瘾科学:迷你地球



先猜猜看,上面那个大铁球是做啥用的?跟地磁有关喔!

地磁的用途一般人第一个想到的就是导航,但地磁对地球人而言重要性比这要大得多。地磁在地球上空延伸数千公里,将许多从太阳射出的高能粒子弹开,避免许多有害的幅射线直接命中地球。很多人都知道地磁的南北极和地理的南北极是不一致的,比较少有人知道的是磁北极和磁南极都在移动,上个世纪一共移动了 1100km,移动速率忽快忽慢,慢可以慢到 9km/年,快可以快到 40km/年。但更少人知道的是,磁北极和磁南极的联机根本不会通过地球的中心,我们平常在教科书中看到在地球里画一支磁铁棒,四周有漂亮的圆圈线,只是一个非常不精确的概略图而已。

事实上,地球内部的磁场线,长得像这样...

[图片来源:NASA]

虽然是有明显的南北极存在,但中间其实基本上是一团糨糊,所以地表上极少数的地方这些混乱的线突出地表处其实是不能用指南针的,会走错路 XD。

指南针掏出来,就可以知道大概的南、北方向,是大部份的人都知道的常识。但愈是基本的常识,愈容易被人所忽略:为什么有地磁?这个简单的问题,目前答案还是「不知道」!目前一般接受的理论,是地球的液态外地核造成的。外地核靠中心和靠外侧的部份温度不同,因此会因为对流而循环。这种循环的作用,再加上地球本身在自转,就会在地球中心形成一种螺旋状的动作。这种动作就是地磁的来源。但问题是,还没有人能用实验的方式证明这个理论的正确性,因此才有了前页那个大铁球 -- 它的功能其实是「仿真地球」。

大铁球的制做人 Dan Lathrop 是马里兰大学的教授,他的上一颗铁球直径大约 60 公分,但经过来四年的实验,仍然无法重现地球的磁场。他认为问题是出在球不够大,因此这次拿来 160 万美元的奖励金,打造了上面这颗高超过 3m,重 30 吨的大铁球。到时在里面装满熔化的钠之后,再以每小时约 145 公里的速度旋转,希望就能造出类似地球磁场的效果。

为什么了解地磁这么重要?因为科学家已经发现地球的磁场每隔一段时间就会逆转一次。地磁逆转不是一个瞬间发生的现象(所以不用担心明天一早起来就逆转了)而是在大约1000 多年的时间内,地磁会先逐渐减弱(弱到地磁线延伸不出地表),再慢慢「翻」过来,然后地磁会再逐渐增强,直到恢复正常的强度为止。现在的问题是地磁在人类有观察的这 150 年间已经减弱了 10~15%,而在过去的 2000 间则减弱了差不多有 35%,一切似乎都预示着地磁即将再次翻转。以目前这种加速减弱的态势再持续下去的话,可能到公元 3000 或 4000 年附近,地表将不再有地磁。

地磁消失之后,第一个大问题就是前面提到的幅射线。虽然说地磁在过去已经翻转多次了,也没有发生过相应的物种灭绝,因此地磁翻转应该不是个杀伤力太大的事件,但皮肤癌的机率应该会增加不少的。至于科技上的影响就大得多了,电力线、无线电、卫星通讯等,都将直接曝露在太阳风之下,恐怕会全面停止运作,那才是人类面临的最大问题啊!

科学家对地磁的运作方式了解得越透彻,即使我们无力阻止地磁的反转,但至少有可能事先做一些防范措施。或许接下来大家要全部住到地底下去,以抵挡太阳风呢?

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