Only Perception: 地球磁場仍然是一個帶電的謎

2009-06-29

地球磁場仍然是一個帶電的謎

The Earth's magnetic field remains a charged mystery
http://www.physorg.com/news164253692.html

June 15th, 2009

四百年的討論，而我們仍不確定是什麼造就了地球的磁場，以及磁圈（magnetosphere），盡管後者的重要性不過是我們與致命太陽風之帶電粒子（由電子與質子組成）間的緩衝器。新研究引發與磁場背後力量以及地球本身結構有關的問號。

這篇具爭議性的新論文，《Secular variation of the Earth's magnetic field: induced by the ocean flow?》，發表在 New Journal of Physics 中（由 Institute of Physics 以及 German Physical Society 所共有），將使地球物理學家的注意力從地球核心中被視之為理所當然的傳導流體（conducting fluids）的運動轉移 -- 二十世紀對於地磁與磁圈之謎的答案。

來自美國伊利諾州西北大學 McCormick 工程與應用科學學院的 Gregory Ryskin 教授，將磁流體力學（magnetohydrodynamics）的方程式應用到我們海洋的鹹水（那能導電）藉此挑戰存在已久的常規，並發現在地球主要磁場中的長期變化（secular variation）可能是我們海洋的循環流動所致。

除了那些證實 Ryskin 疑惑的計算之外，也包括時間與空間的相關性 -- 海洋與我們磁圈緩衝器間，整體關係的特殊跡象（specific indications）。例如，研究者已記錄到北大西洋洋流強度的改變；Ryskin 證明這些顯然與地磁長期變化速率的急劇改變（geomagnetic jerks，地磁猛拉）強烈相關。

Tim Smith，New Journal of Physics 的資深發行人表示，"這篇文章是有爭議的且必定會引起各種爭辯，以及可能的強烈反對 -- 來自地磁學社群的某些部份。如同作者承認的，這些結果決不可能成為證明，而是指出在海洋流動與地磁場長期變化間，『直接關連的可能性』需要更進一步的研究。"

在 1920 年代初期，愛因斯坦強調了一項大挑戰，那理解我們磁圈的姿態。稍後有人指出，地球的磁場可能是地球深處導電流體流動的結果，其作用如同一部電動機（dynamo）。

在二十世紀後半段中，這種電動機理論描述了這種過程，在過程中，地球自轉、對流以及導電流體產生作用以維持一個磁場，那被用來解釋地球外核的熱鐵如何創造磁圈。

這篇期刊論文顯然也引起一些關於我們地球核心結構的問題。

常見的教科書影像，那描繪出地球的核心有熱且高度導電的流體在流動，是根據猜測，且現在可能變得沒有效力。因為在地球核心的流體流動無法被測量或觀察，相反地，關於磁圈變化的理論，也通常會推論地球核心有這樣的流動存在。

雖然 Ryskin 的研究只關照地球磁場的長期變化，但他指出，"若長期變化是由海洋流動所致，地球核心的整個電動機運作概念將令人懷疑：地核中沒有其他流體動力學流動的證據存在。"

在實用層級上，那意味著下次你使用羅盤時，你也許需要感謝海與洋影響了引導路線所需的力量。

Raymond Shaw 博士，Michigan 科技大學的大氣物理學教授表示，"你應當銘記在心，Ryskin 教授在其論文中所提出的構想，如果站得住腳，有不恰當評價地磁學支配典範的可能，所以如果發現有某些人強烈反對或批評，並不讓人感到驚訝。"

※ 所以他的理論可解釋百慕達三角洲？或氣候變遷所可能帶來的磁變？不妨研究地磁變化與冰河時期的相關性。不過其他天體的磁場又從何解釋？

＊ Secular variation of the Earth's magnetic field: induced by the ocean flow?
http://www.iop.org/EJ/abstract/-search=64260093.1/1367-2630/11/6/063015