【消費電子實驗室-2017/1/31】地球的磁場包圍著我們的星球，它是一個看不見的力場，通過偏轉帶電粒子來保護生命免受有害的太陽輻射。它不是恒定的，而是不斷變化的。事實上，我們星球的歷史中，包括至少幾百個全球磁極反轉北磁極和南磁極交換位置。
那么下一次發生磁極反轉會在什么時候，它將如何影響地球上的生命？ 在反轉期間，磁場并不會完全消失，它將呈現出較弱和更復雜的形式。它可能下降到當前強度的10％，在赤道有磁極或甚至同時存在多個“北磁極”和“南磁極”。 平均每一百萬年會發生好幾次磁極反轉。然而，磁極反轉之間的間隔非常不規則的，甚至可以達到幾千萬年。 同時還存在暫時和不完全的磁極反轉，被稱為磁極偏移。磁極在返回到其原始位置之前遠離地理極點，甚至可能穿過赤道。 最后一次完全磁極反轉--布容尼斯-松山反轉，發生在大約78萬年前。 最后一次暫時性磁極反轉--拉斯錢普(Laschamp)事件，發生在大約41,000年前。持續不到1000年，極性的實際變化持續約250年。 在反轉期間磁場的變化將削弱其屏蔽效應，使得地球表面及其上方的輻射水平提高。如果今天發生這種情況，到達地球的帶電粒子的增加將導致衛星、航空和地面電氣基礎設施的風險增加。 2003年，萬圣節磁暴導致瑞典電網停電，并破壞衛星和通信系統，還需要重新規劃航班，以避免通信中斷和輻射風險。 一場大磁暴對當今電子基礎設施的影響還不完全清楚。當然，沒有電、暖氣、空調、GPS或互聯網將會對我們產生重大的影響。我們不能確定地預測磁極反轉對地球上的生命會有什么影響，因為現代人類在最后一次完全磁極反轉時并不存在。  一些研究試圖將過去的磁極反轉與大規模滅絕聯系起來，認為一些磁極反轉和長期火山活動可能由共同的原因驅動。然而，沒有任何導致發生的災難性火山活動的證據，所以如果電磁反轉相對較快，我們只需要應對電磁沖擊。 我們知道許多動物物種具有某種形式磁接收能力，使它們能夠感知地球的磁場。他們可以使用磁場來幫助遷移期間的長途導航。但目前還不清楚這種磁極反轉-對這些物種會有什么影響。 我們可以預測地磁反轉嗎？ 一個簡單的事實是，地球磁場目前以每世紀5％的速度下降，導致可能在未來2,000年內發生磁極反轉。但是要確定一個確切的日期，至少現在來說，是非常困難的。
地球的磁場是在我們行星的液體核心內，通過“鐵水”的緩慢攪動產生的。像大氣和海洋一樣，它的移動方式受物理定律的控制。 因此，我們應該能夠通過跟蹤這個“鐵水”運動來預測“地球核心的天氣”，就像我們可以通過觀察大氣和海洋來預測真實的天氣一樣。 磁極反轉可以被比作為地球核心中的特定類型的風暴，其中磁場動態變化，最終再次安定下來。 盡管我們生活在大氣內部并能夠直接觀察大氣，但預測多天以后的天氣是非常困難的。然而，預測地球的核心是一個更困難的任務，主要是因為它埋在3,000公里的巖石之下，我么根本無法直接觀察它。
然而，我們不是完全盲目的：我們知道核心內部物質的主要成分是液體。通過地面觀測站和軌道衛星也能測量磁場如何變化，這讓我們了解液體核心是如何移動的。 而最近在核心內發現的“鐵水急流”突出了我們不斷進化的創造力和增加的測量和推斷地球核心動力學的能力。結合數值模擬和實驗室研究地球內部的流體動力學，我們的理解將更加深入。 |
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