指南针可以预测地震吗

吴建欣 胡旭琦

摘 要：中国是世界上唯一一个政府赋予地震局必须做地震判断的国家，其他国家，虽然也有类似的机构，但是并不承担预测的功能。汶川地震发生时，地震局再一次处于尴尬境界，民众的心理是：如果地震局能事先预测，伤亡损失会减少很多。地震究竟能不能预测、目前地震预测处于一个什么水平？指南针是我们用来指引方向的，那么指南针可以用来预测地震吗？

关键词：震磁效应；地球磁场；地震

一、 地震前的奇异现象

1855年在日本江户闹市区有一位开眼镜铺的老板，用3日尺长的马蹄铁上面吸满铁钉，用此来招引顾客。但是1855年江户大地震发生的当天，吸到磁铁上的铁钉及其他铁制商品突然掉落在地板上，使他大为惊愕，时过两小时一次破坏性极大的地震发生了。震撼了整个闹市区，地震过后发现那块磁铁又恢复了往日的吸铁功能。

2008年5月12日14时28分04秒我国四川省汶川县发生了8.0级地震。“地震过后当时北川中学初二（1）班的同学傅丽颖写一篇地震发生时的情景日记。地震发生当天下午2点15分14点15分，张老师讲着‘磁现象，讲台上指南针不断快速转动，我们等了很久也没停，还逗得我们哈哈大笑。张老师接着讲下面的内容。十几分钟后发生了地震。”去年（2016年）8月我去四川北川见到这个写日记的女孩。据她说那次地震过后，他们同学之间在讨论这次地震前指南针乱摆动的现象时，另外一个班的同学说那天上午他们班上物理课时，老师拿的指南针模型就已经开始乱摆动了。

二、 地壳也是一块巨大磁铁

为什么地震时会发生上面的奇异现象呢？原来地球地壳岩石中铁元素的含量大约是4.75%、铁元素的分布在地壳的各个角落，有的地方多点有的地方少点。除了铁以外、镍等其他元素也是磁铁的材料。地壳里的这些磁性材料经过地球磁场的磁化后，地壳就变成了一块巨大的磁铁，这块磁铁的磁力线的方向是与从地球表面磁场的磁力线的方向基本上是一致的，也是南北指向。

三、 磁铁出现裂缝，裂缝处会产生互相排斥人同极性磁场

记得小时候玩磁铁时，磁铁不小心摔成两块时。断裂的磁铁不会按原来裂缝的位置互相吸引在一起，而是会互相排斥，后来有做几次实验也都是这样子地。这是因为磁铁出现裂缝时，断裂处的磁铁因为两边磁铁产生了同极性磁场，所以磁铁刚出现裂缝或者断裂后两边磁铁的距离比较小时，磁铁断裂处产生的同极性磁场会互相排斥而干扰断裂处周围原有磁鐵磁场的磁力线方向。

同样地地壳这块巨大磁铁在外力（主要是板块构造运动，或者地球内外部其他的力量）的作用下出现裂缝时，裂缝处会产生了同极性磁场而互相排斥，这个互相排斥的同极性磁场会干扰裂缝周边的地球磁场及地球磁场的磁力线方向，这时该裂缝处周边一定范围内的地球磁场的磁力线不一定是南北指向，可能是像在爬行的蛇的身体一样没有固定方向扭曲（也可以说是在扭动）。如果此时裂缝处的地球表面一定范围内放置一块指南针，指南针可能会来回摆动现象。随着地壳（岩石）裂缝被撕裂越来越长，裂缝处同极性磁场干扰其周边的地球磁场强度也会越来越大，地球表面上的指南针来回摆动弧度会越来越大甚至会转动。

四、 地壳出现裂缝到地壳（岩石层）完全断裂需要时间

但是地壳（岩石）这块巨大磁铁跟小块人工磁铁是不一样的，地壳这块巨大磁铁成分不仅有一些磁性物质而且还有其他非磁性的物质。因此它不像小块磁铁又硬又脆，一有裂缝就会迅速断掉，而是在板块构造运动等外力的作用下地壳从一定深度地方的岩石层开始出现裂缝，并且在外力持续推动以及和裂缝处产生的排斥力共同作用下使得地壳的岩石的裂缝越来越长。但是地壳在裂开的过程中，因为岩石是比较牢固的，所以刚开始时外力的力量一时无法完全撕裂这块岩石，这时地壳构造运动产生的力与地壳粘合力处于相对平衡状态。就像生活中我们要打一块比较大的石头，当石头出现裂缝时不一定马上会断裂，有时候需要用錾子叉进裂缝再用铁锤打几锤，石头才会裂开。所以当地壳裂缝裂到一定程度的时候，直到地壳未裂部分的粘合力无法固定住裂缝周边的地壳，这个时候地壳在外力和裂缝处产生的同极性磁场排斥力的作用下裂缝就会裂到一定长度（和范围）时，此时此处的地壳就会震动起来。所以岩石被撕裂或者挤裂开（应该是震磁效应）是需要时间的，可能是几分钟，也可能是几个小时。当地壳（岩石）这块巨大磁铁在外力的作用下被撕裂到一定程度时，地震也就要来临了。所以特别是强地震过后地球表面有时会出现一条裂缝或者原来比较平的地面出现上下错位或者左右错位现象。

五、 指南针在地震前会被地壳裂缝产生的同极性磁场干扰

上述现象可以说明，在地壳岩石被撕裂的过程中，会出现一些行动依靠地球磁场作指引的动物出现乱飞短跑，电波被干扰，以及磁铁失去磁性以及指南针来回摆动甚至转动现象等奇怪现象。直到地震发生后地壳磁场又会回到相对平衡状态。

根据这种现象，可以推断出在大地即将发生地震时，指南针在一定的范围内是可以提前预测到地震的，而且只要把指南针稍微改装就可以做成指南针地震预报器。而且这种指南针地震预报器是可以做成预报不同级别地震的指南针地震预报器的。

参考文献：

[1]国家地震科学数据共享中[EB/OL].http：∥data.earthquake.cn/index.jsp.

[2]吴绍春，吴耿锋，王炜，等.寻找地震相关地区的时间序列相似性匹配算法[J].软件学报，2006（17）：185-192.

[3]姜启源，刑文训，谢金星，等.大学数学试验[M].北京：清华大学出版社，2005.

作者简介：

吴建欣，胡旭琦，福建省三明市，福建三钢（集团）有限责任公司.