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磁极开始翻转，此次影响严重：全球变暖减弱地球磁场
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磁极开始翻转，此次影响严重：全球变暖减弱地球磁场
杨学祥，杨冬红（吉林大学）
关键提示：2011年，我们发表的科研论文指出，地磁减弱的原因在于两极冰盖融化导致地壳和地幔转动惯量增加自转变慢，由此引发核幔差异旋转在数值和方向上的改变。在磁场减弱和磁极反向过程中，太阳辐射的增强和核幔热能的释放与灾害有一一对应关系。
地球历史表明，强地磁场对应地球的寒冷气候，如第四纪冰期；弱地磁场对应高温气候，如中生代的温暖期。地磁场减弱也是全球变暖的原因之一：地磁场减弱导致更多太阳能量进入地球。
我们最早在1995年发现了第四纪亚冰期与地磁反向之间的对应关系：第四纪冰期的5个亚冰期与地磁反向期有很好的对应关系。伏尔姆亚冰期（2-12万年）中的两次峰值与布容正向期中的Lashamp（2万年前后）和Xzone（10.8-11.4万年内）两次反向事件相对应。里士亚冰期（25-38万年）与Vzone反向事件（33-35万年）相对应。滚兹-明德尔间冰期（80-93万年）与松山反向期的Jaramillo正向事件（87-93万年）对应。亚冰期与地磁反向事件或地磁反向一一对应（见表1）。
冰期纪录表明，亚冰期强度大可导致地磁反向发生，亚冰期强度小可导致地磁反向事件发生。近450万年里，就发生了4次磁极倒转，最近的一次发生在距今78万年前（松山反向期），与强度大的明德尔-滚兹-多脑亚冰期对应。
2013年，来自日本的一项研究也印证了这个观点。日本海洋研究开发机构的研究小组发现，冰盖大小出现变化后，地球自转速度就会受到影响。为了调查地球自转速度变化与地球磁场变化的关系，研究小组利用计算机模型推算发现，地球磁场强度会随地球自转速度的变化而变化。即使自转速度只有2%的变化，磁场强度的变化会达到20%至30%。
这一研究成果显示，地球磁场会受到气候变化的长期影响。研究人员认为，由于全球气候在变暖，冰盖正在不断减少，虽然规模还相当小，但是地球的自转速度和磁场强度有可能相应出现变化。
科学家证实：磁极开始翻转，北磁极向中国方向移动，此次影响严重
2018-05-02 06:48:15 新浪看点
地球就像个巨大的磁体，存在着两个磁场强度最强的地点，即磁极。地球磁极并非一成不变，南北磁极在过去的45亿年里已来回翻转了数百次之多。而仅在近450万年里，就发生了4次磁极倒转，最近的一次发生在距今78万年前。虽然对地球而言磁极倒转早已司空见惯，但科学家警告称下一次将对人类造成严重影响…
磁极翻转有时也会失败，大约在4万年前地磁极曾发生过短暂性的翻转。为了确证磁极倒转是否即将发生，科学家们开始利用卫星图像来研究当前磁场的移动。偶极子是产生地球磁场的地方，通过计算发现，地球中心地带的熔融铁、镍正在源源不断地释放能量。同时，地球北磁极处的磁场特别湍急，难以进行预测。
此外，欧空局卫星阵列“Swarm”的数据显示，地磁场的强度已经在短短10年间被削弱了5%，而已有研究预计地磁场减弱5%至少需要约100年。也就是说，地磁场的实际衰减速度比预期中的快10倍。种种现象都暗示着偶极子的削弱，表明地球磁极将在不久的将来发生翻转。而目前，地磁北极已经在朝着俄罗斯西伯利亚的位置移动，预计会穿过中国，最终与南磁极调换。
地球磁场可以保护地球上的生物免受宇宙射线的影响。当磁极倒转时，这一地球天然的防护盾会削弱到正常能力的1/10。而整个地磁极翻转过程可能持续1000-20000年（平均5000年），在这一过程中，宇宙高能辐射将比更容易接近地球，导致一些地区无法适宜人类居住，更严重则会导致整个物种灭绝。
而在此之前，地磁场的弱化也会对人类社会造成严重打击。减弱的磁场可能会干扰地球卫星的运行轨道，此前遭受宇宙射线干扰的卫星就曾出现过不同程度的损坏。我们生活在一个数据统治的时代，一切都归结于发送和存储数据，如果世界上的卫星遭到破坏或丧失左右，我们所熟悉的生活将永远改变。
此外外界磁场的干扰也会烧坏变压器等电力设施，鉴于此，科学家预测届时可能造成持续数十年之久的全球停电。没有正常的电力供应，手机、家用电器等也将变身废品。备用电源将或许会成为医院的宝贵资源，无数生命也将处于危险之中。
