圖片來源：京都大學(xué)
本報訊 世界之巔正在發(fā)生一些奇怪的事情。在地核內(nèi)流動的液態(tài)鐵的驅(qū)動下，這顆行星的磁北極正在從加拿大向西伯利亞漂移。磁極移動得是如此之快，以至于全世界的地磁專家不得不采取一些罕見的行動。 【《自然》相關(guān)文章】
1月30日，他們將更新“世界磁場模型”，該模型描述了地球磁場并構(gòu)成了所有現(xiàn)代導(dǎo)航——從海上船舶導(dǎo)航系統(tǒng)到智能手機(jī)上的谷歌地圖——的基礎(chǔ)。
該模型目前的最新版本于2015年問世，預(yù)計將持續(xù)到2020年，然而由于磁場變化得如此之快，迫使研究人員現(xiàn)在不得不修復(fù)該模型。
“誤差一直在增加。”科羅拉多大學(xué)博爾德分校和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）國家環(huán)境信息中心地磁學(xué)家Arnaud Chulliat說。
導(dǎo)致這一結(jié)果的部分原因在于磁極的移動，部分原因在于地球內(nèi)部深處的其他變化。地核中液體的攪動產(chǎn)生了大部分磁場，長期以來，該磁場隨深處液體流的變化而變化。例如，2016年，位于南美洲北部和太平洋東部深處的部分磁場出現(xiàn)暫時加速。包括歐洲空間局的群集任務(wù)在內(nèi)的衛(wèi)星跟蹤了這一轉(zhuǎn)變。
到2018年初，世界磁場模型遇到了麻煩。NOAA和愛丁堡英國地質(zhì)調(diào)查局的研究人員一直負(fù)責(zé)對該模型捕捉地球磁場所有變化的能力進(jìn)行年度檢查。然而他們意識到，這一模型是如此的不準(zhǔn)確，以至于即將超過可接受的導(dǎo)航誤差限度。
“我們發(fā)現(xiàn)自己正處于一個有趣的境地。”Chulliat表示，“到底發(fā)生了什么？”他上個月在華盛頓哥倫比亞特區(qū)召開的美國地球物理聯(lián)合會會議上報告說，答案是兩方面的。
首先，2016年發(fā)生在南美洲深處的地磁脈沖可能處在一個最糟糕的時間——剛好在世界磁場模型于2015年更新之后。這意味著在最新的更新之后，地球磁場便出現(xiàn)了建模者們意想不到的傾斜。
其次，磁北極的運(yùn)動使問題變得更加糟糕。自James Clark Ross于1831年在加拿大北極地區(qū)首次進(jìn)行測量以來，以不可預(yù)測的方式漂移的磁極一直使探險家和科學(xué)家著迷。上世紀(jì)90年代中期，磁極移動的速度加快，從每年約15公里增加到每年約55公里。到2001年，它已經(jīng)進(jìn)入北冰洋。2007年，包括Chulliat在內(nèi)的一個研究小組將一架飛機(jī)降落在海冰上，試圖確定磁北極的位置。
2018年，磁北極越過國際日期變更線進(jìn)入東半球。目前它正向西伯利亞直線進(jìn)發(fā)。
地球磁場的幾何形狀在磁場變化迅速的地方（如北極地區(qū)）放大了模型的誤差。Chulliat說：“事實上，磁極運(yùn)動的速度很快，這使得該區(qū)域更容易發(fā)生較大的誤差。”
為了修正世界磁場模型，他和同事提供了最近3年的數(shù)據(jù)，其中包括2016年的地磁脈沖。他說，新的世界磁場模型應(yīng)該能夠保持準(zhǔn)確，直到2020年的下一次定期更新。
與此同時，科學(xué)家正在研究為什么磁場變化得如此劇烈。地磁脈沖，就像2016年發(fā)生的那樣，可以追溯到在地核深處產(chǎn)生的“磁流體”波。磁北極的快速運(yùn)動可能與發(fā)生在加拿大地下的高速液態(tài)鐵射流有關(guān)。
英國利茲大學(xué)地磁學(xué)家Phil Livermore在美國地球物理聯(lián)合會的會議上說，這些射流似乎正在抹去并減弱位于加拿大地下的磁場強(qiáng)度。這意味著加拿大實質(zhì)上正在輸?shù)粢粓雠c西伯利亞的地磁拉鋸戰(zhàn)。
“磁北極的位置似乎是由兩大片磁場控制的，一片磁場在加拿大下面，一片磁場在西伯利亞下面。”Livermore說，“西伯利亞那片磁場似乎正在贏得比賽。”
這意味著在可預(yù)見的未來，世界地磁學(xué)家將有很多事情要做。
地球表面上地磁場方向與地面垂直、磁場強(qiáng)度最大的地方，稱為地磁極。地磁極有兩個（磁北極和磁南極），其位置與地理兩極接近，但不重合。
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