地磁场的奥秘

地磁场的奥秘

甘肃省武威市天祝县新华中学　吴兆军

　　地球是个巨大的磁体，它周围空间存在的磁场叫地磁场。从我国古人发明指南针以来，人们就已经知道地球存在着南北极对称的磁场。几千年来，人们对这个磁场的存在习以为常，很少有人对此现象做过深入的研究。最近日本的一个研究小组利用超级电子计算机成功地摸拟出地磁场。然而，观测表明，从19世纪以来，地球磁场强度减少了约一成。于是有人认为，1000年以后地磁场将消失。也有人认为近年来地磁场强度的减小是暂时的，很快将转为强度增加。于是众说纷起，那么地磁场到底是怎样的?对地球上的生物有什么作用呢?

　　一、地磁场的两极位置

　　根据科学家的研究，地磁极的大概位置是：地磁南极在东经140°、南纬67°的南极洲威尔克斯附近;地磁北极在西经100°、北纬76°的北美洲帕里群岛附近。所以地磁南北极和地理的南北极并不重合。科学家还发现，地磁南北极的地理位置不是固定不变，而是在缓慢变化着的。

　　二、地磁场的起源

　　地球存在磁场的原因还不为人所知，普遍认为是由地核内液态铁的流动引起的。最具代表性的假说是“发电机理论”。1945年，物理学家埃尔萨塞根据磁流体发电机的原理，认为当液态的外地核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，这样外地核物质与磁场相互作用，使原来的弱磁场不断加强。由于摩擦生热的消耗，磁场增加到一定程度就稳定下来，形成了现在的地磁场。

　　还有一种假说认为：铁磁质在770℃(居里温度)的高温中磁性会完全消失。在地层深处的高温状态下，铁会达到并超过自身的熔点呈现液态，决不会形成地球磁场。而应用“磁现象的电本质”来做解释，认为按照物理学研究的结果，高温、高压中的物质，其原子的核外电子会被加速而向外逃逸。所以，地核在6000K的高温和360万个大气压的环境中会有大量的电子逃逸出来，地幔间会形成负电层。按照麦克斯韦的电磁理论：电动生磁，磁动生电。所以，要形成地球南北极式的磁场，必然需要形成旋转的电场，而地球自转必然会造成地幔负电层旋转，即旋转的负电场，磁场由此而生。

　　三、地磁场对生物活动的影响

　　像海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物均能走南闯北，每年可旅行几千公里，中途往往还要经过汪洋大海，但是还能测定精确的位置。科学家们发现，海龟能通过地球磁场和太阳及其他星体的位置来辨别方向。但对于迁徙中的海龟来说，仅有“方向感”是不够的，它们可能还有一张“地图”，用于明确自己的地理位置，最终到达某个特定的目的地。美国北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校的肯洛曼研究小组发现，绿海龟对不同地理位置间的地磁场强度、方向的差别十分“敏感”，它们能通过地磁场为自己绘制一张地图。

　　信鸽能在遥远的地方飞回而不迷失方向，也是由于地磁的帮助。

　　四、地磁场对地球生物的保护

　　地磁场并不强，但对于地球上的各种生命来说，却显得非常重要。如在地球南北极附近或高纬度地区，有时在晚上会看到一种神奇的灿烂美丽的彩色光带──极光。当太阳辐射出的带电粒子进入地磁场后，在地磁场的作用下，有害带电粒子沿地磁场的磁感线做螺旋线运动，最终会落到地球两极上空的大气层中，使大气层中的分子电离发光，形成极光。

　　所以这个“超巨”的地磁场，对地球形成了一个“保护盾”，减少了来自太空的宇宙射线的侵袭，地球上生物才得以生存滋长。如果没有了这个保护盾，外来的宇宙射线，会将最初出现在地球上的生命幼苗全部杀死，根本无法在地球上滋生。

　　五、地磁场的反转之迷

　　1906年，法国科学家在考查法国司马夫中央山脉地区溶岩时，发现那里的岩石具有与地磁场方向相反的磁性，后来此类发现不断增加。随着研究的深入，人们终于确信，地磁场方向并非一直不变。近年来，许多地质学家一致认为在过去的7600万年中地磁至少反转过171次。因为许多国家已经从地质勘测中查到了地磁反转的证据。更有甚者，地球的主要地磁场从1830年首次测量至今，已经减弱了近10%。这比在失去能量来源的情况下磁场自然消退的速度大约快20倍!下一次地磁反转即将来临吗?地磁场反转是什么原因造成的呢?我们期待着在不远的将来能够揭开谜底。

　　六、地球磁极的变换和消失有什么影响

　　对于人类和所有生物来说，地磁变换是灾难性的。地磁消失后，太阳的各种射线都会直达地表，地球上生活的生物将失去“保护伞”，受到强烈辐射的伤害。还有科学家认为，地磁场改变导致染色体畸变，会使动植物发生变异生长。因此，地球磁极的变换是人类面临的最大的威胁。地磁真的会消失吗?

　　参考文献：

　　[1]周传升.地磁之谜.中学物理教学参考，2001(3).

　　[2]2006年02月13日北方网《大众科技》