科學(xué)觀測(cè)表明，地球磁場(chǎng)形成于34.5億年前。地球幼年就擁有強(qiáng)大磁場(chǎng)，但地磁場(chǎng)的方向并不是始終不變，經(jīng)過(guò)一段長(zhǎng)時(shí)間，地磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)，改為與原來(lái)相反的方向，即原來(lái)的地磁北極變成地磁南極，而地磁南極變成地磁北極。地磁場(chǎng)發(fā)生反轉(zhuǎn)雖然沒(méi)有固定的周期，但是在最近約1000萬(wàn)年中大致是每20萬(wàn)年反轉(zhuǎn)一次。那么，人類是如何知道地磁場(chǎng)在過(guò)去的方向呢？
　　
　　地球磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)的證據(jù)
　　
　　這是因?yàn)閹r石遺留有古代地磁場(chǎng)的記錄。法國(guó)科學(xué)家布容于1906年在法國(guó)司馬夫中央山脈地區(qū)對(duì)那里的火山巖進(jìn)行考察時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)那里的巖石具有與地磁場(chǎng)方向相反的磁性，后來(lái)此類發(fā)現(xiàn)不斷增加。地球的巖石大多含有具有磁性的礦物（磁鐵礦等磁性礦物）。這些磁性礦物在巖石處于高溫狀態(tài)時(shí)沒(méi)有磁性，在巖石冷卻下來(lái)以后才會(huì)顯示出磁體的性質(zhì)。這時(shí)，巖石中那些小磁體的取向會(huì)變得與地磁場(chǎng)的方向一致。小磁體的取向被固定下來(lái)，即使地磁場(chǎng)方向改變，也不會(huì)變化。巖石具有的這種磁性叫做“殘余磁化”。換句話說(shuō)，從高溫狀態(tài)冷下來(lái)的巖石記錄有當(dāng)時(shí)地磁場(chǎng)的信息。因此，調(diào)查巖漿等凝固所形成的巖石的殘余磁化和有關(guān)巖石的形成年代，就可以推定過(guò)去的地磁場(chǎng)的方向和大小。系統(tǒng)地將這些物理記錄按地質(zhì)時(shí)代的前后順序排列，就可發(fā)現(xiàn)不同年代地磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)弱是不一樣的，有的時(shí)候地磁場(chǎng)方向會(huì)發(fā)生顛倒過(guò)來(lái)的情況，即“地磁極反轉(zhuǎn)”現(xiàn)象?？茖W(xué)家能夠確定的是，上次地磁反轉(zhuǎn)到現(xiàn)在已經(jīng)歷了78萬(wàn)年。
　　
　　地磁反轉(zhuǎn)原因還是個(gè)謎
　　
　　由于目前科學(xué)家還未能建立可被驗(yàn)證為真實(shí)、準(zhǔn)確的關(guān)于地磁場(chǎng)起源的數(shù)學(xué)物理模型，因此還沒(méi)有一個(gè)理論能準(zhǔn)確描述地磁反轉(zhuǎn)的原因。地球從地表往下，分為地殼、地幔和地核3部分，地核又分為固態(tài)的內(nèi)核與液態(tài)的外核兩部分。大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為液態(tài)外核的受熱對(duì)流及由此產(chǎn)生的平流等磁流體動(dòng)力學(xué)過(guò)程產(chǎn)生了地磁場(chǎng)，相當(dāng)于一部超級(jí)“地核發(fā)電機(jī)”。而自然的推論是：該磁流體動(dòng)力學(xué)活動(dòng)模式的改變導(dǎo)致了地磁反轉(zhuǎn)。
　　
　　地球磁場(chǎng)曾反轉(zhuǎn)了多少次？
　　
　　對(duì)于古地磁研究表明，在過(guò)去的7600萬(wàn)年中，地磁至少反轉(zhuǎn)過(guò)171次。在地球45億年的生命史中，地磁的方向已經(jīng)在南北方向上反復(fù)反轉(zhuǎn)了好幾百次。地球磁場(chǎng)的這種磁極變化，同樣存在于更古老的年代里。從大約6億年前的前寒武紀(jì)末期，到約5.4億年前的中寒武世，是反向磁性為主的時(shí)期；從中寒武世到約3.8億年前的中泥盆世，是正向磁性為主的時(shí)期；中泥盆世到約0.7億年前的白堊紀(jì)末，還是以正向極性為主；白堊紀(jì)末至今，則是以反向極性為主。如果把地球的歷史縮短成一天，在這期間你會(huì)發(fā)現(xiàn)手上的指南針像瘋了似的亂轉(zhuǎn)，一會(huì)兒指南一會(huì)兒指北。
　　
　　地震頻發(fā)與地磁減弱有關(guān)嗎？
　　
