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地球是一个“电磁铁”

2021-12-13 16:22:33

由于地球磁场主要是由地球大气圈产生的,因此大气可以被看作是一个巨大的“电螺旋管”。通电螺线管显示出的磁性类似条形磁体,一端等同于北极,另一端则相等于南极。在螺线管中插入铁心时,由于铁心被磁化,磁场将大大加强。这样,螺线管被套在铁心上,就形成了一个电磁体,它的磁性比螺旋管强。

因此,在将大气视为一个巨大的“通电螺旋管”的同时,也可将地球表面内的部分(地球内部圈层)看作是插入这个巨大“通电螺线管”中的“铁芯”。因为“铁心”被磁化了,地球的磁场便大大增强,所以地球就像个“电磁铁”。地球磁场主要是由这一巨大的“电磁”产生。由于地球内部各种物质分布的差异,以及其它因素(如温度、压力等),磁核在地球内部就是由磁核构成的。

古地磁证据表明,远古的地球磁场与现在的非常不一样。举例来说,在不同的时期,磁极的位置基本上不同。也就是说,磁极可以移动数千里的距离。并已发现地球磁场能突然转变极性方向,从而使得磁北极成为磁南极,磁南极成为磁北极。

对这些出现在地球磁场中的怪异现象,让人们感到迷惑不解。因此,人们在探讨地磁起源的同时,试图对这些现象进行解释,但是至今还未能对地球磁场这些奇异现象的成因作出满意的解释。因此,能否用大气产生地球磁场这一理论来解释地球磁极迁移现象和地球磁场倒转现象?

除了地球内部的物质运动之外,地球的绕轴旋转、绕日公转等运动也是人们熟悉的自然现象。如果有旋转,则有赤道面;如果有旋转,则有轨道面,也就是黄道面。黄道面和赤道面的交角称为黄赤交。当前的黄赤交角度为23°26'。当地球绕其轴自转时,另一方则绕日运行,其位置随时发生改变,这将影响到地球的旋转。

事实上,地球的自转确实发生了改变。从黄赤交角度看的角度,不是固定的都能证明这一点。任何地球自转状态的变化,都将导致大气运动的随之而来。正如舞台上,舞者身上的服装随着演员舞姿的变化而变化。因为大气层的运动改变了,即通过地球这个巨大的“磁铁”的电流改变了,按照安培定律,地球的磁极就会偏离原来的位置。所以,地球磁极的迁移现象,正是由于地球运动的改变。引起地球运动变化的因素是多方面的,地球自身或地球外空间的某些作用可能会对地球运动产生影响。举例来说,地壳运动有可能对地球自转状态产生影响。

在地球的磁场中,会突然改变极性方向,使得磁北极成为磁南极,磁南极成为磁北极。在过去地质时期,地球磁场的倒转曾多次发生。

地磁翻转现象是一个较为复杂的问题。大气层运动产生地球磁场的理论认为,大气中正负带电粒子在随地球一起转动时,会产生两极相反的磁场。两极相反的两个磁场,大多数磁力都抵消,但是并没有完全抵消,因此地磁磁场是产生的。

既然地磁是由两个两极相反的磁场共同作用而形成的,在地球不同的地质时期,这两个磁场的强度会因大气条件(大气的组成、温度、分布和移动等)而改变。某个时间内,由某种带电粒子产生的磁场比(或者较弱)另一粒子与其相反的电荷产生的磁场强。下一段时间,如果大气状况发生改变,由这类带电粒子产生的磁场有可能弱于(或强于)另一粒子与其相反的电荷形成的磁场。一旦这种情况发生,地球磁场将出现一次翻转。

熟悉电磁的人都知道,当电流通过电磁铁的电流改变方向时,电磁铁的南北极对调。因为大气的变化,大气中的负电性和负电性粒子的相对运动也在发生变化,当这种变化达到一定程度,导致地球的大“电磁铁”的电流方向发生逆转,此时地球的南北磁极就会对调。

大地只是沧海一粟而已。就像地球上的很多自然现象都要受到外部因素的影响,地球磁场也不是孤立的,而是要受到外部影响。举例来说,太阳风的磁场作用于地球磁场,形成一个类似于太阳风的区域,它被太阳风环绕,形成了磁层。地磁是一个更复杂得多的问题。现在,科学家们正在研究它。

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