磁性地球

李会中

海龟、鲸鱼等在汪洋大海中迁徙几千公里还能精确定位，信鸽从遥远的地方飞回而不迷失方向，这些生物是怎么做到的呢？科学家们发现，上述生物能通过感知地球所产生磁场来辨别方向。人类对地球磁场的敏感性远不如这些生物，不过聪明的人类却能够利用能感知地球磁场的物质发明指南针来辨别方向。那么，地球磁场究竟是什么物质？地球的磁场是如何产生的？它的作用又是什么呢？

我们都知道磁铁“同性相斥、异性相吸”的特征，这靠的是磁性物质的磁场。同理可以把地球看作一个更加庞大且具有磁场的物质，人类就生活在这样一块“磁铁”之上，其所产生的地磁场就像一张无形的网一样环绕着地球。对于地磁场的成因，科学家们曾经提出过许多假说，有人认为地球内部有一个巨大永磁体导致地球磁场产生，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，还有旋磁效应、霍尔效应、电磁感应等关于地球磁场成因的假说。但以上假说，都没能充分解释地球磁场的存在。

20世纪40年代发展起来的“发电机理论”，可以大致解释地球磁场各种已知特点。该理论认为，地球内部液态的铁流体在最初的微弱磁场中运动，像磁流体发电机一样产生电流，电流的磁场又使原来的弱磁场增强，磁场增强到一定程度就稳定下来，形成了现在的地磁场。目前地球的磁场向太空绵延数千公里，保护我们不受宇宙射线的侵袭，也阻止了生物赖以生存的大气层不被太阳风等“吹跑”。

然而，地球的磁场并不是一成不变的，磁场的强度、地磁偏角、磁极的位置等都会发生变化。以地磁北极的位置为例，1831年首次实地确认的时候，地磁北极位于加拿大近北极地区的布西亚半岛;1903年也还在不远处;1947年已经向北移到了加拿大威尔士亲王岛，之后继续一路向北;20世纪90年代中期，地磁北极迁移突然开始加速，从之前的每年15公里，“飙”到了每年55公里，相当于每天前进150米左右;2001年地磁北极离开大陆，进入北冰洋;2018年穿越了国际日期变更线，来到东半球，向着俄罗斯西伯利亚地区的方向“全速冲刺”。

地球磁场不仅能够偏转，如果从地质历史时间维度上看，地球的磁场是能够逆转的，在地球漫长的地质历史中曾出现多次磁极逆转的現象。科学家们发现，大约8000万年内地球发生了上百次地磁逆转，并且逆转周期没有规律性，有时几十万年逆转一次，有时上百万年才逆转一次。那么地磁倒转后人类会怎样？一些人认为地磁两极的逆转意味着地球生命的终结，但是上一次经历一个完整的磁极翻转时，地球依然充满生机。有学者指出，地球两极逆转过程中一旦地球磁场消失，太阳辐射等宇宙射线将会猛击地球大气层，并强烈冲击电离层，可能引起电离层暴，对无线电通信、在轨卫星、航天设备造成损害。当然，学者们并不能完全知晓地磁逆转对当今人类世界的影响，甚至还不能准确预测下一次地磁逆转发生的时间。