全球磁场减弱将使地球变成火星？至少需要9万年！

               吉林大学：杨学祥，杨冬红

      据悉，欧洲相关科学家经过一系列检测发现，南大西洋区域已经出现了磁场异常现象。事实上，自上世纪七十年代以来，不少科学家就发现地球磁场强度正在不断下降，如今部分地区更是已经下降了约9%，这片磁场异常的区域正在不断扩大，欧洲科学家也明确指出，这一现象意味着未来地球很可能会出现南北极磁极翻转。根据相关科学家研究分析，每隔25万年地球磁场大概就会出现一次翻转，而磁场对于地球上大多数生物而言，也就相当于是它们的导航系统，一旦地球磁场翻转将会导致大多数生物无法适应。与此同时，伴随着氧气减少很可能会导致生物灭绝。

      事实上，火星就是一个显著的例子。对此，欧洲科学家直言，其实40亿年之前火星也是一颗宜居星球，但由于磁场突然消失、太阳风肆虐火星，导致海洋和大气层不复存在，或许未来地球也或将步火星的后尘。

       但是，地球进入冰期，火星的大气消失，都需要其公转轨道偏心率达到最大值的漫长变化过程。据科学家推测，下次地球冰期将在9万年后发生，对于人类而言，我们至少还有9万年来应对灾害的来临。

相关报道 

欧洲科学家发现：全球磁场明显减弱，地球或摇身一变成火星？

7小时前 即刻视点

      近段时间，在全球气候变化的影响下，世界各国极端天气频发，各种自然灾害不断，而地球生态环境的变化则是一大重要影响因素。事实上，人类、生物能够在地球上生存，除了与氧气、水密不可分之外，地球磁场也是一个十分重要的因素，如果没有地球磁场的存在，可能大气层早就不复存在，届时地球上的海洋将会消失不见，也就不可能诞生出生命了。随着时代的不断变化，欧洲科学家最近发现地球磁场正在不断减弱，部分地区甚至已经减弱了约9%。

      据悉，欧洲相关科学家经过一系列检测发现，南大西洋区域已经出现了磁场异常现象。事实上，自上世纪七十年代以来，不少科学家就发现地球磁场强度正在不断下降，如今部分地区更是已经下降了约9%，近年来经过这些地区的飞机和卫星也时常会发生故障。对此，相关人士指出，由于地球磁场出现明显减弱，就导致太阳风更容易侵袭这些地区，从而会致使一些电子设备失灵。

      然而，不幸的是，这片磁场异常的区域正在不断扩大，欧洲科学家也明确指出，这一现象意味着未来地球很可能会出现南北极磁极翻转，而这也绝非是天方夜谭。根据相关科学家研究分析，每隔25万年地球磁场大概就会出现一次翻转，而磁场对于地球上大多数生物而言，也就相当于是它们的导航系统，一旦地球磁场翻转将会导致大多数生物无法适应。与此同时，伴随着氧气减少很可能会导致生物灭绝。

       对此，欧洲科学家猜测，可能之前五次生物大灭绝中，都出现了地球磁场翻转导致悲剧发生的情况。要知道，地球因为强烈的磁场才能抵挡太阳风的侵袭，而如果未来地球磁场加速减弱的话，太阳风便会到达大部分地方，届时只能在南北极才能看见的极光，或许会覆盖全球。在此种情况下，太阳风便会逐渐把水分子分解为氢原子和氧原子，长此以往下去的话，地球上的海洋或将不复存在。

      事实上，火星就是一个显著的例子。对此，欧洲科学家直言，其实40亿年之前火星也是一颗宜居星球，但由于磁场突然消失、太阳风肆虐火星，导致海洋和大气层不复存在，或许未来地球也或将步火星的后尘。不过，随着科学技术的不断发展，人类已经掌握了各种先进航天技术，未来离开地球寻找新家园也将成为可能。

https://mini.xnnews.com.cn/r/6a74637eedd0a430_4.html?from=sgxxl&page=info&usid=%u5C40%u57DF%u7F51z7JN

欧洲科学家：地球磁场正在减弱，未来极光覆盖全球，海洋不复存在

2022-02-05 16:01:00 天天快报

       地球能够诞生生命与氧气和水密不可分，但还有一个重要因素，地球磁场，如果没有磁场太阳风将肆虐地球，大气层早已不复存在，海洋也将消失，就更不可能诞生生命了。而最近欧洲天文学家发现地球磁场正在减弱，部分地区甚至减弱了9%，这意味着什么，我们一起来看看吧。

