引言：

“社稷有累卵之危,，生靈有倒懸之急,。”倒懸之急，常被用于形容處境極為艱難,，出自戰(zhàn)國·孟軻《孟子·公孫丑上》：“當(dāng)今之時,，萬乘之國，行仁政，民之悅之,，如解倒懸也”,。正反、南北,、左右這些自然法則已經(jīng)構(gòu)建了地球生靈賴以生存的安全屋,，他們不僅為自然進化、萬物生長與生靈繁衍規(guī)定了自然法則,，還固定了我們文明更替中東升與西落,、南北與方圓的定義。當(dāng)一些自然的規(guī)則被打破,，人們難免恐慌,。

自19世紀(jì)初探險家首次精確定位以來，磁北極一直在向北爬行——超過600英里(1100公里),。事實上,，它現(xiàn)在移動得更快了，科學(xué)家估計,，北極每年向北移動約40英里,，而非20世紀(jì)初的每年10英里。我們需要接受一個事實,，地球的南北極正在發(fā)生改變,，也許直到有一天迎來地磁的反轉(zhuǎn)。乍一聽,，造物主仿佛真的要把地球生物“倒懸”,，然而這會是人類文明頭上新的達(dá)摩克斯之劍嗎？

磁極路徑,，1831年后為直接觀測的數(shù)據(jù),，1831之前為古地磁數(shù)據(jù)重建

01什么是地球磁場？

地磁場,，產(chǎn)生于是地球內(nèi)部的天然磁性現(xiàn)象,。地球的正常磁場約占地球磁極的99%，類似于一個磁偶極（magnetic dipole）：其中一極在北極附近,，另一極在南極附近,。與經(jīng)典的條形磁鐵或冰箱上的裝飾性磁鐵不同，控制地球磁場的物質(zhì)是四處移動的,，故而又產(chǎn)生了剩余的1%——外源磁場和磁異常,。在地球誕生之初就存在地磁與地磁力。

地球磁場示意圖

但地球磁場從何而來,？這一懸而未決的問題,，困擾著理論物理學(xué)者的研究，也動搖著地球物理學(xué)的地基大廈。為了回答這一問題,，科學(xué)家們先后提出了永磁體學(xué)說,、內(nèi)部電流學(xué)說、電荷旋轉(zhuǎn)學(xué)說等等,，最終被廣泛接受的是電磁感應(yīng)學(xué)說又稱發(fā)電機學(xué)說,。

天文學(xué)家Larmor 通過對太陽的觀測提出：“內(nèi)部循環(huán)運動有可能以自激發(fā)電機的循環(huán)方式起作用，并以內(nèi)部循環(huán)的一些能量為代價,，保持磁場永久持續(xù),?！?這一觀點后來被利用于地磁場的研究,，并開始逐漸發(fā)展為發(fā)電機理論：地球可通過其外核區(qū)域內(nèi)液態(tài)鐵的流動，將地磁場不斷的放大直至如今的狀態(tài),。而要維持住這樣的地磁場,，其能量的來源是內(nèi)核與地幔的溫度差所導(dǎo)致的熱對流。簡單來說,，地磁是因為地球的固體鐵芯被熱的液態(tài)金屬組成的流體海洋所包裹而形成的——液態(tài)鐵在地核的流動中產(chǎn)生電流,，進而產(chǎn)生磁場。發(fā)電機學(xué)說（又稱磁流體發(fā)電機學(xué)說）在觀測,、實驗和理論研究上相對于其他的學(xué)說都得到了較多的證實,，成為目前地球物理學(xué)比較認(rèn)可的觀點。

磁場產(chǎn)生示意圖

02地磁反轉(zhuǎn)是規(guī)律,，而非例外

近些年的觀測發(fā)現(xiàn)地球上存在著部分磁場異常區(qū),，科學(xué)界普遍認(rèn)為這是地球磁場發(fā)生重大偏移甚至翻轉(zhuǎn)的前兆。地球區(qū)域內(nèi)磁場強度在不斷的減弱,，并且衰減速度近十年來快速增長,，比如南大西洋地磁異常區(qū)每年的衰減速度是其他異常區(qū)的十倍之多。同時其他地磁異常區(qū)本身的面積也有擴大的趨勢,。一時之間,，地磁反轉(zhuǎn)的恐慌引發(fā)全球關(guān)注，甚至許多世界末日論者認(rèn)為地磁的“異?！弊兓赡軐?dǎo)致地球毀滅,。

其實與我們?nèi)粘Ｉ钪械母兄喾矗卮欧D(zhuǎn)是規(guī)律而非例外,?？茖W(xué)家估計，在過去的30億年里,，至少發(fā)生過數(shù)百次逆轉(zhuǎn),。如果你生活在大約80萬年前，手里拿著指南針，面向我們所說的北方,，指針就會指向“南方”,。在過去的2000萬年里，地球進入了大約每20萬到30萬年一次磁極反轉(zhuǎn)的模式,。在漫長的地質(zhì)歷史里,，變化才是永恒的。

