地球磁场倒转之迷简解Word格式文档下载.docx
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现在科学基本认定,地球分三层结构,地壳、地幔、地核。
地核由于巨大压力,铁、镍原子在高温下被挤压到一起形成一个固态金属球,地幔就是火山爆发喷出的岩浆内含有电荷。
由于地球各层之间具有的粘滞性、滞后性、运转惯性及运转的主从关系性质,这些性质共同决定了星地碰撞与地球磁场生成变化的因果关联特点。
地球磁场极点会移动,磁场强度会波动、减弱、消失、磁场方向会倒转。
这些磁场变化都是自然规律的表象,造成这些现象的原因是什么?
众说纷纭各种推理假说很多,基本都无法全面解释清楚发生地球磁场变化的这些疑惑现象的原因,还把简单的问题神秘化复杂化了。
最简单的原因往往才是最科学的真理,小行星与地球发生随机碰撞,能最简单最全面地解释清楚所有地球磁场变化疑惑的动力因果原因。
物理规律在自然界是普遍适用的。
1820年7月丹麦物理学家奥斯特发现了任何通有电流的导线,都可以在其周围产生磁场的现象,称为电流的磁效应。
电流在导线中是高速流动的会产生磁效应,低速流动的电荷也应该具有磁效应,例如地球磁场。
地球磁场是大电流低速度的磁场效应,这个电流速度对应于地幔与地核角速度的转差,速度极其缓慢,地幔与地核达到同步转速时,地球磁场会消失。
电流产生磁场的方向用右手螺旋定则判断。
地球的三层结构四种运转特性,决定了地球磁场独特的运行变化特点。
下面图1是地核地幔同向运转,地核滞后地幔角速度示意图;
图2是地核地幔同向同角速度示意图;
图3是地核地幔同向地幔减速,地核超速地幔角速度对比示意图;
图4是地幔反转的地幔与地核角速度的对比示意图。
图1:
核幔同向(地核转速滞后地幔)
图2:
核幔同速(地核磁场消失)
图3:
地幔减速(地核超速地幔磁场倒转)
图4:
地幔反转(核幔反向旋转磁场倒转)
1910年,前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇契意外地发现,地震波在传到地下50公里处有折射现象发生。
他认为,这个发生折射的地带,就是地壳和地壳下面不同物质的分界面。
1914年,德国地震学家古登堡发现,在地下2900公里深处,存在着另一个不同物质的分界面。
据这两个面把地球分为地壳、地幔和地核三个圈层
地球结构分三层,地壳、地幔、地核,地球自转地壳同步旋转,地壳带动地幔,地幔带动地核旋转,因为地幔是液体,两两层之间具有粘滞带动效应。
同时还具有角速度逐层滞后减小的运行特征(如右图5-网选)。
如同一盆粘稠小米粥中间飘着一个小木球,转盘上的盆以某角速度转动,小米粥转动角速度滞后一点,小木球转动角速度更滞后一点。
粘滞性:
流体在受到外部剪切力作用时发生变形(流动),流体内部相应要产生对变形的抵抗,并以内摩擦的形式表现出来。
所有流体在有相对运动时都要产生内摩擦力,这是流体的一种固有物理属性,称为流体的粘滞性或粘性。
滞后性:
太阳光到达地球需要8分钟,比邻星光到达地球需要4.22年。
声音空气中传播10公里需要29秒钟,海水中声音传播10公里需要6.5秒钟,铁轨中声音传播10公里需要1.9秒钟。
地壳的转速变化传递到3470公里距离的地核可能需要成千上万年,如果地幔是刚体这种转速变化传递时间则是零,如果地幔是空气这种转速变化传递时间则是接近无穷大。
这就是地幔中粘滞岩浆动力传递效应的特点,地幔传递转动的滞后性和距离、介质、粘滞程度都相关。
磁场倒转:
地球磁场倒转肯定是一个渐进连续的过程,地质勘探发现磁场倒转磁场消失几千到1万年,说明这阶段的磁场强度已经衰弱到不能对地层生成物质的磁畴方向起到磁化排列作用了。