       欧洲科学家检测，地球磁场正在减弱，从非洲到南美洲之间的南大西洋区域出现磁场异常，自上世纪70年代就被发现磁场强度正在下降，如今已经下降了9%。并且，近年来经过该片区域的卫星与飞机时常发生故障，据专家分析，应该是磁场减弱导致太阳风更容易侵袭这片区域从而导致电子设备失灵。

      不幸的是，磁场异常的区域正在不断扩大，科学家认为，这一现象意味着未来地球磁场很可能出现南北极磁极翻转，这一现象并非天方夜谭。据研究显示，地球磁场大约每隔25万年就会发生一次翻转，对于地球上的许多动物来说磁场相当于它们的导航系统，一旦磁极翻转将导致生物无法适应，并且会伴随氧气的减少导致生物灭绝，科学家猜想，之前的五次生物大灭绝中就有磁极翻转导致悲剧发生的情况，这意味着第六次物种灭绝可能不远了。

       正因为地球有强烈的磁场才能抵挡住太阳风的侵袭，如果未来磁场强度继续减弱的话，太阳风会经过全球大部分地方，首先肉眼可见的就是，以往只有在南北极才能看到的极光将会覆盖全球。而太阳风的危害我们是知道的，经过一段时间太阳风的侵袭，大气层将会变得越来越稀薄，当磁场继续减弱大气层不足以抵挡住太阳风时，太阳风将会来到地球表面。我们都知道水分子是由氢原子和氧原子构成的，而太阳风可以把水分子分解为氢原子和氧原子，长此以往海洋将不复存在，地球上的生命也将面临灭绝的风险。

        宜居星球，处于太阳系的宜居带，有着丰富的水资源和大气层，然而不知为何，火星上的磁场突然消失，导致太阳风肆虐火星，大气层和海洋也不复存在，也许未来地球也会步火星的后尘。所幸的是人类现在已经掌握了不少先进技术，如空间站、人造太阳等，未来离开地球寻找新的家园也将成为可能。

https://news.jxcn.cn/p/20220205/34442345.html?m=aee15d25f4f5af9993bd9419cbc611b4

     全球变暖导致地球磁场减弱

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。

      我们必须注意到，黄石火山历史上发生的三次喷发时间，分别是210万年前、130万年前和64黄石

       末次冰期已过去1万2千年，目前就是黄石火山喷发最危险的时候，全球变暖、地磁减弱、超级灾害链接连发生，这些都是前兆。

      我们在2007年中国首届灾害链学术研讨会论文集上指出，近期科学研究的一系列成果揭示了冷气候、台风、强潮汐、禽流感世界大流行和强震相互对应的规律和物理机制，对气候及其相关灾害的预测有重大科学意义。规律表明，在拉马德雷冷位相时期，全球强震、低温、飓风伴随拉尼那、禽流感伴随厄尔尼诺将越来越强烈。印尼地震海啸发出了自然界对人类的警告：拉马德雷冷位相时期的灾害链已经启动，人们必须有所准备。8年的科研实践正在验证这一理论预测[1]。

       2016-2020年气象灾害、地质灾害和经济灾害进入集中爆发时期，对京津冀地区发展有重大影响，我们称之为气象-地震-经济超级灾害链。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-972518.html

杨冬红， 杨学祥. 直面巨灾威胁：气象-地震-经济超级灾害链周期及其预测方法. . 第三届中国防灾减灾之路学术研讨会:纪念唐山抗震40周年暨平安京津冀学术研讨会论文集。 2016:201-208. 2016-中国防灾减灾之路。主编：高建国。出版社：气象出版社出版时间：2016-07-01

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.

