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假如地磁场隐没,会对地球有甚么影响?谜底是:不会很好,但也不会像灾害片形容的那末蹩脚。
地球的磁场称为地磁场,源于地球外部,向内涵伸至太空。这个磁场由地核的激烈静止发生,对咱们的日常糊口有十分首要的意义:它维护了地球免受太阳粒子的影响,为导航提供了根底,乃至可能在地球生命演变中发扬了首要作用。
在地球四周,一个看不见的磁场正不停地捕捉电子和其余带电粒子,使得阻挡紫内线的臭氧层不致隐没
那末,假如地磁场忽然隐没会如何?有数的带电太阳粒子将会轰击地球,使电网和卫星失灵,并令人类袒露在更高程度的致癌紫内线辐射下。换句话说,地磁场缺失将会带来重大的问题,但纷歧定是灾害性的结果,最少在短时间内是这样。
这实际上是个好动静,由于一个多世纪以来,地磁场始终在削弱。即便是当初,也有一些地磁特别单薄的区域,好比南半球的南京大学东洋异样区(South Atlantic Anomaly),致使该区域上空的低轨道卫星会遭到粒子影响而泛起技术问题。
对于地磁场,首先要理解的是,即便削弱,它也不会隐没,最少在几十亿年内不会隐没。地磁场的造成源于地核外核中熔融铁、镍的对流静止。美国罗彻斯特大学的地球物理学家约翰•塔都诺(John Tarduno)表现,跟着地核的增长和固化,地核外部释放的热量推进了这一对流静止,进而发生电流,从而造成地磁场。据估量,地核每一年大约增长一毫米。
这类对于地磁场造成的实践,被称为发机电实践,而地核作为磁场的“引擎”,曾经运转了数十亿年。按照2015年的一项钻研,迷信家以为,目前的地核构造可能在大约15亿年前就曾经不乱上去,过后的磁场强度泛起了奔腾。然而,塔都诺和他的团队在地球上最陈旧的矿物锆石中发现了磁场存在的证据,而且能够追溯到42亿年之前。这标明,地核流动在很长一段时间内始终在发生磁场。
塔都诺在承受采访时表现,目前还不分明这台“发机电”启动的缘故,但极可能是致使月球造成的那次大范围行星撞击酿成的。这次撞击产生在地球造成后大约1亿年时,可能促使地核中产生物资分层,进而致使了对流静止,至今仍驱动着地磁“发机电”。
在边远的将来,地核极可能终究会变得足够大,以致于外核的对流静止缺乏以发生电流,磁场也会终究生效。但这类状况太边远了,或许还需求几十亿年的时间,当初还不值得为此而失眠。
不停削弱的地磁场
与人类糊口更相干的是,地磁场正在削弱。在过来的160年里,迷信家们始终在用地磁观测站和卫星间接丈量这类削弱趋向。160年之前,地磁场是不是曾经开始削弱,以及将来会产生怎么样的变动,目前都不清朗。塔都诺表现,目前的地磁场大约有80%为偶极子磁场。这象征着地磁场更多地是像一块条形磁铁。假如你能把铁屑洒在地球四周(这里需求除去太阳风的影响),由此发生的磁场线将呈现出明白的北极和南极。然而,还有20%的地磁场是非偶极子磁场,这象征着地磁场比条形磁铁更繁杂,会泛起局部的变动。
在以往的地球历史中,地磁场曾产生了屡次地磁逆转,即南北磁极相互换位。最初一次逆转产生在78万年前,大约是直立人(Homo erectus)的时期。因为地磁场的削弱通常产生在这些逆转以前,因此一些人对又一场地磁逆转是不是行将到来提出了疑难。不外,地磁场有时也会先削弱,而后在不逆转的状况下再次加强,这类景象被称为“漂移”(excursion)。
塔都诺和他的团队发现,在南非公开的地核中,有一个奇怪的旋涡,多是形成这类磁场削弱的部份缘故。这一旋涡似乎就是南京大学东洋异样区造成的缘故。该异样区从巴西以东约 300千米处开始,横跨南美洲大部份地域,是已知的地磁场单薄区域。在这片地域,来自太阳风的带电粒子会比其余区域更易接近地球。在地舆特点上,南京大学东洋异样区其实不特别显著。然而,地球轨道卫星在那里遇到了更多拥有破坏性的太阳粒子,曾在国内空间站上飞越该地域的宇航员讲演称,他们看到了流星的视觉景象。迷信家以为,这极可能是因为那里的近地轨道辐射程度相对于较高酿成的。
塔都诺的团队疑心,南非公开的地幔变动可能触发了以往的地磁逆转。好动静是,即便磁场在削弱,或者行将逆转,地磁场也不会隐没。没有证据标明地磁场会在逆转过程当中彻底隐没。
即便产生地磁逆转,“地球依然会保存一部份磁场,这将是一个十分弱的磁场,”塔都诺说道。这个磁场强度很小的世界会是甚么模样?首先,你的指南针不论用了。“它将指向磁场强度最高的区域,”塔都诺说,“这一区域可能离你很近,也可能十分边远。”
到了那时,北极光和南极光在低纬度地域也将都能看到,由于这些绚烂的现象是太阳放射出来的带电粒子(太阳风)与地球磁层互相作用的后果。目前,极光只泛起在两极左近,循着地球的南北磁场线,但较弱的磁场将允许粒子穿透地球大气层,照亮赤道左近的天空。
南京大学东洋异样区上空的卫星异样景象可能在寰球变得广泛,这将惹起许多技术毛病。太阳粒子会轰击电子装备,形成所谓的单粒子翻转(single-event upsets,SEUs),即计算机中CMOS电子元器件产生电位形态的跳变,从而破坏内存。当太阳粒子与地球大气层的电离层互相作历时,也会把电子从份子轨道上撞击出来。这些自在电子会搅扰用于通讯的高频无线电波的传输。
跟着时间的推移,太阳风和地球大气之间的互相作用还会破坏臭氧层,这将减少全体人类遭到的紫内线辐射,并减少皮肤癌的危险。
伦敦玛丽女王大学的空间等离子体物理学家马丁•阿彻说(Martin Archer):“虽然没有磁场可能不会对生命形成彻底灾害性的影响,但地球上的辐射剂量会高很多。”简直没有证据标明以往历史中地磁场的变动影响了地球生命。不外,马丁•阿彻在承受采访时表现,地磁场无疑参预塑造了地球的外表,有助于避免地球软弱的大气层被有情的太阳风吹到太空。。
磁场关于大气层的造成并非抉择性的,例如金星就没有磁场,但它拥有浓重的大气层——超过96%都是二氧化碳。不外,地磁场的确起到了额定维护层的作用。火星已经具有磁场,但在大约40亿年前失去了,它的大气层也简直被彻底褫夺。马丁•阿彻指出,假如有某种办法能让月球具有相似地球的大气层,在短短一个世纪内,太阳风就会将其子虚乌有