地球磁场的变化速度比以前的想象快10倍

利兹大学和加利福尼亚大学圣地亚哥分校的一项新研究表明，地球磁场方向的变化可能比以前想象的快10倍。

他们的研究为行星表面以下2800公里处的铁旋流及其在过去十万年中对磁场运动的影响提供了新的见解。

我们的磁场是由形成地球外核的熔融金属对流产生并维持的。液态铁的运动会产生电流，为场提供动力，这不仅有助于引导导航系统，还有助于使我们免受有害的外星辐射的影响，并使我们的大气保持在适当的位置。

磁场在不断变化。卫星现在提供了测量和跟踪其电流变化的新手段，但是该领域早于人造记录设备的发明就已经存在。为了通过地质时间捕捉到磁场的演变，科学家分析了沉积物，熔岩流和人工制品记录的磁场。准确跟踪来自地球核心场的信号极具挑战性，因此仍需对通过这些类型的分析估算出的场变化率进行辩论。

现在，利兹大学的副教授克里斯·戴维斯（Chris Davies）博士和加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的凯瑟琳·康斯特布尔（Catherine Constable）教授采取了另一种方法。他们将对场产生过程的计算机模拟与最近发布的最近100,000年中地球磁场时间变化的重构相结合

他们的研究发表在《自然通讯》上，该研究表明，地球磁场方向的变化率是目前报道的最快的每年高达1度变化的十倍之多。

他们证明了这些快速变化与磁场的局部减弱有关。这意味着这些变化通常发生在磁场极性相反的时候，或者在地磁偏移时，当偶极子轴（对应于从一个磁极出来并在另一个磁极会聚的场线）移动远离南北的位置时地理两极。

在他们的研究中，最明显的例子是39,000年前，每年大约2.5度的地磁场方向急剧变化。这种变化与中美洲西海岸附近有限的空间区域中的局部磁场强度弱有关，并伴随着全球Laschamp漂移-大约41,000年前地球磁场的短暂逆转。

在该领域的计算机模拟中发现了类似的事件，与有限的古磁重构相比，它可以揭示其物理起源的更多细节。

他们的详细分析表明，最快的方向变化与反向磁通斑块在液芯表面上的运动有关。这些斑块在低纬度地区更为普遍，这表明未来对方向快速变化的探索应集中在这些地区。

地球与环境学院的戴维斯博士说：“ 400年前，我们对磁场的知识还很不完整。由于这些迅速的变化代表了液核的某些更极端的行为，因此它们可以提供有关地球深层内部行为的重要信息。”

康斯特布尔教授说：从地理记录推断，了解磁场的计算机模拟是否能准确反映地磁场的物理行为可能非常具有挑战性。

“但是在这种情况下，我们已经能够在一系列计算机模拟的最极端事件的变化率和一般位置上表现出出色的一致性。对这些模拟中不断发展的动力学的进一步研究提供了一种有用的策略，用于记录这种快速变化是如何发生的，以及是否在稳定的磁极性期间（如我们今天所经历的）也发现了这种快速变化。”

参考：克里斯托弗·J·戴维斯（Christopher J. Davies）和凯瑟琳·G·康斯特布尔（Catherine G.Constable）于2020年7月6日在《自然通讯》上发表的“从地球观测和数值模拟推断出的快速地磁变化”。
10.1038 / s41467-020-16888-0