刘广润、张宏泰合著的《地球磁极倒转的星地碰撞成因》一文,提出了磁极倒转是星地碰撞的结果。
文章称:
地球磁场多次发生南北磁极位置的变换,即极性倒转,这已为大家所公认,但造成这种极性倒转的原因,则是迄今未能很好解答的一个难题。
基于地球磁场的发电机效应理论和星地碰撞的动力效应研究,探讨了外星撞击地球造成地磁场极性倒转的可能性。
研究表明,当外星沿与地球自转的正逆不同方向撞击地球时引起的地球转速快慢变化,可导致地球内部核、幔圈层之间的转速相对快慢关系(相对运动方向)发生改变,从而受其控制的液核涡旋方向及相应的地磁场方向也会随之改变,于是就形成地磁极性倒转。
这是一个新的思路,它给地磁极性倒转提出了一个简明的动力机制解释。
现在通行理论认为,固体铁质物质构成地核,地球磁场是因为地球自转时,含有电荷的地幔与地核内外转速差造成的磁场发电机效应后,自励产生的磁场。
严格地说按照物理学定义,地球磁场的产生不能叫发电机效应,而是电流的磁场效应即电动生磁效应。
区别于普通的电流磁效应,普通电流线圈内的铁芯是不动的,地球地幔里的地核铁芯是与地幔一起转动的,地核比地幔运动的滞后效应造成了地球的
磁场效应。
科学家扬诺夫斯基1982年计算地幔与地核转速差值为0.01cm/s时,即可产生地球磁场。
(如上图6-网络截图)
地球磁场逐渐减弱,是由于地幔与地核相对运动角速度差值减小。
地幔与地核的转动,地幔是主动方地核是被动方。
运动角速度差值减小,可以有两种情况,地幔大于地核角速度和地核大于地幔角速度。
地幔大于地核角速度,是由于粘滞效应带动地核转动同时具有的滞后效应。
地核大于地幔角速度,是由于地球受到反向碰撞地幔先减速,地核还惯性运转所以超过了地幔角速度。
这是电磁学一个新发现的规律。
电流角速度与磁芯角速度的角转差率也是决定磁场强度的一个重要因素。
这样地球磁场的生成将受地幔电流大小、地幔地核速度差值、地核相对磁导率共同决定。
当地幔与地核逐渐运行趋于同步时,地球磁场减小趋于消失,因为构成地球磁场的三要素中地幔地核速度差值没有了。
普通电流线圈产生磁场,我们认为只与电流大小、圈数和磁芯相对磁导率有关,应该是也与电流与磁芯转差有关,只是普通线圈电流速度太快,磁芯一般不动,电流与磁芯速度转差是一个定值,所以这个因素被忽略了。
太阳系八大行星6个逆时针方向自转,金星顺时针方向自转,天王星躺着由北向南自转。
自转周期由9小时50分到243天都有,方向与周期都毫无规律可言,这正符合星球自转是由小行星与星球随机碰撞造成的的原因假设。
地球磁极在移动,近100年每年平均10km速度移向极点。
这是上一次星地碰撞与再上一次星地碰撞的角度不同造成的。
碰撞之后地壳的转轴会立即改变通过南北地面处的新极点。
由于地心的惯性和地幔的粘滞与滞后效应,磁场极点还在原来的磁极点处,但磁场方向会发生趋向地壳自转轴方向的逐渐转变,此磁极点会在地壳自转的牵动下,逐渐向新地轴极点靠近运行(如右图7-网络截图)。
图7:
北磁极的200年移动路径
(磁极★逐渐往北极点方向移动)
壳幔核速应递减,核超幔速自回转
研究地球磁场变化机理,要先搞清地球壳、幔、核运转规律。
地球匀速运转是自然物理惯性,地球自转变速是星地碰撞的结果。
壳、幔、核转速滞后差异是液体传递转动的物理属性,地核超速地幔是运转惯性造成的的暂态过程。
不可能地球自发内生动力,出现地核永远超速地幔的可能。
图8:
地球磁场强度五种变化曲线示意图
地球发生逆自转方向的星地大碰撞,使地球地壳发生反向旋转,地幔减速-反向-跟随,地核由于惯性作用滞后跟随变化,磁场强度逐渐减弱,当地幔运转与地核运转同速时,地球磁场消失,然后地幔继续减速-停止-反转-增速,地核滞后跟随,磁场发生减弱-消失-倒转-增强-减弱-平稳的倒转过程(图8-1)。
