科学网

 找回密码
  注册
科学网 标签 地磁场 相关日志

tag 标签: 地磁场

相关日志

地磁场可能真与自转有关
热度 1 maoxp9 2020-10-3 15:51
行星磁场强度和自转速度具有很好的相关性,地磁场可能真与自转有关。 《Science》杂志在他们搞125周年店庆时,公布了125个具挑战性的科学问题,其中第54项是,地球磁场倒转的原因是什么。有点烧脑。 今天在微信群里,有人又在叨叨磁场这档子事儿,说可能与自转有关。于是我搜集了一些资料,画了一张图,为太阳系各大行星的磁场强度与自转速度的关系,感觉好象是真的。如下图所示,X轴为自转一圈所需要的时间,单位为小时,数值越小越快,越大越慢;纵坐标为相对于地球的磁场强度,以地球磁场强度为1记。地球的磁场为50-60微特(0.5-0.6高斯)。 从图中可以看到,木星Jupiter自转一圈仅需9.8小时,其磁场强度是最高的,达到地球的50-100倍;其次是土星Saturn自转需10.23小时,磁场强度为地球的17-34倍;再次是最远的海王星Neptune、天王星Uranus自转分别为16.11小时、17.23小时,磁场强度为地球的4-8倍和3-6倍,和自转速度严格对应,没有例外。而水星自转一圈需1407.6小时,磁场为地球的0.07-0.0127倍,最慢的金星,需5832小时,则磁场强度是地球的千分之一。 还有一些事例,可以印证自转速度与磁场强度大小的相关性,如脉冲星 - 高速自转的中子星,自转相当快,可以达到每秒1000转,高速自转使磁场强度可达10^7-10^14特斯拉(地磁场才0.00005-0.00006特斯拉);若不转呢,如月球,因没有自转(绕地球公转不算),磁场直接为0,就没有磁场,因数值太大或太小,就示意性地画在下面的图中,但右侧应很远;脉冲星也示意在图中,但实际很靠近0-向左和很大-向上。 图1行星自转周期与磁场强度的关系曲线图 没有例外,唯独火星有点儿坑爹,它转得比地球略慢一滴丁儿,但磁场却只有地球的10%,但还好,和地球比,还是慢一点点,也就是说,没有例外! 看来,磁场的奥秘或许能解开。木星很大,号称气体星球,深部也估计有铁,和熔融状态的物质,和地球一样,只要有熔融状态的物质,在分异和运动过程中,就会有游离电子,电子在随行星自转时,必然会产生磁场。所以,有希望破解百(万)古难题。 后记1:当我发出此博文后,网友Henry给我秀出了一个2018年9月1日知乎网上的一篇 网文“ 天体磁场是怎样产生的?其强度与什么有关? 比如地球的磁场情况”,作 者叫“治国评天下”。其主要观点是 ,地球的磁场就是地球的自转所致,就是根源于地球自转。是地球内部跟着地球自转的带电粒子分布的部分有序化,产生了我们地球的磁场。归结于自转我赞同,但带电粒子的有序化,需要研究研究。 后记2:再仔细地分析了一下,好象和质量关系也较大,于是用质量除以周期的数值,和磁场数据,在双对数坐标上标了一下,居然是直线,于是拟合了一个公式。磁场相对强度H与行星的相对质量m和自转周期T有如下近似关系,H=6.3x(m/T)^0.65: 所使用的数据如下表所示,最后一列为上面公式的模拟结果,虽有些误差,但足以说明这种相关性。如地球本应为1,但拟合得到0.32,数量级基本正确;月球应为0。 上面是图片,如下面多行可以复制: 行星自转时间T相对磁场强度H相对质量m 水星Mercury 1407.6 0.007 0.055 金星Venus 5832 0.001 0.817 地球Earth 23.9333 1 1 火星Mars 24.616667 0.1 0.11 木星Jupiter 9.841667 50 317.94 土星Saturn 10.23333 17 95.18 天王星Uranus 17.23333 3 14.63 海王星Neptune 16.116667 4 17.22 月球Moon 100000 0.0001 0.0125 之后又陆续找到一些前人的讨论,列于参考文献中。 参考文献 1. 治国评天下, “ 天体磁场是怎样产生的?其强度与什么有关? 比如地球的磁场情况”,2018.09.01. 2. wencai159000, 地球磁场翻转的真相(五) ,2020.07.18. 3.邹润莉. 地球电场与地球磁场的形成机理 . 地球物理学进展, 2008, 23(4):1071-1084. 4 .天文在线. “昏昏默默”般的磁场是如何产生的?为什么几乎每个星球都有磁场 , 2019.01.02. 5.黄垂龙. 谈地磁场产生的原因 . 大科技:科学之谜, 2006. 6. 报效祖国 . 地磁场的产生原因和影响(上) , 2010.07.29. 7.兰天前. 地磁场如何产生的初步探讨 . 中学物理(初中版), 1997, 02(v.15;No.170):25+27. 8.钟萃相. 地磁场和其他星球磁场的形成原因及磁偏角与磁倒转 . 环球人文地理, 2016(20). 9.彭寿斌. 地磁场成因新论 . 中国高新技术企业, 2015, 000(008):23-24. 10.李力刚. 地磁倒转的原因是什么? . 科学通报, 2016, 61(13):1395. 11.王莹军. 宇宙能电机说-关于地球磁场成因的探讨 . 地球, 2013, 000(008):278-280. 12.Ying X , 许莹, Hao D , et al. 地磁场的产生 // 中国科学院电工研究院工程电磁场及应用技术研究部;中国科学院大学电子电气与通信工程学院, 2013. 13.喻光明, 华中师范大学. 地磁场起源机理的探讨 . 中国地球物理学会1990年度综合学术讨论会, 2007. 14.丁强, 王文. 对地球磁场产生以及反转的新解释 . 新学术, 2007(01):146-147. 15.袁立新. 地磁场漂移机理 . 云南大学学报:自然科学版, 2012.
6679 次阅读|6 个评论
脚踏实地,仰望星空:科学预警传染病大流行
qujiangwen 2019-12-17 09:25
海外网12月14日电:由于地磁北极正加速移出北极圈,并向俄罗斯的西伯利亚地区靠近,美国和英国研究人员不得不提前一年更新了世界地磁模型。 由于地磁北极的移动,地球磁场将继续减弱,大约每100年减弱5%。 行星磁场对一颗行星来说是非常重要的,尤其是对该行星上的生命,几乎充当了生命的保护伞; 地球的磁场是地球的第一道保护屏障 ,太空中大量的宇宙射线,对地球上的人类和各种生物都有严重的危害, 是地球的磁场屏蔽了这些高能的射线 。地磁场的减弱会给人类带来一系列问题。由于地磁场减弱,加上目前太阳正在经历第24周期和第25周期之间的最小活动期,最近几个月太阳上的黑子几乎全部消失(图1和图2),并且处于近100年最弱的时期。太阳黑子数与太阳的活动密切相关,在太阳黑子峰年前后,太阳活动到达高峰,耀斑出现的次数最多,耀斑辐射出的大量的紫外线、强X射线,以及宇宙线和非高能粒子。当太阳处于活跃期的时候,太阳周边的磁场就会变强,从而阻止来自太阳系外的 宇宙射线 ,使到达到地球的 宇宙射线 大大减少。 但是当太阳处于低谷期的时候,太阳周边磁场则会变弱,辐射到地球上的银河宇宙射线 的密度就会达到最大 。目前全球宇宙射线在大幅增强(图3),根据我们提出的新发病毒性传染病的射线学说,地球村在2020年前后很可能出现包括流感在内的新发病毒传染病大流行,这是我们多次强调的观点,因此公共卫生部门要提高警惕,加强预测预警,并采取适当的行动预防传染病大流行的出现,将传染病流行造成的损失降到最低。 我们既要脚踏实地,又要仰望星空,监测地磁场变化和太空天气将会成为未来疾病特别是新发病毒传染病大流行预警最有效的手段之一 ! 图1 2019-2020年是太阳黑子活动谷值年 图片引自 http://www.sidc.be/silso/spotless 图片引自 https://www.spaceweather.com 图2 太阳上已经连续34天没有太阳黑子活动 图3 宇宙射线在不断增强 加强太空天气监测,预警疾病 大流行 http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1207309.html 地球磁屏蔽有裂缝导致宇宙射线直接冲进大气层,或与美洲寨卡病毒大流行有关 http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1160128.html 甲型H1N1流感大流行10周年:美洲仍然可能是下一次新型流感大流行的首发地 http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1169245.html 西半球地磁场减弱或是导致虫媒传染病活跃的主要原因 http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1176288.html 地磁北极正加速靠近俄罗斯 俄媒:未来或将发生南北磁极互换 缩小字体 地磁北极正加速靠近俄罗斯。(图源:俄罗斯卫星通讯社) 海外网12月14日电 由于地磁北极正加速移出北极圈,并向俄罗斯的西伯利亚地区靠近,美国和英国研究人员不得不提前一年更新了世界地磁模型。 据俄罗斯卫星通讯社报道,今年早些时候科学家就表示,地磁北极正以极快的速度从北极圈向俄罗斯的西伯利亚移动,目前已经跨过了国际日期变更线。本周,英国地质调查局(BGS)和美国国家环境信息中心也证实了这一消息。 BGS在一份声明中称,根据预测,地磁北极接下来将继续向俄罗斯移动,虽然速度会有所降低。过去20年地磁北极移动的平均速度为55公里,而现在则下降至每年约40公里,但整体来看,地磁北极的移动速度要比100年前提高了将近3倍。 有数据证实,由于地磁北极的移动,地球磁场将继续减弱,大约每100年减弱5%。 世界地磁模型图(图源:俄罗斯卫星通讯社) 报道称,地磁北极对政府、军队和大量民用导航系统至关重要。从智能手机指南针、地图和GPS服务,到电信传输系统,以及美国联邦航空管理局(FAA)、NASA、美国防部在内各种机构使用的导航工具,都离不开地磁北极的强大作用。 而研究人员此次更新的世界地磁模型就是现代导航系统主要组成部分,导航船、手机跟踪器和地图的定位,均以此为依据。该模型每5年更新一次,现有模型的有效期原本到2020年,但由于地磁北极的异常移动不得不提前更新。 实际上,从16世纪开始,地磁北极的坐标一直保持相对不变,在加拿大北部海岸周围移动。但20世纪90年代以来,地磁北极的运动就不断加快,比至少4个世纪以来的任何时候都快得多。而遗憾的是,科学家目前仍未找到地磁北极加速移动的原因。 令科学家担忧的是,地磁北极的波动将影响其对地球磁场的保护。如果没有磁场或磁场发生混乱,地球将非常容易受到太阳耀斑的影响 ,从电网到航天器在内的一些设施会遭到严重的损害。 此外, 不断减弱的磁场可能会导致磁极翻转。据《每日邮报》此前报道,地球磁场已经存在了至少34.5亿年,它保护人类免受太阳辐射的伤害。因此,磁极翻转可能削弱地球磁场,导致包括人类在内的地表生命暴露在危险的太阳辐射中。 地磁北极和地磁南极历史上曾发生过无数次翻转。此前,科学家认为,每一次翻转都很缓慢,最后一次翻转发生在大约80万年前。然而,近期的一份研究则显示,磁极翻转可能比过去认为的更为迅速。一旦磁极发生翻转,指南针将不再指向南,北极会在南极洲。(海外网/魏雪巍 实习编译/韩佳彤) http://news.sina.com.cn/o/2019-12-14/doc-iihnzhfz5828287.shtml
个人分类: 突发公共卫生事件预警|2022 次阅读|0 个评论
美国西海岸鲸鱼大规模搁浅事件或是加州地震先兆
qujiangwen 2019-7-10 09:55
我们在近期的博客中多次指出,目前全球已经进入了地震高发期,短期内甚至有可能发生8.0级以上大地震。由于南美洲磁场异常区地磁场持续减弱,地磁场也最薄弱,宇宙射线达到的强度也最大,因此南美洲( 南大西洋辐射异常区 )附近地区是大地震发生的最危险区域。 地震之前往往有电磁变化等宏观异常,电磁异常指地震前家用电器如收音机、电视机、日光灯等出现的异常。最为常见的电磁异常是收音机失灵,在北方地区日光灯在震前自明也较为常见。1976年7月28日唐山7.8级地震前几天,唐山及其邻区很多收音机失灵,声音忽大忽小,时有时无,调频不准,有时连续出现噪音。同样是唐山地震前,市内有人见到关闭的荧光灯夜间先发红后亮起来,北京有人睡前关闭了日光灯,但灯仍亮着不息。 电磁异常还包括一些电机设备工作不正常,如微波站异常、无线电厂受干扰、电子闹钟失灵等。 地震宏观异常在地震预报尤其是短临预报中具有重要的作用,1975年辽宁海城7.3级地震和1976年松潘、平武7.2级地震前,地震工作者和广大群众曾观察到大量的宏观异常现象,为这两次地震的成功预报提供了重要资料。 1976年唐山大地震时,测雨雷达就曾观测到过一种奇异回波,在雷达水平位置显示器上图象为扇形指状,在垂直显示器上形态象座起伏的山峰。从7月25日到7月27日,回波的高度,强度、位置、范围都在变化着。分析表明,此奇异回波的出现时间和范围都与7月28日的地震相联系,且具有可移动的特性。基本可以断定,雷达所探测到的扇面指状回波就是震源磁场异常。 突发事件的预测预警是当前各个学科的研究的重要课题,此次美国加州 地震的发生之前可能有地磁异常,地磁异常可能导致了的导航系统出了问题,迷失方向而搁浅。因此,美国西海岸近期发生的大规模鲸鱼搁浅事件很可能就是加州地震的前兆。 如果可行,可以为地震的预测预警提供参考依据。当然要排除因为其他磁场变化所导致的异常,比如太阳风暴等。 如果未来一段时间,鲸鱼搁浅事件仍然持续出现,加州地区仍然可能会出现大地震。 太阳黑子(sunspot)是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动,是太阳活动中最基本、最明显的。一般认为,太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,温度大约为3000-4500℃。因为其温度比太阳的光球层表面温度要低1000到2000摄氏度(光球层表面温度约为6000摄氏度),所以看上去像一些深暗色的斑点。太阳黑子很少单独活动,通常是成群出现。黑子的活动周期为11年,活跃时会对地球的磁场产生影响。 太阳黑子虽然颜色较深,但是在观测情况下,与太阳耀斑同样清晰显眼。天文学家把太阳黑子最多的年份称为 太阳活动峰年 ,太阳黑子最少的年份称为 太阳活动谷年 。 箭头所指的就是太阳黑子 第24周期和第25周期之间的太阳极小期将出现在2019年的7月到2020年的9月份之间。近期太阳黑子活动非常安静,一个月内没有出现太阳黑子。 上一个太阳黑子极小期发生在2008年12月,今年正值太阳黑子活动的下一个极小期。 目前全球的宇宙射线已经全面加强,达到了阶段性的最高值 太阳黑子数与太阳的活动密切相关,在太阳黑子峰年前后,太阳活动到达高峰,耀斑出现的次数最多, 耀斑辐射出的大量的紫外线、强X射线,以及宇宙线和非高能粒子。当太阳处于活跃期的时候,太阳周边的磁场就会变强,从而阻止来自太阳系外的 宇宙射线 ,使到达到地球的 宇宙射线 大大减少。 但是当太阳处于低谷期的时候,太阳周边磁场则会变弱,辐射到地球上的银河宇宙射线的密度就会达到最大。 地磁场被认为是一个巨大气泡,保护人类免遭连续轰击地球的宇宙射线和带电粒子的伤害。地球磁场对地球有保护作用,它可以阻挡许多来自外太空有害的宇宙射线和带电粒子,像X光之类的辐射线,还有带正电的质子或带负电的电子。如果没有地磁场,这些微粒就会不断穿越地球大气 , 目前太阳黑子处于低谷值,预计2019年7月到2020年9月达到最低点,未来一年全球地震将维持高发频发状态。 因为俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所的科学家曾经提出了预测地震的新方法,通过监测由宇宙射线引起的地下声波来判断地层活动情况,这个理论已经在实验中得到初步验证。 列别杰夫物理研究所空间辐射研究室主任弗拉基米尔·里亚博夫近日对媒体解释了新方法的原理: 宇宙射线中含有一种穿透性极强的 介子,它可以穿透地下较深的地方,被穿过的地下介质会释放能量、引起振荡并发出声波。 这种声波能反映地震发源地的形成情况,振幅越大说明地层活动越剧烈。这一理论已得到初步验证。2011年日本福岛大地震发生前后,安放在哈萨克斯坦高山科研站的传感器记录 了地底传来的异常声学信号。研究人员认为,声波振幅在长期监测中的异常变化,可以作为预测地震的指标。 南大西洋辐射异常区,是位于南美洲东侧南大西洋的地磁异常区域,较相邻近区域的磁场强度弱,约是同纬度正常区磁场强度的一半大小,属负磁异常区。它是地球上面积最大的磁异常区,区域涉及纬度范围10 N~60 S、经度范围20 E~100 W,区域中心大约在45 W,30 S处,因它处于巴西附近,所以又称它为巴西磁异常。由于南大西洋磁异常区是负磁异常区,使得空间高能带电粒子环境分布改变,尤其是内辐射带在该区的高度明显降低,其最低高度可降到200km左右,造成辐射带的南大西洋异常区(见磁场蓝色部分)。 磁场被认为是一个巨大气泡,保护人类免遭连续轰击地球的宇宙射线和带电粒子的伤害。地球磁场对地球有保护作用,它可以阻挡许多来自外太空有害的宇宙射线和带电粒子,像X光之类的辐射线,还有带正电的质子或带负电的电子。如果没有地磁场,这些微粒就会不断穿越地球大气,使病原体发生变异或重组。南大西洋异常区上空的地球磁力保护变得薄弱之后,让更多的来自太空的辐射线得以穿透,到达大气层更低的地方。 目前全球已经进入了地震高发期,短期内甚至有可能发生8.0级以上大地震。由于南美洲磁场异常区地磁场持续减弱,地磁场也最薄弱,宇宙射线达到的强度也最大,因此南美洲( 南大西洋辐射异常区 )附近地区是大地震发生的最危险区域。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1185669.html 2019年太阳黑子活动减弱或引发三大全球灾难 http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1152772.html 日本鲸鱼搁浅或是大地震的前兆 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=529903do=blogview=mefrom=spacepage=32 美国西岸鲸鱼尸体激增 无处存放被迫自然分解 2019-06-17 13:21 中新网6月17日电 据香港《文汇报》17日报道,2019年至今,美国西岸已有约70条灰鲸在海滩搁浅死亡,因为缺乏足够地方放置鲸鱼尸体,美国国家海洋及大气管理局(NOAA)要求鲸尸在沿岸地区自然分解,称遗下的鲸鱼骸骨可作教育用途。 资料图:当地时间5月23日,美国加州旧金山湾区再次出现一具灰鲸尸体。据悉,这是2019年在湾区出现的第13具灰鲸尸体。 据报道,长达12米的鲸鱼尸体需数月时间才可完全自然分解, NOAA形容今年的鲸鱼大规模死亡事件不寻常, 已增拨资源应对。 华盛顿州哈德洛克港的居民里韦拉表示,鲸尸只是间歇性发出臭味,不算太令人难受,他已在鲸尸撒上石灰,加速尸体腐化。里韦拉的妻子斯蒂芬妮认为,能够在家中附近观察鲸尸分解,非常难得。 2019年至今,美国加州、俄勒冈州、华盛顿州和阿拉斯加州岸边发现约70条灰鲸尸体,是自2000年以来最多的一次。 据悉,单在华盛顿州便约有30条鲸鱼的尸体,另外在加拿大卑诗省海滩亦发现5条鲸鱼尸体。因为有不少鲸鱼在偏远地区搁浅未有记录,因此实际搁浅死亡的鲸鱼的数目应该更多。 http://www.sohu.com/a/321084119_123753
个人分类: 科普宣传|3126 次阅读|0 个评论
西半球地磁场减弱或是导致虫媒传染病活跃的主要原因
qujiangwen 2019-4-30 08:56
从 2013 年年末开始,以基孔肯雅、寨卡、黄热病、登革热、西尼罗河等虫媒传染病开始在西半球活跃,引起了全球的广泛关注。 2013 年,基孔肯雅病毒和寨卡病毒被认为首先出现在西半球,这两种病毒影响许多拉丁美洲和加勒比海地区的人,也直接威胁着美国。 2013 年底,基孔肯雅病毒首次出现在加勒比海圣马丁岛上,并从那以后扩散到美洲的绝大部分地区。 2013-2014 年在大洋洲的法属波利尼西亚岛屿上发生了一次较大的寨卡病毒流行,感染了约 32000 人。基因分析研究表明, 2015 年发生在南美洲的寨卡病毒可能是在 2013 年 5 月和 12 月之间首次进入美洲,随后在整个拉丁美洲和加勒比海地区扩散。从 2016 年 12 月开始在巴西爆发的黄热病疫情是近几十年来最严重的一次,疫情集中在丛林和农村地区,城市中并未发现疫情。巴西全国共出现黄热病 777 例,死亡 261 例。从南美洲到南亚,世界多个国家在 2013 年爆发登革热疫情。 2011-2013 年泛美卫生组织分别报告登革热病例 1093252 例, 1120902 例, 2386836 例,发病率分别为 208.8/10 万、 214.1/10 万、 455.9/10 万, 2013 年的发病率是明显高于前两年。 2016 年 12 月到 2017 年 8 月,巴西全国共出现黄热病 777 例,死亡 261 例。此次疫情主要集中在丛林和农村地区,并且是几十年来最严重的一次。 Peter Hotez 在一项研究中报道在欧洲南部出现的同样令人担忧的局面,已经观察到虫媒病毒感染如登革热病毒、基孔肯雅病毒和西尼罗河病毒感染在增加。 尽管五种虫媒病毒感染在西半球快速传播令人印象深刻,但是这些疾病为什么会突然大幅增加的原因仍然不是很清楚。 PLOS Neglected Tropical Diaseases 期刊主编 Peter Hotez指出一种奇怪的“新常态”可能正在热带感染性疾病中发生。为了弄明白这一点,我们将需要抛弃我们的学术孤岛(academic silos,即学术上相互隔离,不进行合作和沟通)和舒适地带,与新领域的科学家们合作,以便解决这些新的现象。 Peter Hotez 在早些时候发布的研究中提出人类活动产生的新力量,包括气候变化、森林砍伐、城市化和贫穷,可能是重要的影响因素 . 。近些年来,尽管通过广泛的药物服用和其他的方法,在预防和治疗疟疾等一些被忽视的热带疾病中取得重大进展,但是整体上看主要的媒介传播的被忽视热带疾病显著增加。我们的研究发现 2013 年开始出现的五种虫媒传染病的大幅增加与西半球急剧减弱的地磁场的分布高度一致。以前的研究表明,蚊虫是一种对磁场敏感的昆虫,磁场的减弱能够增加蚊虫的繁殖速度和空间密度。从 2013 年年末出现的五种虫媒传染病主要是通过蚊虫叮咬传播的,西半球地磁场的快速减弱很可能促进蚊虫密度的增加,进而加速这些虫媒传染病传染病的快速传播。 Weakened Magnetic Field and the Resurgence of Mosquito-Borne Arboviruses Jiangwen Qu 1 and Chandra Wickramasinghe N 2,3,4* 1 Department of Infectious Disease Control, Tianjin Centers for Disease Control and Prevention, China 2 Buckingham Centre for Astrobiology, University of Buckingham, UK. 3 Sri Lanka Centre for Astrobiology, University of Ruhuna, Sri Lanka 4 General Sir John KotelawalaDefence University, Sri Lanka * Corresponding Author: Chandra Wickramasinghe N, Buckingham Centre for Astrobiology, University of Buckingham, UK Short Commentary Five epidemics of mosquito-borne arboviruses- Zika virus (ZIKV), Dengue virus (DENV), Yellow Fevervirus (YFV), West Nile virus (WNV) and Chikungunya virus (CHIKV) have emerged in the Western Hemisphere, particularly in South America since late 2013. The reason we are seeing such a sudden, sharp rise in these mosquito-borne arboviruses is unknown. Although climate change, mass human migrations and poor hygiene are often cited as primary causes for the sudden resurgence, it is likely that a more fundamental cause exists, and its discovery could have a profound effect in determining future public health strategy . In June 2014, after just six months collecting data, ESA’s Swarm programme confirmed the general trend of the magnetic field’s weakening, with the most dramatic declines over the Western Hemisphere; but in other areas, such as the southern Indian Ocean, the magnetic field had strengthened since January (Figure 1). Figure 1: Changes in Earth’s magnetic field from January to June 2014 as measured by the Swarm constellation of satellites. Shades of red represent areas of strengthening, while blues show areas of weakening over the 6-month period. New data released by the European Space Agency (ESA) reveals that our geomagnetic field is weakening by around 5% a year, which is nearly ten times faster than previous estimates . Furthermore, this effect is not uniform over the Earth; the field is weakening faster in some places than others. For example, the South Atlantic Anomaly (SAA) is a large depression of the Earth's magnetic field characterized by values of geomagnetic field intensity that are around 30% lower than expected for those latitudes. This region covers a large area in the South Atlantic Ocean and South America. According to Swarm satellite monitoring results, Earth's magnetic poles may be getting ready to flip, the field has weakened by about 3.5% at high latitudes over North America, while it has strengthened about 2% over Asia . The region where the field is weakest – the South Atlantic Anomaly – has moved steadily westward and weakened further by about 2% between 1999 and May 2016 . Previous studies have suggested that the mosquito is an insect sensitive to the magnetic field, and the weakening of the magnetic field may have increased the mosquito's reproductive speed and spatial density . The currently emerging arbovirus epidemics in the past four years are mostly transmitted to humans by bites from mosquitos vectors. The rapid weakening of Earth's magnetic field in the Western Hemisphere probably speeded up an increase in the population of mosquitoes thus promoting the rapid spread of these mosquito-borne arboviruses. Thus, we make the bold suggestion that a surveillance of magnetic field may serve as a potential warning of future mosquito-borne arboviruses. Together with other epidemiological data such information might prove to be a useful factor for strategic disease control planning of mosquito-borne arboviruses. Acknowledgements Data on the number of Earth’s magnetic field were provided by European Space Agency (ESA) http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Swarm/Swarm_reveals_Earth_s_changing_magnetism Author contributions These authors contributed equally to this work. Competing Interests The authors have declared that no competing interests exist. References Hotez PJ (2016) Southern Europe’s Coming Plagues: Vector-Borne Neglected Tropical Diseases. PLOS Neglected Tropical Diseases 10: 1-6. Christopher F, Nils O, Stavros K, et al. (2016) Recent geomagnetic secular variation from Swarm and ground observatories as estimated in the CHAOS‑6 geomagnetic field model. Earth, Planets and Space 68: 112 Pavón-Carrasco, F. Javier; De Santis, Angelo. The South Atlantic Anomaly: The Key for a Possible Geomagnetic Reversal. Frontiers in Earth Science 4:40. http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Swarm/Earth_s_magnetic_heartbeat Pan H, Liu X (2004) Apparent Biological Effect of Strong Magnetic Field on Mosquito Egg Hatching. Bioelectromagnetics 25: 84-91. http://sciencetxt.org/open_access/weakened_magnetic_field_and_the_resurgence_of_mosquito_borne_arboviruses_IDI IDI-2-103 (2).pdf 关注多种媒介传播的被忽视热带疾病 来源:生物谷 2016-07-10 21:03 2016年7月10日/生物谷BIOON/-- 作为 PLOS Neglected Tropical Diaseases 期刊的共同主编,Peter Hotez和Serap Aksoy关注着全世界近期不断增加的多种媒介传播的被忽视热带疾病(neglected tropical disease, NTD)。 2013年,基孔肯雅病毒和寨卡病毒被认为首先出现在西半球,如今在那里,这两种病毒影响许多拉丁美洲和加勒比海地区的人,而且也威胁着美国。 2013年底,基孔肯雅病毒首次出现在加勒比海圣马丁岛上,从那以后扩散到美洲的绝大部分地区,包括今年在美国德克萨斯州报道的首例输入性感染病例。 类似地,分子钟研究表明寨卡病毒可能是在2013年5月和12月之间首次进入美洲,随后在整个拉丁美洲和加勒比海地区扩散,而且令人担忧的是,在今年夏天晚些时候,寨卡病毒可能开始传播到美国本土。 更令人担忧的是,今年4月份,美国疾病防治中心(CDC)首次声称是寨卡病毒(ZIKV)导致小头畸形和其他的出生缺陷,而不再猜测它们之间可能存在关联,并建议孕妇或者计划怀孕的女性最好不要前往寨卡病毒仍在传播的国家和地区。此外,美国CDC报道了一例ZIKV感染病例是男同性恋之间通过肛交进行传播的。 同样是在今年4月份,法国研究人员证实寨卡病毒(ZIKV)能够通过性接触进行传播。他们的分析表明在巴西感染上这种病毒的一名男子体内存在的病毒与从未到ZIKV流行病发生区域旅游但与这名男性发生性关系的一名女性体内存在的ZIKV存在100%的遗传相关性。 此外,在今年3月,研究人员在一项发表在 Lancet 期刊上的研究中,发现更多证据表明寨卡病毒感染还会引起一些病人发生暂时性瘫痪:古兰-巴雷综合征(GBS, Guillain-Barre syndrome)。最近拉丁美洲发生突发性瘫痪的病人出现增加,专家认为这与寨卡病毒爆发有关,而该研究的数据则进一步支持了这一理论。 而在今年6月份,来自美国华盛顿大学和科罗拉多大学等机构的研究人员发现最为严重的西尼罗河病毒(West Nile virus, WNV)感染并不杀死神经元,但会激活小胶质细胞和补体途径,这有助抵抗这种感染但最终会破坏突触,导致突触减少,从而最终导致一些WNV感染者出现记忆丧失和情感障碍等症状,从而为开发出治疗这种蚊子传播疾病的新疗法开辟新的道路。 尽管这些虫媒病毒感染在西半球快速传播令人印象深刻,但是这个月,Peter Hotez在一项研究中报道在欧洲南部出现的同样令人担忧的局面:在那里,最近几年,我们也观察到虫媒病毒感染如登革热病毒、基孔肯雅病毒和西尼罗河病毒感染在增加,除此之外,还观察到利什曼病(由利什曼原虫引起的人畜共患病)和甚至血吸虫病(通过钉螺进行传播)在增加。 确实,尽管通过广泛的药物服用和其他的方法,在预防和治疗疟疾和一些被忽视的热带疾病中取得重大进展,但是整体上,我们还是观察到主要的媒介传播的被忽视热带疾病显著增加。 我们观察到这些热带感染性疾病在增加的原因仍是不清楚的。在另一项今年早些时候发布的研究中,Peter Hotez提出人类活动产生的新力量,包括气候变化、森林砍伐、城市化和贫穷,可能是重要的因素。 因此,从中学到的教训是为了理解复杂的事件,如在拉丁美洲和欧洲发生的媒介传播的被忽视热带疾病增加,我们将需要考虑在对热带感染性疾病感兴趣的生物医学科学家、包括经济学家和人类学家在内的社会科学家和对环境感兴趣的地球科学家之间建立新的跨学科对话。 在早前的一项研究中,Peter Hotez指出一种奇怪的“新常态”可能正在热带感染性疾病中发生。为了弄明白这一点,我们将需要抛弃我们的学术孤岛(academic silos,即学术上相互隔离,不进行合作和沟通)和舒适地带,与新领域的科学家们合作,以便解决这些新的现象。 本着这种精神,美国国家科学基金会(US National Science Foundation)如今发起一项新的传染病生态学与进化(Ecology and Evolution of Infectious Diseases, EEID)计划。 这是一个好的开始!(生物谷 Bioon.com) 参考资料: 【1】 What's with these vector-borne neglected tropical diseases? 【2】Neglected Tropical Diseases in the Anthropocene: The Cases of Zika, Ebola, and Other Infections PLOS Neglected Tropical Diseases , doi: 10.1371/journal.pntd.0004648 【3】Southern Europe's Coming Plagues: Vector-Borne Neglected Tropical Diseases PLOS Neglected Tropical Diseases , doi: 10.1371/journal.pntd.0004243 【4】Zika virus in the Americas: Early epidemiological and genetic findings Science , doi: 10.1126/science.aaf5036 【5】 Nature:揭示西尼罗河病毒感染导致病人记忆丧失机制 【6】 【盘点】不要错过的寨卡病毒研究进展汇总 【7】Evidence of Sexual Transmission of Zika Virus New England Journal of Medicine , doi: 10.1056/NEJMc1604449 【8】Zika Virus as a Cause of Neurologic Disorders New England Journal of Medicine , doi: 10.1056/NEJMp1602708 【9】Why does Zika leave some patients paralyzed? Science , doi: 10.1126/science.aaf4144 http://news.bioon.com/article/6685391.html
