作业帮地球磁场削弱的原因
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/24 18:25:46
地球磁场削弱的原因
地球磁场削弱的原因
地球磁场削弱的原因
太阳爆发,地面温度上升是导致地磁场倒转的原因.
而地磁场倒转时的地球赤道温度就是地磁场倒转的临界温度,白天的最高温度为白日临界温度,夜晚的最高温度为夜晚临界温度.
太阳爆发引起地磁场倒转的临界辐射能流密度,此时地球的太阳辐射照到地球表面的辐射能能量密度,叫做太阳临界辐射常数.
超过临界温度发生地磁场倒转.
美国地球物理学家进行的一项最新研究表明,地球在32亿年前就已经拥有相当强大的磁场.地球上一些特定的岩石中含有微小的长石或者石英晶体,这些纳米级的磁包合物在快速固化的过程中记录下了地磁场的信息.以往,科学家从岩石中得到的唯一数据表明,当时的地磁场强度可能只有现在的十分之一.
科学家对取自南非花岗岩中保存最好的长石和石英颗粒进行研究发现,远古地磁场的强度非常接近于现在.而且研究数字表明,当时的地磁场出人意料地强大和猛烈.因为它意味着地球在32亿年前就已经拥有固态内核,这是理论模型所始料未及的.科学家表示,这说明在地球的最早期阶段,地磁场就已经可以很好抵御太阳风,从而使地球大气层没有被逐渐剥离,地球上的生物也免于遭受致命的辐射.专家表示,对于地球早期过程的深入了解,将对大气层和生命进化研究具有重要意义[1].该成果发表在4月5日的《自然》杂志上[2].
联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2日发表的第四份气候变化评估报告梗概说,从1750年开始,全球二氧化碳、甲烷以及氧化亚氮的含量一直以惊人的速度增加,目前已经远远超出工业革命前的水平.二氧化碳的增加主要是人类使用化石燃料所致,而甲烷和氧化亚氮的增加主要是由于人类的农业生产活动.最近50年来的增温迅猛很大可能是由人类活动产生的温室效应引起的[3].
历史数据表明,温暖气候不仅与大气中高浓度的温室气体对应,而且与低强度的地球磁场对应；反之,寒冷气候不仅与低浓度的温室气体对应,而且与高强度的地球磁场对应.
科学家的近期研究表明,地球磁场正在迅速减弱.在过去的160年里,磁场强度令人吃惊地下降了10%.12月11日美国地球物理协会会议上的一份报告指出,即使这只是个暂时现象,地球的大气层也可能会受到某种损害.磁场减弱使得地球容易受到来自太阳和太空的高能粒子的伤害.当太阳粒子长驱直入到地球已被削弱的磁场保护罩中去的时候,越来越多的卫星可能遭到破坏.计算机模型也表明,如果偶极子磁场继续减弱,大规模太阳风暴中的质子流将在几个月至数年内毁掉地球高纬度地区40%的臭氧.
1 地球磁场出现大洞
据英国《泰晤士报》2003年1月12日报道,人造卫星收集的最新资料证明,地球磁场已出现数个大洞.科学家分析后认为,这标志着此前预测的南北两极大翻转即将开始.丹麦行星科学中心一个研究小组,近日详细分析了丹麦“阿斯泰兹”号人造卫星收集的最新资料,在对比新旧数据后惊讶地发现,地球两极的磁场正以惊人的速度变化着,南大西洋和北冰洋的磁场都出现了多个大洞.因此,这些科学家认为,南大西洋和北冰洋下方的液体金属地核(外核)可能出现了巨型涡流,从而影响了其上空的磁场.由于巨型涡流的力量足以逆转其他涡流的方向,因此极有可能令地磁场南北极就此开始大翻转.科学家通过对1980年～2000年的地球磁场研究发现,地球磁场存在很大的地理差异：非洲、欧洲和大西洋的磁场变化非常大,而在亚洲、太平洋地区变化较小,变化最大的地区是非洲南端,在这个地区的磁场极性与正常的极性刚好相反.
巴黎地理学会的科学家高斯尔•胡洛特通过观测发现,在靠近地球两极的地方,地球磁场差不多已经完全消失.通过研究,他发现地球两极处的外核的液态金属流形成了两个巨大的漩涡,这两个旋转着的漩涡增大和扩散后产生的新磁场,将逐渐削弱和抵消原来的主磁场.这是地球极性产生翻转的第一步. 胡洛特称,地球南北极颠倒一下,本不是什么可怕的事.关键是在两极翻转的过程中,赖以保护人类免受太阳高能粒子强烈辐射的地球磁场将会完全消失,地球将整个暴露在各种致命的宇宙射线下；并且会加热大气层上层,引起全球气候改变；损坏所有位于地球近地轨道上的导航和通讯卫星；此外还会使地球上所有的迁徙性动物失去定向能力.
