谢家良:地磁是什么回事呢?

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谢家良:地磁是什么回事呢?

谢家良:地磁是什么回事呢?

  地磁场对人类的生产、生活都有重要意义。不仅影响着我们生活的方方面面,而且对于我们的生活环境也是很大的占了主导地位,而地球是一个巨大的天然磁体,它的磁条与条形磁体的磁场一样。

  地磁场

  为什么磁体能指南北呢?原来地球是一个巨大的天然磁它的32313133353236313431303231363533e78988e69d8331333231623462磁场与条形磁体的磁场一样。如下图所示。

  地磁场对人类的生产、生活都有重要意义。

  行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向。人们还可以根据地磁场在地面上分布的特征寻找矿藏。地磁场的变化能影响无线电波的传播。当地磁场受到太阳黑子活动而发生强烈扰动时,远距离通讯将受到严重影响,甚至中断。假如没有地磁场,从太阳发出的强大的带电粒子流(通常叫太阳风),就不会受到地磁场的作用发生偏转而直射地球。在这种高能粒子的轰击下,地球的大气成份可能不是现在的样子,生命将无法存在。所以地磁场这顶“保护伞”对我们来说至关重要。

  地磁场的发现

  我国宋代科学家沈括(1034——1094)在公元1086年写的《梦溪笔谈》中,最早记载了地磁偏角“方家(术士)以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也”。沈括是历史上第一个从理论高度来研究磁偏现象的人。提出较系统的原始理论的是英国人吉尔伯特。他在1600年著的《磁体》一书中,把当时许多有关磁体性质的事实都记了下来,同时创造性地作了划时代的实验:把一块天然磁石磨制成一个大磁球,用小铁丝制的小磁针装在枢轴上,放到该磁球附近,在这磁球面上发现小磁针的各种行为与我们在地球上看到指南针的行为完全一样。吉尔伯特用石笔把小磁针排列的指向标出一条条线,画成许多子午圈,与地球经线相像,也有一条赤道,小磁针在赤道上则平行于球面。因此吉尔伯特提出了一个理论:认为地球本身就是一块巨大的磁石,磁子午线汇交于地球两个相反的端点即磁极上。

  地磁场的强弱叫地磁感(应)强度,地磁场的磁子午线与地理子午线间的夹角叫磁偏角,地球上某处地磁场方向与地面水平方向间的夹角叫磁倾角,这三个物理量称为“地磁三要素”。但是从地球的一个地方到邻近的另一个地方,地磁要素的变化一般都十分微小。

  地磁场图记录了地球表面各点的地磁场的基本数据和它们的变化规律,它是航海、航空、军事以及地质工作不可缺少的工具。船舶和飞机航行时,用磁罗盘测得的是地磁方位角,因此只有知道了当时当地的磁偏角数值,才能确定地理方位和航行路线。

  一般来说,地磁要素的变化是很小的,但是跟太阳活动有密切联系的磁暴现象,却发生得十分突然。这是因为太阳黑子活动剧烈的时候,放出的能量相当于几十万颗氢弹爆炸的威力,同时喷射出大量带电粒子。这些带电粒子射到地球上形成的强大磁场迭加到地磁场上,使正常情况下的地磁要素发生急剧变化,引起“磁暴”。发生磁暴时,地球上会发生许多奇异的现象。在漆黑的北极上空会出现美丽的极光。指南针会摇摆不定,无线电短波广播突然中断,依靠地磁场“导航”的鸽子也会迷失方向,四处乱飞。地磁场能阻挡宇宙射线和来自太阳的高能带电粒子,是生物体免遭危害的天然保护伞。

  地球上某些地区的岩石和矿物具有磁性,地磁场在这些埋藏矿物的区域会发生剧变,利用这种地磁异常可探测矿藏,寻找铁、镍、铬、金以及石油等地下资源。

  在发生强烈地震之前,地磁的三要素也都会发生改变,造成地磁局部异常的“震磁效应”。这是由于地壳中的岩石,有许多是具有磁性的,当这些岩石受力变形时,它们的磁性也要跟着变化,从而可以较正确地作出“震前预报”。

  地磁场曾经多次翻转

  科学家们通过对海底熔岩的研究发现,地球的磁场曾经发生过多次翻转。众所周知,炽热的岩浆中含有数以万计的矿物质,就好像一个个“小指南针”。当岩浆冷却下来后,这些“指南针”也被固定住不再发生变化。这样,其“南北极”的指向就记录了当时地球磁场的方向。研究表明,地球磁场平均每50万年翻转一次,而最近一次的翻转发生在78万年前。由于一百多年来磁场不断减弱,人们不禁担心,地球磁场的又一次“大变脸”是否即将来临?