个人分类: 新发传染病|2488 次阅读|0 个评论
地球磁屏蔽有裂缝导致宇宙射线直接冲进大气层,或与美洲寨卡病毒大流行有关
qujiangwen 2019-1-31 16:40
面对2015年美洲的寨卡病毒大流行,我们不仅会产生以下疑问:寨卡病毒为什么会在2015年出现?为什么会在巴西和墨西哥出现?哪些因素导致了寨卡病毒的出现?我们怎样才能够提前预测未来的新发病毒传染病?为了理解这些复杂的问题,我们将需要考虑在对新发病毒传染病感兴趣的生物医学科学家、包括经济学家和人类学家在内的社会科学家和对环境感兴趣的地球和天文科学家之间建立新的跨学科对话和合作。 由于目前的 纯医学和唯病毒研究无法彻底解决类似甲流等新发病毒性传染病的起源问题, 所以为了找到这些导致新发病毒传染病发生的奇怪的 “ 新常态 ” 或新的因素, 我们将需要抛弃我们的学术孤岛( academicsilos ),即学术上相互隔离,不进行合作和沟通)和舒适地带,与新领域的科学家们合作 ,以便提高今后传染病预防控制工作的预见性和主动性。 目前科学界都在努力寻找 2015 年寨卡病毒在南美洲大流行的原因。 世界宇宙射线数据中心监测结果显示,墨西哥地区宇宙射线水平在2015年的1月份突然大幅增加,从784995uGy大幅增加到1324700uGy,并且全年持续在1300000uGy以上,随后巴西在2015年和2016年出现寨卡病毒和黄热病病毒流行和变异。 我们的最新的研究打破了唯病毒论的传统医学观念,首次创新性的提出巴西地区急剧减弱的地磁场、突然增强的宇宙射线是导致寨卡病毒大流行的重要原因,并科学的解释了其中的原理。 Weakened magnetic field, cosmic rays and Zika virus outbreak (1).pdf 从 2014 年 6 月至 2015 年的地磁场强度变化来看,南大西洋磁场异常区磁场一直处于减弱的趋势,几乎覆盖了整个南美洲(图 2 和图 3 )。从 1999 年到 2016 年五月期间,北美洲高纬度地区磁场减弱了 3.5% ;而南大西洋磁场异常区稳定的向西移动,磁场强度减弱了 2% ,并且预测未来几千年的时间,地球磁极可能出现翻转。 欧洲空间局的卫星群收集到的数据显示,地球磁场目前正在不断削弱,尤其是西半球方向的磁场比科学家估计的要快 10 倍左右,这种变化可能意味着地球将出现磁极翻转,最新的测量已经证实磁北极目前正在向西伯利亚方向移动,科学家之前估计地球磁场在每个世纪将削弱 5% 左右,实际上目前地球磁场强度每 10 年就衰减 5% ,是过去估计速度的 10 倍。在 2014 年 1-6 月内,地球磁场的调查显示磁场西半球磁场正在减弱,从图 1 中可以看出,西半球大部分地区的磁场正在减弱,以蓝色标志,东半球的红色区域为磁场加强,尤其在印度洋的西南方向上,磁场加强现象比较明显,总体上看,西半球的磁场处于减弱的状态,并且地球磁场的总趋势是在变弱(图 1 )。 图 1 欧洲空间局蜂群卫星群提供的 2014 年 1-6 月地球磁场变化情况分布图 http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Swarm/Swarm_reveals_Earth_s_changing_magnetism 从 2014 年 1 月到 6 月间,欧洲航天局蜂群卫星群测量地球磁场的变化。这些变化以源自地核的磁场信号为基础。红色阴影表示磁场加强的地区,蓝色显示磁场变弱的地区。测量单位是毫微特斯拉。 、 图 2 2014 年 6 月地球表面主磁场的 “ 快照 ” http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Swarm/Swarm_reveals_Earth_s_changing_magnetism 由蜂群卫星群的数据制作而成。这些测量值主要来自地核 ( 约 95%) ,剩余测量值来自地幔、地壳、海洋、电离层和磁气圈等其他来源。红色阴影表示磁场加强的地区,蓝色显示磁场变弱的地区。测量单位是毫微特斯拉。 加利福尼亚高空气球平流层射线水平监测结果数据显示,从 2015 年 3 月到 2017 年 5 月,宇宙射线水平呈现系统性增加,大约增加了 13% 。在靠近巴西磁场异常区的墨西哥的宇宙射线监测结果显示,宇宙射线水平从 2015 年的 1 月份突然大幅增加,从 784995uGy 突然增加到 1324700uGy, 并且全年持续在 1300000uGy 以上(图 3 ), 并且在2015年的6月22日左右,宇宙射线急剧加强,也可能与这一地区地磁场撕裂有关(图4)。 墨西哥地区宇宙射线水平的突然增加可能与第 24 周太阳活动水平的减弱和巴西磁场异常区地磁场强度的剧烈降低有关。 图 3 2015 年寨卡病毒爆发与墨西哥宇宙射线突然增强之间的关联 注:横坐标为年份,纵坐标为宇宙射线强度(单位: uGy ) 图4 2015年的6月22日左右,宇宙射线急剧加强 磁场被认为是一个巨大气泡,保护人类免遭连续轰击地球的宇宙射线和带电粒子的伤害。地球磁场对地球有保护作用,它可以阻挡许多来自外太空有害的宇宙射线和带电粒子,像 X 光之类的辐射线,还有带正电的质子或带负电的电子。太阳风是太阳上层大气射出的带电粒子流。地球绕太阳旋转过程中,会穿过太阳风。太阳风与地球磁场相遇处会形成激波,被称为弓形激波。太阳风中的电子与弓形激波相遇时,会立即被加速,使电子流变得不稳定而发生崩解。崩解过程又导致电子失去高速,并将其动能转化为热能,整个过程仅 90 毫秒 , 这就是地磁场保护地球的机制 。如果没有地磁场,这些微粒就会不断穿越地球大气,使病原体发生变异或重组。南大西洋异常区上空的地球磁力保护变得薄弱之后,让更多的来自太空的辐射线得以穿透,到达大气层更低的地方,更接近地球表面,从而引发病毒发生变异或重组。目前太阳活动正处于太阳活动极小期和第 24 个太阳活动周期的下降期,伴随着南大西洋地磁场的急剧减弱,墨西哥地区的宇宙射线在 2015 年 1 月突然大幅增加,并且持续全年。蚊媒传染病是通过蚊虫叮咬传播给人类及动物宿主的一大类疾病。近年来,多种新发及再发病毒性蚊媒传染病,包括寨卡病毒和黄热病病毒等 , 对人类健康产生了严重威胁。寨卡病毒在进化过程中分为两个世系 : 一个是非洲世系,主要在非洲的丛林中循环传播;另一个是亚洲世系,主要在东南亚等地区流行。 2015 年起,由亚洲系寨卡病毒主导的寨卡疫情在南美洲暴发,并迅速扩散到 40 多个国家,引起胎儿小头畸形和格林巴氏综合症,造成上百万人感染。 2016 年世界卫生组织宣布,寨卡病毒的暴发流行已是全球紧急公共卫生事件。 ENSO (拉尼娜和厄尔尼诺)是热带地区年际变化的强信号,由于其会在全球引起严重的气候异常而广为关注。 2015/16 年厄尔尼诺事件持续了 13 个月,是一次极强的厄尔尼诺事件。中科院大气物理研究所 LASG 实验室的研究人员基于 1950 年到 2016 年的数据资料从太阳活动的角度进行了分析,发现太阳黑子数与厄尔尼诺 modoki 指数之间存在密切关系,两者具有共同的 11 年准周期特征。长时间历史资料显示,每一个太阳活动峰值年赤道东太平洋地区容易出现异常冷海温,而其后的 1-3 年内往往会发生一次厄尔尼诺 Modoki 事件。而 2014 年正好是第 14 个太阳周期活动达到峰值的年份,因此,太阳活动对 2015/16 年厄尔尼诺事件可能有不容忽视的影响。 Isaac 及其同事在 Lancet 杂志上发表论文认为适合白纹伊蚊和埃及伊蚊生长繁殖的厄尔尼诺气候条件,可能是寨卡病毒在南美洲迅速蔓延的原因。 2015 年厄尔尼诺现象导致了南半球南美洲东北部地区的特殊气候。根据美国国家海洋和大气管理局发布的数据,整个 2015 年下半年南美洲北部和东部的温度为 “ 史上最高 ” ,同时伴随着严重干旱。这些导致寨卡病毒迅速传播的极端条件,可能是气候变化的一种表现形式。研究者们将某个月出现极端气候条件的区域与下个月的寨卡病毒地理分布区对照时,看到区域产生了明显的重叠。温度可以影响成年媒介生物的生存、病毒复制和传染期。温度升高(在一个温度范围内)可以扩大媒介生物的地理分布范围,减少病原体的外潜伏期,提高母蚊叮咬率。尽管在伊蚊生命周期的水生阶段,降雨为其幼虫提供必要的生活环境,但干旱可以直接扩大媒介生物的栖身范围。在几个区域中(包括巴西东北部),埃及伊蚊栖身范围扩大的风险与地区持续干旱期间家庭储水量的增大具有相关性。因此,这一时期严重的厄尔尼诺事件造成的独特气候条件,是导致寨卡病毒在南美洲传播的促成因素。英国利物浦大学的研究人员利用流行病学模型也分析发现,厄尔尼诺为寨卡病毒的两种传播媒介 - 埃及伊蚊和白纹伊蚊 - 在南美大规模传播寨卡病毒创造了最有利的气候环境,导致伊蚊死亡率降低、叮咬频率提高等后果。他们建立的模型显示,正是与 2015/16 年厄尔尼诺事件相关的温度环境在寨卡疫情暴发的过程中发挥了关键作用 。另外,香港大学研究人员分析了 24 株寨卡病毒毒株,他们在 GenBank 中有完整基因组或完整的多蛋白序列,包括 1947 年至 2015 年期间在非洲、亚洲和太平洋地区从人、动物和蚊子上采集的毒株,并将寨卡样本与其它致病黄病毒的基因组序列进行比较,如 Spondweni 病毒、登革热病毒和日本脑炎病毒等,并构建了系统进化树和开展了蛋白家族的分析,发现除了非结构 2B ( NS2B )编码区域外,所有编码区域的进化树拓扑结构是相同的,而且此发现得到了分子重排分析和多序列比对的确认,结果表明 NS2B 与 Spondweni 病毒发生了遗传重组。 2017 年国际著名学术期刊《自然》发表了清华大学医学院和深圳市疾病预防控制中心关于《进化导致寨卡病毒在埃及伊蚊上感染力增强》的最新研究论文,研究者发现寨卡病毒的 NS1 蛋白具有辅助病毒感染蚊虫的功能。在传播过程中,亚洲系寨卡病毒非结构蛋白 NS1 上的一个氨基酸位点突变 (NS1 A188V) 导致 NS1 蛋白的分泌能力增强,使得病毒可以更高效地感染蚊虫、导致蚊虫病毒感染率大幅上升,这可能是造成寨卡病毒突然在南美洲大陆大范围流行的原因之一 , 这一研究为解释近年来寨卡病毒暴发流行提供了科学依据 。分子流行病学证据也表明,寨卡病毒很可能在 20 世纪也经历了多次重组 ,寨卡病毒是一种通过蚊虫进行传播的单链 RNA 病毒,蚊虫特别是埃及伊蚊在自然条件下能够感染不同种的寨卡病毒,这些病毒首先在蚊虫的肠道中繁殖,然后通过血液到达其它组织,最终在唾液腺中繁殖,病毒可以在蚊虫吸取一些像植物汁液或露水时通过唾液播散到食物表面。大幅增加的宇宙射线能够灭活被蚊虫播散到外界环境中的寨卡病毒,但是实际上这些被灭活的病毒是半传染性的,蚊虫可以在进食时混合感染不同的病毒并通过基因感染再复活以及交叉感染再复活机制形成一种新的重组的病毒。宇宙射线也可以直接导致寨卡病毒发生变异。变异的寨卡病毒、减弱的地磁场以及厄尔尼诺现象共同促进了寨卡病毒在南美洲地区的大规模流行。 科学家发现地球磁屏蔽有裂缝,宇宙射线直接冲进来,穿透大气 缩 由于地球周围存在一个巨大的磁场,它能保护我们免受严酷的太阳风和宇宙辐射,使得地球适宜生命的生存。 然而,最近科学家发现地球的磁屏蔽中出现裂缝,这使银河宇宙射线直接泄漏到地球大气中层,并在北半球造成巨大的地磁暴。 位于印度的GRAPES-3介子望远镜探测到宇宙射线水平的一个尖峰,这表明地球的磁屏蔽可能已被损坏。虽然这次射线爆发是记录于2015年6月、但直到最近才刚刚发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上,这项研究首次揭示了高强度宇宙射线活动的程度。 在2015年6月22日的两个小时里,来自一团巨型快速移动等离子体的粒子穿透地球大气层。这些粒子是源自于太阳表面,它们以高达每小时250万公里的速度撞击我们地球的大气层。 这种高速撞击导致地球的磁层(又称磁气圈,这个区域包含地球磁场)从地球半径的11倍收缩至4倍。地球磁层中的带电粒子通常会偏转太阳风(带电粒子流),否则太阳风会把有害的紫外辐射带到地球表面。 在高空飞行的飞行员其癌症的发生率更高,而紫外辐射被认为是主要元凶(也是导致皮肤在阳光下晒黑的原因)。 太阳风也引发了严重的磁暴,造成无线电信号减弱,并在地球北部的许多国家引发了壮观的北极光。GRAPES-3介子望远镜的研究人员进行分析表明,在短时间内,地球的磁层开裂,使一些低能量的银河宇宙射线直接穿透大气层。 根据这项研究,宇宙射线的爆发表明“地球磁屏蔽的短暂弱化”。科学家表示,如果地球磁层出现大裂缝,那由此引发的超级磁暴可能会致使地球上的现代技术基础设施瘫痪。而这样的事件还有可能会再次发生,所以还需进一步的研究来更好地理解地球磁层。 http://k.sina.com.cn/article_6612156106_18a1d7eca00100bsf9.html 地磁场撕裂Transient Weakening of Earth’s Magnetic Shield Probed by a Cosm.pdf https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.117.171101 MEXICO_2015.pdf https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3901288/Is-Earth-s-protective-shield-cracking-Bursts-deadly-cosmic-rays-raises-fears-planet-s-magnetic-field-disappearing.html
个人分类: 突发公共卫生事件预警|3984 次阅读|0 个评论
印度寨卡病毒爆发, 2019年前后南美洲或再次爆发寨卡和流感病毒大流行
qujiangwen 2018-10-15 13:55
印度寨卡病毒爆发 感染人数达55人 据印度媒体报道,根据印度拉贾斯坦邦卫生部门的消息,该邦爆发的寨卡病毒疫情感染人数已经攀升至55人,其中11人为孕妇。该邦第一例寨卡病例于9月23日被确诊,随后患病人数不断上升。该邦卫生部长表示,其中38名病人接受治疗后目前状况稳定。 针对寨卡病毒感染人数的快速增长,该邦卫生部门进一步加大灭蚊的力度和对寨卡病毒相关信息的发布和科普,让更多民众了解和及时预防。派遣到发病地区的医疗监测小组从50个增加到170个,医院开设单独的寨卡病房对病人进行诊治。政府希望能尽快控制疫情的进一步发展。 寨卡病毒病由主要通过伊蚊传播的一种病毒引起。怀孕期间发生寨卡病毒感染可能使出生婴儿患有小头症和其他先天性畸形,统称为先天性寨卡综合征。寨卡病毒感染还与妊娠期间发生的其他并发症相关,包括早产和流产。 (央视记者 程炜) http://www.sohu.com/a/259395492_115239 2019年前后南美洲或再次爆发寨卡和流感病毒大流行 目前科学家最关注的是南大西洋异常区(South Atlantic Anomaly),其范围之大涵盖从南美洲智利一直延伸到非洲南部的津巴布韦的广阔地区。这片地区的磁场强度比正常弱30%-50%,持续弱化的速度也比其他地区快了10倍左右。南大西洋异常区的怪异之处不仅表现在磁场的日益弱化,甚至出现局部的磁场翻转,产生一个小范围内朝南的磁北极。美国NASA的数据表明,南大西洋异常区的范围在逐渐扩大,其中心每年向西方移动0.3°。科学家预测,若异常区继续以目前的速度扩大,到2240年将会覆盖半个南半球。 今冬厄尔尼诺的强度将是决定是否会发生流感大流行的关键!因为历史上的流感大流行的发生有如下特点,多发生在太阳黑子活动峰值年或谷值年附近,前一年出现中等强度的拉尼娜现象,当年会出现中等强度以上的厄尔尼诺现象,大多数新发病毒传染病的发生必然伴随着一些特殊的因素,比如,剧烈的气候变化,候鸟的异常迁徙,动物种群的混合,射线活动的增强,最终导致病毒发生大的变异或重组,并且获得新的动物病毒基因,导致人体免疫力无法对抗而发生大规模的爆发或流行。 太阳黑子活动目前处于低值,宇宙射线活动全面加强 由于地球磁场的急剧减弱,南美洲地区宇宙射线活动会异常增强,加上厄尔尼诺的强大影响, 导致这一地区2019年发生新的流感大流行或寨卡病毒大爆发的可能性非常大! 其次为非洲地区,这一地区主要以埃博拉病毒和马尔堡病毒为主。全球急需做好重大传染病预警和应急准备工作! 预测的理论依据: 厄尔尼诺和宇宙射线将共同决定是否发生流感或寨卡病毒大流行 http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1125471.html 新发病毒传染病的中长期预测:将进入高发期和多发期 http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1095076.html 最新论文:寨卡病毒大流行或与地磁场减弱和宇宙射线突然增强有关 http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1128995.html 太阳表面再度出现无黑子状态 科学家称导致地球小冰河期提前来临 搜罗科学秘闻 2018-05-29 09:32 太阳表面再度出现无黑子状态,或导致地球小冰河期提前来临 (神秘的地球uux.cn报道)据ETtoday:美国太空总署(NASA)发现,太阳表面再度出现「无黑子」状态,这已经是今年第4次侦测到此现象,显示太阳表面活动可能正进入「极小期」,部分科学家忧心,这将导致地球的「小冰河期」提前来临,最快在2019年底前就可能发生。 根据英国《每日星报》(Daily Star)报导,一般来说,太阳表面应该会布满数个太阳黑子(sunspot),不过NASA最近再次观测到,太阳表面空无一物,完全不见太阳黑子,而这已经是2016年内第4次出现此一现象。 气象学者多利安(Paul Dorian)说,「太阳活动正急遽下降,可能是另一个冰河时代来临的前兆」。他认为,从历史经验分析,太阳活动减弱会造成对流层的温度下降,「也就是我们生活的空间」。 科学家过去就证实,太阳黑子的活动具有周期性,大约11至12年为1个循环。英国诺桑比亚大学(Northumbria University)的教授萨柯华(Valentina Zharkova)去年就曾指出,经过严密的计算和资料搜集,太阳将在2020至2050年间进入「蒙德极小期」(Maunder Minimum),进而影响地球出现「小冰河期」。 上一次出现「小冰河期」,是在西元1550年到1770年的220年间,当时全球气温下降,进而导致粮食减产,各地都发生饥荒、甚至瘟疫。有文献纪载,当时伦敦的泰晤士河水结冰,民众能直接在上面行走。 国外天文网站《SpaceWeather》发言人也表示,太阳表面活动正逐渐减少,将在2019、2020年左右降至最低点,且之后太阳表面出现「无黑子」的情况将越来越频繁。 太阳黑子活动与地球气温究竟有无关联,仍受到许多科学家质疑,不过近年来也有许多理论支持这项说法。部分科学家相信,全球气候变迁,除了与恶化的温室效应有关外,也与太阳黑子活动降低有所关联。 https://sh.qihoo.com/98566adee65747ad4?cota=1refer_scene=so_1sign=360_e39369d1
个人分类: 突发公共卫生事件预警|6570 次阅读|0 个评论
[转载]研究发现地磁倒转速率或可快于预期
qujiangwen 2018-9-29 11:59
海峡两岸学者近日研究发现,地磁倒转速率或可快于预期,并提出地球磁场近150年来已减弱10%到15%,若持续加速减弱,未来或可发生地磁倒转。 该研究成果发表在国际知名期刊 《美国科学院院报》 上。台湾大学周佑民博士、福建省湿润亚热带山地生态重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地的姜修洋教授和南方科技大学刘青松教授为研究论文共同第一作者,台湾大学沈川洲教授和周佑民博士为共同通讯作者。 为了研究历史上地球磁场倒转的速度和过程,研究人员在遵义三星洞采到含有磁铁矿的石笋标本,使用台湾大学地质系高精度的铀钍定年技术和中国科学院地质与地球物理所的低温超导磁力仪分析,经四年测量最后取得180个古地磁数据及70个定年点,成功重建了发生在十万年前、具有数十年际高分辨率、历时一万五千年的地磁纪录。 研究发现,在十万年前地球磁场很弱且非常不稳定,石笋数据显示出不断重复发生、相似性极高的不对称性地磁极南北飘移模式与周期。地磁极从正向仅需一百到几百年就快速倒转到反向,随后马上反弹,先转回到中低纬度区域,然后再历经数百年到数千年才慢慢转回高纬度的原正向位置。 更惊人的是,研究发现在九万八千年前,地磁极仅需一百到两百年之间,即可以从正向快速地完全倒转到反向。 福建省湿润亚热带山地生态重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地,由科技部和福建省依托福建师范大学共同建设。福建省科技厅基础处负责人表示,该研究论文分别受到国家自然科学基金和福建省科技厅资助。(来源:新华社 贺飞) Abstract Polarity reversals of the geomagnetic field have occurred through billions of years of Earth history and were first revealed in the early 20th century. Almost a century later, details of transitional field behavior during geomagnetic reversals and excursions remain poorly known. Here, we present a multidecadally resolved geomagnetic excursion record from a radioisotopically dated Chinese stalagmite at 107–91 thousand years before present with age precision of several decades. The duration of geomagnetic directional oscillations ranged from several centuries at 106–103 thousand years before present to millennia at 98–92 thousand years before present, with one abrupt reversal transition occurring in one to two centuries when the field was weakest. These features indicate prolonged geodynamo instability. Repeated asymmetrical interhemispheric polarity drifts associated with weak dipole fields likely originated in Earth’s deep interior. If such rapid polarity changes occurred in future, they could severely affect satellites and human society. http://www.pnas.org/content/115/36/8913 被称为“地球保护膜”的地磁场在加速减弱,有人怀疑它会发生逆转 研究发现,地球磁场正在加速减弱,这种状态已经持续了近一千年! 有人怀疑地磁场要发生逆转。地磁场这个名词大家应该都听说过,但是地磁场怎样产生的?它有什么作用呢? 什么是地磁场 百科里的解释是, 地磁场是指地球内部存在的天然磁性现象。 地球可视为一个磁偶极(magnetic dipole),其中一极位在地理北极附近,另一极位在地理南极附近。 通过这两个磁极的假想直线(磁轴)与地球的自转轴大约成 11.3 度的倾斜。地球的磁场向太空伸出数万公里形成地球磁圈引(magnetosphere)。 地球的磁场向太空绵延约 58,000 千米。地球的地核是可以导电的,就像个巨大的磁铁,它一直在旋转,这时候地球磁场就产生了。 地核的体积巨大,温度压力都很高,这时候地层导电率自然很高,电流像是在没有电阻的通路上传输,永不停歇,地球上磁场最稳定的地方就是南北两极。 什么叫磁场逆转 电子的分布位置并不是固定不变的,并会因许多的因素影响下会发生变化,再加上太阳和月亮的引力作用,地核的自转与地壳和地幔并不同步,这会产生一强大的交变电磁场,地球磁场的南北磁极因而发生一种低速运动,这种运动的积累将造成地球的南北磁极逆转。 地磁场有什么用呢? 地磁场像是给地球罩上的保护套,像是一个泪珠形状的气泡,保护我们的地球表面免遭连续轰击地球的宇宙射线和带电粒子的伤害。 其实它就像是大气层一样,只不过大气层阻挡的是来自太阳的多余紫外线,让地球生物不至于被晒伤。 地磁场还保护着围绕地球旋转的成千上万颗卫星和其他航空器, 一旦地磁场消失了,外太空高能量辐射就会袭击赤裸裸的航空器,它们的命运便可想而知了。 150年里,地球磁场减弱了近10% 2014 年,科学家就曾做过类似研究,当时他们利用蜂群卫星对地磁场测量了 6 个月,结果发现地磁场在逐年减弱,而且西半球磁场减弱最为明显。 具体到数字就更令人震惊了,因为地磁场 150 年来减弱了将近 10%!此外研究还发现,地球磁场存在很大的地理差异。 在亚洲、太平洋地区磁场变化较小,非洲、欧洲和大西洋的变化非常大,变化最大的地区是非洲南端,在这个地区的磁场极性与正常的极性刚好相反。 大西洋南部磁场特别虚弱 欧空局观测时,惊讶的发现大西洋南部地球磁场异常弱,所以他们管这里叫南大西洋磁场异常区。 早前就有研究之处,这个区域的磁场仅为正常磁场的三分之一。而在最新研究里,科学家们发现这里磁场似乎更弱了。 但是源于什么,至今仍是未解之谜,原因是缺乏实地数据。因为这里的地磁场很弱,所以科学家们的一些研究设备在这里根本无法正常工作,所以才缺乏数据。 但是 科学家们猜测异常可能是因为南大西洋和北冰洋下方的液体金属地核可能出现了巨型涡流,从而影响了其上空的磁场。 由于巨型涡流的力量足以逆转其他涡流的方向,因此极有可能令地磁场南北极就此开始大逆转。 与气候变暖或有关联 2011 年,吉林大学地球探测科学与技术学院杨学祥教授等人曾研究过这个课题,并将成果写成论文发表。 他们认为, 地磁减弱的原因在于两极冰盖融化导致地壳和地幔转动惯量减少自转加快,由此引发核幔差异旋转在数值和方向上的改变。 在磁场减弱和磁极反向过程中,太阳辐射的增强和核幔热能的释放与灾害有一一对应关系。 追溯地球的历史,寒冷时期,地磁场往往较强,而高温时期,地磁场则较弱。所以也有科学家称,地磁场减弱可能在一定程度上影响了气候变暖。 2013 年,日本科学家也做了这项研究,结果与杨教授团队的成果不谋而合,他们发现冰盖大小出现变化后,地球自转速度就会受到影响。 为了调查地球自转速度变化与地球磁场变化的关系,研究小组利用计算机模型推算发现,地球磁场强度会随地球自转速度的变化而变化。即使自转速度只有 2% 的变化,磁场强度的变化会达到 20% 至 30%。 地球磁性曾在78万年以前逆转78万年前 因为地磁场在不断减弱,所以有人怀疑,地磁场是否会再次发生逆转? 地球磁场在 600 年间确实发生过 3 次逆转,且彼此时间间隔不等。 最近一次发生在 78 万年前 。但是逆转也不是那么容易发生的,发生之前会有明显预兆,比如地磁场会剧烈减弱,甚至会出现零磁场。 但是现在的情况似乎没有那么糟糕,所以科学家们安抚大家不要惊慌,地磁场一时半会还不会逆转 \0 http://www.sohu.com/a/230094486_102883 \0
个人分类: 兴趣爱好|540 次阅读|0 个评论
最新论文:寨卡病毒大流行或与地磁场减弱和宇宙射线突然增强有关
qujiangwen 2018-8-13 17:17
