科普知识

为什么地球会有磁场

对于地球磁场的产生，古时曾流传着它来自北极星的神话。随着近代科学技术的发展，人们对地球磁场的观测不断增多，对地球结构的研究不断深入，先后出现了许多学说，试图解释地球磁场的产生，但并没有一个定论。有人认为地球内部有一个巨大永磁体并导致地球磁场产生；有人认为地球内部有巨大的电流而导致强大电磁场形成；还有人认为，是地球内部放射性物质所产生的热量造成地球内部温差从而产生了电流并形成磁场；除此之外，关于地球磁场的学说还有旋磁效应、霍尔效应、电磁感应等。但以上这些假说，没有一种能够充分解释地球磁场的存在。

20世纪40年代发展起来的“发电机学说”，到目前为止，可以大致解释地球磁场各种已知的特点，在观察、实验和理论研究中都取得了较多的证据，受到越来越多的人的支持，这也是目前研究和应用较多的地球磁场学说。发电机学说认为，地球内部的导电液体在流动时产生稳恒的电流，这种电流的作用形成了地球磁场。20世纪90年代以来，地球物理学家用计算和模拟的方法证明，当地球内核转得比液态外核快，那么经过几千年就可形成相对稳定的磁场，而在一定时期之后，其极性又可以反转。不过，地球内部结构复杂，影响地球磁场的因素又很多，因此这个假说仍然需要进一步的观测和实验研究。并且，这个假说存在两个难题：一是磁流体“发电机”的能量从哪儿来；其次，这个假说需要有一个初始的磁场，而初始磁场是怎样形成的呢？这些成为了悬而未决的地球物理学重大难题。

（来源：科普中国网）

为什么大陆能漂移

魏格纳在大陆漂移假说中曾试着解释大陆漂移的动力机制：地球自转会造成两种分力——向西漂移的潮汐力和指向赤道的离极力，由于潮汐力和离极力的作用，原本像船一样漂浮的泛大陆破裂，并与底下较重的、黏性的硅镁层分离，分别向西、向赤道作大规模水平漂移。但是，地球自转造成的这两种力实在太微弱了，根本无法驱动大陆在洋壳上滑动，所以大家并不认同他的解释。

随着地球物理学的不断发展，人们对地球内部圈层结构有了越来越多的了解，地质学家逐渐开始意识到大陆漂移的驱动力可能来自地壳之下。20世纪50至60年代，科学家发现了更多的相关证据：海洋探测证实，海底岩层相对于陆地更加薄而且更加年轻；对海底某些地震震源带的综合研究，显示出板块在海底的一些大型断裂带发生俯冲；在对大西洋的勘探中，人们使用声呐数据最终确认，大西洋中部有一条海底山脉——大西洋中脊；美国“深海钻探计划”取到了深海岩样，发现海底磁异常条带沿洋中脊呈平行条带状对称分布。

地质学家综合各方面的证据提出了海洋扩张学说，并最终发展出板块构造学说。板块构造学说认为，地球的岩石圈并不是一整块，而是被分割成许多构造单元，这些构造单元叫作板块。全球的岩石圈分为欧亚板块、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极洲板块。太平洋板块主要由海洋岩石圈构成，除此之外，其他各大板块都由海洋岩石圈和大陆岩石圈共同组成。在这些板块下面有一个密度更大的半黏性圈层—软流圈，板块可以漂浮在软流圈之上。同时，软流圈内部存在密度和温度的差异，导致其内部物质可以对流，带动上方的板块移动。

一般说来，板块内部的地壳比较稳定，而板块与板块的交界处是地壳运动比较活跃的地带。在板块张裂的地区，常形成裂谷和海洋，如东非大裂谷、大西洋就是这样形成的；在大陆板块相撞挤压的地区，常形成山脉，如喜马拉雅山就是印度板块在向欧亚板块碰撞过程中产生的；当大洋板块和大陆板块相撞时，往往形成海沟，成为海洋最深的地方；海沟后方的板块受挤上拱，制造出高高隆起的岛弧和海岸山脉。

（来源：科普中国网）