第34章 保护生命的地球磁场

地球磁场是指地球内部存在的天然磁性现象。地球可视为一个磁偶极，其中一极位在地理北极附近，另一极位在地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线（磁轴）与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。地球的磁场向太空伸出数万公里形成地球磁圈引力。地球磁圈对地球而言有屏障太阳风所挟带的带电粒子的作用。地球磁圈在白昼区(向日面)受到带电粒子的力影响而被挤压，在地球黑夜区（背日面）则向外伸出。

地球磁场属于电磁场，是通过外核的电子随地球自转的电流效应（近似于电生磁）产生的磁场。

地球磁层位于地面600--1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5--7万公里。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。

磁力线分布特点是：赤道附近磁场的方向是水平的，两极附近则与地表垂直。赤道处磁场最弱，两极最强。地球表面的磁场受到各种因素的影响而随时间发生变化。

地球磁场由基本磁场、外源磁场和磁异常三部分组成。

基本磁场也叫正常场。占地球磁场的99%以上。基本磁场主要由地核内电流的对流形成．它是一种内源磁场。

外源磁场是起源于地球外部并叠加在基本磁场上的各种短期磁变化。主要有：与太阳黑子活动周期一致的磁变化；日变化，日变化与太阳辐射对高空电离层的影响有关；磁暴。

磁异常是地下岩矿石或地质构造受地球磁场磁化后，在其周围空间形成并叠加在地球磁场上的次生磁场。

地球磁场最大的作用是形成一道屏障，把宇宙射线集中到地球的南北两个磁极。地球受到太阳的影响非常大，太阳风在离地球大约64000公里以外，也就是10倍于地球半径的地方，以每秒数百公里的速度飞向地球。

太阳风不断冲击着地球外围环境，当粒子流进入地球附近时，一部分会由于受洛仑兹力作用绕过地球，剩下的会被类似磁镜的地磁系统俘获，通常在5至10个地球半径外的距离就被拦截到。

太阳风与地磁场相持形成的曲面是磁层的边界，称为磁层顶。磁层的形成，使地球磁场拦截了太阳辐射来的带电粒子，以及对生命体一般具有危害的宇宙射线，使它们难以到达地面，而是留在高层大气之外，环绕地球流动。这种屏蔽作用对生物的生存与繁衍具有重要意义。

地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生的。

极光是地球周围的一种大规模放电的过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近，地球磁场迫使其中一部分沿着磁场线集中到南北两极。当他们进入极地的高层大气（>80km）时，与大气中的原子和分子碰撞并激发，能量释放产生的光芒形成围绕着磁极的大圆圈，即极光。

极光，是一种绚丽多彩的等离子体现象，其发生是由于太阳带电粒子流进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。

极光常常出现于纬度靠近地磁极地区上空，一般呈带状、弧状、幕状、放射状，这些形状有时稳定有时作连续性变化。极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子。

地球磁场的变化能影响无线电波的传播。当地磁场受到太阳黑子活动而发生强烈扰动时，远距离通讯将受到严重影响，甚至中断。

同时，地球磁场也有不同寻常的作用：行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向；地球上某些地区的岩石和矿物具有磁性，地磁场在这些埋藏矿物的区域会发生剧变，利用这种地磁异常可探测矿藏，寻找铁、镍、铬、金以及石油等地下资源；在发生强烈地震之前，地磁的三要素都会发生改变，造成地磁局部异常的“震磁效应”。这是由于地壳中的岩石，有许多是具有磁性的，当这些岩石受力变形时，它们的磁性也要跟着变化，从而可以较正确地作出“震前预报”。

另外，还有一种说法：如果人体长期顺着地磁的南北方向，可使人体器官细胞有序化，产生生物磁化效应，使生物电得到加强，器官机能得到调整和增进，从而起到了良好的作用。

但要知道，地磁有时是会倒转的。

地磁倒转即地磁场倒转。亦称地磁反转。指地球磁场的方向发生的180°改变，也就是地磁两极的极性发生的倒转现象。

科学家们在对地球磁场的研究中发现，地球磁场是变化的，不仅强度不恒定，而且磁极也在发生变化，每隔一段时间就要发生一次磁极倒转现象。他们在研究中发现，有些岩石的磁场方向与现代地球磁场方向相同，而有些岩石的磁场方向与现代地球磁场方向正好相反。通过陆上岩石和海底沉积物的磁力测定，及洋底磁异常条带的分析终于发现，在过去的7600万年间，地球曾发生过171次磁极倒转。距今最近的一次发生在70万年前。

总之，地球磁场在无形中发挥着巨大作用，这顶“保护伞”对地球上所有生物至关重要。