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地球磁北极移向中国?科学家:已移至西伯利亚,一年漂移50公里!

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环球科学大观 2020-01-02 23:53


科学前沿观天下 笃学明理洞寰宇

随着地球磁场的变化,地球的磁北极不断移动。在过去的40年中,磁北极的位置平均每年移动约48公里。今年9月,磁北极跨过本初子午线,与地理北极短暂对齐,随后继续移动,从加拿大努纳武特的位置一路滑向西伯利亚。照此趋势下去,未来磁北极可能穿过中国,直至磁极翻转。届时,指南针也可能会在中国失效……

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英国地质调查局(BGS)的科学家Ciaran Beggan表示,过去350年,磁北极一直在加拿大附近“游荡”。但自上世纪80年代以来,它的移动速度从每年10公里跃升至50公里。到2040年,所有的指南针都可能指向北偏东方向,对一些行业来说可能作废。

磁北是导航系统的关键

地球的磁场是地磁能量的鞘层,保护地球免受致命的破坏性太阳辐射。没有它,太阳风可能会破坏地球的海洋和大气。但是磁场和磁极不是静态的,自从科学家于1831年发现磁性北极以来,它已经移动了2250公里,然而上个世纪磁性南极根本没有移动过。 密切注意磁场变化对于欧洲和美国军队来说至关重要,因为它们的导航系统都依赖于磁场,GPS应用程序和商业航空公司也是如此。这就是为什么每五年,英国地质调查局和美国国家海洋和大气管理局就会发布一个最新的地球磁场模型(WMM)。WMM并不是每五年地球磁场的静态快照,相反它是一个数字列表,允许设备和导航器在模型发布后的五年内,随时随地在地球上任何地方计算磁场。

磁性北极在过去五年中异常快速的移动给2015年的模型引入了误差,这一误差变得足以让美国担忧。贝根说:“我们问美国国防部是否要及早更新,他们说是。”因此,WMM在2月获得了史无前例的“周期外更新”,并且计划于2020年进行的更新提前于12月10日发布。 但是根据贝根的说法,WMM与磁极运动之间的差异并没有像人们想象的那样对我们日常生活造成任何干扰,实际上只有定向钻井公司和国防部才需要更新更准确的模型。因为钻井公司使用罗盘和磁场来引导钻头,国防部则希望在飞机、潜艇和降落伞上获得尽可能高的导航系统精度。

地球核心变化的影响

地球磁场为什么会不断变化呢?地球磁场起源于地表以下2900公里处的地球外核旋转的液态镍和铁中。外核的液态铁是热的,而且是流动的,在南北磁极的锚定下(磁极每百万年左右就会移动甚至反转),磁场的强度会随着地核的变化而起伏。地核中液态金属湍流分布的周期性变化,有时是随机变化,会引起磁场的特殊性。如果将磁场想象成一系列穿过磁极和地心的橡皮筋,那么铁心的变化实质上就是在不同地方的不同橡皮筋上拖拽,从而影响北磁极偏离其位置,但是很难预测外核的湍流如何影响磁场。在未来10到20年内,可能会看到磁北极继续向西伯利亚甚至中国移动,当然也可能停止移动,甚至向后退。

弱磁场的影响

关于磁北漂移的另一种理论是磁场正在经历一个减弱的时期。明尼苏达大学的地震学家贾斯汀·雷文纳夫(Justin Revenaugh)表示,这种减弱可能伴随着南北磁转换位置的过程。这种磁逆转在地球历史上发生了几次,最近一次是78万年前。 当这种互换发生时,磁场会下降到其全部强度的30%左右。磁北在这期间也减弱,甚至会完全消失一段时间。如果磁极消失,指南针将指向整个地球形成的局部磁性北极。然后大约一千年后,随着逆转过程的进行,这些局部极点将变成一个大的磁北极。但是完全逆转需要很长时间,以至于地球上的人们几乎不会受到影响。

责编/朱张航宇

参考文献:Synchronizing volcanic, sedimentary, and ice core records of Earth’s last magnetic polarity reversal,Science Advances,2019,Vol. 5,no. 8,eaaw4621。

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