蘇洪海

摘 要 古代地磁場(chǎng)是地球上最原始的一種物理環(huán)境，作為生物較為重要的外界因素，在歷史的長(zhǎng)河中，地球的磁場(chǎng)經(jīng)歷了幾次大的轉(zhuǎn)變。自古地磁學(xué)創(chuàng)立以來(lái)，中外的物理學(xué)家即為之奮斗，中國(guó)科學(xué)院華光研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)中科華光）就致力于國(guó)內(nèi)的低弱磁場(chǎng)研究。本文闡述了近代對(duì)古地磁學(xué)的研究及低弱磁場(chǎng)對(duì)地球上生物的影響。

關(guān)鍵詞 地球磁場(chǎng)；古代地磁場(chǎng)；低弱磁場(chǎng)；中科華光；低弱磁場(chǎng)對(duì)生物影響

中圖分類(lèi)號(hào) P3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）06-0013-02

1 古代地磁場(chǎng)

巖石的磁性來(lái)源于巖石中的鐵磁性礦物，因此巖石在形成之初就具有一定的磁性。對(duì)巖石磁性的研究始于19世紀(jì)中葉，美國(guó)與法國(guó)的地質(zhì)物理學(xué)家分別對(duì)巖石中存在的磁場(chǎng)方向進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)這些近代熔巖是沿著地球磁場(chǎng)方向磁化的。1899年俄國(guó)科學(xué)家把這種研究擴(kuò)展到測(cè)定陶器與磚的磁性，也得到了相關(guān)的結(jié)果。1925年德國(guó)與英國(guó)最先從熔巖中發(fā)現(xiàn)了磁化方向與現(xiàn)代地磁環(huán)境不同的磁場(chǎng)，為地球磁場(chǎng)倒轉(zhuǎn)學(xué)說(shuō)提供了最早的事實(shí)依據(jù)。到了20世紀(jì)50年代，這種測(cè)量巖石及文物的磁性研究不僅在地質(zhì)、地層學(xué)中得到了應(yīng)用，還在人類(lèi)文明歷史的演化及其規(guī)律中也得到了廣泛的運(yùn)用，并發(fā)展成為地球物理學(xué)的一個(gè)新的重要分支——古地磁學(xué)。

古地磁學(xué)的出現(xiàn)，使得物力和考古學(xué)者們不僅可以從另一個(gè)方面研究地磁場(chǎng)的變化及地磁場(chǎng)對(duì)生物的影響，還可以進(jìn)行巖石對(duì)比，研究不同領(lǐng)域的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。

2 古地磁學(xué)的基本原理與獲取

2.1 巖石的古磁性

我們已經(jīng)知道了巖石磁性的由來(lái)，在巖石形成后會(huì)經(jīng)歷復(fù)雜的、頻繁的、長(zhǎng)期的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)如今也會(huì)經(jīng)歷人為的破壞。在各種外界因素影響下，巖石中的磁性一部分會(huì)變得混亂，一部分會(huì)消失，只有其中很少的一些會(huì)以形成之初的磁性保留下來(lái)，而保留下來(lái)的這些我們稱(chēng)之為古代地磁形態(tài)。

2.2 地磁性的衰減

磁場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)隨時(shí)間的增加而逐漸遞減，衰減的速度是磁場(chǎng)穩(wěn)定的主要指標(biāo)之一，中國(guó)科學(xué)院華光研究所（簡(jiǎn)稱(chēng)中科華光）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)、記錄、比對(duì)、分析研究出地球在誕生至今的1.5億多年中經(jīng)歷過(guò)數(shù)次磁極翻轉(zhuǎn)，每次翻轉(zhuǎn)后磁場(chǎng)大規(guī)模衰減并且在現(xiàn)今的地球磁場(chǎng)也成逐年衰減的趨勢(shì)，而磁場(chǎng)的衰減會(huì)對(duì)生育產(chǎn)生一系列的影響。

2.3 低弱磁場(chǎng)的獲取和穩(wěn)定性試驗(yàn)

巖石中的古代地磁在形成時(shí)與古代磁場(chǎng)的磁向一致，磁場(chǎng)強(qiáng)度也與形成時(shí)的地磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，巖石中的天然磁性在經(jīng)歷過(guò)歷史變遷后所保留下的部分古地磁由于衰減時(shí)間長(zhǎng)，速度慢所以磁性相對(duì)穩(wěn)定，基本不受以后地磁場(chǎng)的變化影響。

低弱磁場(chǎng)的獲取是分離巖石中磁性穩(wěn)定的古代地磁與不穩(wěn)定的雜亂磁場(chǎng)的方法。常用的方法有加熱、合成、化學(xué)、黏滯、碎屑化。

加熱法是用坩堝加熱樣品，直至樣品的溫度接近臨界溫度后將樣品放入屏蔽倉(cāng)中，在屏蔽倉(cāng)中的無(wú)磁場(chǎng)環(huán)境下自然冷卻。這樣衰減速率較快的磁性物質(zhì)因外界環(huán)境的迅速改變失去磁性，其中相對(duì)穩(wěn)定的古代地磁則因衰減時(shí)間長(zhǎng)、速度慢、衰減速率小而得以保留?？梢?jiàn)經(jīng)過(guò)加熱法可將衰減快的磁性物質(zhì)消磁，使樣品保留與分離出比較穩(wěn)定的古代地磁場(chǎng)磁性。

