2020年中考物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：地磁場(chǎng)的奧秘

　　地磁場(chǎng)的奧秘

 

　　地球是個(gè)巨大的磁體，它周圍空間存在的磁場(chǎng)叫地磁場(chǎng)。從我國(guó)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(duì)稱的磁場(chǎng)。幾千年來，人們對(duì)這個(gè)磁場(chǎng)的存在習(xí)以為常，很少有人對(duì)此現(xiàn)象做過深入的研究。最近日本的一個(gè)研究小組利用超級(jí)電子計(jì)算機(jī)成功地模擬出地磁場(chǎng)。然而，觀測(cè)表明，從19世紀(jì)以來，地球磁場(chǎng)強(qiáng)度減少了約一成。于是有人認(rèn)為，1000年以后地磁場(chǎng)將消失。也有人認(rèn)為近年來地磁場(chǎng)強(qiáng)度的減小是暫時(shí)的，很快將轉(zhuǎn)為強(qiáng)度增加。于是眾說紛起，那么地磁場(chǎng)到底是怎樣的？對(duì)地球上的生物有什么作用呢？

 

　　一、地磁場(chǎng)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(chǎng)的起源

 

　　地球存在磁場(chǎng)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(dòng)引起的。最具代表性的假說是“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)的外地核在最初的微弱磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，像磁流體發(fā)電機(jī)一樣產(chǎn)生電流，電流的磁場(chǎng)又使原來的弱磁場(chǎng)增強(qiáng)，這樣外地核物質(zhì)與磁場(chǎng)相互作用，使原來的弱磁場(chǎng)不斷加強(qiáng)。由于摩擦生熱的消耗，磁場(chǎng)增加到一定程度就穩(wěn)定下來，形成了現(xiàn)在的地磁場(chǎng)。

 

　　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(huì)完全消失。在地層深處的高溫狀態(tài)下，鐵會(huì)達(dá)到并超過自身的熔點(diǎn)呈現(xiàn)液態(tài)，決不會(huì)形成地球磁場(chǎng)。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(huì)被加速而向外逃逸。所以，地核在6000K的高溫和360萬個(gè)大氣壓的環(huán)境中會(huì)有大量的電子逃逸出來，地幔間會(huì)形成負(fù)電層。按照麥克斯韋的電磁理論：電動(dòng)生磁，磁動(dòng)生電。所以，要形成地球南北極式的磁場(chǎng)，必然需要形成旋轉(zhuǎn)的電場(chǎng)，而地球自轉(zhuǎn)必然會(huì)造成地幔負(fù)電層旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)的負(fù)電場(chǎng)，磁場(chǎng)由此而生。

 

　　三、地磁場(chǎng)對(duì)生物活動(dòng)的影響

 

　　像海龜、鯨魚、候鳥等眾多遷徙動(dòng)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(cè)定精確的位置�？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，海龜能通過地球磁場(chǎng)和太陽(yáng)及其他星體的位置來辨別方向。但對(duì)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，最終到達(dá)某個(gè)特定的目的地。美國(guó)北卡羅來納大學(xué)查珀?duì)栂�爾分校的肯洛曼研究小組發(fā)現(xiàn)，綠海龜對(duì)不同地理位置間的地磁場(chǎng)強(qiáng)度、方向的差別十分“敏感”，它們能通過地磁場(chǎng)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(chǎng)對(duì)地球生物的保護(hù)

 

　　地磁場(chǎng)并不強(qiáng)，但對(duì)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(shí)在晚上會(huì)看到一種神奇的燦爛美麗的彩色光帶──極光。當(dāng)太陽(yáng)輻射出的帶電粒子進(jìn)入地磁場(chǎng)后，在地磁場(chǎng)的作用下，有害帶電粒子沿地磁場(chǎng)的磁感線做螺旋線運(yùn)動(dòng)，最終會(huì)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(gè)“超巨”的地磁場(chǎng)，對(duì)地球形成了一個(gè)“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(zhǎng)。如果沒有了這個(gè)保護(hù)盾，外來的宇宙射線，會(huì)將最初出現(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(chǎng)的反轉(zhuǎn)之謎

 

　　1906年，法國(guó)科學(xué)家在考查法國(guó)司馬夫中央山脈地區(qū)熔巖時(shí)，發(fā)現(xiàn)那里的巖石具有與地磁場(chǎng)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(chǎng)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(guó)家已經(jīng)從地質(zhì)勘測(cè)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(chǎng)從1830年首次測(cè)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(chǎng)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(chǎng)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(duì)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(yáng)的各種射線都會(huì)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(chǎng)改變導(dǎo)致染色體畸變，會(huì)使動(dòng)植物發(fā)生變異生長(zhǎng)。因此，地球磁極的變換是人類面臨的最大的威脅。地磁真的會(huì)消失嗎？