地磁反转：千年危机

从中国发明指南针以来，人们就已经知道地球存在着南北极对称的磁场。几千年来，人们对这个磁场的存在习以为常，很少有人对此现象的本质做深入的研究。大约在20世纪50年代末，人们发现地球的磁场可以把太阳风“压”在一个水滴形的区域中，称为磁层。地球的巨大磁场从此开始引起许多人的注意。

传统的观点认为，地磁场是由地球内部的铁质物质形成的。有人甚至十分肯定地说，地球有一个铁质的地核，有许多科普文章也是如此解释。

这真是无稽之谈。

为了说明这一点，我们不妨回顾一下居里夫妇的研究成果。我们现在所见到的铁磁质是铁的化合物或铁与其他物质的混合物，它们的特性虽然与地磁场极其相似，但绝对不是地磁场的成因。因为居里夫妇的实验证明，铁磁质在770℃的高温中磁性会完全消失。在地层深处的高温状态下，铁会达到并超过自身的熔点而呈现液态，绝不会形成地球磁场。

法国科学家安培在一百多年前就已揭示了磁现象的电本质。事实上，人们早就应该明白地磁场的产生必然是与电现象有本质联系的。

按照物理学研究的结果，高温、高压环境中的物质，其原子的核外电子会被加速从而向外逃逸；所以，在地核的高温和高压环境中会有大量的电子逃逸出来，从而在地幔间形成负电层。

按照麦克斯韦的电磁理论，可以总结出这样一句话：电动生磁，磁动生电。地磁场的产生应该来源于两个方面：

一是逃逸电子形成的电流；

二是旋转的负电层。

随着地球的自转，地心逃逸出来的电子在赤道面上运行的轨迹相对于整个空间来说，是旋涡状的。假如地球是透明的，并且我们从极地向其中看去只能看到电子，那么，呈现在眼中的景象必然是一个巨大的电子气旋，它必然产生南北极对称的磁场；地幔负电层随着地球的旋转，增强了地磁场的对称性。这两种作用是相辅相成的，如果没有逃逸电子，地球的自转速度将会减慢直至停止，这时负电层再强磁场也是微弱的，就像水星的磁场一样。

然而，这会不会使人们陷入“先有鸡还是先有蛋”的困惑之中呢?也就是说，磁场、电流和旋转这三个基本条件中，是哪一个先产生的呢?是什么原因导致了康德所说的“第一次起动”呢?

这个第一次起动，可以理解为第一次激发(激磁)。这种激发来源于三个渠道：一是另一颗星体磁场的影响；二是另一颗星体电场的影响；三是撞击造成的旋转。

只要有这三个条件中的任何一个，轴对称的磁场和稳定的自转就被起动了。在这三个条件中，第一条是最主要的。从多年的实践来看，地球磁场受到太阳磁场的影响是很大的，地球磁极与南北极不重合的现象，就是太阳磁场对地球的第一次激发造成的：因为地轴与赤道面存在着一定的倾斜角度。

天文学家发现，天王星的磁场不是两极对称的，而是弯曲的。如果这是真实的，也可以说明它受到了太阳磁场的影响，其原因与它的运行姿态密切相关：它是“躺”在公转轨道上运行的，太阳磁场的影响使它的磁场发生了弯曲。

地核中大量电子的逃逸必然使地核内存在定向的电流，这可以用左手定则来判定：让地磁N极(地理南极)的磁力线穿过手心，拇指指向地球旋转的方向(由西向东)，其余四指所指的方向就是电流的方向。由此可以看出，这个电流的方向是从地表指向地心的。由于电流的方向是电子运动方向的反方向，所以，可证明现阶段正有电子从地球深处向外逃逸。地球内部的磁场根据右手定则来判断，是个两端开口的椭圆蛋壳形状。

但是，地球内外挤压的过程不是永恒的，挤压的结果是达到原子核间斥力和正负电场引力的平衡。当挤压过程结束时，电流消失，自转驱动力会消失，地磁场也将消失；太阳发射出来的各种射线会直达地表，密集的正电粒子对电子的中和作用将进一步增强，使地幔层的电子减少，负电场减弱。这必然使地心的压力减小，温度下降，地核开始膨胀，地表引力将会变小，地球的“腰围”也必然会变粗。当地核的斥力占有绝对优势时，地球将会进入较长的膨胀期，地幔层的电子会回流至地心。如果此时地球仍存在一定的自转惯性，那么，地磁场的方向会发生变换；如果此时的地球已完全停止自转，那么，很有可能是磁场的方向不变而改变的是自转的方向。因此，有两种结果产生：要么地磁反转，要么自转反向。

地磁反转学说对此提供了可靠的依据。近年来，许多地质学家一致认为在过去的7600万年中，地磁至少反转过171次，因为许多国家已经从地质勘测中查到了地磁反转的证据。

法国和美国的科学家通过铍10分析法，证实了地磁场发生过逆转。地球上的铍元素都是以稳定的铍9存在的，如果有铍10存在则与地磁场消失有关：地磁消失时，磁层和电离层消失，宇宙射线中的高能粒子会直达地表；在它们的轰击下，氮、氧等元素会发生裂变反应，产生铍7和铍10；铍7的半衰期很短，会很快消失，而铍10的半衰期却很长，找到铍10就等于找到了磁极反转的证据。20世纪70年代，科学家在大西洋海底4700余米深处发现了较高浓度的铍10，其对应的地质年代为70万年前，从而证实在70万年前有过一次地磁反转。

乌克兰的专家们也探测到，地球磁通量数值在最近200年里大大减小，如果按现在的速度递减。再过1000年地球的磁通量将降至零。

英国地质观察中心的阿兰·汤普森教授指出，地球磁场在历史上不止一次地消失过，地球磁极的变换是这种现象的结果。有的科学家推断，地磁场发生逆转前，磁力急剧减弱，直至消失，其后约需1万年时间磁力强度才逐渐恢复，但磁极方向却完全相反了。

这真是一项重大发现。可以肯定，地磁变换的周期将越来越长，直到最终停止。这时，地球将成为一颗死行星。

如果仔细分析地磁产生的原因，人们就会明白，磁极变换和电子运动方向的改变是密不可分的两个现象，而这个过程是个耗能的过程，周期逐渐变长显然是不奇怪的。总有一天，这个过程会完全终止，而地球也会变成一颗没有电磁活动的死行星。

对于人类和所有生物来说，地磁变换是灾难性的。地磁消失后，太阳的各种射线都会直达地表，强烈的辐射会使动植物发生变异生长。当地磁变换后，地球内电子回流的速度远远超过挤压时的逃逸速度，而且电流强度也比逃逸电流的强度大得多，这使地磁场的磁通量增加至现阶段的几倍甚至几十倍；较强的电流和磁场会给地球自转以强大的动力，地球将以极快的速度自转，地壳会被离心力扯裂，地球的体积将增加至现阶段的数倍甚至数十倍。

由于负电场力的减弱，地球在太阳磁场中受到的洛仑兹力将会减弱。磁极反转使地球磁场与太阳磁场相排斥，它的公转轨道将向日外偏离，它有可能加入外行星的行列，而成为类木行星。这种现象将维持到下一次磁极变换。

因此，地球磁极的变换是人类面临的最大的威胁。