进入 20 世纪 50 年代以来,新发传染病在全球范围不断出现,特别是 2009 年发生的甲型 H1N1 流感大流行、2014年西非的埃博拉病毒爆发以及2015年的美洲寨卡病毒大流行给人类健康、全球政治和经济带来严重影响,使得世界各国切实体验到新发传染病的控制已成为必须面对的重大公共卫生问题。目前全球已发现的新发传染病多达 40 余种 , 其中以病毒性传染病居多。新发病毒性传染病的发生往往具有传染性强、传播速度快、流行范围广、病死率高、难以预测和防范等特点,极容易发展成严重的突发公共卫生事件或者国际关注事件。然而人们对新发病毒性传染病的发生原因、传播因素及流行规律等仍然缺乏足够的认识。为了探索宇宙射线是否对新发病毒性传染病发生有影响,我们利用宇宙射线活动数据与相关新发病毒性传染病之间的关系进行研究,以期为阐明新发病毒传染病的起源和预测预警提供科学依据。 面对2015年美洲的寨卡病毒大流行,我们不仅会产生以下疑问:寨卡病毒为什么会在2015年出现?为什么会在巴西和墨西哥出现?哪些因素导致了寨卡病毒的出现?我们怎样才能够提前预测未来的新发病毒传染病?为了理解这些复杂的问题,我们将需要考虑在对新发病毒传染病感兴趣的生物医学科学家、包括经济学家和人类学家在内的社会科学家和对环境感兴趣的地球和天文科学家之间建立新的跨学科对话和合作。 由于目前的 纯医学和唯病毒研究无法彻底解决类似甲流等新发病毒性传染病的起源问题, 所以为了找到这些导致新发病毒传染病发生的奇怪的 “ 新常态 ” 或新的因素, 我们将需要抛弃我们的学术孤岛( academicsilos ),即学术上相互隔离,不进行合作和沟通)和舒适地带,与新领域的科学家们合作 ,以便提高今后传染病预防控制工作的预见性和主动性。 目前科学界都在努力寻找 2015 年寨卡病毒在南美洲大流行的原因。 世界宇宙射线数据中心监测结果显示,墨西哥地区宇宙射线水平在2015年的1月份突然大幅增加,从784995uGy大幅增加到1324700uGy,并且全年持续在1300000uGy以上,随后巴西在2015年和2016年出现寨卡病毒和黄热病病毒流行和变异。 我们的最新的研究打破了唯病毒论的传统医学观念,首次创新性的提出巴西地区急剧减弱的地磁场、突然增强的宇宙射线是导致寨卡病毒大流行的重要原因,并科学的解释了其中的原理。日前, 由本人和世界著名宇宙学家Chandra Wickramasinghe合著的论文《Weakened magnetic field, Cosmic rays and the Zika virus outbreak》目前在综合性期刊《Current Science》上发表。该研究成果有望为寨卡病毒爆发的预测预警提供科学依据。 http://www.currentscience.ac.in/ Weakened magnetic field, cosmic rays and Zika virus outbreak (1).pdf 从 2014 年 6 月至 2015 年的地磁场强度变化来看,南大西洋磁场异常区磁场一直处于减弱的趋势,几乎覆盖了整个南美洲(图 2 和图 3 )。从 1999 年到 2016 年五月期间,北美洲高纬度地区磁场减弱了 3.5% ;而南大西洋磁场异常区稳定的向西移动,磁场强度减弱了 2% ,并且预测未来几千年的时间,地球磁极可能出现翻转。 欧洲空间局的卫星群收集到的数据显示,地球磁场目前正在不断削弱,尤其是西半球方向的磁场比科学家估计的要快 10 倍左右,这种变化可能意味着地球将出现磁极翻转,最新的测量已经证实磁北极目前正在向西伯利亚方向移动,科学家之前估计地球磁场在每个世纪将削弱 5% 左右,实际上目前地球磁场强度每 10 年就衰减 5% ,是过去估计速度的 10 倍。在 2014 年 1-6 月内,地球磁场的调查显示磁场西半球磁场正在减弱,从图 1 中可以看出,西半球大部分地区的磁场正在减弱,以蓝色标志,东半球的红色区域为磁场加强,尤其在印度洋的西南方向上,磁场加强现象比较明显,总体上看,西半球的磁场处于减弱的状态,并且地球磁场的总趋势是在变弱(图 1 )。 图 1 欧洲空间局蜂群卫星群提供的 2014 年 1-6 月地球磁场变化情况分布图 http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Swarm/Swarm_reveals_Earth_s_changing_magnetism 从 2014 年 1 月到 6 月间,欧洲航天局蜂群卫星群测量地球磁场的变化。这些变化以源自地核的磁场信号为基础。红色阴影表示磁场加强的地区,蓝色显示磁场变弱的地区。测量单位是毫微特斯拉。 、 图 2 2014 年 6 月地球表面主磁场的 “ 快照 ” http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Swarm/Swarm_reveals_Earth_s_changing_magnetism 由蜂群卫星群的数据制作而成。这些测量值主要来自地核 ( 约 95%) ,剩余测量值来自地幔、地壳、海洋、电离层和磁气圈等其他来源。红色阴影表示磁场加强的地区,蓝色显示磁场变弱的地区。测量单位是毫微特斯拉。 加利福尼亚高空气球平流层射线水平监测结果数据显示,从 2015 年 3 月到 2017 年 5 月,宇宙射线水平呈现系统性增加,大约增加了 13% 。在靠近巴西磁场异常区的墨西哥的宇宙射线监测结果显示,宇宙射线水平从 2015 年的 1 月份突然大幅增加,从 784995uGy 突然增加到 1324700uGy, 并且全年持续在 1300000uGy 以上(图 3 )。 墨西哥地区宇宙射线水平的突然增加可能与第 24 周太阳活动水平的减弱和巴西磁场异常区地磁场强度的剧烈降低有关。 图 3 2015 年寨卡病毒爆发与墨西哥宇宙射线突然增强之间的关联 注:横坐标为年份,纵坐标为宇宙射线强度(单位: uGy ) 南大西洋辐射异常区,是位于南美洲东侧南大西洋的地磁异常区域,较相邻近区域的磁场强度弱,约是同纬度正常区磁场强度的一半大小,属负磁异常区。它是地球上面积最大的磁异常区,区域涉及纬度范围 10 N~60 S 、经度范围 20 E~100 W ,区域中心大约在 45 W , 30 S 处,因它处于巴西附近,所以又称它为巴西磁异常。由于南大西洋磁异常区是负磁异常区,使得空间高能带电粒子环境分布改变,尤其是内辐射带在该区的高度明显降低,其最低高度可降到 200km 左右,造成辐射带的南大西洋异常区。 磁场被认为是一个巨大气泡,保护人类免遭连续轰击地球的宇宙射线和带电粒子的伤害。地球磁场对地球有保护作用,它可以阻挡许多来自外太空有害的宇宙射线和带电粒子,像 X 光之类的辐射线,还有带正电的质子或带负电的电子。如果没有地磁场,这些微粒就会不断穿越地球大气,使病原体发生变异或重组。 https://www.esa.int/spaceinimages/Images/2013/11/Earth_s_magnetic_field 南大西洋异常区上空的地球磁力保护变得薄弱之后,让更多的来自太空的辐射线得以穿透,到达大气层更低的地方,更接近地球表面,从而引发病毒发生变异或重组。目前太阳活动正处于太阳活动极小期和第 24 个太阳活动周期的下降期,伴随着南大西洋地磁场的急剧减弱,宇宙射线近 3 年呈现系统性增强的趋势,而且根据墨西哥宇宙射线的监测结果,宇宙射线在 2015 年 1 月突然大幅增加,并且持续全年。以寨卡病毒为例,香港大学研究人员分析了 24 株寨卡病毒毒株,他们在 GenBank 中有完整基因组或完整的多蛋白序列,包括 1947 年至 2015 年期间在非洲、亚洲和太平洋地区从人、动物和蚊子上采集的毒株,并将寨卡样本与其它致病黄病毒的基因组序列进行比较,如 Spondweni 病毒、登革热病毒和日本脑炎病毒等,并构建了系统进化树和开展了蛋白家族的分析,发现除了非结构 2B ( NS2B )编码区域外,所有编码区域的进化树拓扑结构是相同的,而且此发现得到了分子重排分析( bootscan analysis )和多序列比对的确认,结果表明 NS2B 与 Spondweni 病毒发生了遗传重组 。 2017 年国际著名学术期刊《自然》发表了清华大学医学院和深圳市疾病预防控制中心关于《进化导致寨卡病毒在埃及伊蚊上感染力增强》的最新研究论文,研究发现,在传播过程中,寨卡病毒非结构性蛋白 NS1 上的 188 位点发生自发性突变,造成了其对伊蚊的感染能力增强,导致自然界中携带病毒的伊蚊数量增加,变异可能是造成寨卡病毒突然在美洲大陆大范围流行的原因之一 。分子流行病学证据也表明,寨卡病毒很可能在 20 世纪也经历了多次重组 ,寨卡病毒是一种通过蚊虫进行传播的单链 RNA 病毒,蚊虫特别是埃及伊蚊在自然条件下能够 感染不同种的寨卡病毒,这些病毒首先在蚊虫的肠道中繁殖,然后通过血液到达其它组织,最终在唾液腺中繁殖,病毒可以在蚊虫吸取一些像植物汁液或露水时通过唾液播散到食物表面。大幅增加的宇宙射线能够灭活被蚊虫播散到外界环境中的寨卡病毒,但是实际上这些被灭活的病毒是半传染性的,蚊虫可以在进食时混合感染不同的病毒并通过基因感染再复活以及交叉感染再复活机制形成一种新的重组的病毒。宇宙射线也可以直接导致寨卡病毒发生变异。变异的寨卡病毒和减弱的地磁场共同促进了寨卡病毒在南美洲地区的大规模流行。 参考文献 .Liu Y, Liu J, Du S, et al. Evolutionary enhancement of Zika virus infectivity in Aedes aegypti mosquitoes, Nature. 2017; 545(7655):482-486. Faye O , Freire CC , Iamarino A ,et al. Molecular Evolution of Zika Virus during Its Emergence in the 20 th Century. PLoS Negl Trop Dis. 2014 ;8(1):e2636. 厄尔尼诺和宇宙射线将共同决定是否发生流感或寨卡病毒大流行 http://blog.sciencenet.cn/blog-529903-1125471.html http://www.iap.cas.cn/xwzx/zhxw/201609/t20160929_4670965.html http://www.medsci.cn/article/show_article.do?id=12fde251886
个人分类: 我的论文|2708 次阅读|0 个评论
科学大发现:寨卡病毒大流行或与巴西地区突然增强的宇宙射线有关
热度 1 qujiangwen 2018-7-6 16:35
进入 20 世纪 50 年代以来,新发传染病在全球范围不断出现,特别是 2009 年发生的甲型 H1N1 流感大流行、2014年西非的埃博拉病毒爆发以及2015年的美洲寨卡病毒大流行给人类健康、全球政治和经济带来严重影响,使得世界各国切实体验到新发传染病的控制已成为必须面对的重大公共卫生问题。目前全球已发现的新发传染病多达 40 余种 , 其中以病毒性传染病居多。新发病毒性传染病的发生往往具有传染性强、传播速度快、流行范围广、病死率高、难以预测和防范等特点,极容易发展成严重的突发公共卫生事件或者国际关注事件。然而人们对新发病毒性传染病的发生原因、传播因素及流行规律等仍然缺乏足够的认识。为了探索宇宙射线是否对新发病毒性传染病发生有影响,我们利用宇宙射线活动数据与相关新发病毒性传染病之间的关系进行研究,以期为阐明新发病毒传染病的起源和预测预警提供科学依据。 面对2015年美洲的寨卡病毒大流行,我们不仅会产生以下疑问:寨卡病毒为什么会在2015年出现?为什么会在巴西和墨西哥出现?哪些因素导致了寨卡病毒的出现?我们怎样才能够提前预测未来的新发病毒传染病?为了理解这些复杂的问题,我们将需要考虑在对新发病毒传染病感兴趣的生物医学科学家、包括经济学家和人类学家在内的社会科学家和对环境感兴趣的地球和天文科学家之间建立新的跨学科对话和合作。 由于目前的 纯医学和唯病毒研究无法彻底解决类似甲流等新发病毒性传染病的起源问题, 所以为了找到这些导致新发病毒传染病发生的奇怪的 “ 新常态 ” 或新的因素, 我们将需要抛弃我们的学术孤岛( academicsilos ),即学术上相互隔离,不进行合作和沟通)和舒适地带,与新领域的科学家们合作 ,以便提高今后传染病预防控制工作的预见性和主动性。 目前科学界都在努力寻找 2015 年寨卡病毒在南美洲大流行的原因。 世界宇宙射线数据中心监测结果显示,墨西哥地区宇宙射线水平在 2015 年的 1 月份突然大幅增加,从 784995uGy 大幅增加到 1324700uGy, 并且全年持续在 1300000uGy 以上,随后巴西在 2015 年和 2016 年出现寨卡病毒和黄热病病毒流行和变异。 我们的最新的研究打破了唯病毒论的传统医学观念,首次创新性的提出巴西地区急剧减弱的地磁场、突然增强的宇宙射线是导致寨卡病毒大流 行的重要原因,并科学的解释了其中的原理。最近,由本人和世界著名宇宙学家Chandra Wickramasinghe合著的论文《Weakened magnetic field, Cosmic rays and the Zika virus outbreak》即将在综合性期刊《Current Science》上发表,敬请关注。 从 2014 年 6 月至 2015 年的地磁场强度变化来看,南大西洋磁场异常区磁场一直处于减弱的趋势,几乎覆盖了整个南美洲(图 2 和图 3 )。从 1999 年到 2016 年五月期间,北美洲高纬度地区磁场减弱了 3.5% ;而南大西洋磁场异常区稳定的向西移动,磁场强度减弱了 2% ,并且预测未来几千年的时间,地球磁极可能出现翻转。 欧洲空间局的卫星群收集到的数据显示,地球磁场目前正在不断削弱,尤其是西半球方向的磁场比科学家估计的要快 10 倍左右,这种变化可能意味着地球将出现磁极翻转,最新的测量已经证实磁北极目前正在向西伯利亚方向移动,科学家之前估计地球磁场在每个世纪将削弱 5% 左右,实际上目前地球磁场强度每 10 年就衰减 5% ,是过去估计速度的 10 倍。在 2014 年 1-6 月内,地球磁场的调查显示磁场西半球磁场正在减弱,从图 1 中可以看出,西半球大部分地区的磁场正在减弱,以蓝色标志,东半球的红色区域为磁场加强,尤其在印度洋的西南方向上,磁场加强现象比较明显,总体上看,西半球的磁场处于减弱的状态,并且地球磁场的总趋势是在变弱(图 1 )。 图 1 欧洲空间局蜂群卫星群提供的 2014 年 1-6 月地球磁场变化情况分布图 从 2014 年 1 月到 6 月间,欧洲航天局蜂群卫星群测量地球磁场的变化。这些变化以源自地核的磁场信号为基础。红色阴影表示磁场加强的地区,蓝色显示磁场变弱的地区。测量单位是毫微特斯拉。 、 图 2 2014 年 6 月地球表面主磁场的 “ 快照 ” 由蜂群卫星群的数据制作而成。这些测量值主要来自地核 ( 约 95%) ,剩余测量值来自地幔、地壳、海洋、电离层和磁气圈等其他来源。红色阴影表示磁场加强的地区,蓝色显示磁场变弱的地区。测量单位是毫微特斯拉。 图 3 2015 年地球磁场强度变化图 注:红色阴影表示磁场加强的地区,蓝色显示磁场变弱的地区。测量单位是毫微特斯拉。 加利福尼亚高空气球平流层射线水平监测结果数据显示,从 2015 年 3 月到 2017 年 5 月,宇宙射线水平呈现系统性增加,大约增加了 13% 。在靠近巴西磁场异常区的墨西哥的宇宙射线监测结果显示,宇宙射线水平从 2015 年的 1 月份突然大幅增加,从 784995uGy 突然增加到 1324700uGy, 并且全年持续在 1300000uGy 以上(图 4 )。 墨西哥地区宇宙射线水平的突然增加可能与第 24 周太阳活动水平的减弱和巴西磁场异常区地磁场强度的剧烈降低有关。 图 4 2015 年寨卡病毒爆发与墨西哥宇宙射线突然增强之间的关联 注:横坐标为年份,纵坐标为宇宙射线强度(单位: uGy ) 南大西洋辐射异常区,是位于南美洲东侧南大西洋的地磁异常区域,较相邻近区域的磁场强度弱,约是同纬度正常区磁场强度的一半大小,属负磁异常区。它是地球上面积最大的磁异常区,区域涉及纬度范围 10 N~60 S 、经度范围 20 E~100 W ,区域中心大约在 45 W , 30 S 处,因它处于巴西附近,所以又称它为巴西磁异常。由于南大西洋磁异常区是负磁异常区,使得空间高能带电粒子环境分布改变,尤其是内辐射带在该区的高度明显降低,其最低高度可降到 200km 左右,造成辐射带的南大西洋异常区。 磁场被认为是一个巨大气泡,保护人类免遭连续轰击地球的宇宙射线和带电粒子的伤害。地球磁场对地球有保护作用,它可以阻挡许多来自外太空有害的宇宙射线和带电粒子,像 X 光之类的辐射线,还有带正电的质子或带负电的电子。如果没有地磁场,这些微粒就会不断穿越地球大气,使病原体发生变异或重组。南大西洋异常区上空的地球磁力保护变得薄弱之后,让更多的来自太空的辐射线得以穿透,到达大气层更低的地方,更接近地球表面,从而引发病毒发生变异或重组。目前太阳活动正处于太阳活动极小期和第 24 个太阳活动周期的下降期,伴随着南大西洋地磁场的急剧减弱,宇宙射线近 3 年呈现系统性增强的趋势,而且根据墨西哥宇宙射线的监测结果,宇宙射线在 2015 年 1 月突然大幅增加,并且持续全年。以寨卡病毒为例,香港大学研究人员分析了 24 株寨卡病毒毒株,他们在 GenBank 中有完整基因组或完整的多蛋白序列,包括 1947 年至 2015 年期间在非洲、亚洲和太平洋地区从人、动物和蚊子上采集的毒株,并将寨卡样本与其它致病黄病毒的基因组序列进行比较,如 Spondweni 病毒、登革热病毒和日本脑炎病毒等,并构建了系统进化树和开展了蛋白家族的分析,发现除了非结构 2B ( NS2B )编码区域外,所有编码区域的进化树拓扑结构是相同的,而且此发现得到了分子重排分析( bootscan analysis )和多序列比对的确认,结果表明 NS2B 与 Spondweni 病毒发生了遗传重组 。 2017 年国际著名学术期刊《自然》发表了清华大学医学院和深圳市疾病预防控制中心关于《进化导致寨卡病毒在埃及伊蚊上感染力增强》的最新研究论文,研究发现,在传播过程中,寨卡病毒非结构性蛋白 NS1 上的 188 位点发生自发性突变,造成了其对伊蚊的感染能力增强,导致自然界中携带病毒的伊蚊数量增加,变异可能是造成寨卡病毒突然在美洲大陆大范围流行的原因之一 。分子流行病学证据也表明,寨卡病毒很可能在 20 世纪也经历了多次重组 ,寨卡病毒是一种通过蚊虫进行传播的单链 RNA 病毒,蚊虫特别是埃及伊蚊在自然条件下能够 感染不同种的寨卡病毒,这些病毒首先在蚊虫的肠道中繁殖,然后通过血液到达其它组织,最终在唾液腺中繁殖,病毒可以在蚊虫吸取一些像植物汁液或露水时通过唾液播散到食物表面。大幅增加的宇宙射线能够灭活被蚊虫播散到外界环境中的寨卡病毒,但是实际上这些被灭活的病毒是半传染性的,蚊虫可以在进食时混合感染不同的病毒并通过基因感染再复活以及交叉感染再复活机制形成一种新的重组的病毒。宇宙射线也可以直接导致寨卡病毒发生变异。变异的寨卡病毒和减弱的地磁场共同促进了寨卡病毒在南美洲地区的大规模流行。 参考文献 .Liu Y, Liu J, Du S, et al. Evolutionary enhancement of Zika virus infectivity in Aedes aegypti mosquitoes, Nature. 2017; 545(7655):482-486. Faye O , Freire CC , Iamarino A ,et al. Molecular Evolution of Zika Virus during Its Emergence in the 20 th Century. PLoS Negl Trop Dis. 2014 ;8(1):e2636.
个人分类: 新发传染病|3559 次阅读|7 个评论
巴西黄热病疫情或与地磁场减弱和急剧增强的宇宙射线有关
qujiangwen 2018-5-4 14:24
巴西黄热病毒变异 据新华社里约热内卢5月15日电 (记者赵焱 陈威华)巴西研究人员近日绘制出目前巴西流行的黄热病毒完整基因序列,由此分析出一些基因序列出现了变异。不过研究人员指出,黄热病疫苗对抵御这类变异病毒依然有效。巴西卫生部所属奥斯瓦尔多·克鲁斯基金会的研究人员说,科学界此前还没有记录过这类变异,但黄热病疫苗对抵御这类变异病毒依然有效。参与研究的巴西奥斯瓦尔多·克鲁斯基金会的米尔纳·博纳尔多说:“疫苗肯定还有保护作用,一剂疫苗可以保证到世界任何地方遇到任何种类的黄热病都有效。”从去年12月开始在巴西暴发的黄热病疫情是近几十年来最严重的一次,疫情集中在丛林和农村地区,城市中并未发现疫情。巴西卫生部最近的一次报告说,全国共确诊756例黄热病病例,259人死亡。疫情暴发以来,巴西奥斯瓦尔多·克鲁斯基金会研究人员就开始绘制病毒的基因组序列,首先使用的两份样品来自圣埃斯皮里图州今年2月死于黄热病的猴子。在全面分析后,研究人员发现一些蛋白参与病毒复制,导致病毒基因变异。研究成果刊登在该机构专业医学杂志《奥斯瓦尔多·克鲁斯研究所纪要》上。 http://www.jkb.com.cn/news/overseas/2017/0518/410265.html 中新社圣保罗5月12日电 (记者 莫成雄)当地时间5月12日,巴西卫生部发布新一期通报说,自从去年12月该国爆发黄热病疫情以来至今年5月10日,已确诊756例黄热病病例,其中259人因病死亡。 报告说,巴西卫生部共收到各级卫生部门通报的疑似黄热病病例3175例,已经排除1797例,确诊756例,还有622例待查。目前,巴西全国共有116个市镇发现有黄热病病例。东南部的米纳斯吉拉斯州是黄热病疫情重灾区,已确诊488例。其次是圣埃斯皮里图州,已确诊234例。这两个州死于黄热病的人数是全国最多的。圣保罗州、里约热内卢州和帕拉州也有死亡病例。巴西卫生部表示,目前所有的黄热病确诊病例均发生在农村地区以及部分内陆城镇,特别是森林等植被较密集的地区,大城市还未发现黄热病病例。黄热病是一种由黄热病毒引起的急性传染病,由蚊子叮咬传播,主要在非洲和拉丁美洲热带地区流行。其临床表现包括高热、头痛、黄疸、出血等,严重时可致死亡。黄热病目前尚无特效疗法,但接种疫苗可有效预防感染。(完) http://news.163.com/17/0513/13/CKAQAIG200018AOQ.html 巴西最近的黄热病疫情或与地磁场减弱和宇宙射线增强有关,具体分析见论文: IJCSMB.MS.ID.555636.pdf Weakened geomagnetic field, Cosm ic rays and the Resurgence of Yellow Fever Jiangwen Qu 1 , N.Chandra Wickramasinghe2,3* 1 Department of Infectious Disease Control, Tianjin Centers for Disease Control and Prevention, China ; 2 Buckingham Centre for Astrobiology, University of Buckingham, UK; 3 Sri Lanka Centre for Astrobiology, University of Ruhuna, Sri Lanka *Corresponding: N. Chandra Wickramasinghe, E-Mail: ncwick@gmail.com , Tel: +44 (0)2920752146 / +44 (0)7778389243 Abstract The yellow fever outbreak in Brazil pose a serious public health threat. Research on the environmental factors underlying yellow fever virus outbreak epidemiology may provide useful insights into the occurrence of yellow fever outbreak. This study suggested that the lowering of the geomagnetic field strength and a sudden increase of cosmic rays in Mexico in 2015 were associated with the emergence of the yellow fever outbreak in Brazil. Potential mechanisms by which weakened geomagnetic field and cosmic ray activity may influence yellow fever outbreak in humans are discussed. Current and future surveillance efforts should be supported to construct a comprehensive early warning system involving weakened geomagnetic field and cosmic ray activity for detecting future yellow fever outbreaks as early as possible. Whist Brazil is still recovering from the Zika virus outbreak, the south-east of this country has recently been struck by the largest outbreak of Yellow Fever (YF) in Latin Americain many decades. The outbreak, which began in 2016, has rapidly and alarmingly spread eastward, reaching the most populated regions of Brazil where vaccine coverage is inadequate, so raising public health concern about high rates of urban transmission and the spread of YF beyond Brazil’s national borders. Other viral diseases that appeared to flare up in South America roughly at the same time include the arboviruses dengue and chikungunya. Although climate change, and poor hygiene are cited as causes for this sudden resurgence of viral disease, it is possible that a more fundamental reason exists, and its discovery could have a profound effect in determining public health strategy. It is generally known that the Earth's magnetic field acts like a giant invisible bubble that shields the planet from the various mutagens such as solar particles and cosmic rays. Severe disruption of the magnetic field barrier would permit the ingress of damaging cosmic ray particles and also charged viral sized particles from outside the Earth. In the absence of other plausible causes is to such externally induced processes that we may be forced to turn in order to explain the unusual patterns of viral incidence we have witnessed in recent years. The role of cosmic rays in causing genetic changes is well known. It is also known at times of low sunspot activity the Earth’s magnetic field is less able to protect the Earth from energetic cosmic rays, including galactic cosmic rays. One particularly strong effect that has recently come to light is the decrease in the Earth’s magnetic field in the Southern Hemisphere, straddling land masses in South America and Africa. The geomagnetic map shown in Fig. 1 was obtained in 2015 at a time when many of the new pandemics of viral disease which we have discussed actually started sweeping across South America and Africa. We think this is unlikely to be a coincidence. Fig. 1 Intensity geomagnetic field map at 2015.0. Red represents areas where the magnetic field is stronger, while blues show areas where it is weaker. New data released by the European Space Agency (ESA) reveals that our geomagnetic field is weakening by around 5% a year, which is nearly ten times faster than previous estimates 1 . Furthermore, the field is weakening faster in some places than others. For example, the South Atlantic Anomaly (SAA) is a large depression of the Earth's magnetic field strength characterized by values of geomagnetic field intensity around 30% lower than expected for those latitudes and covers a large area in the South Atlantic Ocean and South America. According to the monitoring data of ESA's Swarm satellite, Earth's magnetic poles may be getting ready to flip, and the South Atlantic Anomaly where the field is particularly weak has moved steadily westward and weakened further by about 2% 2 . Previous studies have suggested that the mosquito is a sensitive animal to the magnetic field, and the weakening of the magnetic field can increase the mosquito's reproductive speed and density 3 . YF is mostly transmitted to humans by bites from infected Aedes spp, especially Aedes aegypti. The rapid weakening of Earth's magnetic field in the SAA probable speeds up the rapid increase of mosquitoes and promotes the rapid spread of the yellow fever virus. A sharp change of the magnetic field in this region (which includes South America and Brazil) allows cosmic rays, and charged particles to reach lower into the atmosphere. At present, solar activity is now at its most inactive stage in recent 100 years.The sunspot cycle (No.24) that peaked in 2014 showed the lowest sunspot number recorded since 1906 with many consecutive days of very low sunspot numbers in 2016/17 4 . Cosmic rays reach amaximum intensity when the earth's magnetic field is weakening dramatically and the sun is least active. According to the World Data Center for Cosmic Rays (WDCCR), there was a sudden increase of cosmic rays in Mexico in January 2015 and continued throughout the year 5 . The sudden increase of cosmic ray intensity in Mexico (North/South American region) is probably the cause of the ZIKV and YF outbreak. A new study revealed that solar radiation and cosmic rays are physical mutagens of natural genetic mutation/recombination, and can lead to the emergence of some emerging viruses like pandemic influenza 6 . Zika virus outbreak may have been linked to a systematic increase in the flux of cosmic rays and a general decline of sunspot activity 7 . Phylogenetic analysis of two yellow fever virus (YFV) samples collected during the current Brazilian epidemic revealed the 2016/17 epidemic virus is a new genetic lineage 8 . The weakened magnetic field and enhanced cosmic rays both contributed to the severe YFV outbreak. Thus, we make the bold suggestion that a surveillance of both magnetic field, sunspot numbers and cosmic ray activity may serve as a potential warning of future pandemics. Together with other epidemiological data such information might prove to be a useful factor for strategic disease control planning of YFV as well as other pandemic-causing viruses. References 1.Christopher F,NilsO,StavrosK,NicolasG,LarsT. Recent geomagnetic secular variation from Swarm and ground observatoriesas estimated in the CHAOS ‑ 6geomagneticfieldmodel. Earth, Planets and Space .2016;68:112 2.Pavón-Carrasco, F. Javier; De Santis, Angelo. The South Atlantic Anomaly: The Key for a Possible Geomagnetic Reversal.Frontiers in Earth Science.2016;4:40. 3.Pan,H, Liu,X. Apparent Biological Effect of Strong Magnetic Field on Mosquito Egg Hatching. Bioelectromagnetics,2004;25:84–91 4.Wickramasinghe NC, Steele E, Wainwright M, Tokoro G, Fernando M, Qu J. Sunspot Cycle Minima and Pandemics: The Casefor Vigilance? Astrobiol Outreach 2017 ; 5: 159. 5.World Data Center for Cosmic Rays (WDCCR) http://center.stelab.nagoya-u.ac.jp/WDCCR/allplot1sta.php?st=MEXICO 6.Qu J. Is sunspot activity a factor in influenza pandemics? Rev Med Virol . 2016;26 (5):309-313. 7.Qu J, Wickramasinghe C. Was the Zika virus Outbreak in 2015 Triggered by Cosmic Events?.VirolCurr Res2017;1:102. 8. Myrna C Bonaldo, MarielaMartínez Gómez, Alexandre AC dos SantosFilipe Vieira Santos de Abreu, Anielly Ferreira-de-Brito, RafaellaMoraes de Miranda, Marcia Gonçalves de Castro, Ricardo Lourenço-de-Oliveira. Genome analysis of yellow fever virus of the ongoing outbreak in Brazil reveals polymorphisms. Memórias do InstitutoOswaldo Cruz. 2017;112(6):447-451 Weakened geomagnetic field, Cosmic rays the Resurgence of Yellow Fever https://juniperpublishers.com/ijcsmb/IJCSMB.MS.ID.555636.php
