地球是块大磁体

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喂，小璐，你在看什么呀？

啊，原来是指南针！

咦，为什么指南针能指示方向呢？

它是用磁石做成的吧。

小璐，你拿着磁铁棒的S极靠近的话，指南针上指示北方的指针就转过来了吧！

接下来，用磁铁棒的N极靠近的话……

啊，这次它转跑了！

嗯，原来如此……这么说来，难道……

难道在地球的北极有磁铁棒的S极！？

我们去北极瞧瞧吧。

喂， S极在哪儿呢?

小诺，好冷啊，我们回去吧！

地球物理研究所

啊，你们都到过北极啦!?

但是，我们没有找到S极……

哈哈哈哈！神通广大的小诺，

难道你认为在北极会有这样的磁铁棒的端头突出着吗？

并不是你想的那样，其实地球本身就是一个大磁体！

啊？地球是块大磁体！？你们认为没有找到的S极其实就在你们的脚下！

太大了，我们都没注意到。

地球的磁场叫做地磁场！

今天我们就来聊聊地磁。

宇宙空间中充斥着宇宙射线，宇宙射线是一种具有相当大能量的带电粒子流。

太阳也向太阳系连续地以很高的速度和不稳定的强度释放着带电粒子流。

太阳风高速地向地球飞去。

地球磁场就像屏障一样，在这些粒子流的袭击中保护着地球。

如果没有了地球磁场的屏障，地球的大气就会被太阳风吹散。

生物体就会受到宇宙射线的影响，视神经受损，身体细胞遭到破坏。

生物细胞可能发生突然变异，或是灭绝！

也就是说，如果没有了地球磁场，生物就无法生存下去了？

啊！这些我之前都不知道！

由于有了地球磁场的保护，我们才能安心地生活和学习。

不过，地球的磁场也是经常发生变化的，就像个顽皮的小孩子。

有时增强，有时减弱，有时方向和磁极的方位也会发生变化。

由地球的自转轴决定的“北极”和地球磁场决定的“磁北极”如图所示，并不是同一个地方。

目前，磁北极位于偏离北极11.5°的格陵兰岛西北部。

磁北极在漫长的时间里，其位置也在逐渐变化着。

高斯 1777-1855

19世纪20年代，德国著名数学家高斯(C. F. Gauss)发表了关于地球磁场的理论，将地球视为一个具有均匀磁场强度的球体。100年间地球磁场强度减少了7%。

今后会变成什么样子呢……1 000年以后，地球磁场的状态会发生变化，在北半球很多地方也能看到极光了。

而且，地球磁场这样继续减弱下去的话，1 200年以后地球的磁场就会变成零。

但是能看到极光的话，也不错啊？

但与此同时，宇宙线会射进来，破坏臭氧层，有害的紫外线也会畅通无阻地照射到地球上！

噢噢，听起来还是不太妙啊！

距今70万年前，似乎也曾发生过这样的磁场消减和地球磁场倒转。

啊？这是怎么调查出来的啊？

火山熔岩形成的火山岩里，记录着那个时代的磁场方向。

在世界各地的火山岩里发现了与现在磁场方向相反的磁化物！

地磁倒转的历史

由此得出，地球在漫长的历史过程中，反复发生着地磁消减和倒转的现象。

在此期间，由于环境发生了巨大的变化，大量的生物死亡（灭亡）了。

有学说认为，白垩纪末期发生的恐龙大灭绝也是因为地球磁场的变化而导致的。这么看来，地球磁场十分重要啊！

但是，它到底是如何形成的呢？

这个秘密隐藏在地球的内部。

我们还是赶紧问问研究这个领域的专家吧。

刚才你们在聊“地球是块大磁体”的话题吧。

地球可不是像磁铁棒那样单纯的东西啊。

地球内部的铁和镍等物质达到高温后会失去磁性。

因此地球并不是永久的磁铁，而是被认为是“电磁铁”。

电磁铁是在电流通过线圈时产生磁场。

而地球磁场的电流是由导体在磁场中运动产生的电动势引起的，以后你们在中学物理中就会学到这个知识。

产生地球磁场的主要原因有3点。

第一是由于地球的自转。

指南针能指示南北，这就表明着地球自转对其有着巨大的影响。

第二，由于地球内部地核中的对流。

由于地球自转，对流受“科里奥利力”呈现线圈状，横切原本就有的磁场，从而产生电流，再次形成磁场。

复杂的运动，结果在地核中产生了复杂的电流，形成了复杂的磁场。

并不是像磁棒那样单纯的磁力分布。

第三，由于地球内部的物质因密度不同而上下移动。

密度大的物质向下沉降。

密度小的物质向上浮升。

这股力量可能也是地磁的来源。

就这样，发电所必须的磁场由于地球的自转，一直持续产生着。

但自转和对流产生的地磁，如果没有最初的磁场是无法形成的。

原本存在的太阳磁场，银河系磁场等可以认为是地磁产生的种子。

除此之外，以11年、 27年为周期的太阳活动，持续数日，极大扰乱地球磁场的磁暴，

每天的地球自转等……

许多现象影响着地球的地磁活动。

这些要素全部重合，最终形成了包围着地球的磁场。

还有其他学说！

啊，还有？

地球的内部是怎样的，这调查起来十分困难。

因为地球不可能像哈密瓜那样，咔嚓一下能切开来看看。

地球磁场是如何形成的，

这个领域的研究还将继续下去！

通过今天的话题，我知道了指南针为什么可以指示特定的方向！

这是因为有了地球磁场呀！

看不见摸不着的地球磁场为我们守护着生物们居住的地球呢。

太谢谢啦！

好吧，回去的路上我们顺便去南极绕一圈！

按照这指南针上指示的方向飞就可以了！

啊，真的要去啊？

小璐和小诺逐渐了解了守护地球的这股强大力量，你们呢？