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（80-93万年）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）。

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.

相关报道：

Swarm卫星最新数据显示西半球磁场减弱

2014-06-24 07:26:00　来源: 凤凰网　有0人参与分享到

凤凰科技讯北京时间6月24日消息，科学日报报道，欧洲空间局(ESA)的三颗SWARM卫星产生的第一批高分辨率结果揭示了地球磁场的近期变化。2013年发射的Swarm卫星为地球磁场的复杂工作原理提供了前所未有的新见解，地球磁场保护我们不受到宇宙辐射和带电粒子的轰击。

过去6个月进行的测量证实了地球磁场正在逐渐减弱的趋势，且西半球的减弱程度最为剧烈。而其它地区，例如南印度洋，磁场自1月起有所增强。最新的测量也证实了磁场朝北西伯利亚地区的移动。

这些变化是基于源于地球内核的磁场信号。在接下来的几个月内，科学家将分析数据以揭开磁场其他来源的影响，也即地幔、地壳、海洋、电离层和磁气圈。这将为很多自然过程提供新的见解，从发生在地球深处的过程，到由太阳活动引发的空间天气。而这些信息反过来又将提供对磁场为何减弱的更好地理解。

“这些初期结果展示了Swarm良好的性能表现，”欧洲空间局Swarm任务经理鲁恩·弗洛伯格哈根(Rune Floberghagen)这样说道。“利用前所未有的高分辨率，数据还展示了Swarm具备绘制磁场精细尺度特征的能力。”初期结果被展示在6月19日在丹麦哥本哈根召开的第三届Swarm科学会议上。

丹麦高等教育科学部部长索菲·卡斯滕·尼尔森(Sofie Carsten Nielsen)强调了丹麦在这一项目里做出的贡献。Swarm延续了丹麦“阿斯泰兹”(Orsted)号人造卫星和德国CHAMP卫星的传奇，阿斯泰兹卫星目前仍可运行。Swarm的核心设备——矢量磁场磁强计——是由丹麦科技大学提供的。

丹麦国家空间研究院DTUSpace在Swarm卫星应用和研究机构中起着主导作用，后者会基于Swarm数据提供高级模型，这些Swarm数据描述了被测量的场的每一个来源。DTU Space与10余所欧洲和加拿大研究院有研究合作。（编译/严炎刘星）Swarm卫星最新数据显示西半球磁场减弱

netease 本文来源：凤凰网

http://tech.163.com/14/0624/07/9VG595G600094OFQ.html

美媒：现在地球磁场衰减速度是过去的10倍

2014年07月10日 11:26:27 来源：新华国际

分享到： 0

   电网和通信系统可能面临危险

   据参考消息7月10日报道【美国趣味科学网站7月8日报道】题：现在地球磁场衰减速度是过去的10倍

   欧洲航天局“蜂群”系列卫星收集到的数据显示，过去6个月来，地球磁场一直在衰减。地球磁场能保护地球免受大量致命的太阳辐射。

   “蜂群”卫星上的地磁仪显示，最衰弱的磁场区域大量出现在西半球上空，而南印度洋等地区上空的磁场却加强了。

   “蜂群”卫星任务负责人鲁内·弗洛贝格哈根说，科学家尚不明白地球磁场为什么会衰减，但一个可能原因是，地球磁极将要调转。实际上，已有数据显示，地磁北极正向西伯利亚移动。

   弗洛贝格哈根说：“这种调转要花费数百年或数千年时间。过去已发生过多次磁极调转。”

   科学家已经知道地磁北极在移动。每隔几十万年，磁极就会发生一次调转，所以届时指南针的磁针北极会指向南极。虽然磁场强度改变是正常磁极调转周期的一部分，“蜂群”卫星收集的数据却显示，现在地球磁场开始以更快速度衰减。以前，研究人员估计地球磁场强度每个世纪衰减大约5%，但新数据显示，实际上目前地球磁场强度每10年就衰减5%，是过去估计速度的10倍。过去人们预计磁极全面调转会在大约2000年后出现，但新数据表明，全面调转的出现可能要早得多。

