地磁逆轉

地磁反转是指行星磁场的变化,使磁北磁南的位置互换。

在过去的8300万年里,这种情况发生了183次,平均每百万年发生两三次。在磁场变化之前,地球的磁场会变得更弱,并四处移动,就像一个旋转的顶部在落下之前一样。科学家之所以知道这一点,是因为对大西洋中脊附近的海底磁力的研究。熔岩慢慢地从这个裂缝(海底的缝隙)中移动出来,然后它冷却后,其氧化铁分子都指向地球磁场的新方向。我们今天可以看看这个磁场的历史,来回顾一下过去的多次翻转。

逆转的时间间隔从不到10万年到高达5000万年不等。这些时期被称为"纪元"

这些变化没有模式,似乎是随机发生的。时间从10万年到100万年不等(见图),平均45万年。大多数的逆转需要1000年到10000年的时间。

最近的一次,即Brunhes-Matuyama逆转事件,发生在78万年前;而且可能发生得非常快,在人类一生中就发生了。一次短暂的完全逆转,即所谓的Laschamp事件,只发生在4.1万年前的最后一个冰川期。那次逆转只持续了大约440年,实际的极性变化持续了大约250年。在这次变化中,磁场的强度减弱到现在的5%。没有导致逆转的短暂中断被称为地磁偏移。



 过去500万年(上新世和第四纪,晚隐生代)的地磁极性。 暗区=极性与现在相符的时期 亮区=极性相反的时期。Zoom
过去500万年(上新世和第四纪,晚隐生代)的地磁极性。 暗区=极性与现在相符的时期 亮区=极性相反的时期。

过去的记录

过去的地磁反转记录是通过观察海底的磁条反转而首次被注意到的。这很快导致了板块构造理论的发展。海底相对恒定的扩散速度,造成了玄武岩的"条纹"。从这些过去的磁场可以推断出极性。数据是通过拖动磁力计沿着海底得到的。

现存的未下沉海底的历史都不超过1.8亿年,所以要用其他方法来探测更古老的反转。大多数沉积岩都有微量的富铁矿物。它们的方位反映了它们形成时的磁场。岩石保持着这一记录,除非它们被后来的某些过程改变了。

超级飓风

超时空是指至少持续1000万年的极性间隔。有两个成熟的超时空,即白垩纪常态基岩

白垩纪常态(又称白垩纪超时或C34)持续了近4000万年。从白垩纪常态期到现在,频率普遍缓慢增加。

奇门逆超时空从石炭纪晚期持续到二叠纪晚期。也就是5000多万年,从3.12亿年前到2.62亿年前(mya)。磁场的极性发生了逆转。"Kiaman"这个名字来源于澳大利亚的Kiama村,1925年在那里发现了一些超时空的第一个地质证据。



侏罗纪中期以来的地磁极性。Zoom
侏罗纪中期以来的地磁极性。

原因

地球和其他有磁场的行星的磁场,是由行星核心熔铁的动力作用引起的。这种对流(运动)产生电流,进而产生磁场。在对行星动力学的模拟中,从基本的动力学中会发生逆转。例如,加州大学洛杉矶分校的Gary Glatzmaier和合作者Paul Roberts运行了一个关于地球内部电磁学和流体动力学之间耦合的数值模型。他们的模拟再现了磁场在4万多年模拟时间内的关键特征,计算机生成的磁场自行逆转。在实验室液态金属实验VKS2中,也观察到了不定期的全球磁场逆转。



对生活的影响

据我们所知,对生命没有影响。已经进行了研究,以了解逆转是否以任何方式与灭绝事件有关。统计分析表明,没有证据表明逆转和灭绝之间存在关联。



问题和答案

问:什么是地磁反转?
答:地磁反转是指行星磁场的变化,使磁北和磁南的位置互换。

问:这些逆转多久发生一次?
答:逆转大约每百万年发生两到三次,间隔时间从不到10万年到多达5000万年不等。

问:反转需要多长时间发生?
答:大多数逆转需要1000到10000年才能发生。最近的一次,即Brunhes-Matuyama反转,发生在78万年前;而且可能发生得非常快,在人类的一生中就发生了。

问:什么是短暂的完全逆转的例子?
答:被称为Laschamp事件的短暂完全逆转仅发生在4.1万年前的最后一个冰川期。那次逆转只持续了大约440年,实际的极性变化持续了大约250年。

问:在这次变化中,地球的磁场有多弱?
答:在这次变化期间,磁场的强度减弱到目前强度的5%。

问:什么是纪元?
答:Chrons是指间隔0.1至100万年的时期,其间平均间隔45万年,反转随机发生,没有任何模式或规律。

问:什么是地磁偏移?
答:地磁偏移是短暂的干扰,不会导致完全倒转,但仍会引起地球磁性的变化

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