探寻地磁奥秘

【美国《基督教科学箴言报》５月２１日文章】题：探寻地球磁场奥秘（作
者　亚历克斯·萨尔克弗）
更深地了解地球磁场的发源——爱因斯坦把这个问题归为物理学领域尚未解
决的重大难题之一——科学家们一直可望而不可及。如今，借助超级计算机以及
最近公布的关于地球磁场８０万年来的变化情况，研究人员已经比以往任何时候
都更接近于揭开这个谜底。
根据上述研究成果，科学家们也许能够找到引起气候变化、物种灭绝、磁层
强度的波动以及可能表明地球表面和大气层的各种变化与地核活动之间有联系的
其他事件的线索。
圣克鲁斯加利福尼亚大学从事地球科学研究的加里·格拉茨梅尔教授说：“
我们正通过计算机模拟创造一个与地球磁场非常相似的磁场。科学家们用了很多
年时间提出了描述地球磁场活动方程的数值解法，我们已接近于揭开地球磁场的
奥秘。”
地球历史寻踪
科学家们一直对有关地球磁场的几个问题感到迷惑不解：
按照科学家的计算，由于地核的高温和它具有的导电性，地球的磁场在它形
成两万年之后就应该消耗殆尽；以往建立的地球磁场模型无法解释地球南北两极
的磁场平均每２０万年出现一次反向；科学家不明白为什么地球的磁场集中在两
极，而不是比较均匀地分布在地球各地。
根据上述推断可以得出这样的结论：地球内部肯定存在某种可以使磁场力再
生和改变方向从而导致南北两极出现磁反向的机制。科学家提出的理论认为：是
地球内部的对流运动驱动着地核内的“磁发电机”。
简言之，由地球内核向外核的热传输——以及外核化学成分的变化——导致
地核内的液态物质旋转和运动。
科学家们４年来已利用计算机模型解开了其中的一些奥秘。直至本世纪９０
年代以前，计算机还不具备建立这类模型所需的计算能力。１９９５年，格拉茨
梅尔和洛杉矶加利福尼亚大学的保罗·罗伯特教授一起，借助超级计算机建立了
地球磁场发电机的第一批物理模型，采用数学方法模拟地球磁场。
通过这些模型的模拟，内地核比外地核及地幔的旋转速度更快。这就有助于
解释地球磁场的强度——就像发电机的电动马达那样通过转动产生电荷。
格拉茨梅尔和罗伯特建立的计算机模型还显示，磁场围绕地球南北轴心形成
两端带有相反电荷的圆柱形，从而揭示了地球两极磁场形成的原因。
这些模型还显示，外地核的流体运动实际上是与磁场相互交织并切割磁力线
，从而产生了一个新的磁场，以替代已耗散的部分磁场。
新的研究
在格拉茨梅尔等人通过建立计算机模型开展研究的同时，地质学家们也一直
在搜集取自地球深处的沉积物样本，试图解答关于地球磁场的同样问题。
沉积物中含有的富铁矿如同指南针的指针一样，表明磁极的方向和穿过南北
极轴线的磁场强度。通过确定沉积物的年代，并将其与地球磁场的方向和强度加
以对比，便可重现地球磁场的历史。
地球磁场的历史表明，地球磁场的强度在每次出现两极反向之前的几千年中
大大减弱。地质学家让·皮埃尔·瓦莱说：“在变化曲线的最底部出现两极磁反
向时，地球磁场的强度十分微弱，以至于有些人认为，地球在此期间得不到磁层
的保护。”
瓦莱博士说，迄今还没有找到物种因受到太阳风的影响而大规模灭绝与磁层
的减弱有任何关联；诸如冰川期的出现等气候变化与地球磁场的变化之间也没有
任何决定性的联系。
但是，地球磁场的急剧变化无疑会对我们周围的物理环境产生影响。事实上
，这种变化可能已经发生。科学家们指出，近１５０年来地球磁场强度一直在不
断减弱，以至于有些人估计，地球磁场的又一次反向已经开始。