问题

地磁翻转是一种已被证实的理论还是一种假设?

回答
地磁翻转,也就是地球磁极性的周期性变化,这可不是什么空中楼阁般的猜测,而是一个经过大量科学证据支持的、相当稳固的理论。当然,科学总是在不断进步,我们对地磁翻转的理解也在深化,但其核心现象已经毋庸置疑。

要理解这一点,我们可以从两个主要方面来看:一是我们如何知道它确实发生过,二是它大概是多久发生一次,以及为什么会发生。

首先,最直接的证据来自于岩石。地球内部的熔岩在冷却过程中,其中的矿物质会像小小的指南针一样,根据当时地球磁场的方向排列。当这些矿物质被固定下来时,它们就忠实地记录下了那个特定时刻的地磁方向。科学家们通过研究世界各地不同年代的火山岩、海底扩张的玄武岩,以及沉积岩中的磁性颗粒,发现了一个惊人的规律:在这些岩石的记录中,我们能清晰地看到磁北极和磁南极曾经不止一次地互换位置。就像在一本古老的日记里,我们找到了不同时期关于“北方”指向不同方向的记载。这些记录不是零散的,而是按照时间顺序排列,形成了一幅关于地球磁场历史的连续画卷。

特别是海底扩张的研究,为地磁翻转提供了另一组强有力的证据。大洋中脊是地球地壳新生的地方,新的熔岩不断涌出并向两侧移动。在这个过程中,熔岩冷却形成的玄武岩层层叠加,如同一个巨大的磁性录像带,记录下了地球磁场在形成过程中每一次的极性变化。在海底,我们可以看到一系列平行于大洋中脊的磁性条带,它们以中脊为中心,向两侧对称分布,磁性方向时而与现在相反,时而与现在相同。这种条带的模式,就像是地球磁场在“开开关关”的记录,清晰地表明地磁翻转是真实存在的。

至于发生的频率,虽然不是像日历一样精确,但通过分析岩石记录,科学家们已经能够大致描绘出地磁翻转的大致时间表。在过去的几百万年里,地磁翻转的平均间隔大约是几十万年。不过,这个间隔并不是固定的,有时快,有时慢,甚至有长达数百万年没有发生翻转的时期。最近一次的大规模翻转(通常被称为布容尼斯松山反向)大约发生在78万年前。

那么,为什么会发生地磁翻转呢?科学界普遍接受的解释与地球的“发电机效应”有关。地球的磁场被认为是由地球核心外层液态金属的流动产生的。这个液态金属就像一个巨大的、不断运动的导体,在自身的运动中产生了电流,而电流又产生了磁场。这个过程非常复杂,就像一个不断变化的发动机。科学家们推测,在这个流动的过程中,可能会出现不稳定性,导致地球磁场发生减弱、扰动,最终甚至发生极性倒转。这个过程可能涉及到核心内部动力学的复杂变化,我们仍在深入研究其中具体的机制。

所以,与其说地磁翻转是一个单纯的“假设”,不如说它是一个经过岩石证据、海底磁异常等多种独立观测验证,并且有相当成熟理论模型支持的“科学理论”。我们对它的理解可能还在完善中,比如磁极变化过程的细节,但它的存在本身,已经不是一个未被证实的问题了。

网友意见

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泻药。

看到好几位知友相邀,就象征性的回答一下。

地磁倒转,已经有来自岩石古地磁学的切实证据

地球磁场颠倒是一种星球级别的地球物理现象,一旦发生将会对人类产生灾难性的影响。

先从地球磁场说起。

地球磁场,可以这样想象:“近似于一个磁铁棒,地磁北(N)处于地理南极,地磁南(S)处于地理北极。”

磁极与地理极不完全重合,存在磁偏角

这两个图比较常见,但其实,地球磁场不是这样的,而是严重的受到了宇宙因素的影响

地磁场,是由地球本身和宇宙因素叠加决定的。

磁层顶位于距大气层顶600~1000公里高处,离地面5~7万公里。

在太阳风的压缩下,地球磁力线形成一条尾巴,如上图。

地磁场的起源问题,学术界却一直没有定论。

从居里告诉人们永磁不耐高温时,人们就开始意识到地球磁场应该是一个电磁场

前后的解释很多,包括永磁体学说、内部电流学说、电荷旋转学说、压电效应学说、旋磁效应学说、温差电效应学说、旋转体效应学说、磁力线扭结学说、霍尔效应学说、电磁感应学说等。