个人分类: 我的论文|2439 次阅读|0 个评论
[转载]灾害频发和地磁减弱的关系初探
杨学祥 2017-1-13 09:10
灾害频发和地磁减弱的关系初探 * 杨冬红 1, 2 ,杨学祥 3 1. 吉林大学 古生物学与地层学研究中心 , 长春 130026 ; 2. 吉林大学 东北亚生物演化与环境教育部重点实验室 , 长春 130026 ; 3. 吉林大学 地球探测科学与技术学院 , 长春 130026 摘要: 近年来全球强震频发,研究发现灾难发生的原因可能是由于地磁减弱引起的。本文研究表明,地磁减弱的原因在于两极冰盖融化导致地壳和地幔转动惯量增大自转减慢,由此引发核幔差异旋转在数值和方向上的改变。在磁场减弱和磁极反向过程中,太阳辐射的增强和核幔热能的释放与灾害有一一对应关系。这一研究结论与美国学者最近发现的 “ 浅核磁场 ” 相一致。全球变暖与地磁减弱的相关性表明,气候变暖不仅仅会导致海平面上升,而且会导致频繁的地震火山活动。 关键词: 地磁场;冰期;潮汐;全球变暖;地球自转 中图分类号 : 文献标识码 : Preliminary Study on the Relation betweenfrequent Disasters and Geomagnetic Field weakening YANG Dong-hong 1, 2 ,YANG Xue-xiang 3 1. Research Centerof Palaeontology Stratigrfaphy, JilinUniversity,Changchun 130026,China; 2.Key-Lab for Evolution of Past Life and Enviroment in Northeast Asia, Ministryof Eduation China, Jilin University, Changchun 130061, China; 3.College of Geo-exploration Science and Technology, Jilin University, Changchun130026, China Abstract: Recently, globalearthquakes occur frequently, these disasters may be caused by geomagneticfield weakening. The thawing of polar ices leads to the reduction ofcrust-mantle moment of inertia and the increase of earth rotation, which causesthe change of core-mantle differential rotation on the numerical values anddirection, so the study shows that above factors may reduce the geomagneticfield. During the process of geomagnetic field weakening and polarity reversal,the increase of solar radiation and the release of core-mantle thermal energyare in one-to-one correspondence with disasters. The conclusion is consistentto “shallow core field”. The correlation between global warming and geomagneticfield weakening shows that climate warming not only causes sea level rise, butalso leads to earthquake and volcanic activity frequently. Keywords: geomagnetic field; ice age; tide; global warming; earth rotation 0 引言 近年来全球强震频发,林中斌认为发生这一系列灾难的根本原因是由于地磁引起的。二千年以来全球磁场持续减弱,而最近 150 多年地磁强度下降了 10%~15 %。南大西洋出现地磁异常区,其磁场减弱达 35 %,地球磁极弱化,处于 “ 磁极翻转 ” 的雏形阶段,这可能是地球发生许多灾变和异常现象的深层原因 。 地球的主磁场会周期性地逆转方向。这种极性颠倒在地球的历史上间隔不规律地发生过几百次,最近一次大约在 78 万年前。美国科学家通过研究古代火山岩发现,浅核磁场( shallow core field )可能影响主磁场是否发生逆转及其方式,当主磁场削弱时,它就变得极为重要。证据表明,目前正在接近这样的过渡状态,因为地球主磁场处于相对较弱,且正在快速减弱的阶段 。 本文探讨了地磁减弱和灾害频发的关系,这对防灾减灾具有一定的科学意义。 1 地磁场的形成和地磁翻转的原因 由于地球内部有巨大的绕核环形电流,所以产生出强大的地球磁场。液态外核的存在是地球磁场的热能条件,圈层差异旋转是地球磁场的动能条件,二者缺一不可。 1.1 地球主磁场和核幔差异旋转的关系 地球内部圈层由外向内分为地壳、上地幔、下地幔、外核和内核,其中内核由固态的铁、镍组成,外核是黏滞性很低的导电液态铁。地球各圈层成分的不同,是重力分异造成的,地球表面的重物质在重力作用下向地心集中的同时,加快了内核的自转速度,形成了不同圈层旋转速度的差异,其中内核旋转最快 。内核每年相对东向旋转约 0.4°~1.8° 。内核的高温高压使电子游离出来并集中在核幔边界,内核和地幔的差异旋转使核幔边界的自由电子相对内核速度减慢,相对地幔速度加快,从而产生环形电流,生成地磁场。此时产生的磁场,磁北极在地理南极附近,磁南极在地理北极附近,称之为地磁正向期。核幔角动量交换使核幔速度差异逐渐变少,电流环绕速度也随之减慢,磁场强度逐渐变小。当核幔旋转速度相同时,环形电流将会消失,地磁场也随之消失 。 除了重力分异外,潮汐摩擦使地壳和地幔自转速度减慢,为核幔差异旋转提供新的动力。对地球不同圈层水平矢量场的对比分析表明,西向引潮力导致地球各圈层都具有明显的西向运动特征,水平运动速率量级由大到小的顺序依次为大气圈( m/s )、水圈( cm/s )、外核 - 核幔边界( 10 -2 cm/s )、软流圈 - 岩石圈( 10 -7 cm/s )、下地幔( 10 -10 cm/s )。圈层运动的速率量级与介质粘滞性系数、品质因数呈线性关系 。西向引潮力的表达式为 g w = KLg (sinφsinδψsinT + cosφcosψsinδT) (1) 其中, L 为观测点至地心的距离, ψ 为天体赤纬, φ 为地理纬度, T 为观测点时角, δ 为地理经度, g 为观测点重力, K 为常数,对不同的天体有不同的值,月球的 K 值为 8.41×10 -6 m -1 ;太阳的 K 值 3.88×10 -6 m -1 。 孙殿卿和高庆华发现,北半球的大陆和洋底构造相对南半球来说普遍存在向西偏移的现象。潮汐能有 70% 消耗在大陆较多的北半球,使北半球自转变慢的速度比南半球明显,以至于北半球相对向西运动。北半球大陆的平移质量重心比南半球的重心高,由西向引潮力公式( 1 )得出,观测点至地心的距离越大,西向引潮力也越大,这是北半球岩石圈相对南半球岩石圈向西偏移的原因 。总之,西向引潮力使地球各圈层差异旋转,向西转动速度由内到外逐渐增大。 地球的质量正在引起太阳上的微小 “ 潮汐 ” 涨落。计算结果表明,由于地球对太阳的作用,太阳的自转周期每世纪放慢了 3 毫秒。同样,潮汐摩擦使地球自转减速,月球轨道每年扩大约 4 厘米 而地球运转则减缓了 0.000017 秒 。潮汐摩擦使星球自转减慢的效应,是行星内部各圈层差异旋转和磁场产生的重要原因。 1.2 浅核磁场的成因 地球表面的质量大规模迁移会改变地壳和地幔的转动惯量,导致地壳和地幔相对液核(即外核)旋转速度的改变,使液核表面的环形电流相对地壳和地幔旋转的方向发生改变,从而能改变地磁场的极性。 地球在大冰川期有 200 m 厚的海水层变为两极冰盖,地壳和地幔转动惯量变小,旋转速度变快,这时地幔和地壳的自转角速度不断增大,于是出现了地幔自转角速度大于环形电流自转角速度的情形。以地壳为不动基准,液核表面的环形电流就是反转(即液核自转慢,地壳和地幔自转快),那么磁场极性也相应反转,形成的地磁北极在地理北极附近,磁南极在地理南极附近,称之为地磁反向期,这就是说,大冰期对应地磁反向。在地球的温暖期,两极冰盖融化导致海水流向赤道,地壳和地幔转动惯量增大,自转变慢,液核的转速又会相对地幔自转加速,环形电流也逐渐加快,重新恢复到地磁正向期。地幔与地核间的相对转动速度的变化,引发地球磁场磁极发生反转。 1.3 太阳对地磁的影响 太阳给予地球的不仅仅是热能,太阳的斥力作用 —— 光压、太阳风和太阳电磁辐射使液核磁流体产生背光的内磁尾,使地壳产生背光偏移和内核产生向光偏移。已观测到内核有( 1-1/471 )天的周期振动。太阳斥力直接影响内核与外核之间和外核与地幔之间的角动量交换和电磁耦合,将动能变为热能,积累在核幔边界。因此太阳辐射量大小对来自核幔边界的热幔柱活动有直接影响 。图 1 给出了太阳风强度、核幔角动量交换和全球气候变化的关系。核幔角动量交换降低了核幔的速度差,导致地磁强度减弱,甚至反向。 图 1 太阳辐射变化、核幔角动量交换和气候变化的关系 Fig.1 Relation among solar radiation, core-mantleangular momentum and climate change 表 1 天文周期与地质旋回 Table 1 Astronomical periods and geological cycles 时间 太阳系 太阳 全球 生物灭 热 幔 柱 喷 发 /Ma 位置 辐射量 气候 绝事件 形成物 体积 /10 6 km 3 140 远银心点 最大 温暖期 ↓↓↓ 120 ↓ 靠   ↓ 变   ↓ 变 不明显 ( 水下喷发 ) 翁通爪哇海台 36 110 ↓ 近   ↓↓    大规模生物灭绝 凯尔盖朗海台 ↓ 65 ↓ 银   ↓↓    恐龙灭绝 , 所有物种近 德干暗色岩 ↓ 变 河          一半灭绝 55 ↓ 中   ↓↓ 许多深海有孔虫类和 北大西洋火山 ↓ 小 心 陆生哺乳动物灭绝 边缘 15 ↓ ↓ 小   ↓ 冷 大规模物种灭绝 哥伦比亚河溢 1.3 流玄武岩 -8 近银心点 最小 大冰期 据 Steiner ( 1967 )的计算 ,万有引力常数 G 值有空间上的变化,在远银心点比在近银心点增加 5% ,日月引潮力增加 20% ,这是远银心点处白垩纪全球温暖期产生的一个重要原因。 由于内核相对地壳地幔的差异旋转,太阳辐射达到最大值时使核幔角动量交换达到高峰,部分旋转动能转变为热能积累在核幔边界(赤道处的核幔速度差最大,积累的热能最多)。超级热幔柱在海底赤道区喷发,加热了底层海水,并引发赤道和两极之间的海洋整体热循环,降低了赤道和两极大气的温差,使两极的海温和气温逐渐上升到冰点以上,形成全球无冰温暖气候,形成晚白垩纪赤道海洋表层低温(当时温度为 21℃ ,比现在温度低 6.5℃ ),称这个过程为海洋锅炉效应。有证据表明,随着热幔柱喷发强度的减弱,近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏 15℃ ,大气冷却了 10~15℃ 。在古新世末不到 6000 年的时间内大洋底层水增温 4℃ 以上。海底火山活动引发的深海热对流在全球气候变化中的作用不容忽视。表 1 给出了这种地质旋回与天文周期的相关关系,热幔柱强烈喷发导致大量生物灭绝 。 2 地磁减弱和灾害频发的关系 地磁场对大气层有保护作用。在地磁极性转换时期,地磁强度变弱甚至完全消失,太阳风中的高能粒子直射地表,破坏大气层和臭氧层,造成大量气体逃离大气层 。 2.1 地磁减弱与太阳风的关系 地磁减弱导致臭氧浓度减少。从春分到秋分,是北极的极昼。春分( 3 月 20-22 日)到夏至( 6 月 21-22 日),北极的极昼使太阳对北极的辐射逐渐增强,太阳风和光压压缩地球磁层和大气层,容易产生北极的臭氧洞,在背光一面的南极形成地磁层的磁尾和大气的气尾,大气由北半球向南半球流动;同样,从秋分到春分,是南极的极昼。秋分( 9 月 22-24 日)到冬至( 12 月 21-23 日),南极的极昼使太阳对南极的辐射逐渐增强,容易产生南极的臭氧洞,大气由南半球向北半球流动。这样就形成了大气的全球对流系统和极地大气涡旋。由于地球近日点在 1 月 3 日 或 4 日,远日点在 7 月 2 日 或 3 日,这使大气北流的强度大于南流的强度,南北半球之间的大气交换在大气高层非常强烈。潮汐南北震荡增强了大气的全球对流循环,这是南极比北极更容易出现臭氧洞的原因,也是臭氧洞季节性变化的原因。因此,臭氧浓度减少在南北两极周期性地轮流出现 。地磁减弱导致更多的太阳高能粒子进入大气层,减少臭氧浓度。 地磁减弱导致大气损耗。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时,太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走,形成背光的 “ 气尾 ” ;当行星向远离太阳的方向运动时, “ 气尾 ” 收缩。行星每靠近太阳一次,就失掉相当多的大气质量。近日行星中,水星与火星的轨道偏心率最大,分别为 0.206 和 0.093 ,地球的偏心率为 0.017 ,金星的偏心率为 0.007 。近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比,因此,近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失比较多,大气非常稀薄。大气层可以保持地表的气温,大气的流失降低地表气温,这是 10 万年冰期周期与地球轨道偏心率 10 万年变化周期对应的原因,地球轨道偏心率变化范围为 0.017~0.067 ,在偏心率最大时对应冰期的出现。地磁场阻止太阳风进入大气层,对地球大气有保护作用,地磁场减弱可导致太阳风侵袭地表并加快大气逃逸。 美国国家航空航天局在火星南极附近地区发现大面积地下 “ 干冰湖 ” 。干冰湖封存的大量固体 CO 2 在 60 万年前曾是火星的大气层。 60 万年前,火星大气层的密度是现在的 30 倍。如今火星的大气层密度只有地球的百分之一 。火星轨道偏心率变大和磁场减弱是其大气丢失的原因,大气的丢失导致生命无法存在。 电离层吸收太阳能量的 7% ,臭氧层吸收太阳能量的 2% 。地球磁场的一个重要功能就是抵御太阳的高能粒子流即太阳风侵袭,如果地磁减弱,太阳的粒子流会更多地进入地球大气层,消耗两极的臭氧,并导致大气向空间流失。同时,地磁层的减弱和臭氧层的破坏使更多太阳辐射热量进入地球,增强气候的暖化,而热量首先要集中进入两极地区,北极和南极大陆边缘的海冰因此会大量融化,大洋中的海水增加,当洋壳由于海水增加、压力加大而下降,会压迫洋壳下软流物质向大陆运动,使大陆边缘上升;反之,当洋壳由于海水减少而上升时,大陆下软流物质向洋壳运动,使陆缘下降,整个地球板块类似跷跷板运动,从而促使地震发生,并使地震带集中在海陆交界的地区 。 2.2 气候变化、构造运动对地磁变化的影响 古地磁记录表明,在前寒武纪末至中寒武世的寒冷期,地磁场以负极性(地磁反向)为主,在中寒武世至中泥盆世温暖期,地磁场以正极性(地磁正向)为主,在中泥盆世至二叠纪末寒冷期,地磁场以负极性为主;在二叠纪末至白垩纪末温暖期,地磁场以正极性为主;在白垩纪末至今,地磁场以负极性为主 。 20 世纪初,米兰柯维奇提出第四纪冰期成因的天文假说,冰期的周期与 2 万年的地球近日点进动周期、四万年的黄赤交角变化周期、 10 万年的地球公转轨道偏心率变化周期相关,古气候资料证实了气候变化和轨道变化的关系 ,地磁场强度亦有明显的 2 、 4 、 10 万年变化周期 。这表明,天文条件、冷暖变化、构造活动与地磁变化相关(见表 2 )。 表 2 天文周期、地质旋回和地磁极性倒转 Table2 Astronomical periods , geological cyclesand geomagnetic polarity reverse 地质界线 新生代 / 现在 中生代 / 新生代 侏罗纪 / 白垩纪 古生代 / 中生代 石炭纪 / 二叠纪 下古生代 / 上古生代 年代 /10 2 Ma 0 0.65 1.36 2.25 2.80 3.45 G 值变化 最小 中等 最大 中等 最小 中等 太阳辐射 最小 中等 最大 中等 最小 中等 热幔柱 喷发最弱 喷发中等 喷发最强 喷发中等 喷发最弱 喷发中等 海陆变动 大陆为主最大海退 由主要是海变为大陆 最大海侵 由主要是大陆变到海 大陆为主最大海退 由主要是还变到大陆 气候变化 第四纪大冰期 温暖期 石炭二叠纪大冰期 陆海分布类型 大陆集中在北极 大陆分散在赤道 大陆集中在南极 造山作用 生物灭绝 第三纪大褶皱 白垩纪恐龙灭绝 石炭二叠纪大褶皱 地磁极性 反向 正向 反向 第四纪冰期的 5 个亚冰期与地磁反向期有很好的对应关系。伏尔姆亚冰期( 2-12 万年)中的两次峰值与布容正向期中的 Lashamp ( 2 万年前后)和 Xzone ( 10.8-11.4 万年内)两次反向事件相对应。里士亚冰期( 25-38 万年)与 Vzone 反向事件( 33-35 万年)相对应。滚兹 - 明德尔间冰期( 80-93 万年)与松山反向期的 Jaramillo 正向事件( 87-93 万年)对应。亚冰期与地磁反向事件或地磁反向一一对应 。 由于冰盖规模的不同,冰盖消长产生地壳和地幔转动惯量减少的规模也不同。大冰期和温暖期的转变一定会发生地磁极性反转,冰期和间冰期只能影响地磁变化,是否翻转不确定。如果全球变暖速度加快,两极冰盖完全融化,完全结束第四纪大冰期,进入温暖期,地磁翻转就成为必然;如果全球变暖规模小于 75 万年前,就不会形成地磁翻转。 15-17 世纪小冰期过后,近几百年来的全球变暖是地磁减弱的主要原因。 根据目前的一些资料来看,第四纪冰期处于地磁反向,现在仍处于这一状态,改变这一状态的因素就是全球变暖。近百年的全球变暖导致的冰盖融化使地壳和地幔的转动惯量加大,自转变慢,液核的转动在相对加快,此时环形电流与地幔的速度差减少,磁场强度变小,当最终一致并 “ 超越 ” 地幔转速的时候,地磁就会反转。 地磁变化还与外核旋转热涡流密切相关,根据人造卫星过去 20 年录得的磁场变化数据,发现在地下深层产生地球引力的熔流,在接近南北极位置出现巨大旋涡,并以加强磁场逆转的方向转动,因而削弱现有磁场,可能会导致两极易位。磁场衰减是翻转过程中的一种现象,目前有些地区地磁场的强度确实有下降的趋势 。全球变暖可能是地磁减弱的主要原因。 3 冰期和间冰期导致地磁反向的数值模拟 设均匀密度分布的三轴椭球体的三个半轴分别为 a , b , c ,转动惯量为 I ,自转周期(即日长)为 T ,则有 dI/I = dT/T = -dc/c = + (2) 该公式适用于三轴椭球和三轴椭球体壳。 在冰期,赤道和低纬度 200 m 厚的海水层变为两极的冰盖,假定一个地球体积大的水球来模拟计算。此时, a = b = 6378.106 km , da = db = -200 m , c= 6356.755 km 。水球的转动惯量 I 1 = 1.87×10 44 g·cm 2 ,带入( 2 )式,得到冰盖形成后水球转动惯量的减少量为 dI 1 = -5.6×10 39 g·cm 2 。根据( 2 )式,算得两极冰盖的最大厚度为 400m ,实际上,两极冰盖的厚度为 2000 m ,集中在两极的程度比理论值高,所以,得到的数值为最小值。 地球的转动惯量为 I 2 = 8.2×10 44 g·cm 2 ,地核的转动惯量为 I 3 = 0.94×10 44 g·m 2 ,地壳和地幔的转动惯量为 I 4 = 7.26×10 44 g·cm 2 。带入( 2 )式得, 400 m 冰盖在两极形成后,地壳和地幔的日长减少 1.4s 。地壳和地幔将比地核快速旋转。 假定南北纬 60° 之间的海水层 132 m 变为南北纬 60° 以上的冰盖,可算得冰盖厚度为 644 m ,转动惯量减少 1.1×10 40 g·cm 2 ,地壳和地幔的日长减少 2.8 s 。实际上,两极冰盖厚度为 2 km ,冰期时北半球的冰盖可延伸到北纬 40° 。这个计算值可作为最大值。 潮汐摩擦使地球自转减速,月球轨道每年扩大约 4 cm 而地球运转则减缓了 0.000017 s 。冰期和间冰期的周期为 10 万年, 10 万年潮汐摩擦可使地球日长增加 1.7s ,地壳和地幔与地核日长增加量是不同的,地核的半径大致是地球的二分之一,由( 1 )式,地核表面西向引潮力比地表减少二分之一,核幔日长差为 0.85 s 。与冰盖形成后地壳和地幔的日长减少 1.4~ 2.8 s 相比,地壳和地幔日长相对外核减少 0.55-1.95 s ,地壳和地幔比外核旋转变快,从而造成地磁极性反向。相反,在间冰期两极冰盖融化,赤道增加 200 m 厚的海水层,转动惯量变大,日长增加 1.4 s ,再叠加潮汐摩擦使日长增加的影响,地壳和地幔比外核旋转变慢,使地磁极性回归正向。 目前处于地磁反向时期,大冰期造成的地壳和地幔比外核旋转变快的阶段持续,海平面在冰后期只上升了 130 m ,地磁没有发生倒转。这是目前外核西向漂移速度比地幔快的原因。当南极冰盖融化后,海平面继续上升 70 m (前后共 200 m ),地壳和地幔比外核旋转速度变慢的时期才可能发生地磁倒转现象。这表明,并不是所有冰期和间冰期的转换都会导致地磁倒转,海平面升降小于 200 m 的冰期和间冰期的转换,不能引发地磁倒转,计算结果符合第四纪冰期的实况。 根据这一模型,全球变暖使两极冰盖继续融化,减慢地壳和地慢的旋转速度,减少核幔的速度差,导致目前的地磁减弱。 15-17 世纪小冰期后,近百年来的全球变暖和地磁减弱一一对应。 大陆地壳的重心高于海洋地壳,所以,大陆在赤道和两极之间的漂移也能导致地壳的转动惯量变化,产生圈层的差异旋转。计算表明,大陆从两极漂移到赤道,转动惯量增加 4.3×10 39 g·cm 2 ,可使厚度为 100 km 的岩石圈自转速度变慢,日长增加 7.86 s 。这是亚洲大陆向南离极运动时相对南半球岩石圈向西偏移的原因。 大陆集中在两极,是冰川的策源地,有利于冰期的形成;大陆分散在赤道,变成火炉,有利于温暖期的形成。这是冰期与地球自转变快对应的另一个原因。 4 结论 (1) 潮汐摩擦导致的地壳自转减慢和重力分异导致的内核自转加快,使绕核环形电流的旋转速度快于地幔,形成地球的主磁场。圈层角动量交换降低差异转速,减弱磁场强度。大陆和冰盖集中在两极,使地壳和地幔转动惯量变小,自转加快,超过外核表面环形电流速度时,产生磁极倒转 。 (2) 太阳风使地球产生 “ 气尾 ” ,极涡和大气的流失。地磁场减弱可导致太阳风侵袭地表、两极形成臭氧洞和大气逃逸。 全球变暖时期对应地磁正向期或地磁反向减弱期,全球变冷对应地磁反向期或地磁正向减弱期。目前处于地磁反向期,全球变暖与地磁场减弱对应,这表明,核幔边界正在积聚和释放能量,灾害频发的趋势值得关注。全球变暖导致目前的地磁减弱甚至反向。 参考文献: 高传 . 磁极弱化或是地震主因 . 2011-03-15.http://tech.enorth.com.cn/system/2011/03/15/006138422.shtml GAO Chuan. Geomagnetic field weakening maybe the main cause of earthquakes . 2011-03-15.http://tech.enorth.com.cn/system/2011/03/15/006138422.shtml Kenneth A H, Brad S S. Magnetic SourceSeparation in Earth's Outer Core . Science, 2008, 321 (5897): 1800. 杨学祥 , 陈殿友 . 地核的动力作用 . 地球物理学进展 , 1996, 11 (1): 68-74. YANG Xue-xiang, CHEN Dan-you. Action of the earth core .Progress in Geophysics, 1996, 11 (1): 68-74. 杨学祥 , 张玺云 . 热幔柱的启动动力 . 世界地质 , 1996, 15 (2): 68-74. YANG Xue-xiang, ZHANG Xi-yun. Staring power of plumes .Global Geology, 1996, 15 (2): 68-74. 杨学祥 , 陈震 , 刘淑琴 , 等 . 地球内核快速旋转的发现与全球变化的轨道效应 . 地学前缘 , 1997, 4 (1): 187-193. YANG Xue-xiang, CHEN Zhen, LIU Shu-qin, et al. The discovery of fastrotation of the earth’s inner core and orbital effect of global changes .Earth Science Frontiers, 1997, 4 (1): 187-193. SONG X D, Richards P G. Seismological evidence for differentialrotation of the Earth’s inner core . Nature, 1966, 382: 221-224. 杨学祥 , 牛树银 , 陈殿友 . 深部物质与深部过程 . 地学前缘 , 1998, 5 (3): 77-85. YANG Xue-xiang, NIU Shu-yin, CHEN Dian-you.Materials and relevant processes in deep Earth . Earth Science Frontiers, 1998,5 (3): 77-85. 吴珍汉 . 旋转地球动力学 . 北京 : 地质出版社 , 1997. 53-74, 105. WU Zhen-han. Geodynamics of the Earth’sdifferential rotation . Beijing:Geological Publishing House, 1997. 53-74, 105. 孙殿卿 , 高庆华 . 地质力学与地壳运动 . 北京 : 地质出版社 , 1982. 128. SUN Dian-qing, GAO Qing-hua. Geomechanicsand crust movement . Beijing:Geological Publishing House, 1982. 128. Kelly B. Why is the Earth moving away fromthe sun? . 2009-06-01. http://www.newscientist.com/article/dn17228-why-is-the-earth-moving-away-from-the-sun.html 杨学祥 , 陈殿友 . 地球差异旋转动力学 . 长春 : 吉林大学出版社 , 1998. 2, 80-81, 99-104, 155, 196-198. YANG Xue-xiang, CHEN Dian-you. Geodynamicsof the Earth’s differential rotation and revolution (in Chinese) . Changchun: Jilin University Press, 1998.2, 80-81, 99-104, 155, 196-198. 杨学祥 , 陈殿友 , 寇艳春 . 地应力地磁场与地震 . 东北地震研究 , 1995, 11 (2): 23-30. YANG Xue-xiang, CHEN Dian-you, KOU Yan-chun.Geostress and geomagnetic field and earthquake . Seismological Research of Northeast China, 1995, 11 (2): 23-30. 杨学祥 , 陈殿友 . 火山活动与天文周期 . 地质论评 , 1999, 45 (增刊) : 33-42. YANG Xue-xiang, CHEN Dian-you. The Volcanoesand the Astronomical Cycles . Geological Review, 1999, 45(supper): 33-42. 杨学祥 . 全球变暖、构造运动与沙漠化 . 地壳形变与地震 , 2001, 21 (1): 15-23. YANG Xue-xiang. Global warming, tectonicactivity and desertisation. Crustal Deformation and Earthquake . 2001, 21 (1):15-23. Steiner J. The sequence of geological events and the dynamics of theMilk Waygalaxy . Jour. Geol. Soc. Australia. 1967, 14: 99-131. 杨学祥 , 陈殿友 . 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系 . 地壳形变与地震 , 2000, 20 (3): 39-48. YANG Xue-xiang, CHEN Dian-you. Relation ofearth's orbit to tectonic deformation and meteorological disaster . CrustalDeformation and Earthquake, 2000, 20 (3): 39-48. 赵竹青 . 美国科学家称火星曾有稠密大气层 . 2011-04-23. http://scitech.people.com.cn/GB/14464409.html ZHAO Zhu-qing. American scientists considerthat there were dense atmosphere in Mars . 2011-04-23. http://scitech.people.com.cn/GB/14464409.html . 杨冬红 , 杨德彬 , 杨学祥 . 地震和潮汐对气候波动变化的影响 . 地球物理学报 , 2011, 54 (4): 926-934. YANG Dong-hong, YANG De-bin, YANG Xue-xiang.The influence of tides and earthquakes in global climate changes . ChineseJ.Geophys, 2011, 54 (4): 926-934. 徐道一 , 杨正宗 , 张勤文 , 等 . 天文地质学概论 . 北京 : 地质出版社 , 1983. 33, 51. XU Dao-yi, YANG Zheng-zong, ZHANG Qin-wen,et al. An introduction to astrogeology . Beijing: Geological Publishing House, 1983. 33,51. Channell J E T, Hodell D A, McManus J, et al. Orbital modulation ofthe Earth’s magnetic field intensity . Nature, 1998, 394: 464-468. 李四光 . 天文、地质、古生物资料摘要 . 北京 : 科学出版社 , 1972. 61. LI Si-guang. Abstract of datum inastronomical, geological and primitive organism . Beijing: Science Press, 1972. 61. 傅承义 . 大陆漂移、海底扩张和板块构造 . 北京 : 科学出版社 . 1972. 23, 25. Fu Cheng-yi. The continental drift, seafloor spreadingand plate tectonics . Beijing:Science Press, 1972. 23,25. 杨冬红 , 杨德彬 . 日食诱发厄尔尼诺现象的热 - 动力机制 . 世界地质 , 2010, 29 (4): 652-657. YANG Dong-hong, YANGDe-bin. Thermal dynamicmechanism of El Nino induced by solar eclipse. Global Geology, 2010, 29 (4): 652-657. 杨学祥 , 安玉萍 . 离极力、向极力与大陆车阀假说 . 地壳形变与地震 , 1996, 16 (2): 78-84. YANG Xue-xiang, AN Yu-ping. Relation ofearth's orbit to tectonic deformation and meteorological disaster . CrustalDeformation and Earthquake, 1996, 16 (2): 78-84. 文章来源:杨冬红 , 杨学祥 . 灾害频发和地磁减弱的关系 . 世界地质 ,2011, 30 (3): 474~480 Yang D H,Yang X X. Relationship of frequent disasters with geomagnetic weakening (inChinese). Global Geology, 2011, 30 (3):474~480
个人分类: 灾害预测|1777 次阅读|0 个评论
采集到的地磁数据如何处理
jdd 2014-3-25 10:22
1、对沿该剖面所采集的地磁数据进行了日变改正和IGRF(InternationalGeomagneticReferenceField,国际地磁参考场)正常场改正 2、求得了各个测点的地磁场总强度异常值,并绘出沿该剖面的磁异常ΔT 分布曲线 3、再经过化极处理则可以得到地磁异常场的垂直分量ΔZ(图2,两条曲线均为3 点圆滑后成图). 4、为了削弱局部背景异常的干扰,以呈现出深部磁性异常体,对原始地磁异常数据做了向上延拓处理. 参考文献: 秦岭造山带和邻域磁异常特征及结晶基底变异分析 胡国泽1,2,滕吉文1,2? ,阮小敏2,王谦身2,闫亚芬2,王平3,熊盛青3
3 次阅读|0 个评论
[转载]地球磁极将发生反转?
