地球磁場的倒轉(zhuǎn)解迷

地球磁場的倒轉(zhuǎn)解迷劉敘義2019年3月3日八大行星繞陽轉(zhuǎn)，地球幸運居中前，黑夜月亮相做伴，冷熱適度水氣環(huán)。地幔地核轉(zhuǎn)速變，磁場高懸天穹帆，屏蔽太陽離子鏈，減少輻射生物圈。地球磁場屏蔽太陽離子輻射，保護地球生命安全，磁場是人類文明時代的天穹保護傘?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)地球磁場許多無規(guī)律的衰減變化，成為人類對地球磁場安全的疑惑和憂慮，地球磁場變化的現(xiàn)狀表現(xiàn)主要有：1、地球歷史上曾多次發(fā)生過地球磁場倒轉(zhuǎn)，倒轉(zhuǎn)磁場消失期大約1萬年。2、地球曾發(fā)生過不同的磁場方向、強度的波動。3、地球現(xiàn)在的磁場逐漸減弱，150年里磁場強度減弱了10%。4、磁極在移動逐漸移向極點，近100年每年平均10km速度移向極點。5、最近勘測發(fā)現(xiàn)地核的轉(zhuǎn)速比地幔的轉(zhuǎn)速要快。在地球45億年的生命歷程中，地磁的方向已經(jīng)在南北方向上反復反轉(zhuǎn)了好幾百次。近7800萬年，地磁反轉(zhuǎn)的平均間隔時間為45萬年，但在最近的78萬年內(nèi)里沒有發(fā)生過反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)周期沒有規(guī)律。地球可能存在過多代生命文明周期，考古發(fā)現(xiàn)地球好像有史前斷代的高度文明時代的遺留痕跡?，F(xiàn)在科學基本認定，地球分三層結構，地殼、地幔、地核。地核由于巨大壓力，鐵、鎳原子在高溫下被擠壓到一起形成一個固態(tài)金屬球，地幔就是火山爆發(fā)噴出的巖漿內(nèi)含有電荷。由于各層之間具有的粘滯性、滯后性、運轉(zhuǎn)慣性及運轉(zhuǎn)的主從關系性質(zhì)，這些性質(zhì)共同決定了星地碰撞與地球磁場生成變化的因果關聯(lián)特點。地球磁場極點會移動，磁場強度會波動、減弱、消失、磁場方向會倒轉(zhuǎn)。這些磁場變化都是自然規(guī)律的表象，造成這些現(xiàn)象的原因是什么？眾說紛紜各種推理假說很多，基本都無法全面解釋清楚發(fā)生地球磁場變化的這些疑惑現(xiàn)象的原因，還把簡單的問題神秘化復雜化了。最簡單的原因往往才是最科學的真理，小行星與地球發(fā)生隨機碰撞，能最簡單最全面地解釋清楚所有地球磁場變化疑惑的動力因果原因。物理規(guī)律在自然界是普遍適用的。1820年7月丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了任何通有電流的導線，都可以在其周圍產(chǎn)生磁場的現(xiàn)象，稱為電流的磁效應。電流在導線中是高速流動的會產(chǎn)生磁效應，低速流動的電流也應該具有磁效

應，例如地球磁場。地球磁場是大電流低速度的磁場效應，這個電流速度對應于地幔與地核角速度的轉(zhuǎn)差，速度極其緩慢，地幔與地核達到同步轉(zhuǎn)速時，地球磁場會消失。電流產(chǎn)生磁場的方向用右手螺旋定則判斷。地球的三層結構四種運轉(zhuǎn)特性，決定了地球磁場獨特的運行變化特點。下面圖1是核幔同向運轉(zhuǎn)，核角速度滯后示意圖。圖2是核幔同向同角速度示意圖。圖3是核幔同向地幔減角速度示意圖。圖4是地幔反轉(zhuǎn)的地幔與地核角速度的對比示意圖。圖1：核幔同向（地核轉(zhuǎn)速滯后地幔）圖2：核幔同速（地核磁場消失）圖4：地幔反轉(zhuǎn)（核幔反向旋轉(zhuǎn)磁場倒轉(zhuǎn)）地球結構分三層，地殼、地幔、地核，地球自轉(zhuǎn)地殼同步旋轉(zhuǎn)，地殼帶動地幔，地幔帶動地核旋轉(zhuǎn)，因為地幔是液體，兩兩層之間具有粘滯帶動效應。同時還具有角速度逐層滯后圖1：核幔同向（地核轉(zhuǎn)速滯后地幔）圖2：核幔同速（地核磁場消失）圖4：地幔反轉(zhuǎn)（核幔反向旋轉(zhuǎn)磁場倒轉(zhuǎn)）如同一盆粘稠大米粥中間飄著一個小木球，轉(zhuǎn)盤上的盆以某角速度轉(zhuǎn)動，大米粥轉(zhuǎn)動角速度滯后一點，小木球轉(zhuǎn)動角速度更滯后一點。