地磁极东移,影响我们的生活吗?

2020-05-20

  日前,世界地磁北极的位置正在由加拿大向西伯利亚方向快速移动,今年已掠过北极点附近进入东半球。据称,地磁极的快速移动,迫使科学家不得不提前发布新一代的地磁场参考模型,以消除实际应用中的误差,减少损失。

  地磁极为什么会突然加速移动?会不会对人类生活产生影响?

  据了解,地球的磁场是一个磁偶极场,有南北两极,但是地磁的南北极与地球地理的南北极并不重合,而且每年都在移动,有时候会漂移到中纬度地区,甚至南北极也会发生倒转。这种变化往往是准周期的,时间并不确定。

  据报道,在本次地磁极的漂移加速之前,地磁北极已经由西半球向东半球移动一百多年了,只是速度比较缓慢而已。1900年时,地磁极位于加拿大的北纬70°线上,之后的90年间一直持续向西北方向移动,速度大约为每年15公里。1990年之后,地磁极移动突然加速向北半球飘去,2015年后达到地理北极点附近,今年进入东半球,移动速度大约为每年55公里。

  众所周知,地球由外到内依次是地壳、地幔和地核,地壳和地幔都是固态,而地核的外核是液态,内核是固态。地核的主要成分是铁,还有少量的镍、硫等元素。在随地球旋转的过程中,这些磁性液态元素就会激发电流和磁性,形成一个全球性的磁场。

  研究认为,地磁场变化的原因就是液态地核运动状态的改变。地球内部由地幔和地核形成的圈层结构维持了液态外核的相对平稳,进而给地球带来了稳定的磁场。但液态物质远比固态物质活跃,在外力的干扰下很容易发生运动方式的变化,尤其是在固、液的界面处,往往会出现涡流等多种形式的运动,也会相应地影响地磁场。

  最新研究认为,地球的北磁极主要受到位于西伯利亚和加拿大之下的外地核表面的两个涡流控制,它们向外喷射高速的铁水,控制了地磁极的位置。但是由于现在加拿大之下的涡流强度正在减弱,因而导致了地磁极向西伯利亚移动。

  地磁场发生变化,首先影响的是地磁导航。如今我们所用的手机、汽车、飞机、船舶等,都需要各种导航系统来确定自己的位置,它们用得最多的是卫星导航系统,如GPS、北斗等——这些都属于被动导航系统,需要靠接收外源的信息来确定自己的位置。但是在战争、室内和水下等特定的场合,信息源泉并不一定能得到保证时,地磁导航就是对现代各种导航系统的一个很好补充。

  地磁导航利用的并不是主磁场(地核产生的磁场),而是地壳的磁场。和主磁场不同,地壳磁场非常复杂,但却异常稳定。地磁导航还有一个优点,即可以直接得到方向信息。地磁场是一个矢量场,不仅有强度,还有方向,这对于水下设备修订航向非常重要。

  虽然地磁导航具有不依赖外源信息、适用范围广等优点,但也存在短板,比如理论不完善,算法满足不了需求;精度严重依赖地壳磁场的精度,只能通过大规模的地磁调查来获取。

  据了解,目前在室内精确定位的研究中,地磁法是一个很有前景的方向,已有很多基于手机安卓系统的地磁定位成果。预计未来即使在大楼内,人们也能够利用手机来获取高精度的位置信息。

  不过专家让大家放心,现在用的手机没有地磁导航功能,这次地磁场变化不会对我们的生活造成不便。  

  (储棕荷)

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