热度 2 杨学祥 2014-3-10 06:59
地球磁极将发生反转? 2014年03月05日 07:19:07 来源: 北京日报   前不久,有国外媒体报道,专家认为地球两极目前正处在反转的阶段,但尚不能确定何时发生。一旦反转,地球生命将暴露在具有穿孔突破臭氧层能力的太阳风中,甚至将给人类带来毁灭性影响。   地球磁极反转每隔50万年一次?   早在16世纪末期,英国物理学家威廉·吉尔伯特做实验时把一块吸铁石磨制成圆球形,用小磁针测试这个圆球面上的磁力分布。结果他发现,小磁针倾斜的情况与当时地面上实测的磁倾角很相似。为此他断言,地球本身就是一个巨大的球形磁体,并且地球的磁性是从地球内部发出。   在前些年,“地球磁场反转说”曾是“地球毁灭说”传闻之一。而所谓的“地磁反转”就是地球内部的某种机制使得南极变北极、北极变南极。   科学家早就知道地球磁极会漂移、倒转。1831年英国学者到达北极时才发现北极和磁北极相隔一段距离,并定下磁北极点的位置。但到了1904年,挪威学者重测磁北极点时,发现它比原来位置移动了50千米。现在人们已知道20世纪的100年里,磁北极点一直在加速漂移,每年平均约移动10千米,两极磁场也在减弱,故长此下去,地磁是会发生倒转的。 “地球磁极早晚会倒转,通过以前的观测可以知道,地球的磁极会有一个南北极互换的现象,但这是一个周期非常长的过程,绝对不可能在很短时间内完成,因此在我们的有生之年不可能遇到这种事情。”北京天文馆馆长朱进曾表示。   而英国利兹大学的地磁学专家安迪·杰克逊博士曾表示,地球磁极倒转一般每隔50万年出现一次,但自上次发生后,已有75万年没有出现过了。   未来千百年是否反转没有实际证据   近年来,许多地质学家也认为,在过去的7600万年中地磁至少反转过171次,因为许多国家已经从地质勘测中查到了地磁反转的证据。中科院国家天文台研究员李竞也指出,在恐龙存在的1.6亿年间,至少曾历经3次北极变成南极,南极变成北极,但并未引发生物灭绝等毁灭性事件,至少没有导致恐龙的灭绝。   地球是一个分层的实心球体,分地壳、地幔、外核和内核等,人类居住在地球表面。“现有的钻探技术,到地底下一万米都不到。人类对地心的科学认识和能力受到很大限制,对地球内部不知道的东西依然有很多。”国家空间天气监测预警中心研究员、空间天气预报台台长薛炳森表示,到目前为止,科学家并没有完全了解地球磁场是怎样产生的、它发生变化的原因以及发生这些变化的时间表等。“在地球深处,一个活动剧烈的熔岩核产生一个具有让地球抵御毁灭性太阳风能力的磁场”,这种地球磁场的理论是目前人们比较容易接受的假说。   国外有科学家称,地球磁场在过去200年中减弱了15%,这可能是地球两极将要反转的迹象。   薛炳森指出,精确观测地球磁场变化,最近四五十年才有相关仪器设备。目前有些地区地磁场强度确实在下降,但是否意味着磁场强度会持续降低、将会在未来千百年尺度内发生反转,科学界还存在很大的争议,没有定论,需要继续观测和深入研究。目前没有实际数据证明地球磁场正在崩塌或反转。   对人类影响尚需深入研究探讨   那么,如果在人类的存续时间里,真的发生了地球磁极的反转,到底会给人类带来哪些影响?真的会带来人类毁灭吗?   “地球磁层是地球周围一个很大的区域,由地球磁场产生,它的存在意味着太阳风的带电粒子无法穿越磁力线,在地球附近偏离飞行轨道。从这个意义上讲,地球磁场对地球确实起到了一定的保护作用。”薛炳森说。   吉林大学地球探测科学与技术学院教授杨学祥说,“地球磁场是地球的重要物理场和环境因素之一。地球磁场保护着地球上的生物免受宇宙辐射的伤害,起到‘盾’的作用,其中就包括把绝大部分太阳风粒子阻挡在地球之外,对人类的生存和发展起着至关重要的作用。”   由于空间距大气十分遥远,物质特别稀薄,分子之间相互碰撞很少,加之直接受太阳光照射,电离度很大,因此,在空间里飘浮的物质,大多是带电的粒子。带电粒子和地球磁场会相互作用。一旦太阳活动发生变化,带电粒子也会随之扰动,并引发地磁场改变,而被改变的地磁场又对带电粒子产生影响。   “不过,太阳风等空间天气中非常强的带电粒子,主要对太空的卫星和宇航员会造成不利影响,对地球上的人类影响极其有限。”薛炳森称,即便地球磁场真的发生崩塌或反转,因为太阳风带电粒子流产生的磁场往往较弱,大气层也比较厚,太阳风的带电粒子产生的弱磁场对人类影响有限,比如在南极和北极,地磁场对地球的保护几乎为零,太阳风直接冲击地球大气层,也只会产生极光景象。我国监测的数据显示,南极北极的辐射大小是正常的,对人类活动几乎没有影响。   即便反转过程也会相当缓慢   科学家关于地球磁极的变化与气候变化之间的关系的研究越来越多。日本研究人员研究发现,极地冰盖增减导致地球自转速度出现变化,而这可能造成地球磁场强度发生变动。由于全球气候在变暖,冰盖正在不断减少,虽然规模还相当小,但是地球的自转速度和磁场强度有可能相应出现变化。   有专家分析称,地磁极反转首先能引发强烈的构造运动。热能积累在外核导致地核膨胀,胀裂地幔,核幔边界的地幔热流——热幔柱顺势上升,形成地表巨大火山区。这是中生代温暖期火山频发与异常的静磁带(地磁极性长期不变带)对应的原因。其次,地磁极性反转会产生一个地磁强度为零的时期。地球生物曾经发生过大灭绝现象,比如某些有孔虫在几百万年前之突然全部灭种、中生代恐龙之突然灭绝等,但同时一些其他种类的动物突然出现,比如哺乳动物,这些突变都与地磁反转在时间上有吻合之处。是否是由于失去地磁保护,太阳风高能粒子横扫地球表面导致生物灭绝,这值得进一步做深入研究,特别是零磁场与生物演进的关系。但确切关系是怎样的还不清楚,目前来说在数据上的证据并不充分。   许多人都很关心,地球磁场崩塌或反转对人类气候或电力将产生什么样的影响?对此,薛炳森认为,虽然根据一些科学家推论,地球磁场磁性反转会对人类带来一些问题,比如电力系统,但不会成为一个毁灭性事件。在人类历史上,没有证据显示它们和任何大规模灭绝等灾难性事件有关。对人类影响可能是先变弱,后变强,科学家需进行大量实际研究,才能了解地球两极反转对气候等问题的影响。即便反转,这个过程也会相当缓慢,并不是一个突变的过程。   小贴士   地球磁场与导航   我国古代四大发明之一的指南针,是一根具有磁性的指针,它的一端大致指示南方,成为罗盘的主要构建。罗盘曾经被作为判别山川形势、测定方位的重要用具。现代的航海罗盘与航空罗盘也是从古代罗盘发展起来的。   早在人类发现地球磁场的导航作用之前,地球磁场就已经给地球上的动物迁徙和鸟类飞行给出了信号。信鸽就是通过地球磁场帮助人们传递信件的。 分享到: 7 【关闭】【打印】 【纠错】 http://news.xinhuanet.com/tech/2014-03/05/c_126221127.htm
个人分类: 防灾信息|2122 次阅读|2 个评论
雾霾与电磁异常:治理雾霾的方法探讨
热度 3 杨学祥 2014-3-1 14:51
雾霾与电磁异常:治理雾霾的方法探讨 杨学祥,杨冬红 曾小苹等人对 1991-1999 年我国近 90 个地磁观测站资料的分析表明,地磁异常区地区与未来重大灾害地区,特别是未来特大暴雨及洪涝灾害地区和特大干旱地区相对应。这一对应关系在全球范围也有突出的表现。 一、 雾霾与电磁异常的对应性 人们普遍忽视地电和地磁的存在,认为它们太微弱,几乎难以发挥作用。事实并非如此。一个偶然的机会,我发现一片树林明显地向北方倾斜,原来北部有平行的高压电线,电磁能对树林而言竟比太阳光更具有吸引力。 我们的研究表明,地磁异常和地电异常是相辅相成的。地磁场的异常变化使地表地电场也发生变化,形成地电正异常区和负异常区。地表水从地电正异常区蒸发到高空,带的是正电;从地电负异常区蒸发到高空,带的是负电。由于同种电荷相吸,异种电荷相斥,带有异种电荷的云团最容易相互吸引而形成雷雨。相反,带有同种电荷的云团相互排斥,形成该地区的干旱。冰岛、非洲中西部和南大西洋是三个负电异常区,它们之间的地区是明显的干旱区,其中就有最干旱的撒哈拉沙漠;其两侧的北美洲和亚洲是正电异常区,在正、负异常的交界带,是高降水量区。当磁异常区发生变动时,电场的强度和极性也发生相应变化,由此引起的降水量改变导致全球旱涝灾害在不同地区发生。 http://guancha.gmw.cn/2004-4/6/1203001.htm http://tech.ifeng.com/discovery/special/earth-magnetic-field/detail_2014_02/12/33733486_0.shtml http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-767400.html http://www.envir.gov.cn/forum/20042838.htm 造成雾霾的棕色云团生成于不同的电极性地区而带有不同极性的电荷,在电场力的作用下向异性电极地区漂移集中,因此地电异常区的电极中心就是雾霾的高发区。 图 1 雾霾集中发生在地表电磁异常中心 在 1947-1976 年拉马德雷冷位相时期,西方工业化国家雾霾事件频繁发生: 1948 年 10 月 26~31 日 , 在美国宾夕法尼亚州多诺拉镇发生因烟污染而导致 43 %的人受二氧化硫的刺激性气味而病倒 , 17 人死亡事件 ; 1952 年 12 月 5~8 日 , 伦敦烟雾事件 , 造成 4000 人死亡 ,8000 多人得病 ; 1946 、 1948 年在美国洛杉矶两次发生光化学烟雾事件 , 1955 年 8-9 月 , 又在洛杉矶发生光化学烟雾事件 , 造成 400 老人死亡 , 在该地的 250 万辆汽车 , 日排 1000 多吨碳氢化合物石油烃废气、一氧化碳和氧化氮 , 铅烟进入大气与空气中其他化学成份反应产生浅蓝色烟雾 , 由于地势使之长期滞留造成污染。 1970 年 7 月 8 日 , 在日本东京也发生光化学烟雾和二氧化硫废气使万人受害事件。(《当代世界五十年, 1945-1995 》第 109-110 页,四川人民出版社, 1997 年版) 2013 年中国雾霾事件频发也是在 2000-2030 年拉马德雷冷位相时期,显示了雾霾发生的拉马德雷周期性。 英国、美国和中国都是地表电磁异常的中心地区,与图 1 有很好的对应关系。 二、 电磁异常发生的原因 引发地表地磁地电异常的原因是地球自转速度变化,由多种因素变化形成,其中包括两极冰盖融化和月亮赤纬角变化。 日本研究人员最新研究发现,极地冰盖增减导致地球自转速度出现变化,而这可能造成地球磁场强度发生变动。 日本海洋研究开发机构的研究小组发现,冰盖大小出现变化后,地球自转速度就会受到影响。研究小组利用计算机模型推算发现,地球磁场强度会随地球自转速度的变化而变化。即使自转速度只有 2 %的变化,磁场强度的变化会达到 20 %至 30 %。研究人员认为,由于全球气候在变暖,冰盖正在不断减少,虽然规模还相当小,但是地球的自转速度和磁场强度有可能相应出现变化。 图 2 地球磁场强度发生变动是由于极地冰盖增减导致地球自转速度出现变化造成的 http://tech.ifeng.com/discovery/special/earth-magnetic-field/detail_2013_10/08/30108907_0.shtml 早在 2011 年我们就撰文指出,全球变暖导致的两极冰盖融化将导致地球自转速度变慢,减弱现有的地球磁场,引发全球气候的异常变化和灾害频发。 月亮赤纬角最大值在 18.6-28.6 度之间变动,变换周期为 18.6 年。 2005-2007 年月亮赤纬角最大值为 28.6 度, 2014-2016 年月亮赤纬角最大值为 18.6 度,变化量超过三分之一。赤纬角最大值变大,地球扁率变小,自转变快;赤纬角最大值变小,地球扁率变大,自转变慢。后者与冰盖融化导致的地球自转变慢相叠加,将形成突发的地球电磁异常。 三、 雾霾治理的电磁方法 尼古拉 . 泰尔萨是一位从前由南斯拉夫移民来的美国科学家,使他载入史册的科学成就,是他发明的交流电。而很少有人知道,在二十世纪初,他就预言了未来人类将制造出电磁射频武器。 1899 年,泰尔萨制造了一个庞大的线圈,并用它发出了 1000 万伏的人工闪电。在此基础上,他从理论上提出了制造死亡武器的可能性。 1976 年的 7 月 4 日 ,前苏联开始不断向外发射强大的电磁波,当时接受到这种电磁波的的西方无线电报务员们称之为“俄罗斯啄木鸟”。俄国人的电磁信号主要频率范围集中在非常危险的 10 赫兹频段,通常这一频段被称为“极低频”。自那时起,这种电磁波就连续不断地出现,其频率时常在 3.26 赫兹 17.54 兆赫之间上下变换,它每秒数次进行脉冲调制,因此听起来象嗡嗡声或者啄木鸟发出的声音。经过追踪,人们发现这种电波来自设在苏联乌克兰境内基辅不停地在空中形成巨大的阻断层,使高空的气流改变路径,并且将正常天气变化气流前锋阻断。据说,俄罗斯的极低频发射器,能够制造连续数月甚至数年的干旱天气,也同样能够造成毁灭性的洪水灾害。 其实,俄罗斯和美国的科学家几十年来一直都在进行着关于“无向量电磁能技术”的研究和开发。冷战结束以后,这已经不是什么秘密了。就是这项用来改变天气形势的技术,造成了 1993 年夏天美国中西部的大面积洪灾。在“俄罗斯啄木鸟”开始发送整整一年之后的 1977 年 7 月 4 日 ,美国也开始进行自己的极低频天气试验,并且因此在北威斯康星州的六个郡造成了一场滂沱大雨。这场极低频引发的暴雨带来了速度高达每小时 157 英里 的强风,所造成的损失达 5 千万美元之巨,还摧毁了 35 万英亩的森林 。由此可见,电磁能与旱涝密切相关。 基于同样的原理,人工电磁干扰可以阻碍雾霾中带电颗粒的集聚,达到驱散雾霾的效果,类似于静电除尘。这比制造洪水和干旱等灾害要容易得多,需要的能量也少得多。 参考文献 1. 杨学祥 , 陈殿友 , 寇艳春 . 地应力地磁场与地震 . 东北地震研究 . 1995, 11(2):23-30. 2. 杨冬红 , 杨学祥 . 灾害频发和地磁减弱的关系 . 世界地质 , 2011, 30 (3): 474~480 3. 杨冬红 , 杨学祥 . 地球自转速度变化规律的研究和计算模型 . 地球物理学进展 , 2013 , 28 ( 1 ): 58-70 。 4. 曾小苹,林云芳,李曾中,续春荣。地球磁场异常分布与气象灾害。见:《特大自然灾害预测的新途径和新方法》编委会编,特大自然灾害预测的新途径和新方法。北京:科学出版社, 2002 。 162-171 5. 杨学祥, 陈殿友. 地球差异旋转动力学, 长春:吉林大学出版社, 1998. 200-207 6. 杨学祥。地磁异常与旱涝灾害。光明观察。 http://guancha.gmw.cn/2004-4/6/1203001.htm http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-767400.html
个人分类: 科技点评|6468 次阅读|5 个评论
[转载]地球磁极面临大反转? 专家:磁场正在迅速减弱
热度 1 杨学祥 2014-2-14 09:08
地球磁极面临大反转? 专家:磁场正在迅速减弱 · http://www.gxtv.cn   2014-02-12 11:41:53   广西电视网    我要发表评论(0) 杨学祥:是的,我们一方面要观察、研究 太阳风暴 本身,一方面还要考虑 地球磁场 和大气的防护能力,两者综合起来才能把影响考虑周全。与此同时,由于角动量交换,地核旋转变慢,地幔旋转变快,圈层差异旋转方向发生反向变化,导致地球磁极倒转。 地球磁极面临大反转? 强烈的太阳风暴每隔大约11年就要来一次,不过从百年来的发生情况来看,似乎对我们影响不大,为什么呢?因为地球有个大盾牌,那就是地球磁场,它消解了绝大部分来自太阳的高能粒子和带电粒子。然而近期的科学研究表明,地球磁场正在迅速减弱,这是否意味着又一次地球磁极翻转的开始? 2012年左右新一轮太阳风暴又要来了,有人预测会来得很猛烈,这个盾牌会在多大程度上保护我们的地球? 地球之“盾”――磁层正迅速变弱 辽宁日报:近来关于太阳风暴的报道引起了人们的关注,比如8月上旬暴发的一次太阳风暴已经到达地球,只是这次强度较小,有科学家预测未来几年将很强烈,也许会给地球带来灾难性影响,而我们今天讨论的就是地球面对太阳风暴的一个重要的自我保护措施――地球磁场,那么您觉得地球磁场是否能肩负起抗击未来几年强烈太阳风暴的重任? 杨学祥:最强烈的太阳风暴源于太阳黑子活动的峰年期。黑子的实质是剧烈活动的呈紧密缠绕状态的太阳环向磁场,它像拉紧的皮筋,易被扯断,扯断之后太阳大气中的能量会释放出来,形成耀斑,向太阳系空间发射出大量高速高能粒子和带电粒子的混合体等,形成强烈的太阳风,我们习惯称它为“太阳风暴”。这些被抛射出的粒子会到达地球,撞击地球磁场和大气层,但绝大部分太阳高能粒子被阻挡在 地球磁层 之外,仅有少量沿着地球磁力线进入地球。地球磁场的磁力线从南极流向北极,在两极地区形如漏斗,尖端对着地球的南北两个磁极,因此粒子流会沿着地磁场这个“漏斗”沉降,一般进入地球的两极地区,两极的高层大气,受到轰击后会发出光芒,形成极光。地球磁场实际上是对太阳风暴起到了一个屏蔽、抵御和保护地球的作用。 辽宁日报:看来地球磁场的作用还是很大的。 杨学祥:地球磁场是地球的重要物理场和环境因素之一,展布的空间很大,包围地球,保护着地球上的生物免受宇宙辐射的伤害,起到“盾”的作用,其中就包括把绝大部分太阳风粒子阻挡在地球之外,对人类的生存和发展起着至关重要的作用。 辽宁日报:人们关注太阳风暴,往往注重其本身的强度,比如通过观测黑子活动的情况、太阳释放粒子的密度来判断太阳风暴的规模,进而分析对地球可能造成的影响,这没错,但既然磁场对太阳风暴有一个抵御的作用,那么我们就不仅要关注“矛”有多锋利,还要关注我们的“盾”是否坚硬。 杨学祥:是的,我们一方面要观察、研究太阳风暴本身,一方面还要考虑地球磁场和大气的防护能力,两者综合起来才能把影响考虑周全。尤其是地球磁场,不但被我们关注得少,而且这个“盾”也并不让人乐观,有研究发现,我们的地球磁场正在减弱。 历史上的磁极反转都伴随着磁场异常和强度减弱 辽宁日报:磁场强度在变弱? 杨学祥:科学家的近期研究表明:地球磁场正在迅速减弱。在过去的160年里,磁场强度令人吃惊地下降了10%。比如丹麦行星科学中心一个研究小组,详细分析了丹麦“阿斯泰兹”号人造卫星收集的最新资料,在对比新旧数据后惊讶地发现,地球两极的磁场正在变化,南大西洋和北冰洋的磁场都出现了多个大洞。科学家分析,南大西洋和北冰洋下方的液体金属地核(外核)可能出现了巨型涡流,从而影响了其上空的磁场。由于巨型涡流的力量足以逆转其他涡流的方向,因此极有可能令地磁场南北极就此开始大翻(反)转。另外通过对1980年~2000年的地球磁场研究发现,地球磁场存在很大的地理差异:在亚洲、太平洋地区磁场变化较小,非洲、欧洲和大西洋的变化非常大,变化最大的地区是非洲南端,在这个地区的磁场极性与正常的极性刚好相反。 辽宁日报:这是否预示着出现另一次地磁翻转的开始?听说地球历史上出现过多次“磁极反转”。 杨学祥:磁极反转作为地质事件,在地球发展史上曾经出现过,许多国家已经从地质勘测中研究火山岩和沉积物中的金属粒子所构成的远古磁场查到了地磁反转的证据。研究发现,磁场在最近600万年间发生了三次翻转,这三次的间隔时间不等,最近的一次翻转是在70万年前。所以“翻转”是在很长的时间尺度上发生的。而地磁场发生逆转前,磁力急剧减弱,甚至出现零磁场,就是说 磁场衰减 是翻转过程中的一种现象。目前有些地区地磁场的强度确实有下降的趋势,但是否意味着磁场的强度还会持续降低,是否意味着地磁将要在未来千百年的尺度内翻转,科学家还存在争议,没有定论,需要继续观测和深入研究,英国的《自然》杂志和美国的《科学》杂志近几年都相继发表相关的文章对这一现象进行了探讨。 辽宁日报:那么,为什么会产生地球磁极翻转或者说倒转的情况?地球磁场是怎么产生的? 杨学祥:地球是一个各圈层差异旋转的分层地球,即地壳、上地幔、 下地幔 、外核和内核旋转的角速度不同,其中内核快速旋转,由固态的铁组成,外核是黏滞性很低的导电液态铁;在差异旋转及各种天体的作用力下,在外核尤其是内外核交界处形成快速旋转的 环形电流 ,从而生成了地磁场。地核和地幔的差异旋转导致圈层角动量交换,部分自转动能通过摩擦转变为热能,积累在外核,形成地球内部唯一的液态圈层。与此同时,由于角动量交换,地核旋转变慢,地幔旋转变快,圈层差异旋转方向发生反向变化,导致地球磁极倒转。所以,地磁变化与外核旋转热涡流密切相关。根据人造卫星过去20年录得的磁场变化数据,发现在地下深层产生地球引力的熔流,在接近南北极位置出现巨大旋涡,并以加强磁场逆转的方向转动,因而削弱现有磁场,可能会导致两极易位。 辽宁日报:地球磁极反转对地球会产生怎样的影响? 杨学祥: 地磁极 反转首先能引发强烈的构造运动。热能积累在外核导致地核膨胀,胀裂地幔,核幔边界的地幔热流――热幔柱顺势上升,形成地表巨大火山区。这是中生代温暖期火山频发与异常的静磁带(地磁极性长期不变带)对应的原因。其次,地磁极性反转会产生一个地磁强度为零的时期。大家知道地球生物曾经发生过大灭绝的现象,比如某些有孔虫在几百万年前之突然全部灭种、中生代恐龙之突然灭绝等,但同时一些其他种类的动物突然出现,比如哺乳动物,这些突变都与地磁反转在时间上有吻合之处。是否是由于失去地磁的保护,太阳风的高能粒子横扫地球表面导致生物灭绝?这值得我们研究,特别是零磁场与生物演进的关系。但确切的关系是怎样的,我们还不清楚,因为目前来说在数据上的证据并不充分。另外,利用现在技术进行模拟实验研究也没有可行性,任何一个实验室都无法完成如此巨大规模的模拟实验。 磁场减弱将使南北两极海冰大量融化 辽宁日报:也许发生磁极反转将在很遥远的未来,而且磁极反转的具体影响还未弄清楚,但我们还是要对目前磁场的减弱予以关注,因为要发生强烈的太阳风暴了,地球磁场的减弱是否会对其“抵抗”太阳风暴、保护地球不利? 杨学祥:太阳风暴发生过程中来自太阳的带电粒子很容易迸入极区产生电离作用,产生极光,引起磁暴和电离层暴,它在地磁场中的运动会产生强大的感应电流,其结果可能导致该地区电网变压器的铜线快速加热并融化,电流失去控制,严重损坏该地区的电力系统、通讯线路,如果地球磁场强度减弱,捕获能力就会减弱,那么发生电离的范围就会扩大,电网等被损害的范围可能会随之加大。 辽宁日报:记得2009年美国科学家在对2012、2013年的太阳风暴预测及报告中提到“美国、加拿大,甚至中国、日本等会出现全国性停电”的情况,按以前发生的太阳风暴来看,不会对中国、日本这样的总体上属于中纬度的国家产生太大的影响,但这次他们的预测如此悲观,是否就是把地磁变化考虑进去了? 杨学祥:因为还没有看到报告科研方面的原文,所以其具体的预测根据还不得而知,但地磁变化应该成为我们研究这次太阳风暴影响的重要的考虑因素,加以重视。 辽宁日报:在地磁减弱、太阳风暴猛烈的情况下,地球的气候、天气是否也会受其影响? 杨学祥:计算机模型的计算结果表明,如果两个磁极的强度继续减弱,则来自太阳的粒子流便可能使高达40%的地球高纬度臭氧被破坏,每次的破坏时间将长达数月至一年之久,这也为南北极海冰融化提供了合理的解释。 辽宁日报:您具体给我们讲讲。 杨学祥:到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收,7%被电离层吸收。当黑子活动高峰发生太阳风暴时,会大量破坏南极臭氧,随之产生“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”,使被臭氧层阻隔的2%的太阳能由平流层进入对流层,导致南极平流层变冷对流层变暖。收缩的平流层自转变快,膨胀的对流层自转变慢,这是赤道高空风产生的一个原因。拉马德雷现象就是太平洋上空高速气流方向转换的现象,拉马德雷暖位相增强厄尔尼诺事件,拉马德雷冷位相增强拉尼娜事件,从而影响大气环流和全球气候变化。这两个“漏能效应”也使太阳能量进入两极,北极和南极大陆边缘的海冰大量融化,打开南美洲德雷克海峡的海冰开关,减弱秘鲁寒流,进一步增强厄尔尼诺现象。与此同时,增高的海洋表面温度使更多氯元素从海洋进入大气,使臭氧洞进一步扩大,从而进一步影响气候,增加灾害性天气发生的几率。地球历史表明,强地磁场对应地球的寒冷气候,如第四纪冰期;弱地磁场对应高温气候,如中生代的温暖期。地磁场减弱也是全球变暖的原因之一:地磁场减弱导致更多太阳能量进入地球。 地球磁场本身异常是引起气候、地质等变化的重要因素 辽宁日报:太阳风暴的各种粒子会干扰地球的磁场,如果非常强烈的话,是否会使地球磁场本身发生较明显的变动? 杨学祥:太阳风和地磁暴的相关性是明显的,会引起高层大气磁活动和环形电流的相应变化。已有研究表明,太阳风与地球磁层顶相互作用,在极区上空的电离层中形成极区电急流。极区电急流通过地球磁力线传至中低纬度地区的电离层中,扰动电离层,不久之后,会发生灾害性天气。所以,地表和大气的电磁变化值得关注。 辽宁日报:那么,地球磁场本身的变化对地球,比如气候变化、地质变化有无影响? 杨学祥:人们普遍忽视地电和地磁的存在,认为它们很微弱。事实并非如此。一个偶然的机会,我发现一片树林明显地向北方倾斜,原来北部有平行的高压电线,电磁能对树林而言竟比太阳光更具有吸引力。地磁场的异常变化使地表地电场也发生变化,形成地电正异常区和负异常区。地表水从地电正异常区蒸发到高空,带的是正电;从地电负异常区蒸发到高空,带的是负电。带有异种电荷的云团最容易相互吸引而形成雷雨。相反,带有同种电荷的云团相互排斥,形成该地区的干旱。冰岛、非洲中西部和南大西洋是三个负电异常区,它们之间的地区是明显的干旱区,其中就有最干旱的撒哈拉沙漠;其两侧的北美洲和亚洲是正电异常区,在正、负电异常的交界带,是高降水量区。当电磁异常区发生变动时,电场的强度和极性也发生相应变化,由此引起的降水量改变导致全球旱涝灾害在不同地区发生。 谈到地质变化,地磁地电还与地震有密切关系,现在地震观测的一个重要手段就是对地磁(电)的监测。至于内在的机理,举个例子,携带大量磁性粒子的地下岩浆因为失去地磁的束缚而改变流向和流速,流向的改变将使地球固有板块的运动规律发生变化,而流速的降低将使岩浆自身的温度平衡机制遭到破坏,使地球不同部位之间地温温差增大,这将会产生地震频率和强度的增加。 辽宁日报:听您这么一说,感觉地球磁场及其变化太重要了,与抵御太阳风暴、气候变化、地质灾害都有密切的关系,看来我们应该密切注意地球磁场变化以做好各方面的预测、预防。 杨学祥:是的,应该说我们对地球磁场的重视程度及研究水平还很不够,但是正像你说的那样,种种迹象和研究表明,地球磁场是地球变化的重要因素,我们必须加强这方面的研究,特别是与太阳风暴关系的研究。近年来,全球地震、干旱、洪水、高温等极端气候的出现,不能排除和地磁减弱的关联。如果在今后若干年内,这些灾害气候频率和强度有增加趋势的话,并且地表测得宇宙射线辐射剂量同步增大,则可以确认这种关联。 辽宁日报:谢谢您的讲解。 专家档案 杨学祥,吉林大学地球探测科学与技术学院教授。主要从事地球动力学和自然灾害研究,发表文章近百篇,出版专著《地球差异旋转动力学》。主持完成国家自然科学基金资助项目“地球各圈层能量交换过程与全球变化的关系”。 2000年被评为吉林省第六批有突出贡献的中青年专业技术人才。 2004年和2010年被聘为中国地球物理学会天灾预测专业委员会委员。 来源:中国新闻网 http://news.gxtv.cn/201402/news_1251586531.html http://tech.ifeng.com/discovery/geography/detail_2014_01/28/33455232_0.shtml#_from_ralated http://news.sohu.com/20100927/n275285901.shtml 地球磁场或将反转 地球恐面临灾难性影响 2014年01月28日 15:26 来源: 中国日报网 707 人参与 72 评论 地球磁场不仅能保护生物免受强烈宇宙射线和太阳风的侵袭,还影响全球通信、动物迁徙和天气模式。 据英国《每日邮报》网站1月27日报道,科学家称,地球磁场在过去200年中已减弱了15%,这有可能是地球磁场将反转、两极颠倒的先兆,而这将给地球及人类带来灾难性影响。 科学家说,如果反转真的发生,地球将遭遇强烈太阳风并可能引发持续数月的大规模停电。此外,反转还将导致地球气候发生剧烈变化,并使人类因遭受更多的宇宙辐射而患癌率大幅提升。 科学家同时表示,地球磁场每100万年就会反转4到5次,尽管现在出现一些迹象,但目前掌握的研究成果还不能确定地球磁场即将反转。 不过,科学家还指出,尽管磁场反转会给人类带来严重问题,但并不会带来毁灭性影响。“地球过去经历过许多次反转,但尚无证据表明反转与生物大规模灭绝有关,”英国利物浦大学地球、海洋和生态科学教授霍姆说。 (来源:中国日报网刘世东编辑:周凤梅) http://tech.ifeng.com/discovery/geography/detail_2014_01/28/33455232_0.shtml#_from_ralated
个人分类: 防灾信息|2290 次阅读|2 个评论
地磁场与生物的磁感应现象
热度 2 wangyou 2013-4-3 17:15
