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地球是一個電磁鐵

2019-05-11 分享 返回列表

    

        地球磁場主要由地球的大氣圈產生,因而可把大氣看成一個巨大的“通電螺線管”。通電螺線管表現出來的磁性與條形磁鐵相似,它的一端相當于北極,另一端相當于南極。當給螺線管內插入鐵芯時,由于鐵芯被磁化,磁場就會大大增強。因此把螺線管套在鐵芯上,就構成了一個電磁鐵,電磁鐵的磁性比螺線管的磁性強。
        由此,在把大氣看成一個巨大的“通電螺線管”的同時,還可以把地球地殼表面以內的部分(地球的內部圈層),看成是插在這個巨大“通電螺線管”內的“鐵 芯”。由于這個“鐵芯”被磁化,地球磁場便大大加強,這樣地球就像是一個“電磁鐵”。地磁場主要由這個巨大的“電磁鐵”產生。在地球這個巨大“電磁鐵”的 “鐵芯”被磁化的情況下,由于各種物質在地球內部的分布情況不同,加之其他因素(如溫度、壓力等)的影響,在地球內部就形成了磁核。
        古地磁學的證據表明,古代的地球磁場與現在的磁場極為不同。例如,在各個不同時期,磁極的位置基本不同。這就是說,磁極可能遷移了幾千里路。并且人們已經發現,地球磁場能夠突然轉換極性方向,使磁北極變成磁南極,磁南極變成磁北極。
對于地球磁場出現的這些奇怪現象,使人們既困惑又感興趣。于是人們在探究地球磁性起源的同時,也試圖對這些現象加以解釋,但至今也沒有對地球磁場這些奇 怪現象的成因,做出令人滿意的解釋。那么,是否可以用大氣產生地球磁場的理論,解釋地球磁極遷移現象和地球磁場倒轉現象?
        地球除自身內部的物質運動外,它的繞軸自轉運動和繞日公轉運動,是人類最為熟悉的自然現象。有自轉,就有赤道平面;有公轉,就有軌道平面,即黃道平面。 在黃道平面與赤道平面之間有一個交角,叫做黃赤交角。目前的黃赤交角是23°26‘。地球一邊繞軸自轉,一邊繞日公轉,在天空的位置時刻變化,這種情況會 影響地球的自轉狀態。
        實際上,地球的自轉狀態的確發生著變化。由黃赤交角的度數,并非是固定的就可以證明這一點。而地球自轉狀態的任何改變,都會使大氣的運動隨之發生變化。 這就如同舞臺上,舞蹈演員身上的舞衣隨同演員舞姿的變化而變化一般。由于大氣的運動發生了變化,即通過地球這個巨大“電磁鐵”的電流發生了變化,根據安培 定律,地球的磁極便會偏離原來位置。因此,地球磁極遷移的現象,就是由于地球運動變化所致。造成地球運動變化的因素是多方面的,來自地球本身或者地球以外 空間的某些作用都有可能對地球的運動產生影響。例如,地殼的運動就有可能對地球自轉的狀態產生影響。
        地球磁場的確有可能突然轉換極性方向,使磁北極變成磁南極,磁南極變成磁北極。地球磁場的倒轉在過去的地質時期曾經發生過很多次。
關于地球磁場的翻轉現象,是一個比較復雜的問題。大氣運動產生地球磁場的理論認為,大氣中的正負帶電粒子在隨同地球一起旋轉時,產生了兩個極性相反的磁場。這兩個極性相反的磁場,大部分磁性都抵消了,但并沒有全部抵消,這樣就產生了地磁場。
        地磁場既然由兩個極性相反的磁場共同作用形成,那么在地球各個不同的地質年代,由于大氣情況(大氣的成分、溫度、分布及運動等)的不同,這兩個磁場的強 弱會發生變化。在某一個時期里,某種帶電粒子所產生的磁場強于(或者弱于)另一種帶有相反電荷的粒子所產生的磁場。在接下來的另一個時期,如果大氣的情況 發生變化,這種帶電粒子所產生的磁場就有可能又弱于 (或者強于)另一種帶有相反電荷的粒子所產生的磁場。當此種情況發生時,地球磁場就會出現翻轉的現象。
        了解電磁鐵的人都知道,當流過電磁鐵的電流改變方向時,電磁鐵的南北極就會對調。由于大氣的變化,大氣中正、負帶電粒子相對運動的情況也在發生變化,當 這種變化達到一定程度,致使這一相對運動發生逆轉時,地球這個巨大“電磁鐵”的電流方向就會改變,這時地球的南北磁極就會對調。

        地球只是宇宙中的滄海一粟。同地球上的許多自然現象經常要受外界作用的影響一樣,地球磁場也不是孤立的,它會受到外界影響。例如,太陽風磁場對地球磁場 施加作用,形成一個被太陽風包圍的、彗星狀的地球磁場區域,這就是磁層。地球磁層是一個更為復雜的問題。目前,科學家正在對其進行研究。

    


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