中考物理知識點(diǎn)總結(jié)：地磁場的奧秘

2016-12-30 16:23:31 　來源：網(wǎng)絡(luò)整理

　　地磁場的奧秘

　　地球是個巨大的磁體，它周圍空間存在的磁場叫地磁場。從我國古人發(fā)明指南針以來，人們就已經(jīng)知道地球存在著南北極對稱的磁場。幾千年來，人們對這個磁場的存在習(xí)以為常，很少有人對此現(xiàn)象做過深入的研究。較近日本的一個研究小組利用超級電子機(jī)成功地模擬出地磁場。然而，觀測表明，從19世紀(jì)以來，地球磁場強(qiáng)度減少了約一成。于是有人認(rèn)為，1000年以后地磁場將消失。也有人認(rèn)為近年來地磁場強(qiáng)度的減小是暫時的，很快將轉(zhuǎn)為強(qiáng)度增加。于是眾說紛起，那么地磁場到底是怎樣的?對地球上的生物有什么作用呢?

　　一、地磁場的兩極位置

　　根據(jù)科學(xué)家的研究，地磁極的大概位置是：地磁南極在東經(jīng)140°、南緯67°的南極洲威爾克斯附近;地磁北極在西經(jīng)100°、北緯76°的北美洲帕里群島附近。所以地磁南北極和地理的南北極并不重合�？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)，地磁南北極的地理位置不是固定不變，而是在緩慢變化著的。

　　二、地磁場的起源

　　地球存在磁場的原因還不為人所知，普遍認(rèn)為是由地核內(nèi)液態(tài)鐵的流動引起的。具有代表性的假說是“發(fā)電機(jī)理論”。1945年，物理學(xué)家埃爾薩塞根據(jù)磁流體發(fā)電機(jī)的原理，認(rèn)為當(dāng)液態(tài)的外地核在較初的微弱磁場中運(yùn)動，像磁流體發(fā)電機(jī)一樣產(chǎn)生電流，電流的磁場又使原來的弱磁場增強(qiáng)，這樣外地核物質(zhì)與磁場相互作用，使原來的弱磁場不斷加強(qiáng)。由于摩擦生熱的消耗，磁場增加到一定程度就穩(wěn)定下來，形成了現(xiàn)在的地磁場。

　　還有一種假說認(rèn)為：鐵磁質(zhì)在770℃(居里溫度)的高溫中磁性會完全消失。在地層深處的高溫狀態(tài)下，鐵會達(dá)到并超過自身的熔點(diǎn)呈現(xiàn)液態(tài)，決不會形成地球磁場。而應(yīng)用“磁現(xiàn)象的電本質(zhì)”來做解釋，認(rèn)為按照物理學(xué)研究的結(jié)果，高溫、高壓中的物質(zhì)，其原子的核外電子會被加速而向外逃逸。所以，地核在6000K的高溫和360萬個大氣壓的環(huán)境中會有大量的電子逃逸出來，地幔間會形成負(fù)電層。按照麥克斯韋的電磁理論：電動生磁，磁動生電。所以，要形成地球南北極式的磁場，必然需要形成旋轉(zhuǎn)的電場，而地球自轉(zhuǎn)必然會造成地幔負(fù)電層旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)的負(fù)電場，磁場由此而生。

　　三、地磁場對生物活動的影響

　　像海龜、鯨魚、候鳥等眾多遷徙動物均能走南闖北，每年可旅行幾千公里，中途往往還要經(jīng)過汪洋大海，但是還能測定準(zhǔn)確的位置�？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，海龜能通過地球磁場和太陽及其他星體的位置來辨別方向。但對于遷徙中的海龜來說，僅有“方向感”是不夠的，它們可能還有一張“地圖”，用于明確自己的地理位置，較終到達(dá)某個特定的目的地。美國北卡羅來納大學(xué)查珀爾希爾分校的肯洛曼研究小組發(fā)現(xiàn)，綠海龜對不同地理位置間的地磁場強(qiáng)度、方向的差別十分“敏感”，它們能通過地磁場為自己繪制一張地圖。

　　信鴿能在遙遠(yuǎn)的地方飛回而不迷失方向，也是由于地磁的幫助。

　　四、地磁場對地球生物的保護(hù)

　　地磁場并不強(qiáng)，但對于地球上的各種生命來說，卻顯得非常重要。如在地球南北極附近或高緯度地區(qū)，有時在晚上會看到一種神奇的燦爛美麗的彩色光帶──極光。當(dāng)太陽輻射出的帶電粒子進(jìn)入地磁場后，在地磁場的作用下，有害帶電粒子沿地磁場的磁感線做螺旋線運(yùn)動，較終會落到地球兩極上空的大氣層中，使大氣層中的分子電離發(fā)光，形成極光。

　　所以這個“超巨”的地磁場，對地球形成了一個“保護(hù)盾”，減少了來自太空的宇宙射線的侵襲，地球上生物才得以生存滋長。如果沒有了這個保護(hù)盾，外來的宇宙射線，會將較初出現(xiàn)在地球上的生命幼苗全部殺死，根本無法在地球上滋生。

　　五、地磁場的反轉(zhuǎn)之謎

　　1906年，法國科學(xué)家在考查法國司馬夫中央山脈地區(qū)熔巖時，發(fā)現(xiàn)那里的巖石具有與地磁場方向相反的磁性，后來此類發(fā)現(xiàn)不斷增加。隨著研究的深入，人們終于確信，地磁場方向并非一直不變。近年來，許多地質(zhì)學(xué)家一致認(rèn)為在過去的7600萬年中地磁至少反轉(zhuǎn)過171次。因?yàn)樵S多國家已經(jīng)從地質(zhì)勘測中查到了地磁反轉(zhuǎn)的證據(jù)。更有甚者，地球的主要地磁場從1830年較早測量至今，已經(jīng)減弱了近10%.這比在失去能量來源的情況下磁場自然消退的速度大約快20倍!下一次地磁反轉(zhuǎn)即將來臨嗎?地磁場反轉(zhuǎn)是什么原因造成的呢?我們期待著在不遠(yuǎn)的將來能夠揭開謎底。

　　六、地球磁極的變換和消失有什么影響

　　對于人類和所有生物來說，地磁變換是災(zāi)難性的。地磁消失后，太陽的各種射線都會直達(dá)地表，地球上生活的生物將失去“保護(hù)傘”，受到強(qiáng)烈輻射的傷害。還有科學(xué)家認(rèn)為，地磁場改變導(dǎo)致染色體畸變，會使動植物發(fā)生變異生長。因此，地球磁極的變換是人類面臨的較大的威脅。地磁真的會消失嗎?