【自然科普】地球磁場是如此產生的?半徑3400公里鐵合金地核被強導電流體纏繞

天空之城 2021/01/21 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知识不会,只是姿势不对;科学凡此种种,用人话讲才能听懂

文/天空之城

 

地球上的磁場對人類的意義重大,鴿子通過磁場辨認方向,人體雖然無法感覺到磁場的存在,但我們知道磁場可阻擋太陽風粒子轟擊地球大氣,保住了臭氧層,讓人類有了安全的生活環境。對地球上所有的生命來說,地球磁場佔據著十分重要的位置。它就像是一個天然的屏障,保護著我們的地球,我們並不需要擔心太陽風帶電粒子和臭氧層被太陽侵蝕等的危害。

圖注:這是一張很經典的地球磁場效果圖,可以看出南北兩極磁場影響區域用兩種顏色繪製,在中心位置,磁場非常密集。

通常來說,地球磁場都是以極其穩定的狀態進行波動的。磁場會因為液態外核的移動而改變磁的南北極方向。就算是現在,磁北極也以每年64公里的速度在移動。但如果地核發生了重大的波動,那麼磁場將會直接發生磁場翻轉現象。

這個情況不是沒有出現過,每20至30萬年發生一次。不用擔心,通過對過去發生的磁極翻轉現象的研究,科學家發現磁極翻轉並不會給地球帶來一些災難性事件。磁場翻轉在地球上已經發生過,也沒有對地球上的生物構成很大的影響,數千萬年內發生了數次,也沒有發生生物因為磁場翻轉而滅絕。

圖注:內核是個巨大的發電機

半徑3400公里的地核是主角

地球磁場的存在與地核離不開關係,因為地核溫度等因素,地質學家無法直接研究地核,所以只能通過地震資料資料、隕石分析等間接辦法對其進行研究。在這之間,研究地震波是研究地核的最好辦法。地震波就是地震時,在地表附近產生的衝擊波,地震波的速度和頻率與壓力、溫度、岩石結構等因素息息相關。

圖注:地球內核與磁場的相互關係

通過對地震波的研究,地質學家成功地分析出地核的成分結構。在19世紀末,地質學家發現S波在經過地球深處的陰影帶時就消失了,地質學家推測S波如果不是完全停止了傳播,那麼就是在這裡發生了改變。而S波無法在液體和氣體中進行傳播的特徵,可以表明這片陰影帶中存在著液體。

而在20世紀出現的P波在經過地表下5150公里時突然增加速度,這說明地表之下處有著固態內核的存在。那些撞向地球的隕石,在某種程度上也能讓我們研究地核。因為它們基本都是小行星碎片和岩石體,而這些小行星與地球在形成時間和成分結構上十分相似,所以研究隕石也就是在研究我們的地球。

圖注:地球磁場保護模式,抵抗太陽風的帶電粒子,實現對臭氧層的保護

在實驗室裡,科學家能夠利用相關設備類比地核的高壓,X射線則充當著地核溫度的角色,通過這些來還原地核內部的情況。地震波顯示,地球外核處於熔融狀態,我們雖然無法直接探測到這些物質,但可以分析出地核是由鐵和鎳物質構成的,這是形成磁場的關鍵。

也就是說,地核是一個固體-熔融體-外加一個液態金屬環流形成的結構,這是地球上最大的「發電機」,也是製造磁場的關鍵。

內容未完結點擊第2頁繼續瀏覽
用戶評論
搶先看最新趣聞請贊下麵專頁
你可能會喜歡