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-811973.html 

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1112334.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1322939.html

        地球极端生存环境的公转轨道周期

      我们在2006年撰文指出， 大气层对行星具有保温作用。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向远离太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当多的大气质量。

       近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093，地球的偏心率为0.017，金星的偏心率为0.007。近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比，因此，近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失比较多，大气非常稀薄。大气层可以保持地表的气温，大气的流失降低地表气温，这是10万年冰期周期与地球轨道偏心率10万年变化周期对应的原因，地球轨道偏心率变化范围为0.017~0.067，在偏心率最大时对应冰期的出现。强磁场对大气也有保护作用。

      事实上，近日行星中，水星与火星的公转轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093，大气密度分别为极其稀薄和稀薄，表面温度也最低，水星平均地表温度为179℃（最高为427℃，最低为零下173℃，因为距离太阳最近），火星表面平均温度零下55℃。地球的偏心率为0.017，处于中等水平，大气密度标准，表面平均温度为15℃。金星的偏心率最小，为0.007，其表面的平均温度高达462°C，是太阳系中最热的行星。近日行星的数据表明，天文冰期理论得到精准的认证（近日行星公转轨道偏心率大时，大气稀薄，表面温度低）。

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      太阳风

      太阳风，非常具有侵蚀性。它们主要由带正电的质子和带负电的电子组成，会以极高的速度从太阳表面冲出。当这些带电粒子在靠近行星时会产生电场，电场会加速带电粒子离开大气，使得行星难以持大气的存在。火星就是因为这样的过程而失去了原有的大气。

　　我们的地球之所以没有迎来与火星一样的结局，是因为它拥有一个旋转的铁核可以产生磁场。地球的磁层就像一个屏障，它能让太阳风发生偏转，阻止太阳风对大气层的侵蚀，从而保护地球生命免受紫外线辐射的伤害。地球公转轨道偏心率大小适中，是生命存在的基本条件。

https://finance.sina.com.cn/tech/2021-08-02/doc-ikqciyzk9009964.shtml?cre=tianyi&mod=pchp&loc=5&r=0&rfunc=79&tj=cxvertical_pc_hp&tr=12

       马文号(MAVEN)是火星大气与挥发物演化探测器的英文缩写，是世界上第一颗专门用于研究火星高层大气的探测器。它于2013年11月18日发射，2014年9月22日进入环绕火星的椭圆轨道。它曾在火星北半球发现了紫外线极光，并在高层大气中探测到神秘的尘埃云。

      火星大气去哪儿了?

       科学家们在火星表面或一定深度都没有发现充足的含碳矿物，这些证据否认了人们曾经的猜想——火星上曾经浓厚的二氧化碳被埋藏到地下。那么，会不会有一种可能：火星大气逃逸、消散到太空中，可能是火星气候变化的主要原因。马文号就通过测量火星高层大气与太阳和太阳风的相互作用，研究出了火星大气的逃逸过程。

       原来，由于火星没有全球性的磁场，太阳风可以直接抵达火星，将火星高层大气中的带电离子驱赶走。而我们所身处的地球，由于有磁场的保护，带电的太阳风离子就无法直接抵达地球大气层。这也致使太阳风离子对地球和火星上的大气产生了不同的影响。马文号测量了火星大气中离子的总逃逸速率及其速率变化，探测结果发现，过去40亿年中，火星大气粒子逃逸对气候变迁有巨大影响。

      据探测，火星大气的逃逸主要发生在三个区域：一是火星面向太阳风一侧，该侧火星大气被太阳风电离后“吹”到火星阴面并逃逸出大气层，占大气逃逸总量的75%;二是极区上空，占火星大气逃逸总量约25%;三是绕火星的延展云层，仅占火星大气逃逸总量的很小一部分。不仅仅是太阳风，不时出现的太阳风暴对火星大气的影响更为显著。尤其是在太阳系形成早期，太阳风暴出现的几率更为频繁。当太阳风暴击中火星大气层时，大气逃逸速率将提高约10～20%。平均每秒约有100克的火星大气被“吹走”，相当于两个鸡蛋的质量。

      目前，火星上仍残存着稀薄的大气层。

https://www.sohu.com/a/195598889_221039

      行星轨道偏心率大才是行星大气丢失的主要原因

      问题来了：金星也没有全球性的磁场。在金星上会有很强烈的磁场，但是这种磁场还要比地球的弱一些。因为这种磁场的产生是由于电离子与太阳风之间出现了相互作用所导致。与地球上的磁场完全不同，地球上的磁场能够保护大气层，而金星上的磁场无法去保护大气层，也不能抵抗宇宙中的辐射。那么，谁保护了金星的浓密大气？

