生变化，这就引起了地球磁场的改变。
地磁场的两极倒转是一个极其漫长的过程，大约需要5000到7000年才能完成。本来，这不是什么可怕的事，但是，在此过程中，保护人类免受强烈紫外线辐射的地球磁场将会完全消失，这就将造成极其严重的后果。
许多依靠鉴别地球南北极而迁徙的动物将会“乱了方寸”。几万年来，蜜蜂、鸽子、鲸鱼、鲑鱼、红龟、津巴布韦鼹鼠等这些动物一直依赖先天性的本能在磁场的指引下秋移春返，一旦磁场消失，它们的命运很难预测。而对于人类来说，最致命的打击莫过于直接暴露在强烈的紫外线辐射之下。届时，皮肤癌等各种灾难都将降临。而好莱坞更是就此大做文章，在2003年推出了新片《地核》，给人们描绘了地磁场消失时的惨状：带有心脏起搏器的人倒地而亡；鸽子乱飞，撞上了行人和窗户；整个地球被太阳辐射活活“烧烤”了一年。
但是科学家们却提醒人们不要杞人忧天。就算地磁场确要翻转，那至少也是两千年以后的事情。来自美国罗切斯特大学的教授们打赌说，到时候他们一定早去了另一个世界。不过，研究人员还是“未雨绸缪”——欧洲航天局计划在2009年往两极上空发射3颗卫星监测地球磁场的变化。胡洛特博士介绍说，这样不仅可以帮助人们预测磁场变化的情况，更可以避免短期内可能发生的“事故”，比如，保护那些低轨道人造卫星免受太阳粒子的侵袭。