磁極倒轉，常態(tài)而非異象

磁極倒轉只是常態(tài)，而非異象。雖然發(fā)生磁極倒轉的頻率總是在變化，但在過(guò)去的2000萬(wàn)年中，磁極倒轉呈現出一種接近20萬(wàn)至30萬(wàn)年為周期的模式。然而，距離最近的一次倒轉的時(shí)間卻要多于60萬(wàn)年。（編者注：實(shí)際上，在過(guò)去1.6億年內，地磁倒轉發(fā)生的非常沒(méi)有規律，詳見(jiàn) 《2012沒(méi)有地磁倒轉》 ）完成一次磁極倒轉往往需時(shí)成百上千年，而且往往不是完全的顛倒。在整個(gè)地磁倒轉過(guò)程中，地磁場(chǎng)發(fā)生扭曲變形，還會(huì )短暫的在某些緯度形成多個(gè)磁極?？茖W(xué)家們估計在過(guò)去的30億年里，地磁倒轉發(fā)生了至少上百次。盡管在“最近”一些年頭里倒轉變得頻繁了些，然而恐龍行走在地球上的那些年份，倒轉卻似乎要間隔上百萬(wàn)年才發(fā)生一次。

【超級計算機中的地球磁場(chǎng)模型。左側為通常所見(jiàn)具有兩個(gè)磁極的地磁場(chǎng)，這是兩次倒轉之間漫長(cháng)年代的典型形態(tài)；右側為短時(shí)間（相對而言）內處于磁極倒轉過(guò)程中地磁場(chǎng)發(fā)生了劇烈變化的復雜形態(tài)。圖片來(lái)自NASA】

從深海海床中取出的深海沉積柱狀樣表明，地球磁極在不斷偏移，這一發(fā)現直接將地球磁場(chǎng)活動(dòng)與化石記錄聯(lián)系了起來(lái)。北美和歐洲這兩個(gè)大陸板塊在大西洋洋中脊處分離，位于洋中脊兩側的熔巖會(huì )在地球磁場(chǎng)的作用下發(fā)生磁化。在熔巖凝固過(guò)程中，它會(huì )像磁帶記錄聲音一樣，記錄下過(guò)去地磁場(chǎng)的方向。最近的一次地磁極大倒轉發(fā)生在78萬(wàn)年前，科學(xué)家們稱(chēng)之為布容-松山倒轉（Brunhes-Matuyama reversal）?；涗洷砻鳟敃r(shí)動(dòng)物或地球本身并沒(méi)有發(fā)生劇烈的變化。對這一時(shí)期的深海沉積柱狀樣中的氧同位素測量也同樣表明，冰川活動(dòng)并未發(fā)生變化。由于地球自轉軸傾角對氣候和冰川活動(dòng)有顯著(zhù)影響，傾角角度發(fā)生了任何變化都會(huì )體現在冰川記錄中。這也就是說(shuō)，地磁倒轉也不會(huì )影響地球自轉軸。

【地球內部結構及地磁北極從1990年至1996年的移動(dòng)路徑示意圖，外地核據信是產(chǎn)生地磁場(chǎng)的源頭。圖片來(lái)自NASA】

地磁極并不是一成不變的。和一個(gè)典型的磁棒或者你家冰箱上的磁貼不同，支配著(zhù)地球磁場(chǎng)的物質(zhì)是在不斷流動(dòng)的。地球物理學(xué)家們確信，地球之所以會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)正是因為其固態(tài)鐵質(zhì)內核被灼熱的液態(tài)金屬“海洋”所包圍。這一過(guò)程可以在超級計算機中模擬出來(lái)。我們的地球，可以毫不夸張的說(shuō)，是一個(gè)地道的活力行星。地核中流動(dòng)的液態(tài)鐵產(chǎn)生了電流，并進(jìn)一步轉化產(chǎn)生了磁場(chǎng)。正因為如此，盡管地球外地核的某些地方太深而不好被直接測量，科學(xué)家們卻可以通過(guò)觀(guān)察地磁場(chǎng)的變化來(lái)推斷地核的運動(dòng)。自從在十九世紀初被探險家們首次精確定位之后，地磁北極向北緩慢移動(dòng)了大概1100千米。實(shí)際上，北磁極的移動(dòng)速度確實(shí)變快了，早在二十世紀初，其移動(dòng)速度約為每年16千米。而據科學(xué)家們估計，目前的移動(dòng)速度大概有每年64千米左右。