   尚无证据表明，地球磁场减弱会给地球带来末日。过去发生磁极调转时并未出现大规模的生物灭绝或辐射破坏。研究人员认为，电网和通信系统最可能面临危险。

   地球磁场就像一个看不见的巨大气泡，保护着地球免受危险的宇宙射线的侵害。这些宇宙射线以太阳风的形式从太阳上喷射出来。地球拥有磁场，是因为地球内核中有一个巨大的铁球，而这个铁球被一层熔融金属包裹着。内核温度的变化和地球自转致使液态金属沸腾并围绕内核旋转，从而产生磁力线。

   弗洛贝格哈根说，熔融金属的运动会导致磁场某些区域加强，而另一些区域衰减。当内核外层某一区域的沸腾情况缓解时，带电粒子流释放量就会减少，其表面的磁场也就会衰减。

   弗洛贝格哈根说：“液态的内核外层会拉着磁场跟它一起流动。因此美洲大陆磁场衰减意味着，美洲陆地下面内核外层的流动在放慢。”

   科学家认为，地球磁场的波动可帮助辨别大陆板块向何处移动，并帮助预测地震。  

[责任编辑：卢鉴 ]

http://news.xinhuanet.com/world/2014-07/10/c_126736222.htm

专家称地球磁场正崩塌将影响气候毁掉电网

2014年02月07日 09:23   新浪科技微博    我有话说(1,062人参与)

   地球的这个保护性区域延伸数千英里进入太空，它的磁性影响从全球通信、动物迁徙到天气模式等各个方面。

　　地球的这个保护性区域延伸数千英里进入太空，它的磁性影响从全球通信、动物迁徙到天气模式等各个方面。

   磁层是地球周围一个很大的区域，由地球磁场产生。它的存在意味着太阳风的带电粒子无法穿越磁力线，在地球附近偏离飞行轨道。

　　磁层是地球周围一个很大的区域，由地球磁场产生。它的存在意味着太阳风的带电粒子无法穿越磁力线，在地球附近偏离飞行轨道。

   地球深处非常热的熔岩核心产生磁场。科学家认为，火星拥有一个类似于保护地球大气层的磁场。地球深处非常热的熔岩核心产生磁场。科学家认为，火星拥有一个类似于保护地球大气层的磁场。

   不是所有弱磁场的影响都有害。太阳风冲击地球大气层时，每晚都会看到更加壮观的极光景象不是所有弱磁场的影响都有害。太阳风冲击地球大气层时，每晚都会看到更加壮观的极光景象

　　新浪科技讯北京时间2月7日消息，据国外媒体报道，在地球深处，一个活动剧烈的熔岩核产生一个具有让地球抵御毁灭性太阳风能力的磁场。这个保护性区域延伸数千英里，直入太空，其磁性影响从全球通信、动物迁徙到天气模式等各个方面。但这个对地球生命具有重要意义的磁场在过去200年中减弱了15%。科学家称，这可能是地球两极将要翻转的迹象。

　　专家认为，地球两极目前正处在翻转的阶段，但他们不能确定何时发生。一旦翻转，地球生命将暴露在具有穿孔突破臭氧层能力的太阳风中。这将给人类带来毁灭性影响，会毁掉电网，从根本上改变地球气候，大幅提高患癌率。

　　英国利物浦大学地球、海洋与生态学教授理查德-霍姆表示：“这是一件非常严肃的事。你设想一下，要是你的电力供应瘫痪几个月，会造成什么样的后果。如果这段时间没有电，许多人就会无法正常工作。”

　　地球气候会彻底改变。事实上，丹麦科学家最近开展的一项研究表明，全球变暖直接和磁场而不是二氧化碳排放有关。研究人员指出，由于进入大气层的宇宙射线减少，地球正经历一个低云覆盖的自然周期。

　　地面辐射也会增加。专家估计，暴露在宇宙射线中的整体曝光率将翻一倍，这会明显增加癌症死亡率。研究人员预测，地球两极发生翻转期间，每年将有10万人死于宇宙辐射水平的提高。英国伦敦大学学院马拉德空间科学实验室的科林-福西斯博士说：“辐射将比人造臭氧洞产生的多3到5倍。与此同时，这些臭氧洞还会变得比以前更大更长命。”

