初中我们学过了地磁场,知道地磁的两极相反但是并不重合,宋代沈括发现这个现象,成为中国在科学里少有的一种成果。并且还发现磁偏角,他把磁偏角定义于磁偏角是指地球表面任一点的磁子午圈同地理子午圈的夹角。
其实,西方最早有磁偏角记载,是1581年英国人罗伯特·诺曼发现一根磁针用绳子在半中间吊起来,跟水平形成一偏角,他将这称为磁偏角。,他在自己的《新奇的吸引力》一书中发表了他的发现。各个地方的磁偏角不同,而且,由于磁极也处在运动之中,某一地点磁偏角会随时间而改变
。许多海洋动物可以感应到磁偏角并利用它来识途 。
磁偏角是不是固定不变的呢?在南宋沈括时期,并没有记有任何记载,因为当时中国对磁偏角测量没有真正进行。但是到了17世纪左右,由于当时世界正是欧洲人发现新大陆高峰期,因此一批又一批地磁观测站相继在巴黎、伦敦等地设立,当然随着这些航海家的脚步遍布全世界,殖民地也遍及全世界。但是,带了更大范围测量。于是欧洲科学家就进一步发现,针状的磁铁指南针的指向与地理北极方向的夹角不是固定的,而是逐年发生着微小的变化。这是第一次人类发现人类就已经发现了这种地磁极漂移现象,也就是地球磁极会偏移运动。
自1831年人类发现磁北极以来,磁北极不断地自右下往左上移动的现象。1851年是在北纬70度、西经97度,至2005年的位置是北纬度、西经106度,其移动速度在1975年后明显加速。1831年至1904年,73年移动了50公里,但近年来,每一年就移动了40公里。
过去400年的记录表明,地球磁场磁极缓慢移动,地磁北极在向西运动,而且时快时慢,具有准周期性。地球地理北极之间位置不断缓慢发生改变,这样,地球上一点到北极的方向与到磁北极的方向不断缓慢改变,也就是该处的磁倾角也是在缓慢变化状态了。
究竟是什么原因造成地球磁极在不断偏移呢?学过地理同学都知道,地球内部物质其实是一种流体,是可以流动物质,譬如球团等离子体湍动,都是在不断流动的。地球物理学家们确信,地球之所以会产生磁场正是因为其固态铁质内核被灼热的液态金属“海洋”所包围。
我们的地球,可以毫不夸张的说,是一个地道的活力行星。地核中流动的液态铁产生了电流,并进一步转化产生了磁场。正因为如此,尽管地球外地核的某些地方太深而不好被直接测量,科学家们却可以通过观察地磁场的变化来推断地核的运动。自从在十九世纪初被探险家们首次精确定位之后,地磁北极向北缓慢移动了大概1100千米。实际上,北磁极的移动速度确实变快了,早在二十世纪初,其移动速度约为每年16千米。而据科学家们估计,目前的移动速度大概有每年64千米左右。
不过,最近科学家们发现,地磁极偏移速度明显加快了。世界地磁北极的位置正在由加拿大向西伯利亚方向快速移动,今年已经掠过北极点附近,进入了东半球。地磁极的快速移动迫使科学家不得不提前发布新一代的地磁场参考模型,以消除实际应用中的误差,减少损失。
那么地磁的偏移最后结果是什么呢?很多科学家认为,就是地磁极反转。并且他们认为,地球磁场的磁极在过去的千万年中已经发生了好几次翻转。有些科学家还预测地磁极偏转的周期,磁极倒转只是常态,而非异象。虽然发生磁极倒转的频率总是在变化,但在过去的2000万年中,磁极倒转呈现出一种接近20万至30万年为周期的模式。然而,距离最近的一次倒转的时间却要多于60万年。
有没有证据来证明这种现象存在呢,因为同学在物理学过,因为地磁场对动植物有着巨大影响,要找到地磁场发现反转,必须从地球化石找到依据。
科学家在深海海床中取出的深海沉积柱状样表明,地球磁极在不断偏移,这一发现直接将地球磁场活动与化石记录联系了起来。北美和欧洲这两个大陆板块在大西洋洋中脊处分离,位于洋中脊两侧的熔岩会在地球磁场的作用下发生磁化。在熔岩凝固过程中,它会像磁带记录声音一样,记录下过去地磁场的方向。
最近的一次地磁极大倒转发生在78万年前,科学家们称之为布容-松山倒转。化石记录表明当时动物或地球本身并没有发生剧烈的变化。对这一时期的深海沉积柱状样中的氧同位素测量也同样表明,冰川活动并未发生变化。由于地球自转轴倾角对气候和冰川活动有显著影响,倾角角度发生了任何变化都会体现在冰川记录中。这也就是说,地磁倒转也不会影响地球自转轴。
如果地磁的磁极会发生偏转,那么偏转后对地球究竟会产生何种影响,地球磁场弱化与岩浆活动有没有关联,会不会出现人类神话中洪水泡天,地球上动植物会不会毁灭,这些都无法找到相应科学来解释。不过,作为一个课题,会越来越引起人类关注。说不定,对于这个课题研究,人类会弄清很多历史上不明白事情,我们拭目以待!
2019年3月11日于夷陵吾同斋