圖3：地幔減速（地核超速地幔磁場倒轉(zhuǎn)）劉廣潤、張宏泰合著的《地球磁極倒轉(zhuǎn)的星地碰撞成因》一文，提出了磁極倒轉(zhuǎn)是星地碰撞的結果。文章稱：地球磁場多次發(fā)生南北磁極位置的變換，即極性倒轉(zhuǎn)，這已為大家所公認，但造成這種極性倒轉(zhuǎn)的原因，則是迄今未能很好解答的一個難題?；诘厍虼艌龅陌l(fā)電機效應理論和星地碰撞的動力效應研究，探討了外星撞擊地球造成地磁場極性倒轉(zhuǎn)的可能性。研究表明，當外星沿與地球自轉(zhuǎn)

的正逆不同方向撞擊地球時引起的地球轉(zhuǎn)速快慢變化，可導致地球內(nèi)部核、幔圈層之間的轉(zhuǎn)速相對快慢關系（相對運動方向）發(fā)生改變，從而受其控制的液核渦旋圖3：地幔減速（地核超速地幔磁場倒轉(zhuǎn)）根據(jù)現(xiàn)在通行理論認為，固體鐵質(zhì)物質(zhì)構成地核，地球磁場是因為地球自轉(zhuǎn)時，含有電荷的地幔與地核內(nèi)外轉(zhuǎn)速差造成的磁場發(fā)電機效應后，自勵產(chǎn)生的磁場。嚴格地說按照物理學定義，地球磁場的產(chǎn)生不能叫發(fā)電機效應，而是電流的磁場效應即電動生磁效應。區(qū)別于普通的電流磁效應，普通電流線圈內(nèi)的鐵芯是不動的，地球地幔里的地核鐵芯是與地幔一起轉(zhuǎn)動的，地核比地幔運動的滯后效應造成了地球的磁場效應?？茖W家揚諾夫斯基1982年計算地幔與地核轉(zhuǎn)速差值為0.01cm/s時，即可產(chǎn)生地球磁場。（如上圖6-網(wǎng)截）地球磁場逐漸減弱，是由于地幔與地核相對運動角速度差值減小。地幔與地核的轉(zhuǎn)動，地幔是主動方地核是被動方。運動角速度差值減小，可以有兩種情況，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，是由于粘滯效應帶動地核轉(zhuǎn)動具有的滯后效應。地核大于地幔角速度，是由于地球受到反向碰撞地幔先減速，地核還慣性運轉(zhuǎn)所以超過了地幔角速度。這是電磁學一個新發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，電流角速度與磁芯角速度的角轉(zhuǎn)差率也是決定磁場強度的一個重要因素。這樣地球磁場的生成將受地幔電流大小、地幔地核速度差值、地核相對磁導率共同決定。當?shù)蒯Ｅc地核逐漸運行趨于同步時，地球磁場減小趨于消失，因為構成地球磁場的三要素中地幔地核速度差值沒有了。普通電流線圈產(chǎn)生磁場，我們認為只與電流大小、圈數(shù)和磁芯相對磁導率有關，應該是也與電流與磁芯轉(zhuǎn)差有關，只是普通線圈電流速度太快，磁芯一般不動，電流與磁芯速度轉(zhuǎn)差是一個定值，所以這個因素被忽略了。

太陽系八大行星6個逆時針方向自轉(zhuǎn)，金星順時針方向自轉(zhuǎn)，天王星躺著由北向南自轉(zhuǎn)。自轉(zhuǎn)周期由9小時50分到243天都有，方向與周期都毫無規(guī)律可言，這正符合星球自轉(zhuǎn)是由小行星與星球隨機碰撞造成的的原因假設。地球磁場會倒轉(zhuǎn)，磁場強度逐漸減弱-消失-倒轉(zhuǎn)-增強。這是小行星逆向切向碰撞地球的結果。大碰撞使地球地殼發(fā)生反向旋轉(zhuǎn)，地幔逐漸跟隨減速，磁場強度逐漸減弱，當?shù)蒯＿\轉(zhuǎn)與地核運轉(zhuǎn)同速時，地球磁場消失，然后地幔繼續(xù)減速-停止-反轉(zhuǎn)-增速，地核滯后跟隨，磁場發(fā)生減弱-消失-倒轉(zhuǎn)-增強的倒轉(zhuǎn)過程。地球磁場除倒轉(zhuǎn)還會發(fā)生方向、強度的波動。磁場強度波動可分兩種情況，與地球運轉(zhuǎn)同向碰撞，增強磁場強度是第一種波動，為增強磁場的單向波動。