地球发生逆自转方向的星地小碰撞,使地球地壳发生减速旋转,地幔跟随减速,地核由于惯性更慢滞后减速,磁场强度逐渐减弱,当地幔运转与地核运转同速时,地球磁场消失,地核由于惯性作用会超过地幔速度,磁场发生倒转-增强-减弱-消失-再倒转过程。
这是一种双向波动,是与地球自转逆向小碰撞减慢地球转速造成的结果(图8-2)。
地球发生顺自转方向的星地碰撞,使地球地壳发生加速旋转,地幔跟随加速,地核由于惯性更慢滞后加速,磁场强度变化逐渐增强-减弱-平稳(图8-5)。
通过地震波的探测分析,最近科学家检测到现在的地核转速高于地幔转速,地球磁场现在正处于加速衰减期。
综合这两点,这是由于地幔与地核转动差值自然衰减造成的。
地核转速大于地幔转速是核幔运转的的暂态过程,会自动再转回稳态,地幔转速大于地核转速才是稳态(图8-2红色曲线是暂态,蓝色曲线是稳态)。
73万年前地球遭受了一次与自转反向不太小的碰撞,磁场倒转后核速大于幔速运行了73万年,现在进入了磁场波动后的再倒转前期,如图8-2红色曲线是地球磁场的暂态过程。
这次磁场倒转不需要星地碰撞是磁场波动后的自然倒转,这不是一个好消息,因为磁场倒转不能很快完成,需要经过几千到1万年的磁场消失时间。
壳幔核速应递减,核超幔速自回转。
液态地幔转动传,滞后效应几千年
物理变化过程的因果关联元素,一般都是因、果同时展现互动关联。
在自然界还有一类因果关系特点表象是缓慢关联,是忽略了中间环节,只注重因果两端的物理关联,缓慢的甚至让你感觉不到它们之间具有联系。
其实这是物理相关联系延时的现象,如地球的地壳与地核转动变化的关联。
澳洲花园的一只蝴蝶拍动了一下翅膀,引起了欧洲大陆的一场飓风。
这是一句非常夸张但具有科学哲理的名言,说明自然界事物变化虽微弱遥远但具有确实的因果关联。
这里我们省去蝴蝶效应引起的澳洲亚洲风云变幻,将蝴蝶与欧洲飓风关联到一起经过的时间可能要经过千年万年,因果有相关,反应过万年。
这可类比旁通让我们认识地球地壳与地核转动变化与地球磁场变化的关联特点。
地球磁场上一次星地碰撞磁场倒转维持了73万年到今天,现在磁场强度加速衰减又要反转回去。
地球磁场的一次倒转波动73万年还未结束,我们研究认识磁场变化要用天文时间单位:
万年。
星地碰撞造成地球磁场倒转肯定不是即时效应,延迟几千年几万年不知道,但要建立起这个延时关联的时空模型,它们的定性关系肯定是正确的。
地球史上的一次星地碰撞和几万年后的磁场倒转或磁场波动是一对因果关系,这可能就是地球磁场演化过程中较难理解比较绕脑的基本规律。
现在地球磁场正处于73万年前的一次逆地球自转方向较大规模的星地碰撞,造成的磁场双向波动后期再倒转的前夜。
根据有三条,地球磁场加速衰减,地核转速大于地幔转速,现在地球磁场方向已经维持了73万年未变,已超出了地球磁场平均45万年的倒转周期。
地核转速大于地幔转速,地球磁场处于暂态时区,磁场再倒转是自然的有时间规律的。
地球磁场在稳定状态时区,没受星地碰撞磁场周期不受时间限制。
非稳态(暂态)磁场再倒转的周期,是根据上次碰撞冲击大小决定的。
参看图8-2,地球现在磁场正处于地球磁场暂态时区的末端。
地球73万年前的磁场倒转是星地撞击的直接结果,这次地球面临的是磁场倒转后自然回调再倒转。
这里有一个重要现象需要强调指出,就是星地撞击与磁场倒转虽是因果关系但不是同时发生的,有一个巨大的延后反应时间,可能几千上万年甚至更长时间,容易引起地质考古勘探者的疑惑,好像星地碰撞与磁场倒转并无直接的因果关联和时间关联。
经典物理学研究的运动变化与受力的关系是同时关联的,而地球磁场强度变化与造成变化的地球运动的关联却可延迟成千上万年,这是地幔的粘滞与传递滞后特性造成的,是因果延迟反
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