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地球磁极在移动,南北极可能会倒转,不是好事

1905年某一天法国地球物理学家Bernard Brunhes从小村落Pont Farin把一些刚出土的石块带回他的实验室进行磁性能化验。他惊奇地发现,数百万年前,地球的两个磁极刚好跟现在的相反。今天的北极是当时的南极;今天的南极是当时的北极。这惊人的发现印记着在地球出现过的一次天变,当时的科学家对这个现象无从解释。

到今天,我们知道地球的磁极倒转,其实发生过几百次,而最后一次是在78万年以前。(有时候,两个磁极试图倒转,但最终返回原来位置,叫作excursion。最后一次发生在4万年前)。我们也知道如果下次再发生,对支撑我们现代文明的电力及电子基础设施将会有灾难行的冲击。问题是它会在什么时候发生。

地球物理学家在过去数十年利用卫星图像和推算来试图为上述问题找出答案。他们学得如何深入地球的内部,观察不停的产生磁场的地球溶岩金属核心。他们发现,地球的偶极(dipole)– 令指南针摇摆的一对整齐的偶极 – 正在受到从核心内部带来的冲击。

从欧洲太空署2014年起收集的最新卫星数据显示,一场大战正在在地球核心的边缘展开。一组旋转的铁和镍溶岩势力在膨胀,冲击并抵消偶极的能量。而北磁极正在移动,印证着内部冲击的动荡和瞬息万变。在南半球,另一股势力在地球五分一的表面占上风,正酝酿一场巨变。

如果这股磁体聚集足够的力量使偶极进一步减弱,它们可以使南极及北极互相交替。科学家不能断定这现象是否正在发生,偶极有可能把这股力量击退。但他们可以肯定这现象是越来越激烈,不排除两极倒移开始的可能性。

北磁极1970-2020年10年间隔变化。绿线为指南针所指的正北

磁场像一个大盾,防御来自太阳及宇宙的辐射线。当南北磁场倒移或试图倒移时,磁场会变弱,甚至损失十分一的力量。两极倒移过程可以长达数百年,期间会让更多有害的辐射照射到地面。当今南大西洋的磁场已经转弱不少,令卫星受到更多照射而导致内存失灵。

到目前为止,有害的辐射还未接触地面。但是,当磁场转弱至某一程度,那么会后果堪虞。宇宙辐射影响地球方面的专家科罗拉多州大学大气及太空物理实验室主任Daniel Baker,担心两极转移时地球部分地区会变得无法居住,说来自太阳和星际的辐射线,和被辐射损坏的臭氧层产生的紫外光线等,都可以伤害或杀死生物。

那么这祸害能有多大?科学家还没有将以往的两极倒移和大规模绝种等灾难搭上直接关系。但当今是跟78万年前上次两极倒移或4万年前两极试图倒移的地球不一样。现在地球有76亿人口,是1970年的一倍。人类的活动大幅改变了大气层和海洋的化学成分,削弱了地球的支持生命系统。人类兴建了大城市、工业及公路网络,把能让其他生物安身的地区切碎。我们已经把已知的生物种类三分一推向绝种边缘,又把无数生物的生态环境破坏。如果再加上宇宙和紫外光辐射,对在地球上的生命带来的可以是一场灾难的后果。

而这个灾难性后果不单局限于生物方面,对代表人类文明的电子网络也会带来致命的威胁。来自太阳的高能粒子可以严重损害卫星的微型电子线路失灵,使控制电网的卫星定时系统,导致无数变压器烧毁。全球的电力网就像火烧连环船一样相继倒下,广域停电数十年。

1910至2020年10年间隔磁场强度变化。蓝线为弱磁场,红线为强磁场。在南美磁场在转弱,在北美红线地区磁场亦在转弱。

 

没灯,没电脑,没手机,就连冲马桶或汽车加汽油都不行 ; 这些还算是小事。

但这些风险还没被列入负责保护我们电子网络人员的考虑范围内。更多的卫星继续上天,它们的微型电子线路越来越精细,越脆弱;跨越全球的电网链接得更紧密,更容易出现骨牌效应。

预防太空天气伤害卫星的其中最有效方法是精准地预测外来的威胁何时发生,操作人员可以暂时关掉卫星或将部分电网断开。但是,在精准预测太空天气方面的进展,无法弥补技术应用被高速地部署。面对天外来侵者,这些技术系统会不堪一击。当今,私营的卫星运行商还没有分享如何设计对抗太空辐射的电子系统技术。

在被地球强磁场保护时,我们轻率地建立关键人类文明的网络设施,没有考虑到这磁场会盛极而衰。地球磁场不单很波动、不受控制,而在现阶段更是不可预料。不论我们在做什么,它都会我行我素。我们能做的,只是尽量避免被祸及池鱼。

本文源于:undark.org

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