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1 # 小宇堂
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2 # 時空通訊地球磁場消失會導致地球生態急劇惡化,最終地球會成為一個死星。
這絕不是危言聳聽,地球之所以能夠保持億萬年來生命的繁衍不息,人類現在能夠安居樂業,地球磁場起著非常重要的保護作用。可以說地磁給我們地球大氣穿上了一層鎧甲,才能夠在太陽風的肆虐下,有這團大氣裹繞著地球,保護著生態。
太陽在中心劇烈的核聚變中每時每刻產生著巨大的能源,透過電磁輻射的方式源源不斷的向太空中發射,這既是生命的源泉,也蘊含著許多殺機。地球由於有了磁場這層鎧甲,又有了大氣層這件冷暖適宜的外衣,才能夠孕育無數的生命並繁衍生息。
地球磁場實際上是電磁場,地球就像一個巨大的發電機,才產生了地磁場。而太陽風也帶有磁場,這樣就會與地球磁場發生衝撞。地球中心地核就是發電機的轉子,地幔地殼就像發電機的線圈和外殼,由於地核的轉動與地幔地殼不一致,這種轉速差就產生了電磁場。
當然地球磁場的產生還有多種說法,只是這種說法佔了上風,其複雜的形成機理還在研究中。
太陽風是太陽日冕拋射出來的高溫高速低密度粒子流,主要成分是電離氫和電離氦,它也帶有磁場。它吹過地球的時候,就與地球磁場產生了衝撞,力圖把地球磁場沖走。
在地球磁場頑強的反抗下,太陽風只得繞過地球,向遠方繼續運動。於是在地球周圍形成了一個被太陽風包圍著彗星狀的地球磁場區域,地球就在這個磁場區域裡安然無恙。
如果沒有了地球磁場,就像古代戰場的將軍沒有了鎧甲,太陽的鐵矛就會直接刺向地球的機體。如果地球磁場消失,太陽風暴就會直接轟擊地球,首先破壞大氣,大氣結構受到破壞,無法阻擋太陽的各種有害射線,紫外線長驅直入,很快殺死了暴露在地表的一些微生物浮游生物,植物也會受到傷害無法生長,生物鏈斷裂,生物大滅絕將無法避免的到來,而且將持續惡化。
大氣最終被太陽風吹散,沒有了大氣保護,水將完全被蒸發,最終地球成為一個死星。
在人類,所有帶有磁力的生產生活活動都受到太陽風暴的破壞,不要說手機電腦飛機輪船,發電也將無法進行,人類世界會更早的退回到石器時代,刀耕火種也成了奢侈的事情。
因此地球失去磁場將是一個十分可怕的事情,但願在人類遷出地球之前,不要有這麼一天。
我們需要首先了解地球磁場有什麼用。
地磁保護了地球的大氣不被太陽風吹走地球的磁場偏轉了大部分太陽風,否則太陽風當中的帶電粒子將直接轟擊到地球大氣表層,剝離保護地球免受有害紫外線輻射的臭氧層。據說太陽風的這種剝離機制之一是氣體被帶電粒子形成的磁泡捕獲,然後被太陽風扯掉。根據太陽風清除火星大氣中二氧化碳的計算表明,太陽風對火星大氣離子的清除導致其大氣幾乎完全喪失。
所以,如果地球磁場消失的話,那麼地球的大氣也面臨跟火星類似的情況。大氣層或許在數千年到數萬年內被清除到現在濃度的1%。臭氧層肯定是最先消失的,因為它位於大氣的上層,一旦臭氧層消失殆盡,那麼太陽輻射當中的有害紫外線將會直射地球表面,殺死地表的生物,包括大部分植物,這方面的危害我不用多說了。
隨著大氣的消失大氣的成分也會發生改變,太陽風就會像一個分子泵一樣,首先把較輕的氣體吹走,例如氫氣和氦氣,然後是氧氣和氮氣,而二氧化碳這種密度比較高的氣體則會留在地表附近,這就像是喝掉一杯彩虹雞尾酒。而大氣越來越稀薄之後,地表在受到太陽輻射之後升溫速度也會變快,地球表面在白晝將變得酷熱難當,而到夜晚又會寒冷異常。
此外,隨著大氣的丟失大氣的電離層也會慢慢的變弱,人類曾經利用電離層來反射中波訊號,已實現長距離的中波通訊,在大氣層稀薄之後,人類可能將丟失中波通訊這一最後的遠距離通訊方式。這回導致人類在末世的時候,發個電報都發不出去——“嘀嘀嘀……有人嗎,請回答,請回答?……”(無人應答,悲慘的結局)。
