正文 第18章 認識不可缺少的配角——地球(5)(1 / 2)

現在的實驗觀測表明,地球的磁場正在衰減,如果以目前的速度衰減下去的話,大約在1200年之後,指南針將失效。甚至在短時期內會出現“指向紊亂”現象;然後又會漸漸地(幾十年或幾百年)重新穩定下來,磁場強度也會由小變大,但此時的磁場方向不再是指南,而是指北了。

這就是說,原來的指南針變成了指北針。地球磁場的短期變化是地球外部因素引起的,例如太陽輻射、宇宙線和大氣電離層的變化等。表現為每日地磁要素的變化,分為平靜變化和幹擾變化兩大類了。

平靜變化經常出現,規律性強,又有確定的周期。一天之中,磁偏角變化約為幾分,強度變化為幾十伽瑪。這種變化還隨地理緯度和季節、時間的不同而有所不同。

人們普遍認為,地球磁場的這種變化是太陽微粒子輻射影響的結果。這種輻射使地球大氣層中形成一個巨大的電離層。由於日照的晝夜變化,使電離層導電率隨之發生變化,形成電流,電流感應磁場並造成地磁場的晝夜變化。

幹擾變化,又稱磁暴。它經常發生在北方,有時也可能波及全球。持續時間為幾小時,有時長達一晝夜。磁暴出現時,磁場強度發生大幅度的跳躍式變化,變化幅度可達幾千伽瑪。磁針不停地擺動,羅盤無法測量。

磁暴常常引起自然災害,如使電力線損壞、鐵路通訊聯係中斷、大變電站發生事故等,尤其嚴重的是短波無線電通訊效果變壞,甚至無法進行,威脅著航海、航空及宇宙通訊的正常進行。

磁暴是太陽活動與地磁場相互作用所引起的一種複雜的地球物理效應。與太陽黑子周期相關,具有11個周期。在太陽黑子相對數為極大值的年代裏以出現急始型磁暴為主;在黑子相對數為極小的年份裏以出現緩始型磁暴為主,急始型磁暴在整個磁暴總數中約占75%。

伴隨磁暴的發生,常常在高緯度地區出現極光。極光也是自然界中的一種奇跡,據說一次北極光的能量相當於美國一天所用的電力。

知識點永磁體

能夠長期保持其磁性的磁體稱永久磁體。如天然的磁石(磁鐵礦)和人造磁鋼(鐵鎳鈷磁鋼)等。永磁體是硬磁體,不易失磁,也不易被磁化。而作為導磁體和電磁鐵的材料大都是軟磁體。永磁體極性不會變化,而軟磁體極性是隨所加磁場極性而變的。鋼或其他材料能成為永磁體,就是因為它們經過恰當地處理、加工後,內部存在的不均勻性處於最佳狀態,矯頑力最大。

地球的周期性變化

因為地球繞軸自轉,恒星看起來是以很規則的方式穿過天空運行。每一顆星每天通過子午線,子午線是通過兩極和頭頂上一點的想象中的一個大圓。一天的長度可以用特殊的時鍾(原子鍾)精確地測定。

測量顯現日長在0.001秒的量級上有微小的變化,這是因為構成地球的物質由於各種過程不斷移動引起的。例如,地極的冰冠作季節性融化,使赤道附近的海平麵上升幾厘米,從而使地球自轉變慢和日長延長。當旋轉著的花樣滑冰者張開他(或她)的雙臂而減慢下來時,就是同樣的效應。

這種減慢說明角動量守恒,這和自轉物體(例如陀螺),假如不施加阻力它將繼續轉動不停這類經常觀察到的效應一樣,給取了這樣的一個名字。因為角動量是物體大小與自轉速度的乘積,物體大小增加了,它的自轉就會減慢,海平麵上升就是這種情況。因為冰冠融化依賴於每年的季節。這現象是周期性的,在一個長時期裏平均應為零。

除了地球自轉速率的周期性變化外,還有非常小,但明顯的演化性效應的證據——一直減慢下來絕不複原,因而它不會平均到零。這已由日食觀測所表明,日食是有規律的事件,發生的時間可以由地球和月球的軌道計算出來。

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