3 低弱磁場(chǎng)對(duì)生物的影響

3.1 低弱磁場(chǎng)對(duì)地球環(huán)境的影響

眾所周知，地球的磁場(chǎng)在形成初期巖漿冷卻的時(shí)代就已成型，由宇宙自然的力量使地球成為了一個(gè)巨大的球狀磁體，兩磁極之間貫穿地球12 756km的直徑，磁力線(xiàn)蔓延整個(gè)地球表面，正因?yàn)橛辛说卮艌?chǎng)的保護(hù)地球才有了孕育生命的資本。古代地磁場(chǎng)是地球上最原始的一種物理環(huán)境，在生物還未出現(xiàn)的時(shí)候，古地磁場(chǎng)就與地球的形成而同時(shí)形成，在億萬(wàn)年的歷史長(zhǎng)河中人們?cè)缫堰m應(yīng)了這一環(huán)境，正如空氣的氣壓變化一樣，并未真正意識(shí)到實(shí)際存在的磁場(chǎng)。因地磁的演化是漫長(zhǎng)而緩慢的，在現(xiàn)如今因?yàn)闀r(shí)間的流逝，現(xiàn)代地磁場(chǎng)早已與古代地磁場(chǎng)不同。達(dá)爾文的進(jìn)化論指出，生物的形成、演化、進(jìn)化是受到外界條件的限制與影響的。其中磁場(chǎng)是地球上生物最重要的生態(tài)條件之一，例如磁場(chǎng)對(duì)脫氧核糖核酸的影響，對(duì)人體脫氧核糖核酸酶的合成，對(duì)細(xì)胞、組織、器官以及生長(zhǎng)的生物效應(yīng)影響等。

當(dāng)其他的行星撞擊地球時(shí)，由于外力的作用引起地球上磁場(chǎng)的改變以及由此導(dǎo)致的一系列變化，從而使恐龍這種大型遠(yuǎn)古時(shí)期的生命體從地球上滅絕，即使在現(xiàn)代社會(huì)里地磁環(huán)境也對(duì)生物有著重要的影響，如候鳥(niǎo)就是因在進(jìn)化時(shí)保留了體內(nèi)可以感知地磁場(chǎng)的功能，使得它能借助磁場(chǎng)辨別方向。

3.2 低弱磁場(chǎng)對(duì)生命體的影響

無(wú)論生物的基本特征還是適應(yīng)特征，完全是在作為磁體的地球總進(jìn)化過(guò)程中形成，發(fā)展和鞏固下來(lái)的且周?chē)拇艌?chǎng)變化對(duì)生物發(fā)生強(qiáng)烈的影響，即所謂的磁場(chǎng)的生物學(xué)效應(yīng)，對(duì)磁場(chǎng)的生物學(xué)效應(yīng)的研究引起了國(guó)內(nèi)外眾多科學(xué)工作者的關(guān)注，中國(guó)科學(xué)院華光研究所在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)始對(duì)低弱磁場(chǎng)進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在低弱磁場(chǎng)研究和實(shí)驗(yàn)方面的空白。在中科華光研究所的實(shí)驗(yàn)室中人為創(chuàng)造的地磁場(chǎng)強(qiáng)度減小與地磁場(chǎng)消失的試驗(yàn)中直接導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)白鼠死亡率及病死率的顯著增加與群體死亡。

中科華光的相關(guān)研究表明，弱磁場(chǎng)的生物效應(yīng)因磁場(chǎng)施用方式不同而不同，如脈沖磁場(chǎng)能使細(xì)胞破碎，恒磁場(chǎng)能促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，強(qiáng)磁場(chǎng)能抑制細(xì)胞分裂，此外磁生物效應(yīng)的強(qiáng)弱和細(xì)胞種類(lèi)、大小、運(yùn)動(dòng)速度以及細(xì)胞所處的不同時(shí)期均有關(guān)。例如在強(qiáng)大的磁場(chǎng)中，受到巨大的強(qiáng)磁作用，能使細(xì)胞膜破裂，破碎，加上細(xì)胞內(nèi)部的震動(dòng)，使細(xì)胞核震碎，細(xì)菌致死，達(dá)到殺菌的目的。

在一定的低弱磁場(chǎng)中還可增加人體細(xì)胞膜的通透性，降低血液粘稠度，保護(hù)血管彈性，促進(jìn)血液循環(huán)，避免血栓的形成，因而對(duì)高血壓等疾病有一定的輔助作用。

磁場(chǎng)對(duì)生殖細(xì)胞的行為也有一定的影響，長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)認(rèn)為男女比例失調(diào)是由于傳統(tǒng)重男輕女觀(guān)念與生活條件的制約所導(dǎo)致的，而近期通過(guò)大量的調(diào)查研究表明，低磁強(qiáng)弱對(duì)新生兒男女比例更有影響，在高緯度地區(qū)強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下的地區(qū)女?huà)氡壤^大，而低緯度處在弱磁場(chǎng)地區(qū)的男嬰出生率占比較大。

前蘇聯(lián)的學(xué)家在太陽(yáng)磁暴活動(dòng)最強(qiáng)烈的時(shí)候統(tǒng)計(jì)到由人眼球內(nèi)壓增加造成青光眼的發(fā)病率陡然增大，這些都直接、間接地證明了地磁及其變化對(duì)生物健康及生命有直接影響。

4 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，各國(guó)之間對(duì)科研與科學(xué)技術(shù)的通力合作與交流，以及各種國(guó)際性研究項(xiàng)目的開(kāi)展，對(duì)古地磁的研究得到了蓬勃的發(fā)展，并取得了一些重大的成果。

我國(guó)對(duì)古地磁的研究也在中國(guó)科學(xué)院華光研究所的帶領(lǐng)下進(jìn)入了科研與實(shí)踐階段，相信在不久的將來(lái)對(duì)股地球磁場(chǎng)的研究、分析與獲取定會(huì)取得飛躍的進(jìn)展，定會(huì)為人類(lèi)帶來(lái)科技的福音。

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