我們有生之年能遇到地球兩極磁場翻轉嗎?

目前地球北極磁場非常紊亂,以至於科學家更新4年前他們發佈的全球磁場模型,這是地球磁極即將翻轉的信號嗎?世界磁場模型(WMM),是地球磁場更新表現的名稱,預計最晚不超過1月30日發佈。磁極的不規律現象正在從加拿大北極地區向西伯利亞地區移動,該變化是不可預測的,以至於科學家都感到非常驚訝。

我們有生之年能遇到地球兩極磁場翻轉嗎?

磁極的不規律現象正在從加拿大北極地區向西伯利亞地區移動,該變化是不可預測的,以至於科學家都感到非常驚訝。圖中是美國宇航局描繪的地球磁場狀況

美國科羅拉多大學博爾德分校、美國國家海洋和大氣管理局國家環境信息中心地磁學家阿諾德·朱里亞特(Arnaud Chulliat)稱,2015年的磁極不規律現象預計將一直持續至2020年。

英國地質調查局地球物理學家亞蘭·博甘(Ciaran Beggan)引用1981年發表在《倫敦皇家學會哲學學報》的一項研究,向美國太空網站記者發送的一份電子郵件中稱,地球磁極正在移動並不是新聞,自1580年開始,從倫敦至巴黎的長期記錄表明,北極磁場運行非常不規律,該現像已持續數百年時間,或許更長。

但真正引人注意的是磁場運動變化加劇,大約在20世紀90年代中期,北極磁場移動速度突然加快,從每年15公里增加至每年55公里,2018年,北極磁場在國際日期變更線上向東半球傾斜。

這種運動的主要原因源自地球液態鐵外核,也被稱為「核場」。此外,較小的因素也會影響磁場運行,依據2015年世界磁場模型報告,影響極地磁場的因素包括:地殼和上地幔的磁性礦物質(特別是局部磁場)以及海水流經「環境磁場」產生的電流。

博甘說:「我們能夠更新磁極地圖的原因之一是歐洲航天局於2013年發射了高精度磁場衛星。我們有一個非常棒的數據集,可以製作出非常好的磁場地圖,並且每6-12個月更新一次。我們注意到世界磁場模型的詳細情況與極地高緯度地區並不相符,因為誤差平均超過了1度網格角,這使得我們開始考慮是否需要發佈更新數據。

更重要的是,地球核心磁場似乎在減弱,這可能地球磁場即將翻轉的一個信號。美國華盛頓大學地球與空間科學榮譽退休教授羅納德·梅里爾(Ronald Merrill)在接受記者采訪時說:「為了更好地理解該過程是如何發生,我們應當從地核磁場運行開始瞭解。理解地球磁場的一個最簡單方法是想像一個磁棒穿過地球中心,地球有北極和南極,該磁棒磁性非常強大,大約相當於地球表面磁場強度的75%。」

當然,這根磁棒並不是一個完美的「替代品」,它實際上是產生地球磁場的電流,但是這個模型使我們更容易想象到地球正在發生什麼變化,具體來講,當前「磁棒」不僅在移動,而且逐漸變弱,大約每100年減弱7%。

至於另外25%的磁場,梅里爾表示可能是由其它作用場產生的,你可以將它想象成為另一個移動的「磁棒」。有趣的是,當中心磁棒強度減弱時,第二種較弱的磁場會對地球整體磁性產生更大的影響。這就是導致北極磁場向西伯利亞方向移動的原因。

地球南北兩極磁場會週期性交換位置,最後一次磁極翻轉發生在大約78萬年前(大約4.1萬年前地球南北磁極也出現短暫快速的減弱,但事實上並未出現一次完整的磁極翻轉)。2018年《美國國家科學院院刊》發佈的一項研究報告表明,在磁極大翻轉之前,地球磁場會變得很弱。

雖然磁場翻轉仍需數千年時間,但是卻能產生深遠影響。因為較弱磁場在保護地球免遭太陽風(來自太陽持續不斷的帶電粒子)和宇宙射線(來自深空的輻射沖擊波)的影響方面會稍差一些。德國地球科學研究中心(GFZ)磁場進化研究小組負責人莫妮卡·科特(Monika Korte)表示,磁羅盤將不再精確無誤,同時監測地球天氣和發送電子信號的衛星也會受到干擾。

莫妮卡表示,關於地球遭受的輻射量增加,將伴隨着出現地球磁場屏蔽保護減少,但目前看來地球大氣層仍能提供足夠的保護,人類和動物都不會受到影響。然而我們只有在太陽風暴或者地磁風暴中才能感受到破壞性效應,可能會出現人造衛星通訊中斷或者損壞,長途航班飛機和國際空間站的遭受的輻射劑量會增加,以及出現地面通訊信號中斷,GPS信號失真。

她說:「當世界磁場模型發佈之後,我們將繼續持續監測地球磁場,主要通過歐洲航天局觀測任務來完成。」測量北極磁場位置是一個巨大的挑戰,這是因為磁極位於偏遠區域,地球磁場的測量受到所有磁場源的影響,包括地球大氣層中的磁場(電郭層和磁層)。地球磁極是否翻轉取決於未來磁場的變化,這是我們無法預測的,如果需要,我們將對地球磁場模型進行一次超常規更新。

來源:cnBeta