  科学家指出,存在于地核周围的铁流体(熔融体)好像一部“发动机”,不停地将巨大的机械能转化成为电磁能,从而形成了地磁场。而铁流体有时会形成巨大的漩涡,迫使自己的流向发生变化,这就引起了地球磁场的改变。地磁场的两极倒转是一个极其漫长的过程,大约需要5000到7000年才能完成。本来,这不是什么可怕的事,但是,在此过程中,保护人类免受强烈紫外线辐射的地球磁场将会完全消失,这就将造成极其严重的后果。

  “慈”爱与生命

  慈悲之心,源于佛教语,劝世人行善驱恶,修身养性之意。其实,在中国古代,“慈”通”,人们把哺育万物的大地当作是慈爱的母亲。这其中蕴含着一个浅显易懂的道理,人是地球的一个生命体,从人类诞生、进化、发展到今天,无论是生命的基本延续还是修身养性的调养,都离不开大地。正可谓“一方水土养一方人”。古人们在安家置业选地的时候讲究看风水,用罗盘测方位,就是想选个地质好、磁场高、土壤肥、没有污染物的宝地,使得后代健康生活、家业兴旺。

  为什么大地具有这么大的能量呢?从现代科学的角度去解读,大地中包括:土壤、岩石、矿藏等等还有数以万计的微生物、矿物质,这些物质还构成了肉眼所看不到的地磁场,依据不同地质、地况产生出的不同强度的地磁场如同一个防护罩一样像慈母保护婴儿般保护着地球上的人及万种生命。据资料显示,我国地质丰富的西部山区地磁场强度明显高于东部平原地区,例如:新疆和广西地磁场高于北京地区近数倍。难怪文明世界五大长寿之乡广西巴马、新疆和田、巴基斯坦罕萨都出于这个地区。

  其实,地磁场并不神秘,它和阳光、空气和水一样,是人类健康生活不可缺少的一种自然能量。但是由于现在城市化工业化发展的演变,大量矿产被挖掘、石油被开采,世代居住的四合院被盖成了钢筋水泥的大楼,这些环境的变化无疑影响了我们正常对地磁场的摄入。因此,欧美国家许多健康机构都在呼吁,如果经常出现无名的体力精力匮乏、失眠、头晕目眩、腰酸背痛……这极有可能是我们的身体发出的缺磁信号。缺磁就应该适度补磁,因为现代医学已证实,细胞含磁,因缺磁会活性减低,易堵塞循环系统。所以,建议大家科学的补磁还是有益健康的。

  脊区熔岩在之前,所含的矿物(如:角闪石、磁铁矿等)在地场的下,呈现定向排列,并在结晶之后以既定的形态和分布保留下来。同样,在沉积岩中,磁性矿物也记录了当时的地磁场状况。这些信息记录了地球磁场的演化历史。

  根据古地磁资料,我们知道地球的磁场在历史上发生了多次倒转,当建立了古地磁倒转时间表之后,就可以据此计算板块扩张和沉积物堆积的速率。另外,古地磁的视极移也是非常重要的地质资料。

  视极移

  古老的岩石记录了古地磁特征,根据古地磁的方向和大小可以判断古地磁磁极的位置。当把同一地区不同地层的古地磁资料加以对比时,会发现磁极的地理位置随时间的推移是逐渐移动的,可以勾画出磁极迁移曲线。

  如果假定古磁极只在方向上倒转,而地理位置不发生显著变化的话,根据磁极迁移曲线就可以研究板块的运动轨迹,进而可重建板块运动历史。


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