  彗星的彗尾是怎样形成呢？17世纪时，牛顿认为彗尾是由于光的斥力作用，即太阳辐射压力。后来发现太阳风是彗星产生彗尾的主要作用力。所谓太阳风就是太阳向外喷射出的高能粒子流，太阳风的平均速度是每秒300～500千米，对彗星造成强大的推斥力。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力，所以彗尾要在彗星接近太阳时才出现，彗尾的方向永远背向太阳。当轨道偏心率极大的彗星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将彗发物质吹走，形成背光的彗尾；当彗星向离开太阳的方向运动时，彗发和彗尾收缩。彗星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的质量，相当于彗星质量的0.1%到1%。显而易见，短周期彗星的生命时期是短暂的。彗核表面物质在接近太阳时不断转变为彗发和彗尾，被太阳风吹散到太空。

       类比于彗星质量的消失，我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向离开太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因，也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093；而地球的偏心率较小，为0.017，金星的偏心率更小，为0.007。显然，近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失，就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多，大气非常稀薄。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-696517.html

      我们在2006年撰文指出， 大气层对行星具有保温作用。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向远离太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当多的大气质量。

       近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093，地球的偏心率为0.017，金星的偏心率为0.007。近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比，因此，近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失比较多，大气非常稀薄。大气层可以保持地表的气温，大气的流失降低地表气温，这是10万年冰期周期与地球轨道偏心率10万年变化周期对应的原因，地球轨道偏心率变化范围为0.017~0.067，在偏心率最大时对应冰期的出现。强磁场对大气也有保护作用。

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       米兰科维奇循环的天文冰期理论：火星目前处于轨道偏心率较大的大冰期时期，地球处于轨道偏心率较小的间冰期时期，金星处于轨道偏心最小的极热期时期。

       轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时产生的大气丢失，是冰期产生的根本原因。大气稀薄也是与冰期伴随的生物灭绝的原因。而地球的是10万年和41.3万年等，于0.005至0.058间变化（见米兰科维奇循环）

      在八大行星中金星的轨道最接近圆形，偏心率最小，仅为0.006811。火星和地球10万年后也有可能变为金星目前状态，目前没有成为金星目前状态的可能。

      火星的轨道偏心率最大，为0.093，地球的偏心率为0.017，金星的偏心率为0.007。在10万年的周期内，地球既不能变为金星（极端温室效应），也不能变为火星（极端低温），地球上的生命也不会灭绝。

       科学的缺席和科普的误读，必须得到及时的纠正。

       为什么人类不愿深入研究金星呢？越了解金星，便越觉得“绝望”： 是公转轨道偏心率最小惹的祸。

       火星大气的消失是公转轨道偏心率变大惹的祸。使火星公转轨道偏心率与地球的公转轨道偏心率相同，火星环境才能适于人类生存。

       当地球公转轨道偏心率（变大或变小）变得不适于生命存在，火星或金星的公转轨道偏心率至少有一个会变得适于生命存在。人类总会找到适于生命存在的星球。

参考文献

1.   RichardA. Kerr. End of the Sunspot Cycle? 2011-6-14,FollowScienceNOW on Facebookand Twitter.http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/06/end-of-the-sunspot-cycle.html

2.   杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677.

Yang X X, Chen D Y. Study oncause of formation in Earth’s climatic changes. Progress in Geophysics (inChinese), 2013, 28(4): 1666-1677.

3.   杨冬红，杨学祥。全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”。地球物理学进展。2008Vol. 23 (6): 1813～1818

Yang D H, Yang XX. The hypothesis of the ocesnic earthquakes adjusting climate slowdown ofglobal warming. Progress in Geophysics (in Chinese), 2008, 23(6): 1813-1818

4.   http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-905236.html

5.   http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-906205.html

6.  杨冬红, 杨学祥.北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性[J]. 地球物理学进展, 2014, 29(2): 610-615.

YANG Dong-hong, YANG Xue-xiang. Studyon the relation between ice sheets melting and low temperature in NorthernHemisphere. Progress in Geophysics. 2014, 29 (1): 610～615.

7.杨学祥, 陈殿友. 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系. 地壳形变与地震,2000,20（3）：39~48

8.杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006，21（3）：

1023-1027

Yang Donghong,Yang Xxuexiang, Liu Cai. Global low temperature, earthquake and tsunami (Dec. 26, 2004) inIndonesia[J].Progress in Geophysics, 2006, 21（3）: 1023～1027.

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1298047.html