地球的磁場在保護人們免受可能影響衛星通信和電網操作的危險輻射和地磁活動的危險中起著重要作用。它移動。
科學家已經研究並跟踪了磁極的運動幾個世紀以來。這些兩極的歷史運動表明變化全球幾何形狀地球的磁場。它甚至可能表明磁場逆轉的開始 - 北部和南部磁極之間的“翻轉”。
我是物理學家誰研究行星與空間之間的相互作用。雖然北磁極移動一點並不重要，但逆轉可能會對地球的氣候和我們的現代技術產生重大影響。但是這些逆轉不會立即發生。相反，它們發生數千年。
磁場產生
那麼，如何產生像地球周圍的磁場？
磁場是由移動電荷。一種使充電輕鬆移入的材料是稱為指揮。金屬是導體的一個例子 - 人們用它將電流從一個地方傳遞到另一個地方。電流本身只是負電荷，稱為電子穿過金屬。此電流產生磁場。
導電材料層可以在地球的液態鐵芯。電荷電流在整個核心中移動，液態鐵也在芯中移動和循環。這些運動產生磁場。
地球不是唯一具有磁場的星球 - 像木星這樣的氣體巨型行星有一個傳導金屬氫層這會產生他們的磁場。
這這些導電層的運動內部行星會產生兩種類型的田地。較大的運動，例如與行星的大規模旋轉，導致具有北極和南極的對稱磁場，類似於玩具磁鐵。
這些導電層可能由於當地的湍流或不遵循大規模模式的較小流動。這些不規則性會在地球磁場的一些小型異常中或場偏離理想偶極場偏離的地方表現出來。
磁場中的這些小規模偏差實際上可以導致變化隨著時間的流逝，在大型田地中，甚至可能完全逆轉偶極場的極性，北部變為南部，反之亦然。磁場上的“北”和“南”的名稱是指它們相反的極性 - 它們與北部和南部無關。
地球的磁層，一種保護性氣泡
地球的磁場創建了一個磁性“氣泡”稱為磁層在大氣的最上方上方，電離層層。
磁層在保護人們方面起著重要作用。它屏蔽並偏轉破壞性，高能量，宇宙射線輻射這是在恆星爆炸中創建的，並不斷地通過宇宙移動。磁層也與太陽風，這是從陽光下散發出的磁化氣流。
磁層和電離層與磁化太陽能的相互作用創造了科學家所說的太空天氣。通常，太陽風是溫和的，幾乎沒有太空天氣。
但是，有時候太陽散發出大的磁性氣體雲稱為冠狀質量彈出進入太空。如果這些冠狀質量彈出到達地球，它們與磁層的相互作用可能會產生地磁風暴。地磁風暴可以創建極光，當一系列充滿活力的顆粒擊中大氣並亮起時，就會發生這種情況。
在太空天氣活動中，有更危險的輻射在地球附近。這種輻射可以潛在傷害衛星和宇航員。太空天氣還會通過超載來損害大型導電系統，例如主要管道和電網這些系統中的電流。
太空天氣事件還會破壞衛星通信和GPS操作，許多人依靠。
野外翻轉
科學家映射並跟踪整體形狀和方向地球磁場的磁場，使用該場的方向和幅度的局部測量以及最近，模型。
北磁極的位置已經移動了自1831年首次測量以來，大約600英里（965公里）。近年來，遷移速度從每年10英里增加到每年34英里（16公里至54公里）。這種加速可能表明了田間逆轉的開始，但是科學家確實無法使用不到200年的數據來分辨。
地球的磁場以時間尺度逆轉在100,000至1,000，000年。科學家可以判斷磁場逆轉的頻率看火山岩在海洋。
這些岩石捕獲方向和力量當地球的磁場創造時，與這些岩石約會時，可以很好地了解地球場的如何隨著時間的流逝而發展。
從地質的角度來看，野外逆轉發生了很快，儘管從人類的角度來看很慢。逆轉通常需要幾千年，但是在此期間，磁層的方向可能會發生變化，並且暴露更多地球到宇宙輻射。這些事件可能改變臭氧的濃度在氣氛中。
科學家無法自信地分辨下一個場地逆轉何時發生，但是我們可以繼續映射和跟踪地球磁性北部的運動。
Ofer Cohen，物理和應用物理副教授，UMass Lowell