距離人類最近的一次長時間地磁場反轉(zhuǎn)是“布容尼斯-松山倒轉(zhuǎn)”,，發(fā)生在78萬年前,；地磁場兩極反轉(zhuǎn)持續(xù)了大概2萬年。不過,，并非所有的地磁場反轉(zhuǎn)都會持續(xù)上萬年,，有時地磁場會在短時間發(fā)生兩次反轉(zhuǎn)，地質(zhì)學(xué)上稱為“地磁漂移”,。比如4.1萬年前的Laschamps地磁反轉(zhuǎn),，整個過程只持續(xù)了1000年，其中兩極反轉(zhuǎn)的時間僅持續(xù)了250年,。我們通過地磁變化的數(shù)據(jù)不難看出：磁極倒轉(zhuǎn)在地質(zhì)時間尺度上是一種常見的現(xiàn)象,，但在這在人的壽命尺度內(nèi)實際上是比較難以遇到的；同時,，地磁反轉(zhuǎn)是一個發(fā)生在數(shù)百年或數(shù)千年里的緩慢過程,，并不是一次性的徹底的翻轉(zhuǎn)，因而也是在一定程度上可以預(yù)測的,。如果說地磁翻轉(zhuǎn)有何影響,？現(xiàn)在看起來，磁羅盤制造商會比較期待這一新的商機的到來,。但是不能否認(rèn)的是,，我們?nèi)祟惾詫Φ厍蛑跎伲覀儾坏貌环婪兑恍╋L(fēng)險出現(xiàn),，哪怕他的概率很小,。

03地磁翻轉(zhuǎn)的影響

對人類最重要的地球資源是什么？很多人第一反應(yīng)是水或者氧氣,，很少有人提及地磁,，但其實地磁的作用遠(yuǎn)超出公眾的想象。由于太陽風(fēng)中含有大量的高能帶電粒子,，因此會受到磁場的影響而繞開地球,，如果地球磁場消失，那么高能帶電粒子會進入大氣層,，這會給地球生物帶來毀滅性的打擊,。地磁場不僅如護盾一般保護著人類的生存與發(fā)展,，它還是眾多現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基石。隨著指南針傳入西方世界,，地磁場便為人類的航海事業(yè)提供了無比重要的幫助,，同時也促進了眾多科技的發(fā)展——地磁場的相對穩(wěn)定性也是其成為信息交流的載體的重要原因。

關(guān)心磁場的原因很簡單：保護著我們

出于對地磁場的關(guān)心,，一些謹(jǐn)慎的科學(xué)家開始提醒大家關(guān)注地磁翻轉(zhuǎn)的危害,。阿德萊德大學(xué)的Cooper(2) 等人對新西蘭沼澤貝殼杉樹的放射性碳記錄與地磁極性轉(zhuǎn)換前后的磁場強度進行相關(guān)性分析，并使用超級計算機模擬了大約41000年前Laschamps地磁逆轉(zhuǎn)的后果,。他們發(fā)現(xiàn),，地磁場減弱影響大氣層對太陽光的吸收，導(dǎo)致氣候巨變,，使得當(dāng)時地球氣溫降低,，最終導(dǎo)致澳大利亞多種大型哺乳動物滅絕，如長毛猛犸象,、巨型袋熊等,。這一研究證實了地磁場反轉(zhuǎn)曾推動物種滅絕，很多人擔(dān)心相同的悲劇會發(fā)生在人類身上,。同時，Alanna Mitchell在她的著作《The Spinning Magnet》中也警告到：“the force that created the world, and could bring about its end”,。如果地磁場位置與強度的穩(wěn)定性不復(fù)存在,，那么等待地球的是一個沒有電網(wǎng)和電子通信的未來。這對現(xiàn)代社會來說將是如同“世界末日”般的打擊,。

42000年前的人類在洞穴壁畫中留下了越來越多的紅赭石手印,，赭石被是一種古老的防曬霜，這被認(rèn)為是紫外線增強的證據(jù),，從而與地磁場減弱導(dǎo)致臭氧減弱相互印證,。

如果地磁反轉(zhuǎn)發(fā)生，確實會帶來生態(tài)災(zāi)難,，這點其實無需論證,。但問題在于地磁翻轉(zhuǎn)是否發(fā)生？何時發(fā)生,？會在人類文明的尺度內(nèi)發(fā)生嗎,？

結(jié)語：

人類社會確實面臨著“倒懸”，但遠(yuǎn)沒有達(dá)到“急”的程度,。人始終要面對確定發(fā)生的困境,，而非挑戰(zhàn)虛無縹緲的對手。目前的觀測技術(shù)和預(yù)測手段其實并不能證實地磁翻轉(zhuǎn)即將發(fā)生的緊迫性,，我們腦補的危機感也許只會發(fā)生在科幻小說里,。與其焦慮地磁反轉(zhuǎn)可能帶來的世界末日,，不如減少精神內(nèi)耗，找到觀測地磁變化的新方法,。

過度焦慮未來會變得悲觀,！

參考文獻

1. J. Larmor, in A Source Book in Astronomy and Astrophysics, 1900–1975, R. L. Kenneth, G. Owen, Eds. (Harvard University Press, Cambridge, MA and London, England, 1979), pp. 106-107.

2. A. Cooper et al., A global environmental crisis 42,000 years ago. Science 371, 811-818 (2021).

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