這裡不得不跟時下的熱門電影《流浪地球》拉上一點關係,因為有人提出地球停轉之後,地球的大氣將會消失,實際上只要地球磁場能夠維持,那麼地球的大氣就能夠得到比較好的保持,地球的自轉只提供了磁場的很小一部分。而地球內部的熔岩活動,尤其是地核當中的高溫熔岩流的活動才是地磁產生的主要原因。
地磁導航將完全失效,無論是人類的機器還是某些生物自公元11世紀以來,人類一直使用羅盤進行測向,自12世紀以來一直用於導航。雖然磁偏角確實會隨著時間的推移而變化,但這種漂移足夠慢,以至於簡單的羅盤仍可用於導航。利用磁感應,從一些型別的細菌到鴿子,各種其他生物利用地球的磁場進行定向和導航。
一旦地磁場消失,人類的地磁導航系統將完全失效,凡是依賴地磁來工作的裝置都將無法正常工作。而地圖上的某些遷徙性動物,則也可能受到地磁消失的影響,而找不到遷徙的方向。諸如候鳥、海龜等等,生態系統將遭受到一次巨大的考驗。因為某些遷徙動物正是某些獵食動物的食物,如果這些遷徙動物不能準時遷徙到達目的地,那麼某些肉食動物和依賴這些肉食動物生存的生物就要捱餓了。總之勵磁系統對生物圈來說還是一個重要的參考因子。不少宏觀的生態系統以及動植物體內的微觀生理系統的秩序都建立在這個參考因子之上,這個因子的突然消失,必然對上述兩個層次的系統帶來鉅變性的影響。
地磁的消失又暗示了地球內部熔岩柱活動的停止這個背後的問題就更嚴重了。
上圖:說明了透過科里奧利力組織成卷的導電流體的運動與運動產生的磁場之間的關係。
地球的磁場被認為是由其核心的導電鐵合金中的電流產生的,這是由於從核心逸出的熱量所導致的熔岩對流產生的。然而,這個過程很複雜,而且只是在過去的幾十年裡才開發出能夠再現其某些特徵的計算機模型。
地球和太陽系中的大多數行星,以及太陽和其他恆星都透過導電流體的運動產生磁場。地磁起源於其核心——一個鐵合金構造起來的區域,綿延大約3400公里(地球半徑為6370公里)。它分為半徑1220公里的固態核心和液體外核。外核中液體的運動是由來自內芯的熱流驅動的,熱流溫度從約6,000 K(5,730°C)在達到核幔邊界時,降低為約為3,800 K(3,530°C)。熱量是由較重的物質向核心下沉(行星分化,鐵災)釋放的勢能以及內部放射性元素的衰變產生的。
行星分化是指行星體的不同成分在行星內部各種變化運動中自然分離出來的過程,由於各種物理或化學行為,行星的構成物質逐步發展成具有各自組成的不同層次。行星的高密集物質沉入中心,而較低密度的材料通常在岩漿的海洋中上升到表面。這樣的過程會逐步創造行星的核心和地幔。有時在地幔頂部形成化學上有不同組分構成的外殼。鐵災是行星形成早期,鐵鎳等重元素向地心聚集形成地核時產生的高熱事件。科里奧利力是一種慣性或虛擬力,它看起來像是作用於相對於慣性旋轉參照系運動的物體。(實際上是慣性參照系在運動導致看起來物體受力)因此,宣告或者發現地球磁場的消失,等同於宣告地球核心熔岩運動的停止,這是地球內部能量和可塑性降低的表現——地球慢慢失去脈搏。地球的火山活動也會因此而逐步銷聲匿跡。地球板塊不再運動,大洋中脊的火山應該不在擴張和噴發。地殼各處的地熱能量溢位應該在這之前就早已經衰退超過數千倍——實際上地球上的很多生物是依賴地熱生存的,尤其是在海底和地殼深處。這些地底和洋底生態系統的崩潰將給地表的生態系統帶來巨大的影響,而具體的影響是難以評估的,因為我們對這些深處的生態系統並不瞭解。
上圖:大洋海底火山熱泉口生長的管蠕蟲——完全依賴地熱能量生存。
又不得不拉上流浪的地球來說事了——像在《流浪地球》的情節當中,人類移居地下,只要有地熱的維持,那麼人類在地下還是能夠過得比較舒適的。但是地下的岩漿活動又會成為人類移居地下的巨大隱憂,