與地球運轉(zhuǎn)反向碰撞但未改變地球旋轉(zhuǎn)方向，減慢地球自轉(zhuǎn)速度，這是第二種情況，磁場強度會出現(xiàn)減弱-消失-倒轉(zhuǎn)-增強-減弱-消失-再倒轉(zhuǎn)的磁場波動，這是一種雙向波動，是小碰撞減慢地球轉(zhuǎn)速造成的結果。地球磁極在移動，近100年每年地球磁極在移動，近100年每年平均10km速度移向極點。這是上一次星地碰撞與再上一次星地碰撞的角度不同造成的。碰撞之后地殼的轉(zhuǎn)軸會立即改變通過南北地面處的新極點。由于地心的慣性和地幔的粘滯與滯后效應，磁場極點還在原來的磁極點處，但磁場方向會發(fā)生趨向地殼自轉(zhuǎn)軸方向的逐漸轉(zhuǎn)變，此磁極點會在地殼自轉(zhuǎn)的牽動下，逐漸向新地軸極點靠近運行（如右圖7-網(wǎng)截）。圖7：北磁極的200年移動路徑

（磁極★逐漸往北極點方向移動）磁場變化周期不規(guī)律對應于星地碰撞是天文隨機事件本身就無規(guī)律。通過地震波的探測分析，最近科學家檢測到現(xiàn)在的地核轉(zhuǎn)速高于地幔轉(zhuǎn)速。如果確實是這樣，這是由于地幔轉(zhuǎn)動減速造成的。應該是現(xiàn)的地球磁場，正處于圖3所示的地球自轉(zhuǎn)減速后的階段，地殼減速，地幔減速，地核由于慣性會超過地幔速度。但這個超速會逐漸減慢，與地幔等速時磁場消失，然后磁場反向再逐漸增強（圖7-2縱軸左邊磁場曲線）。這也間接說明，78萬年前地球遭受的是一次較大的反向碰撞，這是一次雙向波動的前半波磁場減弱階段，接著是磁場消失磁場倒轉(zhuǎn)。這不是一個好消息，因為磁場倒轉(zhuǎn)不是瞬間完成，需要經(jīng)過1萬年的磁場消失時間。如果地核速度小于地幔速度，地球磁場會一直逐漸衰減，衰減到何時何值能保持穩(wěn)定不知道。但不會自動衰減到零然后倒轉(zhuǎn)，磁場消失都是小行星與地球撞擊造成的。反向大碰撞地球反轉(zhuǎn)磁場倒轉(zhuǎn)，小碰撞地球轉(zhuǎn)速變化磁場會單向波動或雙向波動。如果地核速度大于地幔速度，地球磁場衰減，會發(fā)生磁場消失。地球的磁場如此衰減變化下去，還能否有效保護地球安全，人類及生物圈能否安全生存都是個未知。星地碰撞是天災，也能為生物地球家園生命安全創(chuàng)造了地球磁場這個天穹福佑的保護傘?，F(xiàn)在已經(jīng)確定地球磁場正在衰減，要設法再進一步確定地核的轉(zhuǎn)速是否真大于地幔轉(zhuǎn)速，如果確定則下一步地球磁場會逐步減弱到消失，出現(xiàn)雙向波動（如圖8-2），否則地球磁場只會逐漸衰減，不會自動衰減到零（如圖8-3）。圖8：地球磁場五種變化情況強度示意圖星地碰撞、磁場倒轉(zhuǎn)是福是禍一句話還真說不清。事物都有兩面性，如何趨利避害是考驗現(xiàn)代人類的大智慧。應該說大碰撞是大災是大禍，正、反向大碰撞都可能滅絕生物圈。如果地核轉(zhuǎn)速小于地幔轉(zhuǎn)速的話，反向小碰撞有害，會減弱現(xiàn)有磁場，以后會發(fā)生磁場的方向、強度的波動，會發(fā)生有害的磁場消失期。如能人為控制小行星對地球的反向小碰撞變?yōu)檎蛐∨鲎?，則可變害為利。同向小碰撞有利恢復磁場，增加地球現(xiàn)有磁場強度加強地球的磁場保護。但碰撞點的局部受災，只能兩害相權取其輕，是對人類與地球的美好未來，做出局部的悲壯犧牲了。據(jù)已有資料，直徑100m的外星碰撞地球的概率約為5000年1次，直徑1km的外星碰撞地球的概率約為10萬年1次，超過1km的的概率約為50萬年1次。1908年6月30日，一個直徑不超過200米的天體撞向俄羅斯西伯利亞通古斯森林地帶。隨之而來的爆炸將大約半徑25公里的的森林夷為平地。計算一例半徑為10km的小行星，逆地球公轉(zhuǎn)方向撞擊地球赤道，對地球進行切向非彈性撞擊，分析觀察撞擊對地球運轉(zhuǎn)角速度變化率的影響，對赤道撞擊速度、加速度的計算，對地球磁場與赤道撞擊加速度(烈度)的影響。設地球代號為1，小行星代號為2。