两千多年前,人类发明了指南针用于辨别方向;而如今科学家们发现,很多迁徙动物也能利用体内的“生物指南针”感应磁场。本文从磁场的产生入手,详细介绍了地磁场的性质和生物磁感应现象产生的机制。候鸟是最早被注意到能利用磁场导航,且目前已获得最多磁生物学研究结果的一类高等生物。大量的行为学实验证明,候鸟在长距离迁徙的过程中主要通过感应地磁场的朝向来确定方向,它们的大脑能记录下每一个特殊地点的磁特征,并据此找出到达各个目的地的飞行路线。不仅如此,部分鸟类的磁导航还有一定程度的蓝光依赖性、会受到异常磁场的干扰,这种现象可以用生物磁受体的磁铁矿假说和化学感受假说来解释。很多生物,包括人类也都有与候鸟类似的“磁受体”,有些动物能用它们感受磁场并以此作为视觉和听觉的辅助,而其他生物的磁感应能力也许已经在进化的某个阶段被别的功能替代或是直接消失了。目前人们对于生物磁现象的研究才刚刚起步,还有很多未知的谜团等待我们去揭开,希望在不久的将来能看到更多令人惊讶的实验结果。 地球的表面不仅被大气层所包围,同时还覆盖着一把看不见摸不着的天然保护伞。这把保护伞就是“地磁场”。地磁场能够保护地面生物免受宇宙辐射的侵袭。高能量的宇宙射线被地磁场捕获,在磁极附近的高纬度地区产生绚丽夺目的“极光”。同时地磁场也对地球表面的各种生命活动产生了潜移默化的影响。人类在指南针发明之前似乎完全没有意识到地磁场的存在。但是,以候鸟为代表的众多迁徙生物,却拥有着感应磁场的神奇本能。它们与生俱来地懂得利用环境磁场进行定向和导航。与人类使用的机械指南针不同,隐藏在这些生物体内的磁导航设备不仅能判断方位,还能测出当前位置的磁场强度和磁倾角。他们的头脑中还存有一幅清晰的地磁分布图。他们用本能的磁罗盘和导航图,粗略地估计自己与目的地之间的距离。如此先进的生物指南针是如何发挥作用的?几十年来,科学家们围绕这一问题进行了坚持不懈的探索,现有的科研成果已将生物磁感应现象的神秘面纱揭开了一角。 什么是磁场和磁性 磁场是一种由运动的电荷和(或)变化的电场所产生的特殊物理环境,能够对磁体或运动电荷产生力的作用。磁场在其空间区域内是连续分布的,具有大小和方向两方面的性质,常用磁感应强度矢量B来表示。磁性物质(磁石和磁铁)和通电导线都能够产生磁场。相互靠近的磁性物质能通过各自的磁场给另一方施加力的作用,从而引发物体间的位置移动、形变等物理反应。 经典物理学认为,构成世间万物的基本单位“原子”由带正电的原子核和带负电的绕核外轨道运动的自旋电子所组成。带电粒子的自旋和轨道运动,都会产生磁矩。原子核的自旋磁矩远小于电子的轨道磁矩和自旋磁矩,在考虑物质磁性的时候可以忽略不计。电子轨道旋转运动的方向是变化的,所以轨道磁矩不会 对外体现出磁性作用。但是, 外界磁场对电子轨道运动的影响,会使旋转电流对外加磁场产生排斥效应,体现出抗磁性的特征。核外电子的自旋磁矩,等价于分布在各个原子核之间的微型磁铁。 但是电子在核外电子轨道中的分布具有规律性,大多数原子核互相结合成分子之后,核外轨道中向上和向下自旋的电子数目相同,产生的磁矩全部抵消,使得该分子整体磁矩为零。因此大部分物质在外加磁场中仅体现抗磁性。常见的抗磁性物质包括,水、金属铜、碳和大多数有机质和生物组织。 由生物抗磁性组织的磁化率异常变化可推测该组织的 病变 ( 如癌变 ) 。 一般 含有奇数个电子的原子或分子或电子未填满壳层的原子或离子的物质会表现出 顺磁性, 如过渡 元素 、 稀土 元素、钢系元素,还有铝铂等金属,都属于顺磁物质 。顺磁性物质核外电子分布没有占满轨道,原子核外自旋方向不同的电子产生的磁矩不能相互抵消。一般条件下,顺磁性物体内部原子之间趋向混乱的热运动使得每个原子所带的磁矩指向不同的方向,整个物体也不能表现出明显的磁性。当对顺磁性物质施加一定强度的外部磁场时,物体内部的小磁偶极子受到磁力作用,趋向于沿着外加磁场磁感线的方向统一而整齐地排列,指向相同方向的原子磁矩相互叠加,使整个物体周围出现可检测到的磁场,这个现象就是顺磁性物质的“磁化”。而铁磁性物质(铁、钴、镍)具有自发磁化的特征,可以在微弱磁场的影响下自发地产生磁场,即使在外部磁场消失后,物体内部的磁性也会保留下来,人们正是利用这个原理将铁器磁化,制成了用于辨别方向的指南针。还有一些合金和化合物具有更加复杂的磁性,如反铁磁性,亚铁磁性,超顺磁性,呈现亚稳定态磁性的自旋玻璃,以及具备负磁导率能够吸收环境磁场的“左手材料”。 地球也是个巨大的磁体(图1)。 地球存在磁场的原因目前还不为人所知,普遍认为是由地核内液态铁的流动引起的。富含铁元素的液态外地核在最初的微弱磁场中运动时,像磁流体发电机一样产生电流,电流的磁场又使原来的弱磁场增强。由于摩擦生热的消耗,磁场增加到一定程度就稳定下来,形成了现在的地磁场。 地核产生的地磁场,穿越2900km的地幔和17km的地壳到达人类和其他生物生活的地表,并向地外空间延伸与宇宙射线相互作用,形成保护地球大气和地面生物的地磁气圈,影响着数以万计的生命现象。地磁场强度在25-70μT的范围之内,如果把地球看做一个磁偶极子,它的S极在地理北极附近,而N极在地理南极附近,地磁两极连线“磁轴”与地球的自转轴并不重合,有11.3度的夹角。用假想的磁感线描绘地磁场的方向和强度(规定小磁针N极在磁场中受力方向为磁场方向,磁感线的密集程度反映了磁场强度),可以看出,与条形磁铁类似地,磁感线由地磁N极发出,在太空中延伸数万公里形成“地磁圈引”,又重新聚拢于地磁S极。正是这地磁场屏蔽了太阳风(从太阳发出的强大带电粒子流)对大气层的破坏,像一顶“保护伞”罩在地球外面,使地表环境适合生物生存(图2)。 目前的古地磁研究推测,地磁场形成于35亿年前,与生命起源的地质年代相近。伴随着生物绵延进化数十亿年的地磁场,对大多数生物体的生命活动过程产生了深远的影响。趋磁细菌能沿着环境磁场的方向游移;蜜蜂、蚂蚁等社会性昆虫能像人类利用GPS一样利用磁场找到回家的路;蝙蝠和老鼠能利用磁场在黑夜中辨别方向;迁徙的鱼类、海龟和候鸟利用地磁场定向导航,每年飞越数千公里的迁徙路线找到适合过冬或繁衍的地方……中国古代人民早在两千多年前的春秋时期就发现了磁体的磁性质。成书于公元前六世纪的《管子·地数》是最早记录磁现象的古籍之一;战国末年《吕氏春秋》记载“慈石召铁,或引之也”,而西汉《淮南子》有云“其与铜则不通,求其引瓦,则难矣”,说明古代人民已经发现了磁石对金属铁独特的吸引力。《史记·封禅书》最早阐述了人造磁体的制作工艺,在当时主要用于棋子的制作。两千多年来,磁性物质得到人类更广泛的重视和应用还有赖于指南针的发明。古人利用天然磁体两极在地磁场磁力的作用下能分别指向地理南极和北极的性质,制成了用于辨别方向的工具。目前经过考证最早有关古代勺形指南针“司南”的制作和使用方法出现在东汉王充的《论衡》中。经过一千余年的发展,随着生产技术的进步,司南的使用在贸易和航海快速发展的宋朝得到了普及。北宋大科学家沈括在他的大作《梦溪笔谈》中详细介绍了古代司南的四种架设方法、人工磁针的磁化工艺甚至还提到了有关磁偏角的发现。与沈括同时代的朱彧在《坪洲可谈》一书中说“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,隐晦观指南针”,这是司南运用于海上旅行最早的记载。中国人发明的指南针在十三世纪经由阿拉伯传入欧洲,对之后的海外大探险和世界经济发展起到了极大的促进作用。而事实上,最早使用指南针的还不是我们,很多动物在人类文明起源之前就会使用“指南针”来辨别方向。 带着地图和指南针旅行的鸟君 经验丰富的旅行家会在出发前做好充足的准备,地图和指南针是必不可少的装备。地图能够准确地反映旅行的起点、终点和路径之间的空间分布;指南针因受磁力作用平行于地磁子午线的切线,两端分指南北,可用来推知前行的方向。而候鸟在长距离迁徙之前似乎并不会准备这两样东西,它们每年在南北跨越数千公里的越冬地和繁殖地之间来回飞行却从不迷路。 鸿雁是我国常见的候鸟,也是鸟纲雁形目鸭科雁属中体型较大的一种,善游泳、喜结群,每年9-10月从黑龙江、吉林等地大规模飞往长江中下游及沿海省份过冬(图3)。迁徙时通常集中几百甚至上千只个体,排列成整齐的“人”字、“一”字形队伍缓缓前飞,甚为壮观。“孟秋之月鸿雁北,孟春之月鸿雁来”《吕氏春秋》中如此记载鸿雁的迁徙现象;古代民间更是有苏武牧羊“鸿雁传书”的奇妙传说。鸿雁每年在固定的时间迁徙,年复一年永不停歇,被认为是儒家五常“仁、义、礼、智、信”的美好象征。而世界上迁徙距离最长的候鸟应属北极燕鸥,这种鸟每年在北极附近繁殖,却要穿过大西洋飞到南极海岸浮冰区过冬;另据科学家的调查,目前飞行距离最远的鸟君之一是只海燕,它1982年在英国设得兰群岛耶尔桑德被套环,又于2004年在纳米比亚海岸被捕获,迁徙距离长达6000英里。 鸟类是怎样在如此遥远的迁徙旅程中获得方位信息的呢?德国科学家Kramer的地图罗盘理论或许可以解释这一切 【1】 。研究证实,一些鸟体内拥有一套完善的磁导航系统,可以实时敏锐地感知当前位置的磁场性质和非常细微的变化。简单来讲就是可以把某一地点的地磁场强度和磁倾角看作是“路标”,当鸟经过或在那里停留时,这个磁信息路标会被大脑记录下来,而飞行中实时感觉到的磁力方向可以指引它们前往这一路标地点,这无异于是揣了个精准的“指南针”;飞行经验丰富的成年鸟将一个个路标和它们之间的距离、方向信息组合在一起,相当于绘制了一张完整精细的“地图”带在身上;这样子每只鸟都可以摇身一变成为聪明的旅行家了! 大量行为学实验从各个方面印证了地图罗盘理论的正确性。有科学家在赤道附近制造了一个假磁极,成功诱骗了迁徙中的花园莺飞向错误的方向;还有一批研究人员在撒哈拉沙漠中设置了若干地磁路标,在此放飞的夜莺连续五天都没能飞出沙漠;德国歌德大学的Wilschko将捕获的欧亚鸲放入用电磁线圈缠绕的鸟笼中,发现小鸟的方向感出现混乱…… 更多的研究者选择以飞行能力强且易饲养的家鸽为对象研究鸟类的磁导航现象:人类早在公元前一世纪就能驯养信鸽用于传递消息,五代后周王仁裕撰《开元天宝遗事》称“家养群鸽,每与亲知书信往来,只以书系鸽足上,依所教之处,飞往投之”。鸽子的归巢欲很强,无论被带出多远都能找回原栖息地,可以看出它们也有相当发达的定向能力。如果将家鸽在封闭黑暗的条件下运送至完全陌生的地点,所有的鸽子都能顺利返回;若在运输过程中增加电磁干扰,在到达放飞地点后,有归巢经验的成年鸽可以很好的回归,而幼鸽却无法找到归巢的路径。这说明,鸽子在运输途中,即使得不到任何视觉信息,也可通过记录磁场的变化来明确归巢的方向;若同时屏蔽了磁场信息,成年鸽可以利用根据飞行经验形成的“导航地图”来准确无误地确定鸽巢的方位,而幼鸽则会迷路了 【2】 。Kenton给鸽子携带上永磁体,在阴天放飞后,大多数鸽子无法正确归巢 【3】 ;Walcott和Green在鸽子头部安装了一个可控的电磁线圈,同样是令其在阴天飞行,他们发现,可以通过改变线圈的电磁场来控制鸽子飞行的方向 【4】 ;Dennis用GPS追踪鸽子的飞行路线,发现它们在靠近高压电线、无线电台等存在干扰磁场的区域时会发生定向混乱,而离开异常区后一切又都恢复正常 【5】 。很显然,磁感觉是属于鸟类五感之外的又一种新奇的“第六感”,它们能将来自视觉、听觉、和磁感觉的方向信息综合起来加以分析整理,对前行的方向最终做出正确的判断。 神秘的磁感应现象从何而来 鸟类为何能感受到磁场?半个世纪以来,很多科学家为解决这个看似简单的问题付出了艰苦的努力。近几年生物指南针的真面目终于浮出水面,解释其作用机理的两种假说得到了大多数研究者认可,它们分别是:“基于磁铁矿的磁感受假说”和“化学磁感受假说”。 基于磁铁矿的磁感受假说认为,鸟和其他能感受磁场的生物体内某些细胞中含有成簇的微小磁铁矿晶体颗粒,当存在外部磁场时,磁铁矿颗粒因被迅速磁化沿而磁力线方向整齐排列;这些磁晶体的簇阵列会随着外磁场方向的变化而改变,不同程度地触发下游的信号通路,将磁场信息逐级传递给中枢神经系统 【6】 。关于内生磁铁矿微粒的研究,起始于在美国东海岸盐沼沉积物中发现的趋磁细菌(图4) 【7】 。这是一类具有趋磁性行为的微生物,能够沿磁场方向运动。趋磁细菌通过生物控制矿化作用产生磁铁矿晶体,并将其成簇地包裹在膜中,形成线形地排列于细胞壁附近的一连串“磁小体”结构。富铁的磁小体能调节细胞内氧化还原压力和铁平衡,更重要的,它借助磁性颗粒在磁场中受到的磁力,让趋磁细菌运动起来。十几年来越来越多高等动物被发现也能合成相同的磁铁矿晶体:蜜蜂、海龟、鳟鱼和部分鸟类。Beason于1984年指出“鸟类嘴部筛窦部位含有大量磁铁矿 【8】 ”,两年后他又提出“长刺歌雀筛窦内磁铁矿晶体含量足以作为磁罗盘使用 【9】 ”。Winklhofer等人用电镜观察家鸽嘴部,发现了直径1-2微米的富铁晶体颗粒,类似的结构随后在欧亚鸲、花园莺等其他鸟中也被陆续发现。Wilschko和Beason一起用短促强磁场处理不同种类的候鸟,它们都出现了不同程度的定向障碍,推测是磁干涉改变了内生磁铁矿颗粒的磁化状态从而导致磁感应体系发生混乱 【10】 。由此可见,以细胞内磁铁矿晶体簇为指针的磁定向理论是颇为可靠的。最近,winklhofer实验室从鳟鱼的嗅觉皮层中分离得到了含有微铁磁颗粒的具有磁性的“磁响应细胞” 。这为磁铁矿晶体簇理论提供了非常重要的直接证据。 而化学磁感受假说则认为,生物体内一种光敏感的色素蛋白,在受到特定波长的光刺激之后发生电子转移,产生了一对临时配对的自由基;这个自由基对的自旋状态能随着磁场的变化而快速改变,令生物在第一时间感受到变化的磁场信息。Leask率先提出鸟类的磁感应功能是依赖于光照的 【11】 ,随后大名鼎鼎的Wilschko用实验证实,部分鸟类的磁辨向能力在仅有红光照射的条件下大大减弱,而它们在蓝绿光波长范围内的光照下对方向的判断最为准确 【12】 。这暗示鸟类的磁感应需要一个对蓝绿光敏感的蛋白来启动级联的光感反应。最近,一种蓝光受体分子隐花色素蛋白(CRY)在鸟类视网膜上被发现,它在不同强度磁场的刺激下表现出不同的活性(图5) 【13】 。这种蛋白早在30年前Gressel对隐花植物光受体的研究中就有所提及 【14】 ,Ahmad和Cashmore在1993年分离出了拟南芥CRY1基因,得知这是一种黄素蛋白,具有蓝光受体的功能 【15】 ,随后Lin等在拟南芥中分离出了与CRY1有50%相似性的CRY2 【16】 。隐花色素蛋白长久以来被认为是参与调节植物的胚轴生长、开花时间和生理周期的信号分子,CRY1和CRY2的作用大体相同。近几年的研究结果表明,隐花色素蛋白在果蝇、小鼠、牛、马等大型哺乳动物甚至人的视网膜中都有存在。Ahmad的拟南芥实验印证了隐花色素蛋白对变化磁场的敏感性:在蓝光照射下,给拟南芥周围加上从33-40μT到500μT逐渐增加的磁场,植物的发育表现出磁场强度相关的下胚轴生长抑制,而cry缺失突变体下胚轴的生长不会受到磁场变化的影响 【17】 。Solovyov等也通过实验发现,有CRY参加的高等植物其他信号转导途径也有不同程度磁场依赖性 【18】 。是隐花色素蛋白在蓝光激发下通过一系列电子传递步骤产生的自由基对,将外周磁场变化以电信号的形式反映出来。Ritz在2000年首先提出,隐花色素是鸟类可能的磁感受分子。目前,对这一机制较好的猜测是,每个入射光子会制造个自由基对,这个自由基对可以以自旋单重态或三重态存在。磁场差异改变了自由基对处于单重态或三重态的比率和转换的频率,从而引发下游的神经信号传导。事实上,吸收光子后,构成自由基对的两个未配对的电子以量子纠缠状态而存在。量子纠缠是量子相干的一种形式。在量子纠缠状态中,不管两个未配对的电子相隔多远,一个自旋方向同另一个自旋方向密切相关。量子纠缠状态在室温下通常非常脆弱,但是,有实验表明,它能在隐花色素蛋白中续几十微秒,足够引发下游的神经电信号。量子纠缠状态和量子相干现象在鸟类指南针中的发现,以及生物体如何保护它在常温条件下的巨大噪声下免除相干的原理,也会为我们提供一些与制造量子计算机有关的线索。 实际上,分别基于磁铁矿和隐花色素蛋白的两种磁感应机制之间并无矛盾,少数生物的磁感应仅涉及其中一种,而大多数则是两者兼具,互为补充。两种磁受体同时感应磁场,再加上来自太阳、星空和地面标志物的视觉信息,使得生物辨别方向的准确率大大提高。最近,在视网膜、喙端、鼻窦区和内耳之外,吴乐庆和Dickman在家鸽的脑干中新发现了一个与磁响应密切相关的神经核团 。生物磁响应的神经解剖学基础正在逐渐揭开面纱。然而,聪明的动物如何将来自多个感官的方向信息整合起来?当两个生物个体靠近时,由潜藏在一个个体内部的磁铁矿产生的磁场是否会对另一个体产生影响?这能否成为不同物种之间身份识别的工具,或是同种生物内部互相沟通的密语?目前还不得而知。 人类为何没有地磁感应 近些年来,越来越多的生物被发现有感应磁场的能力,从最早的趋磁细菌,到有迁徙行为的候鸟、鳟鱼、海龟和利用磁场定向的鸽子、蜜蜂、蝙蝠和老鼠;甚至那些既不迁徙也无需感知磁场的拟南芥、鼹鼠和大型食草动物似乎也都能对变化的磁场产生响应。既然如此,人们很自然地联想到:人类是否也能感受到磁场呢? 很多科学家提出了肯定的假设:我们的视网膜细胞中含有丰富的隐花色素蛋白,从人脑提取物中也分离出了磁铁矿晶体;Reppert实验室更是将人CRY基因导入隐花色素蛋白缺陷型果蝇中,确实令原先不能辨别方向的果蝇恢复了磁定向能力 。而否定这一假设最简单而直接的证据就是,我们中间,至少是大多数人,在陌生的环境中,是无法仅靠这第六种感觉找到正确方向的。 “就算人有地磁感应能力——我也不会靠它来分辨东南西北。”Ritz笑言。诚然,人类拥有良好的视力,习惯于白天活动,并且长途旅行时都会带着真的“指南针”和“地图”;或许我们的祖先也曾有过非凡的磁定向能力,但今天我们已经不需要它了。研究人员猜测,和拟南芥类似地,人类拥有获取磁信息的磁铁矿和隐花色素蛋白,却丢失了处理磁信息的完整系统;隐花色素作为接受光照调节生物钟的工具被保留下来,而磁铁矿可能仅仅是代谢产生的废物。 地磁场消失了会怎样 千百万年来,地磁场维持了地球生物赖以生存的自然环境,而今天在人们享受工业文明进步所带来的便利生活的同时,密集的电力设施、输电线路和信息网络所引发的电磁辐射污染问题也渐渐凸现出来。虽然人类既不需要凭借磁场力运动也不用靠感受磁场来辨别方向,但在人体内实现信号传递、维持内稳态的金属离子、组成细胞骨架等重要结构的蛋白质甚至遗传物质载体核酸都对磁场变化有十分敏感的响应。另据研究数据分析,地球磁场强度与160年前相比已下降了10%,这可能与地核巨型涡流反向旋转有关。逆转的漩涡持续扩大将引起地球磁场方向的彻底改变。地磁南北两极在600万年内已发生三次大翻转,最近的一回在70万年前,考古资料显示每一次磁极颠倒都与远古生物大绝灭在时间上有关联:地球磁场方向在南北变换时会出现一个磁场强度接近零的空白时期;各种宇宙射线不受控制地横扫地球表面,令生命遭受灭顶之灾。传言恐怖的地磁倒转在2012年就会发生,引发世界末日的惨剧,而事实并非如此;刚刚平安度过的2012年告诉我们,人类离真正的末日似乎还有一段距离;如何能阻止绝灭的灾祸、让我们的种群长长久久地存在下去?这正是大量科学工作者常年奋斗的主题。 面对逐年减弱的地磁场和日趋复杂的磁环境,研究人员将目光转向了更多更复杂的生物磁效应:他们在实验室中架设了不同强度、不同频率、不同方向、不同变化趋势的磁场并在场中培育各种各样的实验动植物,观察它们在异常磁场中的生理活动,由此也得出了五花八门的实验结果。亚磁空间模拟的是地磁场消失时的环境状态,目前采用线圈补偿及金属屏蔽的方法在实验室中创造出一块磁场强度接近零的无磁区域。工作人员通过对比暴露在亚磁空间中的生物与其生活在地磁空间中的同类个体之间的差异来发现新的生物磁效应。最早建立亚磁空间并尝试在其中饲养实验兔子的是1979年的前苏联科学家,他们发现将空间磁场强度减至100nT会使新生兔死亡率增加,存活幼兔的发育同时也受到负面影响 【19】 。后又有日本、乌克兰、罗马尼亚等国的科研人员分别尝试在亚磁场中饲养大鼠、豚鼠、仓鼠、小鸡、鹦鹉等,均得出了类似“活力下降”、“激素水平失调”、“神经系统受损”、“生殖能力减弱”的结果 【20】 。 中科院生物物理所已经建立起一个亚磁场生物培养体系,并实施了一系列细胞及整体水平实验,获得了很好的结果。研究者首先在亚磁环境中观察了非洲爪蟾在亚地磁场中的发育情况,发现爪蟾胚胎第三次卵裂的朝向发生变化,导致发育畸形,推测磁场的消失会影响生物发育过程中的某些事件 。研究者所在的实验室曾经发现,亚磁场能够抑制微管蛋白的体外自组装过程 。因此,研究者进一步推测磁场的消失可能影响了细胞分裂期纺锤体微管的组装,引起卵裂沟朝向变化。然后研究者在亚磁环境中验证了大豆萌发过程的改变 ,并通过培养人类神经瘤细胞母细胞系(SH-SY5Y细胞),观察到细胞增殖速度的加快 。 习惯于生活在50μT地磁场环境中的人类和其他生物,一旦被移入几乎没有磁场的亚磁空间,都会出现一定程度的不良反应,这说明地磁场的存在是生物体保持正常代谢不可或缺的因素之一。实验生物在消失的磁场中所表现出的异常反应给在地磁场中对生物磁感应现象的研究指明了方向;同时对亚磁空间生物效应的探索也将为人类日后脱离地磁场保护、开发宇宙空间铺平道路。 人类关于磁场与生物的研究起始于半个世纪前,如今的研究结果已令部分曾经的假设得到了证实:磁场,不仅是地磁场,对生物的生理活动确有明显的影响;以候鸟为代表的众多生物都拥有利用磁场力运动或是辨别方向的能力。但磁场究竟如何作用于生命活动、而生物体又将如何处理来自磁场的信息,目前尚未能得出清晰的结论。就像Ritz说的那样:“发现一种新感知觉的机会实在是可遇而不可求( Youdon ’toftenhavethechancetodiscoveranewsense) ”。磁感知觉的研究必将在不远的将来开启神经感知觉领域的一扇新的大门。大量的难题还等着未来的科学家们去解决,路漫漫其修远兮,“磁感知”的秘密终将大白于天下。 该文将于《自然杂志》2013年第3期发表,由于字数超出,删去了引文。
16583 次阅读|2 个评论
地球的热源与生命可适的大限
热度 1 bulkneutron 2012-11-17 16:54
地球还能维持多长时间的生命适宜环境呢,不知道学界有没有定论。 暂且不论外来威胁,太阳的影响,小行星,外星人之类种种, 不知道地球内部的热源主要是什么,放射性衰变?裂变?。。。 不管是什么,热源用光了,地磁场应该就没了吧,防护罩就没了, 这么一想,很悲观的说。 附: 建一老师的BLOG
个人分类: 问题积累|2480 次阅读|1 个评论
太阳风暴导致的地磁场紊乱或致印尼海豚搁浅
qujiangwen 2011-9-30 09:07
太阳风暴导致的地磁场紊乱或致印尼海豚搁浅
英国《泰晤士报》曾经报道,科学家可能已经解开了海洋生物学上一个最令人费解的谜团:海洋动物如何在茫茫大海迁徙数千英里而不会迷路。他们发现了一些证据,证明海龟和鲑鱼可以读取它们出生地周围的地球磁场图,并将这些数据牢记在大脑里。 鲸鱼和鲨鱼等很多其他生物可能正是利用类似的方法在海洋中自由穿行的。而且这些动物还能觉察并记下地球磁场的变化。北卡罗来纳大学教堂山分校的生物学教授肯尼斯?罗曼恩说:在一些岩石丰富的海区,磁矿石引起当地出现磁力异常现象。人们经常认为,这种异常现象对磁性敏感的动物来说可能是个问题,但是一种非常有意思的可能性是,磁力异常可能也被当作一个非常有用的标记。长期以来,科学家已经知道地球磁场在不断发生轻微的变化,而且每一个海洋都有不同的磁场特徵。但是他们不能确定是否海洋生物可以发现这些磁场特徵。 人们一直认为鲑鱼可以利用鳃嗅河水,因而找到它们出生的河流,但是最近科学家意识到,这种方法只能在很短距离内产生作用;另一种可能性是流体力学。流体力学是水流和波浪的相互作用、海岸线和海床产生的水体运动形式。现在,罗曼恩和其他人正在努力证明海洋生物是通过三种方法在海洋中行进的,但是在长途迁徙中,磁导航应该是最重要的方式。 罗曼恩选择研究海龟和鲑鱼的原因,是因为这两种海洋生物都会花费很长时间进行长途迁徙,但是它们永远都能记住如何返回家园。在其中一项试验中,罗曼恩证明了幼年海龟拥有一个内置地磁图,并在这个地图的引导下首次成功穿越了大西洋。 目前关于鲸鱼为什么会自杀,有一种观点认为是磁场的原因。 阿根廷学者对发生于1997年马尔维纳斯群岛海岸约300只鲸鱼集体自杀事件分析后认为,当时太阳黑子的强烈活动引起了地磁场异常,发生了 “地磁暴”,这破坏了正在洄游的鲸鱼的回波定位系统,令其犯下“方向性”的错误。 美国一位地质生物学家发现,鲸鱼自杀的地点大多在地磁场较弱的地区。他认为,鲸鱼通常是顺着地磁场的磁力线方向游动的,而进入地磁场异常区的鲸鱼,往往还未反应过来就搁浅到沙滩。 海豚搁浅或与鲸鱼搁浅或均是由于地磁场异常变化的原因。因为近期发生太阳风暴。否则可能是地震前兆,地震之前的地磁场异常也可以导致鲸鱼搁浅。 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=529903do=blogid=422837 太阳黑子爆发耀斑 产生壮观极光 北京时间9月29日消息,一个直径达到6.2万英里(约合10万公里),相当于地球直径10倍的太阳黑子正产生巨大的太阳耀斑,为英国夜空送上壮观的极光秀。一位星空守望者表示这是他迄今为止观赏到的最美极光。 极光由太阳的辐射粒子轰击地球大气层时产生,通常只在遥远的北国出现,例如挪威。这一次,远至牛津郡和诺森伯兰郡等英国地区均观赏到绚烂的极光,当时的夜空在极光的照耀下呈现出美丽的绿色和紫色等色彩。在国际空间站上,宇航员拍到了绿色和红色极光。 最近的太阳耀斑由名为“活跃区1302”的太阳黑子所致,能够影响输电线路和iPhone等便携设备的电子通讯,但专家们表示最强烈的爆发已经过去。美国国家海洋与大气管理局位于科罗拉多州玻尔得的空间天气预报中心的科学家乔-康切斯说:“能量巨大的太阳风似乎已经吹过地球。” 然而,太阳活动向来无法预测,地球仍处在“射击点”上。Science Oxford首席执行官、天文学家伊恩-格里芬博士在接受英国媒体采访时说:“活跃区1302是昨日出现的所有极光的来源,也可能是未来几晚出现的一些极光的来源。据空间天气预报员估计,未来24小时出现更强烈耀斑的可能性为40%。随着这个太阳黑子穿过阳盘中央,任何爆发都会对准地球。无月的天空再加上太阳的一个活跃区,未来几晚对英国的星空守望者来说将是一次非常有趣的观空体验。” “极光追逐者”里德-伊格拉姆-维尔称,英国上空此次出现的极光是他迄今为止见过的最美最令人印象深刻的极光。26日,维尔在诺森伯兰郡连接东北岸和林迪斯法恩的堤道附近拍到了一系列令人难以置信的极光照。他说:“这一次的极光秀最令人吃惊的便是颜色,呈现出奇异的深紫色,而北极光往往呈苍绿色。紫色同样由来自太阳的粒子轰击大气层所致,但很明显,这些粒子比较特别。” 维尔说:“大约晚上9点,我们从纽卡斯尔出发,驱车向北行驶一小时,寻找理想的观察地点。我们需要找到一个没有光污染的地方。大约10点30分,我们抵达林迪斯法恩。虽然路途很远,但显然是值得的。我去过挪威4次,也去过冰岛1次,为的就是欣赏极光。这一次的极光是我有生以来见过的最美的极光。” 由于太阳正进入活跃期,未来几年的极光将相当普遍。曼彻斯特大学焦德雷尔班克天文台的蒂姆-奥布莱恩博士在接受英国媒体采访时说:“太阳活动起起落落,每11年达到一个高峰。现在的太阳正进入下一个高峰,这对北极光观赏者来说无疑是个好消息。下一个高峰将在2014年出现,我们还有很多观赏到美丽极光的机会,但我们无法进行预测。”美国宇航局表示,太阳黑子在强磁场抵达太阳表面而后冷却时出现。大型太阳黑子能够借助望远镜和高性能照相机观察到。 印尼十六只海豚搁浅死亡 文章导读: 2011年9月29日,印度尼西亚乌戎库隆,印尼十六只海豚搁浅死亡。至少十六只海豚在乌戎库隆附近海域搁浅死亡,官方称这是该国首次被报道的大规模海豚搁浅事件, 死亡原因不明。 国际在线消息:2011年9月29日,印度尼西亚乌戎库隆,印尼十六只海豚搁浅死亡。至少十六只海豚在乌戎库隆附近海域搁浅死亡,官方称这是该国首次被报道的大规模海豚搁浅事件,死亡原因不明。图片来源:CFP 国际在线消息:2011年9月29日,印度尼西亚乌戎库隆,印尼十六只海豚搁浅死亡。至少十六只海豚在乌戎库隆附近海域搁浅死亡,官方称这是该国首次被报道的大规模海豚搁浅事件,死亡原因不明。 http://www.xdjb.com/mainnew/tbbd/2011-09-30-411557.html 印尼十六只海豚搁浅死亡 http://news.qq.com/a/20110930/000358.htm#p=6 地球磁场质鲸于死地鲸鱼集体搁浅不是自杀 2005年10月31日14:43 10月26日,在澳大利亚塔斯马尼亚岛海滩,大批鲸鱼集体搁浅。   “鲸鱼墓地”又有“集体自杀”   在众多的“自然之谜”中,鲸鱼的“自杀悲剧”无疑是最悲惨最牵动人心的一幕。10月26日,野生动植物管理人员说,在24小时内,近140头巨头鲸先后在澳大利亚塔斯马尼亚岛海滩集体搁浅。先是60头巨头鲸冲向沙滩,几小时后,又有80头巨头鲸在同一地点搁浅死亡。由于鲸鱼搁浅地点很难抵达,救援人员只能将几头鲸鱼送回大海。   塔斯马尼亚岛素以优美风景和宜人气候闻名于世,但几乎每年这里都会发生大批鲸鱼搁浅死亡的事情。据统计,过去80年间,此地共发生过300余起鲸鱼“集体自杀”悲剧。用澳洲媒体的话说,塔斯马尼亚就像是鲸鱼群公认的墓地。但科学家们至今不能确定,为什么鲸鱼选择这里作为生命的归宿?世代栖息在大海里的鲸群为什么会突然之间一反常态冲向海滩,它们真的在上演“集体自杀”的悲剧吗?   与捕食有关   人们在为鲸鱼惨死扼腕痛惜的同时,对它们不合常理的古怪行为也感到困惑不解。传统观点认为,鲸鱼在追捕食物时,无意中陷入了海岸上的沙滩。但随着科学研究的不断深入,科学家们得出了很多不同的结论。   美国伍兹霍尔海洋研究所的科学家发现,许多搁浅致死的抹香鲸的骨骼都出现了骨头坏死现象。科学家认为,这可能是由于它们浮上海面的过程过快。抹香鲸能潜到水下3200多米深的地方捕食。如果它们突然迅速浮上浅海,体液中的氮气就会涌出形成气泡。如果气泡纠结在组织中压迫神经,就会阻塞毛细血管,导致其肌肉缺氧。抹香鲸“自杀”很可能是他们觅食时升水过急而付出的代价。   中了轮船的毒   日本学者岩田久人在搁浅致死的动物尸体中检测到了高浓度的三丁基锡、三苯基锡等有机锡毒物。这些毒物来自于航海公司每年在船底涂刷的涂料。他认为,鲸鱼或海豚喜欢沿着船舶航线游戏追闹,它们的神经系统和内脏首当其冲受到溶于水中的有机锡涂料的毒害,辨别方向的功能遭摧毁,从而搁浅身亡。   美国海洋生物学家达琳·凯顿在对巴哈马群岛的殉难鲸鱼做尸体解剖时发现,这些鲸鱼的内耳普遍有出血现象。他认为这极有可能是美国海军舰艇上使用的大功率声呐,造成鲸群丧失辨别方向的能力。   太阳活动干扰鲸鱼定位   阿根廷学者对发生于1997年马尔维纳斯群岛海岸约300头鲸鱼集体自杀事件分析后认为,当时太阳黑子的强烈活动引起了地磁场异常,发生了“地磁暴”,这破坏了正在洄游的鲸鱼的回波定位系统,令其犯下“方向性”的错误。   美国一位地质生物学家发现,鲸鱼自杀的地点大多在地磁场较弱的地区。他认为,鲸鱼通常是顺着地磁场的磁力线方向游动的,而进入地磁场异常区的鲸鱼,往往还未反应过来就搁浅到沙滩上。   《环球时报》(2005年10月28日第二十四版) 此次太阳风暴导致的极光。这幅照片在国际空间站上拍摄,展现了地球上空出现的亮绿色和红色极光,后一种颜色由辐射与大气层中的氮相撞所致。
个人分类: 兴趣爱好|4384 次阅读|0 个评论
[转载]地学人写的情书
热度 1 warlong 2011-4-24 22:53
地学人写的情书 卞勇 你是沙漠中的绿洲,滋润着我干涸的躯体。 你是热带风暴的中心,我在你周围激荡澎湃着。 你是风沙和流水,把我的心一点一点侵蚀,让我毫无反抗能力。 你是地球上的生命, 我愿成为臭氧层,为你吸收紫外线; 我愿成为地磁场,为你阻挡太阳风。 我对你的爱, 大如温盐环流,横跨三大洋表面底层,无所不包; 细如微体化石,记录每一个爱你的细微信息。 我会及时知晓你的心情,就像监测地震那样迅速。 我会全面了解你的性格,就像勘探矿藏那样细致。 我相信我们的爱会像宇宙一样亘古不变。 即使经过多少次构造运动,沧海桑田,我们仍能在沉积或俯冲过程中相见,再次融合。 即使我们的未来就像ENSO那样难以预测,我们相爱的心仍会像信风那样坚定不移。 即使我们被风和水媒介的搬运分隔两地,我们仍能通过遥相关找到对方。 我希望和你一起, 飞到青藏高原上空,借着南亚高压的动力翱翔天际; 深入古登堡面,沿着地幔对流漫游于地球内部; 乘坐火箭到太空,在地球同步轨道上,不问世事,朝夕相对。 就让我对你的爱,随着二氧化碳的增加而升温吧! 就让我对你的爱,在太阳中微子爆发之前修成正果吧! 就让我对你的爱,在黄土、冰芯、石笋、树轮的见证下永恒吧! —– 可以猜猜她是研究什么的~就在这里面
个人分类: 地勘驴歌|1680 次阅读|1 个评论
地磁场华丽转身,人类会不会找不到北?
热度 2 xqhuang 2011-3-16 10:32
地磁场华丽转身,人类会不会找不到北?
