
本文最初发表在对话。该出版物将文章贡献给了现场科学的专家声音:专家和见解。
地球的磁场像一个无形的力场一样环绕我们的行星 - 通过使带电的颗粒偏转,保护生命免受有害太阳辐射的影响。这个领域并不是恒定的,而是在不断变化。确实,我们星球的历史至少包括几百个全球磁性逆转,南北磁极交换位置。那么,什么时候发生,它将如何影响地球上的生命?
在逆转过程中,磁场不会为零,但会假定较弱,更复杂的形式。它可能跌倒目前的强度的10%,在赤道,甚至同时存在多个“北”和“南”磁极。
地磁逆转平均每百万年发生几次。但是,逆转之间的间隔非常不规则,并且可以范围多达数百万年。
也可能存在暂时和不完整的逆转,称为事件和游览,其中磁极从地理极线(甚至可能越过赤道越过)移开,然后再返回其原始位置。最后一次完全逆转,黑元山,发生在780,000年前。暂时的逆转,Laschamp活动,发生在大约41,000年前。它持续了不到1000年,实际变化持续了250年。
停电还是大规模灭绝?
逆转过程中磁场的改变将削弱其屏蔽效果,从而使地球表面上和上方的辐射水平提高。如果这发生在今天,到达地球的带电颗粒的增加将导致卫星,航空和地面电基础设施的风险增加。地磁风暴是由太阳能与磁场的异常喷发的相互作用驱动的,可以预测我们可以期望使用弱的磁罩。
2003年,所谓的万圣节风暴在瑞典造成当地电网停电,需要重新路由航班以避免通信停电和辐射风险,并破坏卫星和通信系统。但是,与最近的其他风暴相比,这场风暴是微小的1859年卡林顿活动,这使Aurorae向南至加勒比海。
一场大风暴对当今电子基础设施的影响尚不清楚。当然,任何时间都没有电,供暖,空调,GPS或互联网就会产生重大影响;广泛的停电可能会导致每天数万美元的经济破坏量。
就地球上的生命而言,逆转对我们物种的直接影响,我们无法明确预测会发生什么,因为在上次完全逆转时不存在现代人类。几项研究试图将过去的逆转与大规模灭绝联系- 提示一些延伸火山的逆转和发作可能是由共同的原因驱动的。但是,没有证据表明即将发生的灾难性火山,因此,如果田地相对较快地逆转,我们只需要与电磁冲击抗衡。
我们确实知道许多动物物种有某种形式磁受伤,使他们能够感知地球的磁场。他们可能会使用它来协助迁移期间的长距离导航。但是目前尚不清楚逆转可能对这种物种产生什么影响。显而易见的是,早期人类确实通过Laschamp活动生活,生命本身在地质记录中证明了数百种完全的逆转。
我们可以预测地磁逆转吗?
我们为完全逆转而“逾期”的简单事实以及地球领域目前以每一世纪5%的速度下降的事实,已经提出了建议该领域可能会在接下来的2,000年内逆转。但是,至少到目前为止,固定确切的日期将很困难。
地球的磁场是通过熔融铁的缓慢搅动在我们行星的液体内产生的。像大气和海洋一样,它的移动方式也受物理定律的支配。因此,我们应该能够通过跟踪这一运动来预测“核心的天气”,就像我们可以通过查看大气和海洋来预测真实天气一样。然后可以将逆转比喻为核心中的特定类型的风暴,在该核心中,动态和磁场 - 在再次安顿下来之前,动态和磁场会出现干草。
尽管我们生活在内部并直接观察大气,但预测天气的困难还是广为人知的。然而,预测地球的核心是一个更加困难的前景,主要是因为它被埋在3,000公里的岩石之下,因此我们的观察结果很少和间接。但是,我们并不是完全盲目的:我们知道核心内部材料的主要组成,并且是液体的。一个基于地面的观测值和轨道卫星的全球网络还测量了磁场的变化方式,这使我们深入了解了液体的移动方式。
最近发现喷气流在核心内,强调了我们不断发展的创造力,并不断提高衡量和推断核心动态的能力。再加上数值模拟和实验室实验,以研究地球内部的流体动力学,我们的理解正在快速发展。能够预测地球核心的前景可能并没有太远。
菲尔·利弗莫尔(Phil Livermore),地球物理学副教授,利兹大学和乔恩·丘,地球物理学副教授,利兹大学