地球磁場的表現(xiàn)很奇怪。最近幾個月，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)地磁北極的移動速度遠超預(yù)期——從加拿大北極向西伯利亞加速。位置的變化如此之大，以至于專家們不得不對世界磁場模型(磁場的大規(guī)模表示，在世界各地的導(dǎo)航系統(tǒng)中廣泛使用)進行臨時更新。

導(dǎo)致這一意外變化的原因尚不清楚，但一些科學(xué)家后來提出，這可能與“地磁震動”有關(guān)。地磁震動是上世紀70年代發(fā)現(xiàn)的一種現(xiàn)象，當時磁場以隨機的間隔突然加速。

最重要的是，一些專家曾表示，磁場是由于反向作用，也就是說南北磁極互換了位置。兩極顛倒的間隔是不規(guī)則的，但通常每百萬年發(fā)生幾次。目前，人們認為地球已經(jīng)“遲來”了。

在接受《新聞周刊》電子郵件采訪時，美國利茲大學(xué)地球物理學(xué)副教授菲爾·利弗莫爾說:K表示磁場的變化。

地球磁場是什么?它是做什么的?

地球磁場環(huán)繞著我們的星球，就像一個無形的力場，保護著地球表面的生命——包括至關(guān)重要的電子基礎(chǔ)設(shè)施，如衛(wèi)星和電網(wǎng)——免受來自太陽的有害輻射。根據(jù)對古代巖石的研究，盡管地磁場至少有30億年的歷史，但它的結(jié)構(gòu)卻顯示出隨時間的持續(xù)波動，其中最顯著的包括在其歷史上發(fā)生過數(shù)百次的全球極性逆轉(zhuǎn)。

從國防系統(tǒng)到智能手機應(yīng)用程序，許多導(dǎo)航系統(tǒng)都依賴于對磁場的準確了解來確定方向，這強調(diào)了理解磁場如何以及為何變化的重要性。

為什么會移動?

地球的磁場是由地球內(nèi)部的液體內(nèi)部產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的鐵水。就像我們多變的天氣和氣候受大氣運動的影響一樣，磁場也在不斷地運動。地核的動力學(xué)是很難理解的，主要是因為地核在地球表面被地幔(大約3000公里(1864英里)厚的巖石)與我們分開。然而，由地面天文臺和衛(wèi)星組成的全球網(wǎng)絡(luò)測量磁場的變化，以及地核的計算機模型，使我們能夠洞察地球中心的動態(tài)。

地磁北極通常移動的速度有多快?這種變化是如何發(fā)生的?

1831年，詹姆斯·克拉克·羅斯(James Clark Ross)第一次探險發(fā)現(xiàn)了北極，那里的磁場垂直向下。隨后的探險，以及從地球表面和太空進行的全球觀測，使北極的歷史得以重建。1990年以前，北極以穩(wěn)定的速度移動，速度約為0-15km/yr (0-9m/yr);但在20世紀90年代，它的速度急劇增加到現(xiàn)在的50-60公里/年(31-37m/年)。

北極的位置似乎是由兩塊磁場之間的拉鋸戰(zhàn)控制的:一塊在西伯利亞下面，一塊在加拿大下面:加拿大磁場的減弱解釋了北極的加速。

這種變化與地磁震動有什么關(guān)系?

地磁震動是在地球表面測量到的磁場行為的一種突然變化，特別是其隨時間的變化率，而且常常是地理上局部的。抽筋經(jīng)常發(fā)生，比如最近的抽筋發(fā)生在2007年、2011年和2014年。盡管北極最近也表現(xiàn)出與歷史行為不同的變化，但它在過去幾十年里持續(xù)的速度意味著它與地磁震動沒有明顯的聯(lián)系。

地磁北極什么時候到達西伯利亞，之后會去哪里?

北極在2017年晚些時候越過了國際日期變更線，現(xiàn)在位于世界的“另一邊”，從加拿大向西伯利亞移動。如果它繼續(xù)沿著目前的軌道和速度前進，20年內(nèi)將到達西伯利亞。預(yù)測地磁場是非常困難的，但極有可能在未來回到加拿大。

磁場下一次翻轉(zhuǎn)是什么時候?上次發(fā)生了什么?

上一次的全球反轉(zhuǎn)發(fā)生在78萬年前的布魯尼斯-松山，盡管一次失敗的反轉(zhuǎn)發(fā)生在約4.1萬年前的Laschamp事件，當時該磁場暫時反轉(zhuǎn)，并迅速回到之前的極性。

磁場翻轉(zhuǎn)大約每百萬年發(fā)生三次，再加上目前全球磁場以每世紀約5%的速度減弱的趨勢，導(dǎo)致人們猜測地球可能正在走向逆轉(zhuǎn)。

生命顯然在多次磁極倒轉(zhuǎn)中幸存了下來，的確，早期人類成功地經(jīng)歷了拉尚事件。然而，目前還不清楚全球磁場的變化會對動物產(chǎn)生怎樣的影響。例如，動物在遷徙過程中可能會利用磁場來進行長距離的導(dǎo)航。