地球的磁场将逆转一天 - 这就是为什么,以及当它翻转时会发生什么

19
05月

地球的磁场围绕着我们的星球,就像一个看不见的力场 - 通过偏转带电粒子来保护生命免受有害太阳辐射。 这个领域不断变化,不断变化。 实际上,我们这个星球的历史包括至少数百个全球磁反转,其中北极和南极磁极交换位置。 那么下一次发生的时间是什么?它将如何影响地球上的生命?

在反转期间,磁场不会为零,但会呈现较弱且更复杂的形式。 它现在强度的10%,并且在赤道处有磁极,甚至同时存在多个“北”和“南”磁极。

地磁逆转平均每百万年发生几次。 然而,逆转之间的间隔是非常不规则的,并且可以达到数千万年。

也可能存在临时和不完全的逆转,称为事件和偏移,其中磁极远离地理极点 - 甚至可能穿越赤道 - 然后返回其原始位置。 最后一次完全逆转,即Brunhes-Matuyama,发生在大约78万年前。 Laschamp事件的临时逆转发生在大约41000年前。 它持续不到1000年,极性的实际变化持续了大约250年。

停电或大灭绝?

反转期间磁场的改变会削弱其屏蔽效果,从而允许地球表面上方和上方的辐射水平提高。 如果今天发生这种情况,带电粒子到达地球的增加将导致卫星,航空和地面电气基础设施的风险增加。 由异常大的太阳能爆发与我们的磁场相互作用驱动的地磁暴给我们预示了我们对弱磁屏蔽的预期。

2003年,所谓的万圣节风暴导致瑞典当地电网停电,需要重新安排航班以避免通信中断和辐射风险,并扰乱卫星和通信系统。 但是,与最近的其他风暴相比,这场风暴很小,例如1859年的卡林顿事件,它引起了极端南部和加勒比地区的极光。

一场大风暴对当今电子基础设施的影响尚不完全清楚。 当然,没有电,暖气,空调,GPS或互联网的任何时间都会产生重大影响; 广泛的停电可能导致每天数百亿美元的经济中断。

就地球上的生命和逆转对我们物种的直接影响而言,我们无法明确地预测在最后一次逆转时现代人类不存在会发生什么。 一些研究试图将过去的逆转与大规模物种灭绝联系起来 - 提出一些逆转和延长火山活动的事件 。 然而,没有任何证据表明任何即将发生的灾难性火山活动,因此如果该油田相对较快地反转,我们只可能不得不应对电磁影响。

我们知道许多动物物种都有某种形式的磁感应,使它们能够感知地球的磁场。 他们可能会在迁移过程中使用它来协助远程导航。 但尚不清楚逆转可能对这些物种产生什么影响。 显而易见的是,早期人类确实设法通过Laschamp事件生活,生命本身已经幸免于地质记录中证明的数百次完全逆转。

我们能预测地磁逆转吗?

一个简单的事实是,我们对于完全逆转“已经过期”以及地球领域目前正在以每百年百分之五的速度下降这一事实,这一事实该领域可能在未来2000年内逆转的 。 但确定一个确切的日期 - 至少现在 - 将是困难的。

由于铁水的缓慢搅动,地球的磁场在我们星球的液体核心内产生。 像大气和海洋一样,它的运动方式受物理定律的支配。 因此,我们应该能够通过跟踪这一运动来预测“核心天气”,就像我们可以通过观察大气和海洋来预测真实天气一样。 然后可以将逆转比作核心中的特定类型的风暴,其中动力学和磁场 - 至少在短时间内变得混乱,然后再次稳定下来。

尽管我们生活在并直接观察大气层,但人们普遍知道预测天气超过几天的困难。 然而,预测地球的核心是一个更加困难的前景,主要是因为它被埋在1900英里的岩石之下,因此我们的观测很少和间接。 然而,我们并非完全失明:我们知道核心内部材料的主要成分,并且它是液体。 全球地面观测站和轨道卫星网络也可以测量磁场的变化情况,从而深入了解液体核心的运动方式。

最近在核心内发现突出了我们不断发展的独创性,并提高了测量和推断核心动力学的能力。 结合数值模拟和实验室实验来研究行星内部的流体动力学,我们的理解正在迅速发展。 能够预测地球核心的前景可能并不遥远。

是地球物理学副教授, 是英国地球物理学副教授

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