发电机理论是比较简单一种解释,个人浅见,发电机理论不能解释地磁。地球磁场_人文网

目前,地球磁层的物理机制仍然有待于深入研究

但是,地球磁场不是恒定的,而是周期交变的,这已经成为共识,地磁倒转的证据非常充分。


我个人觉得比较靠谱的解释:

根据地磁场起源理论,地磁场磁极之所以发生倒转,是由地核自转角速度发生变化而引起的

“地壳和地核的自转速度是不同步的,现阶段地核的自转速度大于地壳的自转速度。地球向月球传输角动量,地球的自转角速度越来越小。同时,地球也形成了地壳、地幔和地核三层结构。地球自转角动量的变化首先反映在地壳上,出现地壳自转速度小于地核自转速度的情形。这时,在地球表面第一次可以感受到磁场的存在,地核以大于地壳的自转速度形成了地磁场。地壳与地核自转角速度不同步,这种情形并不能长久地保持下去,地核必然通过地幔软流层物质向地壳传输角动量,其结果是地核的自转角速度逐渐减小,地壳的自转角速度逐渐增大。当地壳与地核的自转角速度此增彼减而最终一致时,地磁场就会在地球表面消失。地核与地壳间的角动量传输并不会到此为止,在惯性的作用下,地壳的自转角速度还在继续增大,地核的自转角速度继续减小,于是出现了地壳自转角速度大于地核自转角速度的情形。”修改自

地球磁场_百度百科

从较长的时期看,整个地球的自转速度处在减速状态,但地壳与地核间的相对速度却是呈周期性变化的,这就是每隔一段时间地球磁场就要发生一次倒转的原因

地核体积大,温压较高,使地层的导电率极高,这是地磁产生的一个重要基础,可以使电流在其中流动,形成较稳定的磁极。

总的来说,地核的自转与地壳和地幔并不同步,进而产生强大的交变电磁场,地球磁场的南北磁极因而发生一种低速运动,造成地球的南北磁极翻转

地磁的倒转,被另一种奇特的地质现象记录了下来----洋中脊的海底磁异常条带

洋中脊在地形上由一系列大致平行的峰脊和线状谷地组成(

洋中脊_百度百科

),离开洋脊向大陆方向,大洋盆地地壳的年龄越来越老,所以,洋脊系统是大陆漂移和海底扩张过程中的扩展的中心:新生洋壳不断在轴部裂谷生成,推挤两侧已形成的老洋壳。

所以,沿着洋中脊两侧,依次是不同时代形成的岩体,其中便记录着不同时代的磁场特征。

熔岩流里含有微小的矿物颗粒,就像指南针一样指向形成时候的磁场。

当熔岩冷却,其中的小指南针就此固定,磁场改变也不能再移动(古地磁)。

其实,记录古地磁的也不仅仅是洋中脊,其他岩石也可以。古地磁的研究已经取得了很大的进展。

通过陆上岩石和海底沉积物、洋底磁异常条带的分析发现:在过去的7600万年间,地球曾发生171次磁极倒转。地球磁场产生的原因

最近一次磁场逆转发生于78百万年前。(布律内)

石炭-二叠-反向;侏罗-白垩-正向;新生代-反向

其实,地球两极的磁场每隔几百万年就要发生几次逆转。

地球磁场看来从150年前就开始走下坡路,磁场的强度至今已经削减了10%~15%(

地磁总强度_中国百科网

),它的衰弱速度最近有增无减。地球磁场在我们这个时代正在衰减,这也许是地磁又一次倒转的预兆。


如果发生,这将是对我们和所有地球生物的一大考验。

“地球失去了地磁保护伞,高能宇宙粒子和太阳粒子将给地球生命带来灾难。变弱的磁场会让太阳粒子风暴袭击大气层,破坏大量的臭氧,来自太阳的紫外线辐射会伤害地球上的生命,降低农作物产量,增加癌症发病率,导致皮肤癌和白内障。磁场崩溃会让太空粒子更深地穿透大气层,摧毁地球上的电网,正如太阳粒子风暴有时候造成的后果那样。”(

地磁倒转_百度百科

这可能仅仅是其危害的一小部分,但是,关于这个,人类没必要悲观。

化石记录并没有显示磁场倒转和物种大批灭绝之间存在相关性。

人类已经经历了很多次地磁倒转,地球的生物也是。

最后一起欣赏一下全球洋中脊的美图吧~

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