不过，磁极倒转对现代社会的种影响还很难说，但似乎不大可能成为人类的灭顶之灾，当前发现的古化石也并未显现出大规模的生物灭绝的迹象。或许1000年以后人类的科技都不用电缆输送电力了，到时候将足以应对磁场倒转产生的影响。
全球变暖导致地球磁场减弱
全球变暖导致地球磁场减弱
杨学祥，杨冬红
2011年，我们发表的科研论文指出，地磁减弱的原因在于两极冰盖融化导致地壳和地幔转动惯量增加自转变慢，由此引发核幔差异旋转在数值和方向上的改变。在磁场减弱和磁极反向过程中，太阳辐射的增强和核幔热能的释放与灾害有一一对应关系。
地球历史表明，强地磁场对应地球的寒冷气候，如第四纪冰期；弱地磁场对应高温气候，如中生代的温暖期。地磁场减弱也是全球变暖的原因之一：地磁场减弱导致更多太阳能量进入地球。
2013年，来自日本的一项研究也印证了这个观点。日本海洋研究开发机构的研究小组发现，冰盖大小出现变化后，地球自转速度就会受到影响。为了调查地球自转速度变化与地球磁场变化的关系，研究小组利用计算机模型推算发现，地球磁场强度会随地球自转速度的变化而变化。即使自转速度只有2%的变化，磁场强度的变化会达到20%至30%。
这一研究成果显示，地球磁场会受到气候变化的长期影响。研究人员认为，由于全球气候在变暖，冰盖正在不断减少，虽然规模还相当小，但是地球的自转速度和磁场强度有可能相应出现变化。
我们最早在1995年发现了第四纪亚冰期与地磁反向之间的对应关系：第四纪冰期的5个亚冰期与地磁反向期有很好的对应关系。伏尔姆亚冰期（2-12万年）中的两次峰值与布容正向期中的Lashamp（2万年前后）和Xzone（10.8-11.4万年内）两次反向事件相对应。里士亚冰期（25-38万年）与Vzone反向事件（33-35万年）相对应。滚兹-明德尔间冰期（80-92万年）与松山反向期的Jaramillo正向事件（87-93万年）对应。亚冰期与地磁反向事件或地磁反向一一对应（见表1）。
表1 第四纪亚冰期与地磁反向的对应关系
由于冰盖规模的不同，冰盖消长产生地壳和地幔转动惯量减少的规模也不同。大冰期和温暖期的转变一定会发生地磁极性反转，冰期和间冰期只能影响地磁变化，是否翻转不确定。如果全球变暖速度加快，两极冰盖完全融化，完全结束第四纪大冰期，进入温暖期，地磁翻转就成为必然；如果全球变暖规模小于75万年前，就不会形成地磁翻转。15-17世纪小冰期过后，近几百年来的全球变暖是地磁减弱的主要原因。
根据目前的一些资料来看，第四纪冰期处于地磁反向，现在仍处于这一状态，改变这一状态的因素就是全球变暖。近百年的全球变暖导致的冰盖融化使地壳和地幔的转动惯量加大，自转变慢，液核的转动在相对加快，此时环形电流与地幔的速度差减少，磁场强度变小，当最终一致并“超越”地幔转速的时候，地磁就会反转。
气候变化能够影响地球自转速度发生变化。间冰期向冰期的转换使赤道200-300m厚的海水层变为两极冰盖或山地冰川，地表的大量物质转移也会改变地球的转动惯量，引起地球自转速度变化。计算表明，两极冰盖形成后，地壳和地幔的日长减少1.4-2.8 s，这使冰期时的地球自转速度有增加趋势。这是冰川集中在两极与地球自转变快对应的原因。全球变暖导致与此相反方向的变化。
古地磁记录表明，在前寒武纪末至中寒武世的寒冷期，地磁场以负极性（地磁反向）为主，在中寒武世至中泥盆世温暖期，地磁场以正极性（地磁正向）为主，在中泥盆世至二叠纪末寒冷期，地磁场以负极性为主；在二叠纪末至白垩纪末温暖期，地磁场以正极性为主；在白垩纪末至今，地磁场以负极性为主。
20世纪初，米兰柯维奇提出第四纪冰期成因的天文假说，冰期的周期与2万年的地球近日点进动周期、四万年的黄赤交角变化周期、10万年的地球公转轨道偏心率变化周期相关，古气候资料证实了气候变化和轨道变化的关系[16]，地磁场强度亦有明显的2、4、10万年变化周期[20]。这表明，天文条件、冷暖变化、构造活动与地磁变化相关。
主要参考文献
杨冬红, 杨学祥. 地球自转速度变化规律的研究和计算模型. 地球物理学进展, 2013，28（1）：58-70。
杨冬红, 杨学祥.灾害频发和地磁减弱的关系. 世界地质,2011, 30(3): 474~480
杨学祥, 陈殿友,寇艳春. 地应力地磁场与地震. 东北地震研究. 1995, 11(2):23-30.
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