2008年10月17日 星期五

研究發現地核內部活動正減弱地球磁場

據國外媒體報道,德國科學家日前稱,他們最近在一項研究中發現,地球內部流體物質的運動能夠改變地球保護性磁場的強度。而這種地球磁場的突然變化會使得人造衛星和其它太空設施更加容易遭到高能輻射的損壞。



在最新一期的《自然地球科學》雜志上,德國科學家公布了他們的這項最新研究成果。地球磁場的逐漸弱化過程,可能會持續數百年甚至數千年。但是,最新的研究發現,地球磁場在近幾個月內發生了數次規模較小、但變化更快的波動。地球磁場的變化可能會使得衛星處於無保護狀態,直接面對太陽的高能輻射。根據過去9年的衛星數據,德國GFZ地球科學研究中心的科學家們建立了一個全新的流體地心實驗模型。實驗結果表明,地核內部的突然流體運動可能會改變地球周圍的磁場。

據德國地球物理學家麥奧阿拉-曼弟亞介紹,近幾個月的磁場變化主要發生於南大西洋異常區。即便在變化之前,南大西洋異常區也一直都是地球磁場的一個薄弱點。地球磁層位於地面600至1000公裡高處。磁層的外邊界叫磁層頂,距離地面約為58000公裡。地球磁場形同一個淚珠狀的泡泡,可以有效地阻擋來自太陽的高能輻射。地球磁場最大的變化,就是大約發生於78萬年之前的地球磁極翻轉。在過去的幾千萬年中,地球的磁場消失過很多次。最近150 年來,地球磁場正在以至少10%的速率迅速弱化,這是地球南北兩極將要互相翻轉的信號。而近年來的一些研究也表明,地球磁極的下一次翻轉即將發生。

曼弟亞與丹麥哥本哈根大學地球物理學家尼爾斯-奧爾森共同研制的流體地心實驗模型,是完全依據地球磁場變化的規律而設計的。科學家們通過衛星時時監測地球磁場變化的情況。但是,南大西洋異常區磁場的迅速弱化將可能會對太空中的衛星帶來很大的麻煩。地球磁場就是衛星的保護屏障。失去了地球磁場的保護,衛星上的電子設備可能會被來自太陽的電磁輻射燒毀,衛星甚至可能會失去與地面的聯系。但是即便是最強的磁場,也無法保証將所有的高能粒子都拒之門外。2006年,發生了一次太陽耀斑大爆發,造成了一些衛星的瞬間失靈。曼弟亞希望能夠根據最新的觀測結果,不斷改進其地心模型。根據地心內部的流體運動規律,也許最終能夠准確預測地球磁場的未來變化。

地球磁場並不是孤立的,它事實上會受到外界擾動的影響。地球磁層位於地面600至1000公裡高處,磁層的外邊界叫磁層頂,離地面5至7萬公裡。在太陽風的壓縮下,地球磁力線向背著太陽一面的空間延伸得很遠,形成一條長長的尾巴,稱為磁尾。在磁赤道附近,有一個特殊的界面,在界面兩邊,磁力線突然改變方向,此界面稱為中性片。中性片上的磁場強度微乎其微,厚度大約有1000公裡。中性片將磁尾部分成兩部分:北面的磁力線向著地球,南面的磁力線離開地球。

關於地球磁場的形成原因,一種關於地球磁場成因的假說認為:地球磁場的形成原因和其它行星的磁場的形成原因是類似的,地球或其它行星由於某種原因而帶上了電荷或者導致各個圈層間電荷分布不均勻。這些電荷由於隨行星的自轉而做圓周運動,由於運動的電荷就是電流,電流必然產生磁場。這個產生的磁場就是行星的磁場,地球的磁場也是類似的原因產生的。這個假說和各個行星磁場的有無和強弱現象符合的非常完美。

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