陈斌、顾左文：地球生物可能适应地磁变化

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磁极倒转其实是漫长过程
陈斌、顾左文：地球生物可能适应地磁变化

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发布时间：2009-1-14 2:7:26
  
据俄罗斯媒体报道，俄罗斯科学院几位地球物理学专家通过对地球磁场的多年研究发现，地球磁场的变化速度远超过人类的预期。他们认为，地球磁极的偏移将导致地球磁性逐渐减弱，地球张力减小。大约经过2000年后，地球磁性可能会全部消失。这一现象将给人类带来灾难性的后果。




陈斌，中国地震局地球物理研究所助理研究员，在读博士。研究方向：地磁学


(顾左文，中国地震局地球物理研究所研究员，地球物理学会电磁专业委员会和国家安全地球物理专业委员会委员)

“磁极倒转”和“地磁消失”，一直是公众知之甚少但是又非常吸引眼球的话题。媒体偶尔的“预言”式报道，还会引起部分读者的恐慌心理。比如前些时候，有报道指俄罗斯的科学家说2000年后地磁消失，地球将临大难等。真实情况是怎样的呢？

地磁会变为零吗

形象地说，地球磁场类似一个条形磁铁，存在两个极，南磁极和北磁极。由于历史的原因，我们称地理北极附近的地磁极为地磁南极，称地理南极附近的地磁极为地磁北极，现代科学观测表明，这两个磁极每年都在一定范围内移动。而所谓地磁倒转是指原来的地磁北极变成地磁南极，而地磁南极变成地磁北极。

由于目前地磁学界还未能建立可被验证为真实、准确的关于地磁场起源的数学物理模型，因此还没有一个理论能准确描述地磁倒转的原因。地球从地表往下，分为地壳、地幔和地核三部分，地核又分为固态的内核与液态的外核两部分。大多数地磁学者认为液态外核的受热对流及由此产生的平流等磁流体动力学过程产生了地磁场，相当于一部超级“地核发电机”。而自然的推论是：该磁流体动力学活动模式的改变导致了地磁倒转。

地壳中熔岩流里含有微小的磁性矿物颗粒，它们是无数的指南针或小型磁铁。当岩浆从高温状态冷却到一定温度（即所谓居里温度）时，这些小型磁铁会按照当时的磁场方向定向排列并固化，从而留下当时地磁场磁力线方向的物理记录。测定这些被磁化的岩石的生成年龄及其磁化状态，就可以知道当时那个时代地磁场的方向和强度。系统地将这些物理记录按地质时代的前后顺序排列，就可发现不同年代地磁场的方向和强弱是不一样的，有的时候地磁场方向会发生颠倒过来的情况，即“地磁极倒转”现象。现在科学家能够确定的是，上次地磁倒转到现在已经历了78万年。

一般地磁倒转之前，地磁场的强度会变弱。但依据以往测定的古地磁数据，有一点可以肯定，就是倒转的过程中几乎不可能出现零磁力的状况，只存在磁力变小的可能。一般地磁倒转前地磁场减小为现在磁场的一半或者1/3左右。

“预言”靠不靠谱

总有人预测多少多少年后磁极会倒转或者地磁会消失，这种预测靠不靠谱？

从1900年至今的地磁观测记录看，地磁场的能量确实是在不断减弱，目前已经减少了10%左右。但是不能因此就简单推论出今后地磁场会持续减弱至地磁倒转，因为1900年至今地磁场能量减弱的过程并不是持续稳定的，有些年减小的速度大，有些年减小的速度小，有些年份甚至出现略微上升的“反弹”。因此今后地磁场是否持续减弱，尚有待时间检验。前面提到的报道中，国外学者根据目前的情况，简单预测2000年后地磁会消失，是缺乏充足的科学依据的。

此外，地磁倒转前，磁场能量具体能减弱到什么程度，尚没有科学的观测记录作为认识的依据。古地磁学初步的统计结果是地磁倒转前地磁场往往减弱为原场的1/2或1/3，但这也仅仅是一种概率的统计结果，并不是严格的技术指标。同时，地磁倒转也并没有严格的周期性，所以很难对何时出现地磁倒转的现象作出预先判断。

磁极倒转是否世界末日

在磁极倒转的问题上，普通公众最关心的可能是：如果人类真要面对磁极倒转，是否就一定是灭顶之灾？

孤立地看，地磁场环境的变化似乎对人类并没有直接影响。因为地磁场的能量非常低，中国地区磁场平均强度往往只有0.3～0.6高斯。比如北京地区的地磁强度就只有0.55高斯左右。而在一个普通磁铁旁边的辐射都有几个或几百高斯。我们日常接触的家用电器，如电视、手机等，包括房间中的带电导线产生的磁场变化都远大于地磁场的变化。

不过，地磁场的存在却是地球生物体系存在必不可少的屏障。我们知道宇宙空间存在着高能离子射线，这对地球生物体系的产生和繁衍是巨大的威胁。我们还知道带电粒子在磁场中运动时会受到磁场的作用力而发生偏转。在目前的地磁场形态下，宇宙空间的高能离子射线（以太阳喷射出的带电粒子为主）接近地球时，由于地磁场的作用而被隔离在高空，很少能抵达地面，从而避免了对地球生物体系——包括人类——造成伤害。

在地磁倒转过程中，地磁场能量将减弱，甚至会出现短暂的地磁场形态紊乱。此时大量的宇宙空间高能粒子就可能会到达离地面更近的地方，甚至穿透到地面，从而对地球生物体系造成严重的影响。

此外，自然界的许多动物，比如牛、信鸽、海龟、海豚等都对地磁场具有比我们更灵敏的敏感性，地磁场的剧烈变化可能对它们产生严重影响，并进而为人类的生存环境带来一些问题。

但是因为这些可能性就造成恐慌也没有必要。需要强调的是，就地球的存在时间而言，地磁倒转的过程只是短短的一瞬。但对于地球生物体系的演化过程而言，地磁倒转的过程却是一个漫长的过程。在这个过程中，自然界的各种生物包括人类都可能逐步适应地磁变化，还可能产生生命进化的新契机。