 我们的保护性磁层从何而来？让我们看看地球的磁场，及其与太阳的相互作用。 在理解地球磁场的工作原理之前，我们需要对磁性有一个基本的了解。当电荷穿过诸如铁的磁性材料时，会形成磁场。  纸张下放置条形磁铁，纸张上的铁屑可以展现出磁场方向。 任何磁化材料都有两级——南极和北极，磁场线从北向南延伸。北极处的磁力线绕回南极，从而在材料外部产生了一个外部磁场，距离较近的物体会受该磁场的影响。  条形磁铁对您来说也许并不陌生，而从本质上讲，地球的磁场与之非常相似。想象一个巨大的条形磁体从极点到极点贯穿地球的核心，有画面感了吗？但是，地球的核心是熔融的，因此我们的行星磁场是由核心处的循环电流引发的。其结果之一是，在极少数情况下，地球磁场会发生磁极翻转。据信，这种情况平均每20万年发生一次。  以“条形磁铁”进一步类比，可以发现，地球磁场南极在地理北极，而磁场北极在地理南极。人们提到“磁场北极”时，实际上是指地球的南极。  地球的磁场与其自转并非完全一致，而是会倾斜11度。同样，地球磁场也并非完全静止；其磁极不断运动，事实上，在过去四个世纪中，南磁极（即地理北极）在加拿大北极地区漂流了1100公里（684英里）。 有趣的是，尽管地球体积巨大，其磁场却比冰箱贴磁场还要弱。但地球磁场已经足够保护我们免受来自太阳或银河系其他地方的有害辐射，并帮助地球保住大气层。  磁场的起源 如前所述，地球的磁场是由地核中熔融的液态铁芯的磁场运动形成的。地核处的磁场强度是地表的50倍。 在地球整个45亿年的生命中，磁场似乎一直存在。但在地球诞生之初，整个地核似乎都是液态的；而现在，只有外层地核是液态，内层地核已经在巨大压力作用下变成固态。这就意味着地球早期磁场应该比现在要强。我们尚不确定具体有多强，但是据信这种强大的磁场帮助地球在诞生之初就保住了大气，相反，火星在磁场消散后就失去了大气层。  地球磁场正在减弱，但具体原因不为人知。但不必担心，根据记载，地球磁场强度降低或提高发生的很频繁。德国数学家卡尔·弗里德里希·高斯（Carl Friedrich Gauss）在1845年首次测量出地球磁场强度，之后，强度已经下降了约百分之十。  如果磁场进一步大幅下降，就可能发生磁极翻转。但与人们的普遍认识相反，这并不意味着世界末日。在过去的十亿年里，地球磁场发生过多次翻转，生命却一直存在。因此这次翻转不会造成什么毁灭性的影响。 对人类来说唯一的威胁就是磁场完全消失。但只要地核还是液体，磁场就不会消失。这一点无须太担心，除非数十亿年后人类仍然存在。  相关知识 地磁场是源自于地球内部，并延伸到太空的磁场。磁场在地表上的强度在25－65微特斯拉（即0.25至0.65高斯）之间。粗略地说，地磁场是一个与地球自转轴呈11°夹角的磁偶极子，相当于在地球中心放置了一个倾斜了的磁棒。目前的地磁北极位于北半球的格陵兰附近，实际上它是地磁场的南极，而地磁南极则是地磁场的北极。地核向外散发热量时，引起外核中熔融铁的对流运动，进而产生电流，地磁场即是此电流所致。这种形成天体磁场的原理，称为发电机理论。  图解：非逆转期间地球磁场的电脑模拟。线条表示磁场线，从地核伸出时为黄色，回入地核时为蓝色。地球自转轴位于正中，垂直于图中。浓密的线团位于地核之内。 南北磁极通常位于地理极附近，但其位置在地质时间尺度上可以有较大的变化。这种变化极其缓慢，不足以干预指南针的日常使用。不过，平均每几十万年会发生一次地磁逆转，即南北磁极突然（与地质时间尺度相比较）互相换位。每次逆转都会在岩石中留下印迹，这对古地磁学研究十分重要。以此所得的数据有助科学家了解大陆和海床的板块运动。 参考资料 1.Wikipedia百科全书 2.天文学名词 FY: 崔琬 作者: Tim Trott |
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