地磁场华丽转身,人类会不会找不到北? 今天搜狐网有这样一条新闻: 磁北极正快速移往俄罗斯 或将影响交通系统安全 。 该新闻读起来令人震惊,地球磁北极正在以前所未有的速度(大约65公里)向俄罗斯方向移动!人类会不会找不到北? 大家都知道,地磁场对人类的生产、生活都有着极其重要的意义,它大大减少了太空宇宙射线对地球的侵袭,是地球万物的天然“保护神”。1831年科学家首次确定了地磁场的北极位置,它位于加拿大埃尔斯米尔岛。从此以后科学家一直在跟踪磁北极的变化,记录显示,最初的几十年,磁北极的位置几乎不变。奇怪的是,1904年开始,科学家发现磁北极居然动起来了,它以每年大约15公里的速度向东北方向漂移,1989年以后,它的转移速度明显加快,目前正以每年65公里的惊人速度移向俄罗斯,这将直接导致指南针每5年产生大约1度左右的误差。 磁北极移动意味着什么?人类将面临怎样的挑战? 科学家们通过对海底熔岩的研究发现,地球的磁场曾经发生过多次翻转。大量的研究表明,地球磁场平均每50万年翻转一次,而最近一次的翻转大约发生在78万年前。如果地磁场翻转的理论是正确的,从时间的角度,地磁场的确到了该翻转的时候了。从物理学角度,近一百多年来,科学家发现地磁场在不断减弱,目前磁北极正加速漂移。。。,这些现象是否预示着,地磁场新的华丽转身就要到来?它将如何转身?是用几千年时间的渐变?还是到达某个临界点的突变?如果是前者,它对人类和地球生物的影响应该不是太明显,如果是后者,人类将面临巨大的灾难,大概不是找不到北这么简单,它将是一场浩劫。
个人分类: 乱七八糟|4547 次阅读|3 个评论
日本鲸鱼搁浅或是大地震的前兆
热度 2 qujiangwen 2011-3-15 23:34
地震之前往往有电磁变化等宏观异常,电磁异常指地震前家用电器如收音机、电视机、日光灯等出现的异常。最为常见的电磁异常是收音机失灵,在北方地区日光灯在震前自明也较为常见。1976年7月28日唐山7.8级地震前几天,唐山及其邻区很多收音机失灵,声音忽大忽小,时有时无,调频不准,有时连续出现噪音。同样是唐山地震前,市内有人见到关闭的荧光灯夜间先发红后亮起来,北京有人睡前关闭了日光灯,但灯仍亮着不息。 电磁异常还包括一些电机设备工作不正常,如微波站异常、无线电厂受干扰、电子闹钟失灵等。 地震宏观异常在地震预报尤其是短临预报中具有重要的作用,1975年辽宁海城7.3级地震和1976年松潘、平武7.2级地震前,地震工作者和广大群众曾观察到大量的宏观异常现象,为这两次地震的成功预报提供了重要资料。 1976年唐山大地震时,测雨雷达就曾观测到过一种奇异回波,在雷达水平位置显示器上图象为扇形指状,在垂直显示器上形态象座起伏的山峰。从7月25日到7月27日,回波的高度,强度、位置、范围都在变化着。分析表明,此奇异回波的出现时间和范围都与7月28日的地震相联系,且具有可移动的特性。基本可以断定,雷达所探测到的扇面指状回波就是震源磁场异常。 突发事件的预测预警是当前各个学科的研究的重要课题,此次 日本地震的发生之前可能有地磁异常,地磁异常可能导致了的导航系统出了问题,迷失方向而搁浅。因此,鲸鱼搁浅很可能就是日本大地震的前兆。 如果可行,可以为地震的预测预警提供参考依据。当然要排除因为其他磁场变化所导致的异常,比如太阳风暴等。 新西兰地震之前也出现同样的情况,也许是同样的原因。 见 http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=529903do=blogid=420794 英国《泰晤士报》曾经报道,科学家可能已经解开了海洋生物学上一个最令人费解的谜团:海洋动物如何在茫茫大海迁徙数千英里而不会迷路。他们发现了一些证据,证明海龟和鲑鱼可以读取它们出生地周围的地球磁场图,并将这些数据牢记在大脑里。 鲸鱼和鲨鱼等很多其他生物可能正是利用类似的方法在海洋中自由穿行的。而且这些动物还能觉察并记下地球磁场的变化。北卡罗来纳大学教堂山分校的生物学教授肯尼斯?罗曼恩说:在一些岩石丰富的海区,磁矿石引起当地出现磁力异常现象。人们经常认为,这种异常现象对磁性敏感的动物来说可能是个问题,但是一种非常有意思的可能性是,磁力异常可能也被当作一个非常有用的标记。长期以来,科学家已经知道地球磁场在不断发生轻微的变化,而且每一个海洋都有不同的磁场特徵。但是他们不能确定是否海洋生物可以发现这些磁场特徵。 人们一直认为鲑鱼可以利用鳃嗅河水,因而找到它们出生的河流,但是最近科学家意识到,这种方法只能在很短距离内产生作用;另一种可能性是流体力学。流体力学是水流和波浪的相互作用、海岸线和海床产生的水体运动形式。现在,罗曼恩和其他人正在努力证明海洋生物是通过三种方法在海洋中行进的,但是在长途迁徙中,磁导航应该是最重要的方式。 罗曼恩选择研究海龟和鲑鱼的原因,是因为这两种海洋生物都会花费很长时间进行长途迁徙,但是它们永远都能记住如何返回家园。在其中一项试验中,罗曼恩证明了幼年海龟拥有一个内置地磁图,并在这个地图的引导下首次成功穿越了大西洋。 目前关于鲸鱼为什么会自杀,有一种观点认为是磁场的原因。 阿根廷学者对发生于1997年马尔维纳斯群岛海岸约300只鲸鱼集体自杀事件分析后认为,当时太阳黑子的强烈活动引起了地磁场异常,发生了 “地磁暴”,这破坏了正在洄游的鲸鱼的回波定位系统,令其犯下“方向性”的错误。 美国一位地质生物学家发现,鲸鱼自杀的地点大多在地磁场较弱的地区。他认为,鲸鱼通常是顺着地磁场的磁力线方向游动的,而进入地磁场异常区的鲸鱼,往往还未反应过来就搁浅到沙滩 50头鲸搁浅日本东部海滩 大约50头瓜头鲸4日晚在日本东部茨城县鹿岛市一处海滩搁浅,地方政府和志愿者5日帮助其中22头幸存的瓜头鲸重回大海。 茨城县水族馆员工说,这些瓜头鲸体长2米至3米,体重300公斤左右,被海水冲至鹿岛市一座海滨浴场搁浅。 包括水族馆和鹿岛市政府员工、附近居民、冲浪爱好者在内,大约200人5日上午赶到海滩,拯救这些瓜头鲸。他们不停地给瓜头鲸泼水,或者在瓜头鲸身下挖坑,让海水涌入,试着让瓜头鲸重新游回海中。 鹿岛市官员说,最终仍有30条瓜头鲸死亡。 救助人员花了大约8个小时把存活的瓜头鲸送回大海。鹿岛市官员说,死亡的瓜头鲸将埋葬在附近一处海滩。 水族馆海洋动物展示科专家岛田正幸说:“早春时节,附近海域通常可以看到瓜头鲸环游。”他推测,搁浅瓜头鲸可能是集体追逐猎物时迷失方向,结果困在浅滩中。(新华社专电) http://news.ifeng.com/gundong/detail_2011_03/07/5007846_0.shtml
个人分类: 兴趣爱好|7869 次阅读|1 个评论
地磁场产生原因:地球内核为什么自转变快
杨学祥 2010-10-8 06:12
地磁场产生原因:地球内核为什么自转变快 杨学祥 地球内核为什么自转变快?是由于重力分异的作用:物理学家傅承义认为,地球刚形成时是比较均匀的,而后发生了重力分异运动。所谓重力分异,可以简单地理解为,重的物质比如铁,向地心下沉,轻的如硅,往地表上升。由此,地球由一个匀速自转的均匀地球,演化为圈层差异旋转的分层地球,地壳、上地幔、下地幔、外核和内核旋转的角速度不同,理论计算的比值为0.6∶0.7∶1.06∶3∶27,其中内核旋转最快。地震波测量结果表明,内核旋转速度每年比地壳地幔快1。既然存在上升和下降及各层转动的不同,那么就有了能量的变化和转换,物体在高处受地心引力的作用而具有的能,称为 重力位能,通过计算表明,重力分异使地球的重力位能减少,一部分变为热能,使地球内部部分物质熔融;而另一部分变为地核的旋转动能,使地核快速旋转。不同转速的地幔和地核之间的角动量交换又将动能转变为热能,积累在地核与地幔的边界,使外核成为地球深部唯一液态的圈层,造成这个液核的周期性热膨胀。重力收缩造成地球内缩,但地幔和地核之间的角动量交换将动能转变为热能积累在核幔边界,是地球内部局部膨胀的原因。 通过重力分异,地球由一个匀速自转的均匀地球,演化为圈层差异旋转的分层地球,为地磁场产生提供了必要的条件。 不同转速的地幔和地核之间的角动量交换又将动能转变为热能,积累在地核与地幔的边界,使外核成为地球深部唯一液态的圈层,造成这个液核的周期性热膨胀,并且使地球内核自转变慢,圈层差异旋转趋于消失。这是目前观测不到明显差别的原因。但是,重力分异过程将继续下去。 参考文献 1 杨学祥, 陈殿友. 地核的动力作用. 地球物理学进展. 1996,11(1):68-74. 2 杨学祥, 张玺云. 热幔柱的启动动力. 世界地质. 1996,15(2):68-74. 3 杨学祥, 陈震, 刘淑琴, 宋秀环, 陈殿友. 地球内核快速旋转的发现与全球变化的轨道效应. 地学前缘. 1997, 4(1):187-193. 学者魏东平 发表于2010-10-6 23:32:21 地球磁场的变化与倒转【漫谈地球物理2010-10-06】 迄今,地球物理学领域存在很多重要的、具有挑战性的未能完全解决的难题,一些难题的解决,可能涉及物理学、化学及生命科学等领域的基础,更与我们人类生活的方方面面紧密有关。这样的一些问题包括:1、地震的孕育与发生机理;2、地球磁场的起源与维持机理;3、地幔对流与板块构造的关系,等等。 以地球磁场的起源与维持机理为例,实际上,这是传统物理学的一个经典问题,基本上可以说,自近代物理学诞生以来,比如地球磁场的起源这样一类问题,便存于历代物理学家们的脑海之中,而一直挥之不去,并且到如今也没有找到一个特别令人满意的答案。 关于地球磁场,其核心问题是:1、地球磁场是如何起源的?2、为什么地球磁场存在包括准周期在内的一系列变化,特别是存在地球磁场的准周期倒转现象?可以这样说,这样的问题彻底解决之日,必是其得到诺贝尔奖之时! 我在博文再谈海底扩张与板块构造中,曾经谈到过地球磁场的倒转证据,在建立海底扩张与板块构造学说的过程中,曾经如何起到过重大的作用。 很长一段时间以来,尤其是最近一百年来,有很多物理学家介入到这样的物理机理方面的研究与探讨,包括一些知名的研究量子霍尔效应的物理学家,相应地提出了关于地球磁场起源与运行机理的多个假定。 相比较其它所有假说而言,地球磁场起源的发电机理论,能够解释更多的观测现象,特别是能够很好地解释产生准周期的地磁场倒转现象。例如该理论能够较好地解释在已经过去的近一亿年时间内,地球磁场曾经发生了超过150次的倒转现象,因而能够被多数的地球物理学家们所认可: 1995年,一个基于该理论的框架结构、并且比较激动人心的研究结果发表于Nature,其得到的大规模数值模拟结果显示(图一),地球磁场之所以发生如此的变化方式,是由于地球固体内核与整体地球之自转角速度的差异变化引起的。 紧接着,便立刻跟进两个独立的地震学家研究小组,试图寻找到有关的地震学支持证据,他们的研究结果分别发表于1996年的Nature与Science,其获得的地震学证据都表明,现阶段地球的内核自转速度,一般地要快于整体地球的自转速度,其快速程度的上限分别被估计为:大约300年和120年左右快那么一圈(图二)。 打个比方,如果每200年地球内核较整体地球的转速快一圈,这种情况意味着,设想一开始有两个都生活在北京这个经纬度位置的人,一个人站在地球表面,另一个人站在地球的内核表面。但随着时间的慢慢前移,生活在内核表面的那个人,便会越来越早一些地较地表之人,看到太阳的东升西落;这样累积至200年后,生活在内核表面的那个人,便会看到太阳从东方的地平线上多升起一次。 自1996年之后,包括最初的两个研究小组在内的更多研究小组,对此进行了持续的跟进研究。不过,这一系列有关地震学方面的研究结果,基本上给出了一个逐渐变小的趋势估计,大致到超过约5000年快一圈,可能要超过1万年才快那么一圈的程度;部分研究甚至得不到一个明确的地震学支持证据。 需要说明的是,我们站在地球表面观测到的地球磁场之变化规律,即近地表地球磁场一直变化,并且存在倒转的情况,与我们进入到远离地球的外太空中,所观测到的地球磁场情况,具有极大的不同;后者的最大特点就是,环绕地球磁极的N极方向,恒定指向地球的地理南极之上方。 主要参考文献: 1、Glatzmaier G A and Robert P H, 1995, Nature, 377, 203-209. 2、Song X and Richards P, 1996, Nature, 382, 221-224. 3、Su W et al., 1996, Science, 274, 1883-1887. 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=370386 http://news.lnd.com.cn/htm/2009-11/12/content_908356.htm 对话杨学祥 地球在瘦身吗 2009-11-12 06:03:33 来源: 辽宁日报 世界主要火山、地震分布示意图。 地壳。 □制图/董昌秋    □制图/董昌秋      ■专家档案   杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院教授。主要从事地球动力学研究,发表文章近百篇,出版专著《地球差异旋转动力学》一部。主持完成国家自然科学基金资助项目 地球各圈层能量交换过程与全球变化的关系。 2000年被评为吉林省第六批有突出贡献的中青年专业技术人才。2004年被聘为中国地球物理学会天灾预测专业委员会委员。   据媒体报道,俄罗斯地质学家奥尔列诺克表示,我们的星球正在萎缩。他在一篇研究论文中报告称,将古代的起伏结构与当前的结构进行了比较后得出结论:45亿年前,地球表面刚刚开始凝固,当时的这颗蓝色星球平均球半径为6956公里,现在已减少585公里,也就是缩了近1/10。奥尔列诺克是康德俄罗斯国立大学教授,30多年来,这位地质学家一直研究地球海洋及地壳构造。   对上述结论,另一位地质学家舍甫琴科表示,地球萎缩理论势必引发巨大争议。他说:基于古代结构对古代地球半径进行准确计算是不可能的,除了地球萎缩理论外,有人同样提出了膨胀或振动理论。   那么,地球到底是膨胀还是缩小了呢?它的收缩或膨胀对自然界、对我们人类的生活到底会有怎样的影响?它与地球气温变暖之间又存在着怎样的联系呢?   地球表面的张裂和褶皱同时存在,单纯的地球收缩说和膨胀说都站不住脚   辽宁日报:杨教授,近日,各大网站科技新闻上出现了这样一则报道:俄罗斯地质学家维亚切斯拉夫奥尔列诺克表示,我们的星球正在萎缩。自诞生之初以来,地球的平均球半径已减少了585公里。 缩小了585公里可不是一个小数字,我们知道,地球的平均半径目前为6371公里,也就是说,缩了近1/10,如果按表面积来算的话,地球表面积的缩小是十分巨大的,您怎样看待这个结论?   杨学祥:这一结论的得出确实有值得商榷的地方。虽然没有看到原文,但根据地球物理学的基本知识及前沿成果来看,这个结论的最大问题是关于远古时期地球半径的估计,特别是十几亿年前的地球半径我们现在还无法确切地得到,也就是说,他的地球之初的半径估计缺乏足够的证据,这篇报道的最后也谈到另一位俄罗斯地质学家的质疑:基于古代结构对古代地球半径进行准确计算是不可能的。 仅仅凭借古代的地球表面的起伏结构与当前的结构进行比较来得出结论是站不住脚的。有不少地质物理学家根据古地磁变化估算出的结果,是地球比照远古时期是膨胀了而不是收缩。截然相反的结论需要更多证据来验证。   关于地球收缩还是膨胀,地学界从19世纪就开始探讨,由于地球物理学等理论及实际探测手段的匮乏,这个问题一直存在争议,但也是在这种探讨甚至争议中人类认识水平不断得到进步和完善。 19世纪20年代末,法国科学家博蒙提出了地球收缩的假说。随后,地球物理学先驱L开尔文提出了地球冷凝的物理模式。之后一些地球物理学家用收缩和冷凝学说,说明了地球表面地质的褶皱、凹陷等的形成地球几百公里以下的地球内部温度很高,但最外部的圈层,已经变得相对较冷,一冷了,地球表面就要向内收缩,形成挤压、褶皱等地形。收缩说首次提出了具有明确物理基础的全球性动力地质原因。但是收缩说从提出开始就遇到难以克服的困难,主要是无法证实地球表面的构造确实是由收缩造成的,它对许多地质张裂类型构造无法解释。 100年后,也就是20世纪20年代中期,放射性射线被发现,经过计算得知,地壳中同位素衰变放热,可能导致地球热胀。这样,地球收缩说就站不住脚了。   辽宁日报:也就是说,地球收缩还是膨胀,还是由冷热引起的热胀冷缩?   杨学祥:从原理来说,冷热是最主要的原因。   辽宁日报:既然地壳中同位素衰变放热可能导致地球热胀,是否就有了膨胀说,它占据主流了吗?   杨学祥:上世纪30年代,有科学家提出了地球膨胀假说,并认为在膨胀的作用下,古地球连在一起的大陆裂开了,就像一个人胖了之后,原来的衣服被撑破了一样,漂移后形成今天各大洲的样子。但膨胀说也没有占主流,主要是缺乏足够的膨胀动力。我们研究膨胀还是收缩的目的,主要是为了探讨地球,主要是地壳变动的动力来源。通常是先从理论上设想膨胀了之后会怎么样,收缩了又会怎么样,然后再以实际的地质变动加以证明。但是单独的地球膨胀说和收缩说很难对许多地质构造和变动作出合理的解释。目前公认的解释地壳运动、地质变动的学说,是在大陆漂移学说和海底扩张(地幔物质涌出)学说的基础上提出的板块构造学说。关于这个学说介绍的很多,大家可能都有所了解。   目前地球是南半球膨胀、北半球收缩,但幅度只有每年1至2厘米   辽宁日报:那么就地球膨胀还是收缩来说,膨胀说和收缩说是否还有价值?   杨学祥:由于地球内部也好,表面也好,确实存在着变冷或变热的情况,有冷热变化,膨胀和收缩就会存在。单纯的膨胀说和收缩说都有一定的科学道理,但不全面。有科学家提出,地球在历史演变过程中既存在着膨胀也存在着收缩,地球是一个既能膨胀又能收缩的统一体,只是时期不同而已,即脉动说,并认为收缩的时候形成了地球表面的挤压地带,膨胀的时候形成了张裂地带。这一学说的重要证据,就是冰期和间冰期的发现和证实,表明地球表面可变冷也可变热。同时有科学家把大陆漂移、海底扩张以及大陆内部各级构造运动都归于地球的膨胀。他们各从不同的角度看到了事物的一面,都有一定的科学价值。简单的肯定和否定都是不科学的,需要综合研究。   辽宁日报:目前的情况是怎样的,地球是胀还是缩?用什么办法能够准确地测量地球的大小?   杨学祥:自从有了卫星后,对地球半径、大小的实时测量就比较准确了。就近些年来说,地球的北半球是造山带集中且不断收缩挤压的冷半球,半径变短;南半球则不断扩张开裂,在膨胀,半径变长。通过卫星测量与计算,证明每年北半球半径收缩1-2厘米,南半球半径的扩大为1-2厘米,大约每年变化的数值不超过2厘米,即地球正在不对称膨胀和收缩。我国地球物理学专家傅容珊认为,在过去的几个百万年的时间内,地球总体仅有轻微的扩张,其半径扩张率每百万年小于200米。这一速率远低于以前一些地球膨胀说的估计。   地球内部的能量转换产生的冷热变化,导致地球内部既收缩又膨胀   辽宁日报:是什么原因造成了北半球缩、北半径减的情况?   杨学祥:物理学家傅承义认为,地球刚形成时是比较均匀的,而后发生了重力分异运动。所谓重力分异,可以简单地理解为,重的物质比如铁,向地心下沉,轻的如硅,往地表上升。由此,地球由一个匀速自转的均匀地球,演化为圈层差异旋转的分层地球,地壳、上地幔、下地幔、外核和内核旋转的角速度不同,理论计算的比值为0.6∶0.7∶1.06∶3∶27,其中内核旋转最快。地震波测量结果表明,内核旋转速度每年比地壳地幔快1。既然存在上升和下降及各层转动的不同,那么就有了能量的变化和转换,物体在高处受地心引力的作用而具有的能,称为 重力位能,通过计算表明,重力分异使地球的重力位能减少,一部分变为热能,使地球内部部分物质熔融;而另一部分变为地核的旋转动能,使地核快速旋转。不同转速的地幔和地核之间的角动量交换又将动能转变为热能,积累在地核与地幔的边界,使外核成为地球深部唯一液态的圈层,造成这个液核的周期性热膨胀。重力收缩造成地球内缩,但地幔和地核之间的角动量交换将动能转变为热能积累在核幔边界,是地球内部局部膨胀的原因。   辽宁日报:就是说,从地球内部来看,确实是既收缩,又膨胀?   杨学祥:是的,但就对自然界的影响来说,热膨胀的影响要大于地球内部的收缩。热膨胀使地核、地幔边界的热物质涌动,往地表上升,称为热幔柱,在地壳薄弱的地方喷涌而出,就形成了众所周知的火山爆发,并带来金、铁、铜等重金属矿藏。   辽宁日报:火山喷发对自然界的改变,特别是对气候、气温会产生很大影响。   杨学祥:在距今1.455亿年前到6500万年的中生代的白垩纪,热膨胀使地球的火山活动特别剧烈,那时的气温比现在高10℃至15℃,海洋底层温度比现在高15℃,这与大规模的海底火山活动相对应。   辽宁日报:白垩纪以后,好像气温又降低了,是什么原因?   杨学祥:刚才提到各圈层转动差异产生能量交换,但能量交换一段时期后的结果,是各圈层转动差异减少直到消失,各圈层转动速度趋于一致,即动能向热能的转换消失,核幔边界积累的热能因热幔柱喷发而减少,热源的消失使收缩作用占了主导地位。随之而来的就是近1亿年以来,火山活动的减弱,地球进入第四纪大冰期。但地球内部的位能和动能、动能和热能的能量交换是交替进行的,可以用此起彼伏来理解,所以,即使在第四纪大冰期中,又有10万年的亚冰期和亚间冰期的周期转换。最近的一次亚间冰期(全球气温较高的时期)起始于 1万年前,气温升高、全球变暖使海平面升高130米。同时我们也知道,地球表面2 /3的面积为海洋,1 /3的面积为大陆,而65%的大陆集中在北半球,并向北极圈一面集中,形成陆半球;南半球为水半球。据测量和计算,北半球的冰盖和大陆冰川在这一时期大部分融化,海平面升高,导致作为水半球的南半球膨胀、北半球收缩。同时,地球的重心向南半球偏移,地核向南半球偏移又导致热能在南半球的释放,使膨胀的海洋南半球和收缩的陆地北半球更加明显。   地球的收缩、膨胀导致的地壳运动有可能给人类带来强震频发等一系列灾害链,这一点在未来十几年显现出来的可能性更大   辽宁日报:南胀北缩原来是这么形成的!它将会对我们当今的人类生活产生什么影响?   杨学祥:比较重要的及大家最关心的影响,可能就是地质构造活动对气候变化的影响,特别是地质灾害及其引发的气象灾害。大家都知道现在是全球变暖,这有人类排放二氧化碳增多的因素,但从自然方面来说,我们目前正处于亚间冰期,气温本身也是较高的,促使南北极的冰盖融化,海水增减产生了大洋地壳水均衡作用,这也是地表最显著的物质和能量的转移运动。当某地域洋壳由于海水增加、压力加大而下降,会压迫洋壳下软流物质向大陆运动,使大陆边缘上升;反之,当某地洋壳由于海水减少而上升时,大陆下软流物质向洋壳运动,使陆缘下降。这是全球变暖使海平面上升后全球强震和火山活动异常强烈的原因。   辽宁日报:听了您刚才的讲解,给我的总的印象就是地球的膨胀和收缩是导致气候变暖或变冷的重要原因之一,反过来,气候变暖和变冷对地球的膨胀和收缩产生了重要影响。近几年发生了一些大的海啸、地震、台风等地质灾害,也可以说是由地球膨胀、收缩加剧造成的。   杨学祥:是的,地球的膨胀、收缩运动对全球气温变化产生重要作用,这是从大尺度、大周期的角度来说。但显然,人们更关心前后几十年的情况。总的来说,全球变暖使海平面上升,海平面上升带来的地壳均衡运动将给人类带来强震频发、飓风增强、冻害突发、流感暴发等灾害链,这一点在未来十几年将体现得更明显。   辽宁日报:为什么这么说?地震、冻害、流感确实近几年都发生了,具体是什么原因?   杨学祥:关于地震的原因,我们刚才提到,比较明显的是2004年印尼的海啸,其实就是由8.7级深海巨震引发的 (2005年和2007年又发生两次8.5级以上地震)。而深海巨震的一个重要效果就是将海洋深处冷水迁到海面,使水面降温,冷水吸收较多的二氧化碳,又因为海洋面积的广大,从而使地球气温有所下降(虽然从大的时间段来看是变暖的趋势)。太平洋上空的被称为拉马德雷高空气压流处于冷相位,而这个冷相位统治开始的时间就是2000年以后(大约延续二三十年,巨震发生较频繁),这也是2008年1月中国南方罕见冰雪冻灾的重要原因。而上世纪八九十年代的气温上升与人类活动使二氧化碳排放量增加有关,同时也与这一时期没有发生巨大的海震有关。在拉马德雷冷相位中的厄尔尼诺年易发生低温冷害,流感病毒对低温抵抗力较强,因此,流感暴发的可能时间就是拉马德雷冷相位时期的厄尔尼诺年,已经预测的厄尔尼诺年有2009、2011、2015和2018年。   □本报记者/刘洪宇 http://news.lnd.com.cn/htm/2009-11/12/content_908356.htm
个人分类: 全球变化|6085 次阅读|0 个评论
[转载]地球南北极迅速倒转理论再添新证据
杨学祥 2010-9-27 15:34
地球南北极迅速倒转理论再添新证据 http://www.sina.com.cn 2010年09月09日07:10 中国天气网      地球的磁极倒转大约每20万年发生一次,北极变成南极,南极变成北极。如果科学家构建的地核模型正确的话,整个翻转过程通常也要花上四五千年,不可能倒转得更快。但据美国物理学家组织网9月6日报道,现在科学家再次发现了证据,磁极倒转或只要几年时间就能发生。   首次发现地磁场快速倒转的证据是在1995年,美国岩石研究院地质学家斯科特博格领导的一个研究小组,在俄勒冈州史汀斯山脉发现了保存完好的火山岩。这种熔岩的磁像很不寻常,其磁场改变的速度达到每天6度,比一般岩石要快1万多倍。随着熔岩的冷却,它的磁像被保存在磁性晶体里面。   这一奇异熔岩的发现曾引发争议,许多科学家质疑这种快速倒转理论。但现在博格和美国地质调查团成员乔纳森格莱恩再次找到了证据。他们在内华达州的战役山发现了约1500万年前的古老熔岩。熔岩中保存的记录经鉴定显示,磁场每年移动了53度。熔岩开始变冷,但在一年内它被新的岩浆埋没时,再次变热。岩石中的晶体被新鲜岩浆再次磁化,产生了53度的改变。这意味着磁极交换只要4年多时间就能完成。但博格说,这也表示在稳定运动中的一个迅速加速时期。   也有一些地质学家认为,自从上个世纪地球磁场削弱后,极性倒转被推迟了。上一次的持续倒转发生在大约78万年前。不过,即使我们要面对一个超快的倒转,对大部分人来说也并不明显。(作者:常丽君) http://weather.news.sina.com.cn/news/2010/0909/59323.html
个人分类: 科普文章|2774 次阅读|0 个评论
地磁场减弱资料汇编:全球变暖可能与地磁场减弱有关
杨学祥 2010-9-27 09:33
过去发表的博文很多都遗失了,特别是《光明观察》上的博文,好在有其他网站的转载,可收集起来继续流传。关于地磁场减弱的文章很重要,这里收集到两篇,可配合2013年太阳黑子峰值年的讨论。 全球变暖可能与地磁场减弱有关 硅丰科技 新闻来源: 上海环境热线             全球变暖可能与地磁场减弱有关                  杨学祥   美国地球物理学家进行的一项最新研究表明,地球在32亿年前就已经拥有相当强大的磁场。地球上一些特定的岩石中含有微小的长石或者石英晶体,这些纳米级的磁包合物在快速固化的过程中记录下了地磁场的信息。以往,科学家从岩石中得到的唯一数据表明,当时的地磁场强度可能只有现在的十分之一。   科学家对取自南非花岗岩中保存最好的长石和石英颗粒进行研究发现,远古地磁场的强度非常接近于现在。而且研究数字表明,当时的地磁场出人意料地强大和猛烈。因为它意味着地球在32亿年前就已经拥有固态内核,这是理论模型所始料未及的。科学家表示,这说明在地球的最早期阶段,地磁场就已经可以很好抵御太阳风,从而使地球大气层没有被逐渐剥离,地球上的生物也免于遭受致命的辐射。专家表示,对于地球早期过程的深入了解,将对大气层和生命进化研究具有重要意义 。该成果发表在4月5日的《自然》杂志上 。   联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2日发表的第四份气候变化评估报告梗概说,从1750年开始,全球二氧化碳、甲烷以及氧化亚氮的含量一直以惊人的速度增加,目前已经远远超出工业革命前的水平。二氧化碳的增加主要是人类使用化石燃料所致,而甲烷和氧化亚氮的增加主要是由于人类的农业生产活动。最近50年来的增温迅猛很大可能是由人类活动产生的温室效应引起的 。   除了温室效应之外,全球变暖可能地磁场减弱有关。历史数据表明,温暖气候不仅与大气中高浓度的温室气体对应,而且与低强度的地球磁场对应;反之,寒冷气候不仅与低浓度的温室气体对应,而且与高强度的地球磁场对应。   科学家的近期研究表明,地球磁场正在迅速减弱。在过去的160年里,磁场强度令人吃惊地下降了10%。12月11日美国地球物理协会会议上的一份报告指出,即使这只是个暂时现象,地球的大气层也可能会受到某种损害。磁场减弱使得地球容易受到来自太阳和太空的高能粒子的伤害。当太阳粒子长驱直入到地球已被削弱的磁场保护罩中去的时候,越来越多的卫星可能遭到破坏。计算机模型也表明,如果偶极子磁场继续减弱,大规模太阳风暴中的质子流将在几个月至数年内毁掉地球高纬度地区40%的臭氧。 (资料来源: http://china.sciencemag.org/china/scinow/2003/1212-1.shtml ) 1 地球磁场出现大洞 据英国《泰晤士报》2003年1月12日报道,人造卫星收集的最新资料证明,地球磁场已出现数个大洞。科学家分析后认为,这标志着此前预测的南北两极大翻转即将开始。丹麦行星科学中心一个研究小组,近日详细分析了丹麦阿斯泰兹号人造卫星收集的最新资料,在对比新旧数据后惊讶地发现,地球两极的磁场正以惊人的速度变化着,南大西洋和北冰洋的磁场都出现了多个大洞。因此,这些科学家认为,南大西洋和北冰洋下方的液体金属地核(外核)可能出现了巨型涡流,从而影响了其上空的磁场。由于巨型涡流的力量足以逆转其他涡流的方向,因此极有可能令地磁场南北极就此开始大翻转。科学家通过对1980年~2000年的地球磁场研究发现,地球磁场存在很大的地理差异:非洲、欧洲和大西洋的磁场变化非常大,而在亚洲、太平洋地区变化较小,变化最大的地区是非洲南端,在这个地区的磁场极性与正常的极性刚好相反。 (资料来源: http://database.cpst.net.cn/popul/wides/artic/30402204450.html ) 巴黎地理学会的科学家高斯尔#8226;胡洛特通过观测发现,在靠近地球两极的地方,地球磁场差不多已经完全消失。通过研究,他发现地球两极处的外核的液态金属流形成了两个巨大的漩涡,这两个旋转着的漩涡增大和扩散后产生的新磁场,将逐渐削弱和抵消原来的主磁场。这是地球极性产生翻转的第一步。 胡洛特称,地球南北极颠倒一下,本不是什么可怕的事。关键是在两极翻转的过程中,赖以保护人类免受太阳高能粒子强烈辐射的地球磁场将会完全消失,地球将整个暴露在各种致命的宇宙射线下;并且会加热大气层上层,引起全球气候改变;损坏所有位于地球近地轨道上的导航和通讯卫星;此外还会使地球上所有的迁徙性动物失去定向能力。(资料来源: http://database.cpst.net.cn/popul/wides/artic/30402204403.html ) 2 本世纪末北极圈可能完全消失 根据美国航空航天局的研究,由于地球气温持续上升,北极圈的广大冰层正快速溶解,可能在本世纪内完全消失。北极圈冰层目前是以每十年百分之九的速度溶解,如果此一速度再继续维持几十年,北极圈冰层也许会由于地球气温上升以及冰层、海洋与大气层之间加速溶解过程的互动而在本世纪完全溶化。美国航空航天局指出,北极圈冰层溶解不会影响海平面,但是可能在夏季对海运线、浮游生物、洋流系统和全球气温造成重大的冲击。 (资料来源: http://database.cpst.net.cn/popul/focus/artic/21218094821.html ) 最新科学考察结果表明,2002年夏季,北冰洋冰块和格陵兰冰川大量融化,速度达到几十年来最快。