臭氧洞漏能效应和地磁层漏能效应
新的模拟结果支持这样的观点：南极洲上空臭氧层的减少对南极的气候变化负直接责任.环绕南极的西风在最近几个十年中增强了.模拟的结果与观察到的气候变化一致,表明平流层的臭氧减少事件最终会影响到地球表面的气候[4,5].这为我们在1999年提出的“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”提供了证据[6,7].
太阳活动的循环变化对气候变化非常重要,臭氧在很大程度上放大了太阳活动周期的效应.到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收,7%被电离层吸收.太阳活动最强时,更多的射线照到地球.太阳辐射的变化幅度很可能只有0.1%~0.3%,但是,氟里昂、增强的太阳风和南极大气涡旋大量破坏南极臭氧,“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”使平流层变冷对流层变暖.收缩的平流层自转变快,膨胀的对流层自转变慢.这是赤道高空风产生的一个原因[6].
实验发现,臭氧层损耗最严重的时刻多发生在极地长夜即将结束的时刻：日出破坏臭氧.研究人员认为,这是由于该地区空气中的浮质以及地表的积雪带来的一系列释放出溴或氯原子的化学反应引起的[5].事实上,对氟里昂的研究导致大气氯离子层和钠离子层的发现,大气中的钠离子和氯离子是氯化钠光解的结果.氟里昂的光解、氯化钠和氯化氢的光解和电解都可以产生氯离子.我们曾指出,大气中的氯离子不仅来自氟里昂,而且来自温暖海水中NaCl的蒸发和光解、大气与海洋的放电作用（电解食盐水）、酸雨（富含CO2和SO2）对海水中CaCl2的复分解反应和火山喷发[4,9].气温下降,海洋表面温度降低,将导致NaCl蒸发和CaCl2复分解反应的减慢.1998年6月到2000年6月持续两年的强拉尼娜事件使赤道东太平洋表面海水从1998年6月到2001年末一直处于低温状态,1998-2000年强拉尼娜事件导致了2002年臭氧洞的快速弥合；反之,2002年厄尔尼诺事件导致2003年南极臭氧洞的异常扩大.这是海气相互作用的典型事件, 也是臭氧洞与厄尔尼诺事件相关的原因[6].
高空的物质分布与物质的密度有关.臭氧(48) 比氯离子（35.5）重,比氯分子（71）轻.两极的极昼和极夜交替使氯在一年内因得失光照而在离子态和分子态之间反复变化,又因重力作用而穿梭于臭氧层,对流层在极昼开始后迅速膨胀形成的绕极大气涡旋起强化作用[3].这是两极在极昼初期形成臭氧洞的基本原因.臭氧洞漏能效应使被臭氧层阻隔的2%太阳能由平流层进入对流层,导致南极平流层变冷对流层变暖.南极大陆边缘的海冰大量融化,打开德雷克海峡的海冰开关,减弱秘鲁寒流,进一步增强厄尔尼诺现象.与此同时,增高的海洋表面温度使更多氯元素从海洋进入大气,使臭氧洞进一步扩大.
过去人们认为,破坏臭氧的含氯化合物都是人为产生的.最近发现,天然生成的溴也是臭氧的破坏者[10]；由腐烂植物所产生的氯化碳氢化合物在土壤、沉积物和天然水中的分布比无机氯更丰富[11].W.H. Casey指出[12],这个发现“带有惊人的社会和科学意义.” 这些新发现再次证明：全球变暖和南极臭氧洞的形成,既有人为因素,也有自然因素[6].我们在2000年就指出,海底甲烷通过海底锅炉效应进入大气是温室效应的重要因素[13].一项新的研究发现了表明海底甲烷的大量释放与4万年前全球变暖的时期有关的直接证据[14].
我们必须关注地磁环境的异常变化：地球磁场正在不明原因地迅速减弱.在过去的160年中,磁场强度令人吃惊地减少了10%.如果地球磁场变得更弱的话,便很容易受到来自太阳和太空中的高能粒子的侵害.计算机模型也表明,如果两个磁极的强度继续减弱,则来自太阳的大型质子风暴便可能使高达40%的地球高纬度臭氧被破坏,每次的破坏时间将长达数月至一年之久（资料来源：http://www.hx863.com/nf_ivindex.asp#）.这为南北极海冰融化提供了合理的解释,也为地磁层漏能效应和臭氧洞漏能效应提供了证据[15].全球变暖可能与地磁场减弱有关.
地球内部岩浆流动和自转也是原因之一