　　磁层是地球周围一个很大的区域，由地球磁场产生。它的存在意味着太阳风的带电粒子无法穿越磁力线，在地球附近偏离飞行轨道。各国空间机构现在正认真考虑这个威胁。2013年11月，作为“蜂群”任务的一部分，3艘航天器发射升空。该任务的目标是弄清楚地球磁场正在发生什么样的变化。科学家希望通过这个任务绘制出更好的地球磁场地图，帮助他们更好了解太空天气对卫星通讯和全球定位系统的影响。

　　福西斯表示：“我们对地球内部有个基本了解，但我们不知道的依然有很多。我们没有完全了解地球磁场是怎样产生的、它发生变化的原因以及发生这些变化的时间表等。”蜂群任务将提供当前的地球磁场地图。但科学家已用一个惊人来源——古老陶器发现地球磁场削弱的历史证据。

　　这些研究人员发现，这些古老容器可能扮演着磁场时间囊的角色。这是因为它们含有磁铁矿。古老陶器制成时，磁铁矿物质就会像罗盘针一样对准地球磁场。通过检查史前和现代的陶器，科学家发现地球磁场已在过去几个世纪内发生显著变化。他们发现，地球磁场正处在一个不稳定的持久状态中。磁场向北漂移，地球两极每隔几十万年发生翻转，所以指南针会指向南而不是北方。

　　如果地球磁场继续变弱，再过几十亿年，地球就会死亡，变得像火星一样。科学家说，火星曾是一个海洋世界，海水干涸后，生命无法生存。但科学家称，从地心角度来看，地球磁场变弱的速度太快，不会简单地自行消亡。古老陶器的证据表明，地球两极可能将要经历另一个翻转。

　　英国地质调查局说，地球两极的磁场每隔几百万年发生平均四五次逆转，地球目前正处在逾期一个相似事件的阶段。福西斯表示：“我们现在不能准确判断地球磁场是不是将要发生翻转。我们只能记录下170万年左右的地球磁场情况。在这个时间的1%到15%内，都有可能发生一次翻转。”

　　一旦发生翻转，就会使地球磁屏在几千年内持续变弱，削弱地球防御力，使宇宙射线穿破大气层。英国兰卡斯特大学太空科学家吉姆-维尔德表示：“地球拥有一个双层防护罩。太空充满对生物组织造成严重伤害的物质。如果地球没有大气层，这些有害物质就会击中我们。地球磁场保护大气层免遭太阳风的伤害。”

　　福西斯说：“一些推测性研究显示，地球磁场变弱时，我们就会看到大气对流层的云层覆盖度增加以及两极臭氧洞变大。这在北半球会特别明显。臭氧洞区域内的臭氧可能最多失去40%，这远大于现在失去的臭氧量。”

　　事实上，证据显示一个地区已开始发生翻转。霍姆表示：“南大西洋异常区变得越来越大，已经成为一个不容忽视的问题。在该地区上空飞行的卫星比在其他地方遇到的问题更多。天体物理学卫星飞行到这个位置时被迫关闭。但根据我的观点，这不是个好现象，因为你将无法研究巴西雨林。”

　　美国宇航局磁层科学家莫娜-凯塞尔博士表示：“非常强的带电粒子可能对卫星和宇航员造成不利影响。”但科学家指出，虽然磁性翻转会对人类带来一些问题，却不会成为一个毁灭性事件。霍姆说：“地球以前经历过许多逆转，但没有证据显示它们和任何大规模灭绝等灾难性事件有关。”

　　不是所有弱磁场的影响都有害。太阳风冲击地球大气层时，每晚都会看到更加壮观的极光景象。但科学家还需进行大量研究，才能了解地球深处的特性。地心是一个敌对世界，它里面类似于太阳表面的压碎力和温度使人类的科学认识和能力受到很大限制。

　　维尔德表示：“这不是一个危言耸听的理论。我们已经掌握证据，但还需进行更多研究才能了解地球两极翻转带来的影响。我确信我们完全有能力找到一个解决方案。”(孝文)

http://tech.sina.com.cn/d/2014-02-07/09239143859.shtml