　　科學(xué)證據(jù)表明，地球磁場(chǎng)從1830年首次測(cè)量至今，已經(jīng)減弱了近10%。有些科學(xué)家認(rèn)為，地震頻發(fā)與地球磁場(chǎng)減弱有一定的關(guān)系。地球磁場(chǎng)的一個(gè)重要功能就是抵御太陽(yáng)的粒子流即太陽(yáng)風(fēng)侵襲，如果迅速減弱，太陽(yáng)的粒子流會(huì)更多地進(jìn)入地球大氣層，消耗兩極的臭氧，并與臭氧結(jié)合成水，進(jìn)而破壞極地臭氧層。地磁層的減弱和臭氧層的破壞使更多太陽(yáng)輻射熱量進(jìn)入地球，增強(qiáng)氣候的暖化。而熱量首先要集中進(jìn)入兩極地區(qū)，北極和南極大陸邊緣的海冰因此會(huì)大量融化，大洋中的海水增加。當(dāng)洋殼由于海水增加、壓力加大而下降，會(huì)壓迫洋殼下軟流物質(zhì)向大陸運(yùn)動(dòng)，使大陸邊緣上升；反之，當(dāng)某地洋殼由于海水減少而上升時(shí)，大陸下軟流物質(zhì)向洋殼運(yùn)動(dòng)，使大陸邊緣下降。整個(gè)地球板塊就像玩蹺蹺板一樣，會(huì)促使地震發(fā)生，并使地震帶集中在海陸交界的地區(qū)。
　　
　　地磁反轉(zhuǎn)將影響整個(gè)自然界
　　
　　地球磁極反轉(zhuǎn)將給人類和整個(gè)自然界帶來(lái)相當(dāng)嚴(yán)重的影響。首先是由其提供的一個(gè)至關(guān)重要的磁氣圈保護(hù)層將可能消失。地球磁場(chǎng)猶如地球的一件外套，保護(hù)著地球免受外太空的多種致命輻射。如果磁場(chǎng)發(fā)生反轉(zhuǎn)，高能粒子將如流星般長(zhǎng)驅(qū)直入襲擊地球，熾熱的太陽(yáng)輻射就會(huì)使地球變成不毛之地。即使磁場(chǎng)沒(méi)有完全消失而只是受到削弱，太陽(yáng)粒子風(fēng)暴也會(huì)猛擊地球大氣層，使人類癌癥發(fā)病率上升。這一天如果真的到來(lái)，一些低軌道人造衛(wèi)星也將完全暴露在太陽(yáng)電磁風(fēng)暴的吹打中，不久就會(huì)被完全摧毀，人類高科技通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)可能由此陷于癱瘓。另外，許多隨季節(jié)變化而移居的動(dòng)物，諸如燕子和羚羊等，幾萬(wàn)年來(lái)一直依賴先天本能鑒別地球南北極，秋移春返。到時(shí)，此類動(dòng)物或許還包括鯨和鴿子等，都會(huì)迷失方向。有科學(xué)家甚至因此懷疑，地球磁極反轉(zhuǎn)曾是古人類文明覆滅的原因。
　　
　　地球磁場(chǎng)又要開(kāi)始反轉(zhuǎn)了嗎？
　　
　　在過(guò)去的180年里，地球磁場(chǎng)強(qiáng)度令人吃驚地下降了10%。許多科學(xué)家認(rèn)為，地球磁場(chǎng)的減弱可能預(yù)示著地球?qū)⑦M(jìn)入下一個(gè)磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)周期。丹麥行星科學(xué)中心一個(gè)研究小組詳細(xì)分析了丹麥“阿斯泰茲”號(hào)人造衛(wèi)星收集的最新資料，在對(duì)比新舊數(shù)據(jù)后驚訝地發(fā)現(xiàn)，地球兩極的磁場(chǎng)正在變化，南大西洋和北冰洋的磁場(chǎng)都出現(xiàn)了多個(gè)大洞。一些科學(xué)家分析，南大西洋和北冰洋下方的液體金屬地核(外核)可能出現(xiàn)了巨型渦流，從而影響了其上空的磁場(chǎng)。由于巨型渦流的力量足以逆轉(zhuǎn)其他渦流的方向，因此極有可能令地磁場(chǎng)南北極就此開(kāi)始大反轉(zhuǎn)。
　　地球兩極反轉(zhuǎn)是否不可避免呢？事實(shí)上，對(duì)這一現(xiàn)象是否真的會(huì)發(fā)生，科學(xué)界也是眾說(shuō)紛紜。地球磁場(chǎng)反轉(zhuǎn)我們?nèi)祟悰](méi)有經(jīng)過(guò)也沒(méi)有記載。有科學(xué)家指出，磁場(chǎng)的變化經(jīng)常呈波浪形，并且通常需要漫長(zhǎng)的時(shí)間，所以現(xiàn)在還不能判斷這是地球磁極要反轉(zhuǎn)的信號(hào)。另外，如果地球磁場(chǎng)真的發(fā)生反轉(zhuǎn)，那么磁場(chǎng)的減弱應(yīng)該是十分普遍的現(xiàn)象，而現(xiàn)在只有個(gè)別區(qū)域出現(xiàn)了明顯的磁場(chǎng)減弱跡象，因此目前斷定地磁反轉(zhuǎn)的依據(jù)并不充分。有的科學(xué)家還表示，假如這一天真的到來(lái)，相信人類也會(huì)有辦法對(duì)付，比如建造人工磁場(chǎng)等。還有科學(xué)家認(rèn)為，地磁反轉(zhuǎn)其實(shí)是漫長(zhǎng)過(guò)程，地球磁場(chǎng)只會(huì)減弱不會(huì)消失，在地磁減弱的過(guò)程中，地球生物可能會(huì)適應(yīng)地磁變化。
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