地磁北極“異常快速”移動去往俄羅斯

陳沁涵

2019年12月23日08:41  來源:新京報
 

原標題:地磁北極“異常快速”移動去往俄羅斯

已穿越本初子午線﹔移動速度比過去4個世紀任何時候都快,每年移動約55公裡

從20世紀初開始,地球磁場北極就一路向北移動。近20年,地磁北極遷移突然加速,超出了預期。據美國生命科學網報道,地磁北極目前已經穿越了本初子午線。美國國家地球物理數據中心和英國地質調查局預測,這一移動過程將繼續,但速度會有所減緩。磁極“離家出走”是否會引發不可預知的后果,備受關注。

世界地球磁場模型不得已提前更新

早在17世紀初,人們就已經知道地球上存在著巨大的磁場。這一磁場可以保護地球生命免受宇宙射線的傷害,還能阻止太陽風接觸電離層。磁場的強度和磁極的位置都不是一成不變的。

在過去20年,地磁北極一直在以每年34英裡(約合55公裡)左右的速度向俄羅斯移動,相當於每天前進150米,移動速度比過去4個世紀的任何時候都要快,這引起了全球科學家的關注。

世界地磁場模型(WMM)作為現代導航系統的重要組成部分,按照慣例每5年更新一次,現有模型的有效期原本應到2020年,但由於地磁北極移動速度過快,地磁專家們在今年1月就提前更新。

地球磁場強度將每100年減弱5%

據俄羅斯衛星通訊社報道,英國地質調查局和美國國家地球物理數據中心証實,地磁北極已經穿越了本初子午線。BGS發表的聲明指出,根據最新的2020年版地磁場模型,未來地磁北極將持續向俄羅斯移動,但速度會從每年55公裡下降至每年約40公裡。

盡管地磁北極移動速度降低,但已經比100年前快了近3倍。此外,數據顯示,由於地磁北極的移動,地球磁場的強度將繼續減弱,大約每100年減弱5%。

據CNN報道,外界普遍認為,磁場減弱可能是地球磁極即將逆轉的一個信號。當地球磁場減弱到全部磁性的10%左右時,磁場方向將發生約180度的翻轉,隨后磁性將沿翻轉后的方向再度加強。

地磁北極和地磁南極歷史上曾發生過無數次翻轉。美國科學家的一項研究顯示,最近一次地球磁場翻轉的整個過程至少持續了22000年,比人們預期得更久。

釋疑1

地磁北極為何加速移動?

事實上,地磁場包括地磁極和磁力線等一直處於非線性運動變化之中,但是20世紀90年代中期,地磁北極的移動速度突然加快,從之前的每年15公裡加速到現在的每年55公裡。

英國地質調查局(BGS)地磁專家夏蘭·貝根(Ciaran Beggan)在接受新京報記者採訪時表示,地核外流動著液態鐵鎳流體,溫度達到3000開爾文。它的黏度非常低,和地表的水一樣,因此非常容易發生流動,隨之造成大量電子運動,形成了磁場。

貝根坦言,地心發生了什麼,沒有人能夠准確知曉,因為它在我們腳下3000公裡處。不過,地磁的“發電機理論”可以推測出可能的原因。北極附近有兩塊大的磁場,分別在加拿大和俄羅斯西伯利亞之下。位於加拿大地區下面的液態鐵鎳流體噴射,導致加拿大附近的磁場變弱,於是地磁北極被“拉向”磁場更強的西伯利亞。隨著加拿大的磁場持續減弱,地磁北極將繼續向俄羅斯移動。不過,影響地球磁場的因素很多,“發電機理論”還需要進一步觀測和研究。

“現在探究磁極運動就好像100年前預測天氣一樣,當時人們對大氣的物理原理已經非常了解,但仍然無法精准進行天氣預報。如今預測地磁運動也非常困難。”

釋疑2

磁極逆轉會在短期內發生嗎?

1920年代,日本地球物理學家鬆山基范首次針對地磁逆轉進行調查。他根據日本、朝鮮等新生代熔岩的研究結果提出,地磁場可能發生過逆轉。而距離我們最近的一次地磁逆轉,發生在78萬年前。

由於地球磁場不斷減弱,人們擔心磁極發生逆轉。夏蘭·貝根明確表示,“我們不會目睹地球磁極逆轉”。他說,如果我們查看過去10000年的磁場歷史和考古記錄,那麼我們可以發現當今的磁場大約處於其平均強度。這意味著,磁場領域的動態並沒有什麼異常之處。

但是,他指出,在過去的400年中,通過科學測量,我們還沒見過磁極發生如此迅速的變化。

貝根認為,根據凍結在熔岩流中的磁場地質記錄,磁極逆轉通常需要5000至10000年,甚至會更慢。我們有生之年不會看到這種情況的發生。

釋疑3

磁極逆轉對生活有何影響?

地球磁極一旦發生翻轉,人們能感受到的最直觀的影響就是,指南針將不再指向南邊。有少部分人認為,地磁逆轉可能會引發毀滅性災難。對此,貝根表示,不必有這樣的擔心。

他說,地磁逆轉將是一個非常緩慢的過程,包括人類在內的地球生命有足夠的時間去適應這個過程。其實,受地磁逆轉影響最大的是科技、通信設備,例如衛星、電網、導航系統等。因為地球兩極逆轉過程中一旦地球磁場消失,宇宙射線將猛烈沖擊地球大氣層,並且沖擊電離層,可能會引起電離層暴,會對以上設備造成損害。不過,即使我們假設磁極逆轉的過程隻有1000年時間,那麼以人類的智慧也足以找到應對措施,保証科技設備免受干擾。

此外,貝根認為,磁極逆轉時,即使主磁場變弱乃至消失,仍然會有弱磁場的存在,還有地球大氣,可以保護動植物和人類免受太陽輻射等宇宙射線的傷害。

釋疑4

為何提前更新WMM?

世界地磁場模型(WMM),是描述地球主磁場及其長期變化的全球地磁場模型。它由美國國家地球物理數據中心(NGDC)和英國地質調查局(BGS)聯合研制,主要為美國國防部、英國國防部、北約以及國際海道測量組織提供導航及定向服務,同時在民用導航定位系統等測量系統中也有廣泛應用。

今年,WMM的提前更新引發關注。貝根作為參與模型更新的地磁專家表示,這是第一次在計劃周期之外進行的更新。

“2014年我們在進行研究和預測時,低估了地磁北極的移動速度,當時估測的速度是每年移動45公裡,實際移動的速度是55公裡,而這個誤差已經超出了WMM規定的范圍。我們在詢問了主要服務對象后決定提前更新WMM。”

實際上,北極區域之外的用戶很難察覺到WMM的修改。最近,美國國家地球物理數據中心和英國地質調查局一起調整了WMM的建制規范,旨在更精准地創建模型,減少誤差。

釋疑5

地球磁場如何測量?

針對這個問題,貝根解釋,數百個地面觀測站組成的網絡以及專用衛星負責對地球磁場進行測量,專用衛星包括歐洲空間局Swarm衛星和中國的“張衡一號”衛星。

他指出,地面觀測站擅長區分磁場的同一位置的長期變化,而專用衛星的優勢是能夠覆蓋整個地球。但是,衛星數據難以實時計算磁場的變化。因此必須將地面觀測與專用衛星相結合,才能繪制出好的磁場圖。(記者 陳沁涵)

(責編:趙春曉、呂騫)