地球半徑：r]=6.37X106m；30為地球原有自轉(zhuǎn)角速度；^3為碰撞引起地球自轉(zhuǎn)角速度的改變量；地球質(zhì)量：m1=5.976X1024kg；小行星比重^=5.5X103kg/m3：星地撞擊時間：△t=0.2s；地球公轉(zhuǎn)速度：v1=2.979X104m/s；小行星設定運行速度：v2=5X104m/s。計算：1、地球自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量：J1=2m1r2/5=2x5.976x1024(6.37x106)2/5=9.7x1037kgm22、小行星質(zhì)量：m=pv=p4nr3/3=5.5x103x4x3.14x(104)3/3=2.3x1016kg3、小行星碰撞地球的撞擊沖量(動量)：I=mx(v+v)2212=2.3x1016(2.979x104+5x104)=2.3x1016x7.979x104=1.8x1021kgm/s4、地球角速度變化：△①=I2r1/J1=1.8x1021x6.37x106/(9.7x1037)=1.2x10-10rad/s5、地球原有角速度：ro0=2n/(3600x24)=7.27x10-5rad/s6、地球自轉(zhuǎn)角速度相對變化率:△ro/ro0=1.2x10-10/(7.27x10-5)=1.65x10-6由于地球質(zhì)量太過巨大，半徑10km小行星撞擊對地球運行角速度相對變化

率影響甚微。如果小行星半徑達到100km，則地球運行角速度相對變化率將會達到0.165%。7、地球赤道速度變化:△V=Wr1=1.2x10-10x6.37x106=7.64x10-4m/s8、地球赤道撞擊加速度：a=0/△t=7.64x10-4/0.2=3.8x10-3m/s2=3.8x10-4g地核半徑3470km，占地球半徑的54%。此撞擊赤道速度變化△V=7.64X10-4m/s=0.0764cm/s,折合到地核速度變化△V核=0.0764X54%=0.04cm/s,比揚諾夫斯基1982年計算地幔與地核轉(zhuǎn)速差值為0.01cm/s時，即可產(chǎn)生地球磁場的數(shù)值大4倍，此撞擊足以影響地球磁場的強度改變。半徑10km小行星赤道撞擊地球的加速度：a=3.8X10-4g=0.00038g,用地震烈度比較撞擊烈度小于1度，屬于無感覺等級。如果小行星半徑達到100km,地球赤道附近撞擊加速度a=0.38g,基本達到9度烈度的0.4g,全球赤道附近低緯度地區(qū)建筑物都將因撞擊加速度嚴重損毀。本文僅限于星地碰撞的對地球轉(zhuǎn)速、加速度、對地球磁場變化的探討，對星地碰撞的其它危害，如影響天氣變化、在本文研討范圍?？茖W已經(jīng)發(fā)展到了可以遙控宇宙飛船降落到小行星表面，進行科學考察物質(zhì)采樣，那就可能對小行星的運行軌道進行干預，驅(qū)離對地球有危害的小行星飛向地球，選擇引導有利用價值的小行星接近地球，與地球自轉(zhuǎn)方向同向切向撞擊地球，借天體巨大的外力改變地球的運動物理特性，增強地球的磁場改善地球的宜居環(huán)境。引發(fā)地震、爆發(fā)火山、臺風海嘯等災害不在地球磁場逐漸衰減的今天，要認真研究磁場衰減對生物圈對人類安全的確切影響，地球磁場強弱與人類文明興衰是密切相關的。地球磁場如果消失，地球生物圈能否滅亡？還是高等生物滅亡？還是都能忍受太陽電離子輻射艱難存活下去幾千上萬年？當磁場衰減到安全臨界值之前，期待一次與地球自轉(zhuǎn)同向適當規(guī)模的星地小碰撞，增強恢復地球的磁場強度，保護地球生物圈尤其人類安全的延續(xù)。避免與地球自轉(zhuǎn)反向的星地碰撞，因為反向碰撞會造成地球磁場方向、強度的波動，磁場消失會威脅地球生物圈威脅人類的安全。期望適當?shù)男堑嘏鲎踩绻荒茏匀话l(fā)生，應該由人類主動選擇引導合適的小行星進行一次天地大冒險工程，完成一次改天換地絕對史詩流芳萬古的人類偉大創(chuàng)舉，進行一次小行星與地球自轉(zhuǎn)同方向的小碰撞，增強地球磁場保護地球生物圈，福佑世界未來再安全屏蔽保護地球百萬年。引發(fā)地震、爆發(fā)火山、臺風海嘯等災害不遐想天地疑惑，憂慮子孫安怡。磁場變?nèi)鹾蠊碎g世紀話題。反向撞