2002年12月,美国多家机构同时发出警告:今年北极的夏季遭受了历史上罕见的炎热,大汗淋淋的北极面临危机!12月初,美国航空航天局(NASA)公布了最新卫星记录:北冰洋的冰块正以高出往日9%的速度融化,面临在本世纪末全部消失的危险。12月7日,美国科罗拉多大学的环境专家在美国地球物理联合会( AGU )上发表论文称,今年9月份,北冰洋的冰面缩小了4%,为1978年以来之最。20年前,北极夏天的平均冰层厚度为4.88米,而现在只有2.75米左右。波弗特海、楚科奇海、东西伯利亚海、拉普捷夫海的冰块都大量损失。甚至北极一些海拔2000多米的高地也出现了冰雪融化的现象,而这些地方通常十分寒冷,冰雪冻得十分结实。截至2002年9月夏季结束时,北冰洋的冰块覆盖面积下跌至约518万平方公里,比历史同期水平至少缩小了103万平方公里。卫星图片和数据还显示,2002年夏季格陵兰岛冰雪流失严重,达到12年来的最高值68.6万平方公里。1979年,美国的卫星开始直接测量海上冰块面积,多年以来的观测结果显示,格陵兰岛的冰雪融化面积以16%的速度增加,海平面也在不断上升。 科学家警告说,格陵兰岛的温度每增加1华氏度,海平面的上涨速度就会增加10%。目前,格陵兰岛屿周围的海水每10年就增加1.27厘米。 美国国家冰雪数据中心的马克#8226;塞瑞兹教授说,2002年北极的夏季较往年炎热,而且暴风雨频繁,冰块容易碎裂和融化,这是造成海洋冰面缩小的直接原因。但是,追究其深层次原因,塞瑞兹认为,自然界循环变化、温室气体排放、臭氧层遭破坏等等都与之有关。 (资料来源: http://database.cpst.net.cn/popul/focus/artic/21216100618.html ) 3 南极海冰正在融化 2002年3月,南极半岛的拉森B陆缘冰出现了大面积坍塌,一块相当于美国罗得岛州大小的冰山从这里脱离,坍塌面积创近30年纪录。科学家还发现,近年来从南极洲脱离的冰山正越来越多。有人怀疑,这与全球气候变暖有关。以拉森B为例,在过去50年中,它的体温上升了2.5摄氏度。取自南极冰芯的证据显示,从20世纪50年代开始,这一地区海洋冰的量减少了20%。Mark Curran和同事对取自南极Law Dome海岸冰芯中的甲基磺酸(简称MSA)的浓度进行了分析。MSA是由海水表面的海藻产生的,南大洋中海冰的存在会影响MSA的浓度。作者们显示,冰芯中MSA的含量与附近冬春季海冰边缘的位置有关。他们对比了过去22年中MSA的含量与卫星测量的海冰记录,发现这两者有较好的吻合。因此,Curran的小组将冰芯中MSA含量的记录追溯到了1840年,作为海冰范围的一个替代标志。由此得到的海冰消失的图像与其它来自如捕鲸的记录、企鹅的记录、早期航海记录、以及气候模型等完全一致。 (资料来源; http://china.sciencemag.org/china/scipak/2003/1114.shtml ) 4 臭氧洞漏能效应和地磁层漏能效应 新的模拟结果支持这样的观点:南极洲上空臭氧层的减少对南极的气候变化负直接责任。环绕南极的西风在最近几个十年中增强了。模拟的结果与观察到的气候变化一致,表明平流层的臭氧减少事件最终会影响到地球表面的气候 。这为我们在1999年提出的臭氧洞漏能效应和地磁层漏能效应提供了证据 。 太阳活动的循环变化对气候变化非常重要,臭氧在很大程度上放大了太阳活动周期的效应。到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收,7%被电离层吸收。太阳活动最强时,更多的射线照到地球。太阳辐射的变化幅度很可能只有0.1%~0.3%,但是,氟里昂、增强的太阳风和南极大气涡旋大量破坏南极臭氧,臭氧洞漏能效应和地磁层漏能效应使平流层变冷对流层变暖。收缩的平流层自转变快,膨胀的对流层自转变慢。这是赤道高空风产生的一个原因 。 实验发现,臭氧层损耗最严重的时刻多发生在极地长夜即将结束的时刻:日出破坏臭氧。研究人员认为,这是由于该地区空气中的浮质以及地表的积雪带来的一系列释放出溴或氯原子的化学反应引起的 。事实上,对氟里昂的研究导致大气氯离子层和钠离子层的发现,大气中的钠离子和氯离子是氯化钠光解的结果。氟里昂的光解、氯化钠和氯化氢的光解和电解都可以产生氯离子。我们曾指出,大气中的氯离子不仅来自氟里昂,而且来自温暖海水中NaCl的蒸发和光解、大气与海洋的放电作用(电解食盐水)、酸雨(富含CO2和SO2)对海水中CaCl2的复分解反应和火山喷发 。气温下降,海洋表面温度降低,将导致NaCl蒸发和CaCl2复分解反应的减慢。1998年6月到2000年6月持续两年的强拉尼娜事件使赤道东太平洋表面海水从1998年6月到2001年末一直处于低温状态,1998-2000年强拉尼娜事件导致了2002年臭氧洞的快速弥合;反之,2002年厄尔尼诺事件导致2003年南极臭氧洞的异常扩大。这是海气相互作用的典型事件, 也是臭氧洞与厄尔尼诺事件相关的原因 。 高空的物质分布与物质的密度有关。臭氧(48) 比氯离子(35.5)重,比氯分子(71)轻。两极的极昼和极夜交替使氯在一年内因得失光照而在离子态和分子态之间反复变化,又因重力作用而穿梭于臭氧层,对流层在极昼开始后迅速膨胀形成的绕极大气涡旋起强化作用 。这是两极在极昼初期形成臭氧洞的基本原因。臭氧洞漏能效应使被臭氧层阻隔的2%太阳能由平流层进入对流层,导致南极平流层变冷对流层变暖。南极大陆边缘的海冰大量融化,打开德雷克海峡的海冰开关,减弱秘鲁寒流,进一步增强厄尔尼诺现象。与此同时,增高的海洋表面温度使更多氯元素从海洋进入大气,使臭氧洞进一步扩大。 过去人们认为,破坏臭氧的含氯化合物都是人为产生的。最近发现,天然生成的溴也是臭氧的破坏者 ;由腐烂植物所产生的氯化碳氢化合物在土壤、沉积物和天然水中的分布比无机氯更丰富 。W.H. Casey指出 ,这个发现带有惊人的社会和科学意义。 这些新发现再次证明:全球变暖和南极臭氧洞的形成,既有人为因素,也有自然因素 。我们在2000年就指出,海底甲烷通过海底锅炉效应进入大气是温室效应的重要因素 。一项新的研究发现了表明海底甲烷的大量释放与4万年前全球变暖的时期有关的直接证据 。 我们必须关注地磁环境的异常变化:地球磁场正在不明原因地迅速减弱。在过去的160年中,磁场强度令人吃惊地减少了10%。如果地球磁场变得更弱的话,便很容易受到来自太阳和太空中的高能粒子的侵害。计算机模型也表明,如果两个磁极的强度继续减弱,则来自太阳的大型质子风暴便可能使高达40%的地球高纬度臭氧被破坏,每次的破坏时间将长达数月至一年之久(资料来源: http://www.hx863.com/nf_ivindex.asp #)。这为南北极海冰融化提供了合理的解释,也为地磁层漏能效应和臭氧洞漏能效应提供了证据 。全球变暖可能与地磁场减弱有关。 参考文献 1.王瑀。地质学家研究发现:幼年地球拥有强大磁场。中国地震信息网。供稿源自:中国地质环境信息网 http://www.csi.ac.cn/kjdt/kjdt/458.htm 2.任霄鹏。《自然》:地球幼年期就拥有强大磁场。2007年4月06日 气象港。 http://qxg.com.cn/n/?fc=ndcid=0nid=11847 3.卢苏燕。联合国报告得出结论:全球变暖90%是人惹祸。2007年02月03日 10:48 新浪科技 http://tech.sina.com.cn/d/2007-02-03/10481368291.shtml 4.Nathan P. Gillett and David W. J. Thompson. 2003. Simulation of Recent Southern Hemisphere Climate Change. Science. 302: 273-275. 5.David J. Karoly. 2003, Ozone and Climate Change. Science. 302: 236-237. 6.杨学祥, 陈殿友. 2000, 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系. 地壳形变与地震, 20(3): 39~48. 7.杨学祥, 陈殿友, 宋秀环. 太阳风、地球磁层与臭氧层空洞. 科学(中文版), 1999, (5):58-59 8.Krishna L. Foster, Robert A. Plastridge, and Jan W. Bottenheim. 2001. The Role of Br2 and BrCl in Surface Ozone Destruction at Polar Sunrise. Science. 291: 471-474. 9.杨学祥. 2000, 大气氯粒子层的形成原因. 中国学术期刊文摘, 6(3):370~371 10.Kai Hebestreit, Jochen Stutz, David Rosen, Valery Matveiv, Mordechai Peleg, Menachem Luria, and Ulrich Platt. 1999. DOAS Measurements of Tropospheric Bromine Oxide in Mid-Latitudes. Science, 283: 55-57. 11.Satish C. B. Myneni. 2002. Formation of Stable Chlorinated Hydrocarbons in Weathering Plant Material. Science, 295: 1039-1041. 12.W. H. Casey. 2002. The Fate of Chlorine in Soils. Science, 295: 985-986. 13.杨学祥. 2000,对冰期和小冰期气候变化因素的探讨. 自然杂志. 22(6):358~362. 14.Kai-Uwe Hinrichs, Laura R. Hmelo, and Sean P. Sylva. 2003. Molecular Fossil Record of Elevated Methane Levels in Late Pleistocene Coastal Waters. Science. 299: 1214 -1217. 15.杨学祥.关注全球灾害频发的地磁环境 (2004-2-24) .光明网.光明观察.http://www.gmw.com.cn/3_guancha/2004-2/24/964001.htm http://www.envir.gov.cn/forum/2007/200711517.htm http://guancha.gmw.cn/show.aspx?id=4682 http://www.gforce.cn/new1/shownews.asp?id=135 『科技 』 气候变化被忽略的重要因素:地磁场强度的长期减弱(转载) 作者:675443227 提交日期:2009-09-23 12:48:00 访问:7 回复:0楼主 气候变化被忽略的重要因素:地磁场强度的长期减弱 杨学祥 光明观察刊发时间: 2007-6-10 15:39:42 http://guancha.gmw.cn 美国地球物理学家进行的一项最新研究表明,地球在32亿年前就已经拥有相当强大的磁场。地球上一些特定的岩石中含有微小的长石或者石英晶体,这些纳米级的磁包合物在快速固化的过程中记录下了地磁场的信息。以往,科学家从岩石中得到的唯一数据表明,当时的地磁场强度可能只有现在的十分之一。科学家表示,这说明在地球的最早期阶段,地磁场就已经可以很好抵御太阳风,从而使地球大气层没有被逐渐剥离,地球上的生物也免于遭受致命的辐射。专家表示,对于地球早期过程的深入了解,将对大气层和生命进化研究具有重要意义 。该成果发表在2007年4月5日的《自然》杂志上 。 联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2日发表的第四份气候变化评估报告梗概说,从1750年开始,全球二氧化碳、甲烷以及氧化亚氮的含量一直以惊人的速度增加,目前已经远远超出工业革命前的水平。二氧化碳的增加主要是人类使用化石燃料所致,而甲烷和氧化亚氮的增加主要是由于人类的农业生产活动。最近50年来的增温迅猛很大可能是由人类活动产生的温室效应引起的 。 除了温室效应之外,全球变暖可能地磁场减弱有关。历史数据表明,温暖气候不仅与大气中高浓度的温室气体对应,而且与低强度的地球磁场对应;反之,寒冷气候不仅与低浓度的温室气体对应,而且与高强度的地球磁场对应 。 研究表明,20世纪80年代全球迅速变暖与平流层臭氧急剧减少密切相关 ,而60年代降温与同期平流层臭氧含量增加一一对应。地磁偶极矩近百年来减少5%,与气温变暖和臭氧减少相对应,而60年代地磁偶极矩波动变化。这表明,地磁变化、臭氧变化和气温变化起源于同一变化机制。地磁层阻挡太阳高能粒子进入大气层是强地磁场对应冷气候的原因 。 根据米兰科维奇天文冰期理论,地球轨道三要素有2(近日点进动周期)、4(黄赤交角周期)、10万年(地球公转轨道偏心率周期)的变化周期;冰芯同位素测量得到冰期与间冰期的气候变化也有2、4、10万年变化周期;地磁场强度也有2、4、10万年变化周期 。近百年来全球变暖可能与地磁场减弱有关。 新华网2002年4月2日专电:日本政府系统的产业技术综合研究所日前发表新闻公报,称该所对230万年的海洋沉积物进行测定后认为,地磁在以10万年为一个周期发生着变化。公报说,这些海洋沉积物是从新几内亚岛附近海底取出来的,长度达42米。该所科学家山崎俊嗣等使用高灵敏度的磁强计对其中的微粒进行了测定,结果发现,地磁强度和磁倾角在以10万年为一个周期发生着变化,这与地球公转的椭圆形轨道的变化周期及冰河期的变化周期相一致。据认为,这是沉积物中所含有的磁铁矿等的微粒受到了地球公转轨道变化及冰河期变化的影响的结果 。 新的模拟结果支持这样的观点:南极洲上空臭氧层的减少对南极的气候变化负直接责任。环绕南极的西风在最近几个十年中增强了。模拟的结果与观察到的气候变化一致,表明平流层的臭氧减少事件最终会影响到地球表面的气候 。这为我们在1999年提出的臭氧洞漏能效应和地磁层漏能效应提供了证据 。 太阳活动的循环变化对气候变化非常重要,臭氧在很大程度上放大了太阳活动周期的效应。到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收,7%被电离层吸收。太阳活动最强时,更多的射线照到地球。太阳辐射的变化幅度很可能只有0.1%~0.3%,但是,氟里昂、增强的太阳风和南极大气涡旋大量破坏南极臭氧,臭氧洞漏能效应和地磁层漏能效应使平流层变冷对流层变暖。收缩的平流层自转变快,膨胀的对流层自转变慢。这是赤道高空风产生的一个原因 。 科学家的近期研究表明,地球磁场正在迅速减弱。在过去的160年里,磁场强度令人吃惊地下降了10%。12月11日美国地球物理协会会议上的一份报告指出,即使这只是个暂时现象,地球的大气层也可能会受到某种损害。磁场减弱使得地球容易受到来自太阳和太空的高能粒子的伤害。当太阳粒子长驱直入到地球已被削弱的磁场保护罩中去的时候,越来越多的卫星可能遭到破坏。计算机模型也表明,如果偶极子磁场继续减弱,大规模太阳风暴中的质子流将在几个月至数年内毁掉地球高纬度地区40%的臭氧 。 科学时报2007年6月6日讯工业革命以来的400年中,在人类活动的作用下,温室气体排放导致的全球变暖有明显上升趋势。这一增暖现象引起了科学界和人类社会的极大忧虑。然而,由美国国家科学院、国家工程院、国立医学研究院和国家研究理事会联合组成的过去2000年地表温度重建委员会,对过去2000年温度重建结果进行评估后认为,当前全球变暖的幅度是否超出自然变率的范围还有待商榷。人类究竟处于地球演变历史的哪个周期之中,它在地球演变历史上的地位和作用如何,科学家还有许多尚未解答的问题。该成果的研究报告已于2006年底以美国国家科学院国家研究理事会的名义公开发布,并由美国国家科学院出版社正式出版 。 葛全胜等利用中国物候记载重建了过去2000年中国东部的温度,认为中国汉唐和宋元时期比较温暖,其中元初比20世纪80年代以来的温度约高1℃。该成果与Mann等人20世纪后期是过去1000年以来北半球最温暖时段的观点不符,在《全新世》上发表后,曾引起国际全球变化领域的较大反响 。 葛全胜说:这说明,我们对全球变化的认识和研究还有很长的路要走。不仅如此,温室效应的过渡夸张也有悖于气候历史和气候演变的基本理论。我们多次提出,地磁场强度的长期减弱是气候变化中被忽略了的一个重要因素,它可能是气候变化的地球轨道理论的指示器 。 参考文献 1.王瑀。地质学家研究发现:幼年地球拥有强大磁场。中国地震信息网。供稿源自:中国地质环境信息网 http://www.csi.ac.cn/kjdt/kjdt/458.htm 2.任霄鹏。《自然》:地球幼年期就拥有强大磁场。2007年4月06日 气象港。 http://qxg.com.cn/n/?fc=ndcid=0nid=11847 3.卢苏燕。联合国报告得出结论:全球变暖90%是人惹祸。2007年02月03日 10:48 新浪科技 http://tech.sina.com.cn/d/2007-02-03/10481368291.shtml 4.E. E. Milanovssky. 地球脉动表现、级别及与古地磁的联系。地学前缘。1997,4(3):47-64 5.杨学祥, 陈殿友. 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系. 地壳形变与地震,2000,20(3):39~48 6.杨学祥, 陈殿友. 火山活动与天文周期. 地质论评, 1999, 45(增刊):33~42 7.杨学祥. 厄尔尼诺构造运动的周期证据. 中国学术期刊文摘, 2000, 6(2):201~203 8.杨学祥. 全球变暖、构造运动与沙漠化. 地壳形变与地震. 2001, 21(1):15~23 9.杨学祥.关注全球灾害频发的地磁环境 (2004-2-24) .光明网.光明观察.http://www.gmw.com.cn/3_guancha/2004-2/24/964001.htm 10.Channell J E T, Hodell D A, McManus J and Lehman B. Orbital modulation of the Earths magnetic field intensity. Nature. 1998, 394: 464-468 11.杨学祥, 陈殿友. 地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期. 见:中国地球物理学会年刊2000. 武汉:中国地质大学出版社, 2000. 307 12.杨学祥. 地磁层和大气层漏能效应. 中国学术期刊文摘, 1999, 5(9):1170~1171 13.日科学家发现地磁变化周期为10万年。中国教育和科研计算机网。据新华网    http://www.edu.cn/20020402/3024090.shtml 14.Nathan P. Gillett and David W. J. Thompson. 2003. Simulation of Recent Southern Hemisphere Climate Change. Science. 302: 273-275. 15.David J. Karoly. 2003, Ozone and Climate Change. Science. 302: 236-237. 16.琛航编译。美科学家发现地球磁场正在不明原因迅速减弱。新浪科技讯。转自《新浪网》 http://nst.pku.edu.cn/article.php?sid=4125 17.Irion. Earth's Waning Magnet. ScienceNOW 12 December 2003: 1 18.全球变暖幅度未必超出自然变率范围。2007年6月06日 气象港。据中国科技信息网站。 http://qxg.com.cn/n/?cid=0nid=13107fc=nd 19.杨学祥. 全球变暖可能与地磁场减弱有关. 2007-6-7上海环境热线.绿色论坛. http://www.envir.gov.cn/forum/2007/200711517.htm http://guancha.gmw.cn/show.aspx?id=4682 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=257154
个人分类: 科技点评|5584 次阅读|0 个评论
[转载]专家:磁场正在迅速减弱
杨学祥 2010-9-26 11:17
地球磁极面临大反转 ? 专家 : 磁场正在迅速减弱。新民网。 2010-09-26 10:20 来源:中新网。作者:刘洪宇。 http://news.xinmin.cn/rollnews/2010/09/26/6998326.html 地球磁极面临大反转 ? 专家 : 磁场正在迅速减弱。中国网。时间: 2010-09-26 10:20:49  来源: 中国新闻网。刘洪宇。 http://news.china.com.cn/rollnews/2010-09/26/content_4485202.htm 地球磁极面临大反转 ? 专家 : 磁场正在迅速减弱。新华网。 2010 年 09 月 26 日 10:36:09  来源: 辽宁日报。记者 刘洪宇。 http://news.xinhuanet.com/tech/2010-09/26/c_12606638.htm 地球磁极面临 大反转 ? 专家称磁场正在迅速减弱。中国经济网。 2010 年 09 月 26 日 10:39 来源:辽宁日报。刘洪宇。 http://sci.ce.cn/yzdq/201009/26/t20100926_21848193.shtml
个人分类: 科普文章|3103 次阅读|0 个评论
[转载]地球磁极面临大反转?
杨学祥 2010-9-26 10:15
地球磁极面临大反转? 来源: 辽宁日报 关键字:地球磁场;地球磁层;太阳风暴;环形电流;核幔边界 作者:刘洪宇 2010-09-26 06:57    责任编辑: 李淼川,天津网。 http://www.tjrb.com.cn/tianjin/tjwy/201009/t20100926_1895541.html 刘洪宇。对话杨学祥地球磁极面临大反转?辽宁日报 A5版 2010-9-26 http://epaper.lnd.com.cn/lnrb/20100926/index.htm 地球磁极面临大反转? 专家:磁场正在迅速减弱。中国新闻网。2010年09月26日 10:13 来源:辽宁日报。本报记者/刘洪宇。 http://www.chinanews.com.cn/cul/2010/09-26/2554754.shtml
个人分类: 科普文章|2896 次阅读|0 个评论
带电状态是异常旱涝灾害发生的重要原因
杨学祥 2010-9-9 13:37
带电状态是异常旱涝灾害发生的重要原因 杨学祥 太阳磁场除了能够调制进入大气的高能粒子流外 , 可以通过某种 磁电 耦合 机制影响地球系统。太阳风磁场和地磁暴的相关性是明显的 , 也可以引起高层大气磁活动和环形电流的相应变化。 据研究,太阳活动与旱涝灾害、厄尔尼诺事件、世界流感的发生密切相关,其发生规律有待于进一步研究。有专家认为,太阳风的高能粒子流从两极进入地球,是形成地震的能量之一,极光是其在大气中的表现。磁暴是地震学家预测地震和灾害的手段之一。 人们普遍忽视地电和地磁的存在,认为它们太微弱,几乎难以发挥作用。事实并非如此。一个偶然的机会,我发现一片树林明显地向北方倾斜,原来北部有平行的高压电线,电磁能对树林而言竟比太阳光更具有吸引力。地磁场的异常变化使地表地电场也发生变化,形成地电正异常区和负异常区。地表水从地电正异常区蒸发到高空,带的是正电;从地电负异常区蒸发到高空,带的是负电。由于同种电荷相斥,异种电荷相吸,带有异种电荷的云团最容易相互吸引而形成雷雨。相反,带有同种电荷的云团相互排斥,形成该地区的干旱。冰岛、非洲中西部和南大西洋是三个负电异常区,它们之间的地区是明显的干旱区,其中就有最干旱的撒哈拉沙漠;其两侧的北美洲和亚洲是正电异常区,在正、负异常的交界带,是高降水量区。当 电 磁异常区发生变动时,电场的强度和极性也发生相应变化,由此引起的降水量改变导致全球旱涝灾害在不同地区发生 。改变云团的带电状态是异常旱涝灾害发生的重要原因。 谈 到地质变化,地磁地电还是与地震有密切关系的,现在的地震观测的一个重要手段就是对地磁(电)的监测。至于内在的机理,举个例子,携带大量磁性粒子的地下的岩浆因为失去地磁的束缚而改变流向和流速,而岩浆流向的改变将使地球固有板块的运动规律发生变化,而岩浆流速的降低将使岩浆自身的温度平衡机制遭到破坏,使地球不同部位之间地温温差增大,这将会产生地震频率和强度的增加。 图1 世界降水量分布和异常地电场(据网上资料修改)
个人分类: 全球变化|6011 次阅读|0 个评论
大灾难地磁场极性倒转
wangdw 2009-11-15 07:59
大灾难地磁场极性倒转 地磁场由主磁场、变化磁场和地壳磁场组成,地磁场随时间的变化主要包括主磁场的长期变化与变化磁场的短期变化 . 地磁场的长期变化包括非偶极子磁场的西向漂移与偶极子磁场的变化,还包括地磁场极性倒转。用通俗语言来说,就是现在的地磁南极变成北极,而现在的地磁北极则变为南极。 磁场倒转的一种可能模型( Cox 模型)认为极性的反转首先是场强的衰减 , 在几千年内场强衰减为原来的三分之一 , 同时偶极子轴有约 30 0 左右的摆动 , 然后沿不规则的途径移到相反的极性 , 场强开始上升 . 其时间间隔为 10 3 到 10 4 年 . 过渡时期地磁场变得很弱 . 我们一般知道,阳光、空气和水是人类生存不可缺少的条件。但是,还应加上地磁场。因为地磁场包在地球周围,形成磁层。而因为有了磁层就可以阻挡高速高温太阳风和宇宙高能粒子的轰击。磁层成为保护地球及人类的不可缺少的一道天然屏障。 在地磁倒转的较漫长过程中,磁层将会遭到极大破坏甚至在一些时间内消失。 . 当偶极矩变小时 , 磁层会收缩 , 磁层顶会逼近地球 , 对于磁暴极为重要的环电流也会改变结构 , 甚至难以形成 . 偶极矩减小到一定程度时 , 磁极要发生倒转 . 极性倒转会使磁层结构完全翻转过来 . 在倒转期间 , 磁极会移动到低纬或赤道附近 , 本来位于高纬的极隙区会出现在低纬地区 , 进而改变太阳风的能量输入 , 也会影响能量的纬度分布和经度差异 . 这将给人类带来极大的灾难 . 古地磁研究的结果表明 , 地磁场的倒转开始于前寒武纪 (600 百万年前 ), 在以后所有的地质年代都观测到了 . 地磁场的极性无疑是循环性地变化 , 正反极性的数目和平均时间间隔都是相同的 (0.22 百万年 ). 不过,地磁场最近的一次反极性事件发生在 2 万年前的 1 万年期间内 . 是否新的一次地磁场极性反转快要到了 , 这是一个值得深入研究的课题 . 偶极子磁矩在十九世纪开始衰减至今 . 这说明偶极矩已经连续近 200 年内衰减,如果在今后保持以每年 4 10 19 Am 2 的速率连续衰减 , 则现在的 7.8 10 22 Am 2 需要约 2000 年衰减到零 . 当然 , 也有可能偶极矩的变化是波浪式的 , 即在今后还有增长的时期 , 那样的话 , 则衰减到零的时间就难估计了 . 不过 , 1555 年到 19 世纪 , 偶极矩基本上变化不明显 . 在偶极矩变化方面基本上能满足 Cox 模型所要求的 , 在几千年内场强衰减为原来的三分之一 . 但这是起码在数千年之后 . Cox 模型还有另外一个条件 , 那就是偶极子方向的变化要有 30 0 左右的摆动 . 根据分析的偶极子轴方向的变化远远达不到这一要求 . 尽管在 1555 年之后 , 20 世纪之前 , 大约 350 年间经度变化在 7 0 左右, 纬度变化在 50 0 左右,也没有摆动现象 . 20 世纪的 100 年内经度变化在 3 0 左右, 纬度变化只在 1 0 左右,地球磁南极的位置变化不明显 离 30 0 差得很远 . 可见现在根本不存在地磁场倒转的可能 .
个人分类: 地磁|5653 次阅读|1 个评论
地磁场与人类生活点滴
wangdw 2009-10-25 09:29
地磁场与人类生活点滴 (对不起,主页上显不出指数,打开就可以了) 地磁场是个弱场。因为太小了,用一般单位数就太小,所以用一个小的单位,叫 nT , 1nT = 10 -9 T ( Tesla ),1 T = 10 4 ┌ (高斯),这样地磁场就大概有 60000nT(=6 10 -5 T) 了。 我们一般知道,阳光、空气和水是人类生存不可缺少的条件。但是,还应加上地磁场。因为地磁场包在地球周围,形成磁层。而因为有了磁层就可以阻挡高速高温太阳风和宇宙高能粒子的轰击。磁层成为保护地球及人类的不可缺少的一道天然屏障。 人的心脏磁场约 10 -9 T ,头部磁场 10 -12 T ,肌肉磁场 10 -10 T ,眼睛磁场 10 -12 T. 。 为此,医院就用磁共振仪等检查身体。 在生活中,睡觉是头朝东最好,头朝北最不好。这样,我们的床东西向放好,南北向放时头要尽可能朝南。(本人在这方面没有研究,抛砖引玉而已,供参考)
个人分类: 地磁|4100 次阅读|2 个评论
“中国科学技术大学校友文库”之二:《地球电磁现象物理学》
why2084 2009-8-7 17:12
书名:地球电磁现象物理学 作者:徐文耀 备注:十一五国家重点图书 购书网址: 中国科学技术大学出版社网上书店 本书一出版即被国家地震台网采购 200 册作为行业的内部培训教材 内容简介: 地磁场是地球固有的基本特性,是人类和整个地球生物圈生存的重要环境条件之一。本书从形态学和物理起源两个方面分别介绍了组成地磁场的四个主要部分:主磁场起源于地球外核的磁流体发电机过程,约占总磁场的95%,它控制着地磁场的全球分布特征,并经历着缓慢的长期变化和极性倒转;地磁异常场起源于地壳岩石的磁性,与地壳岩石成分、热状态及其形成时期的地磁场有关;变化磁场起源于电离层和磁层的电流体系,虽然只占总磁场的1%,但是它包含着有关地球空间电磁环境和空间天气的丰富信息,并为地下电性的探测提供了场源;感应磁场是由外部变化磁场在地球内部产生的感应电流引起的,反映了地球内部的电磁性质。本书的读者对象是地球物理和空间物理科学工作者,也可供有关专业读者参考。 作者简介: 徐文耀,中国科学院地质与地球物理研究所研究员,1944年生,1966年毕业于西安交通大学数理系力学专业。1967年分配到中国科学院兰州地球物理研究所工作,从事地磁、地震预报、震源物理研究。1978年考取中国科学院地球物理研究所研究生,在科大研究生院攻读地磁与高空物理学。1979~1982在美国国家大气研究中心高山天文台工作和学习。1983年获理学博士学位。此后一直在中国科学院地球物理研究所(后来与地质研究所合并)工作,主要从事地磁和空间物理研究,先后在中、美、英、法、日、瑞等国学术刊物上发表论文170余篇。
个人分类: 好书共赏|2914 次阅读|0 个评论
从地磁变化看地球的生命
moxj 2008-11-28 20:23
http://news.xinhuanet.com/employment/2006-09/06/content_5054252.htm 今天有个同学从旧公寓搬到我们新宿舍这边来住,整理床铺的时候问我头朝那面睡合适一点.一看有这么一个机会,我马上回答:科学网里有专业的医疗保健选手,你要多上来学习. 有很多人都知道人体会受地磁场的干扰,医生建议大家头朝北面睡觉.而且心脏一般在靠左的地方,为了减轻它的负担,可以弓身向右侧身睡觉. 然而一帮搞地质的在一起聊起这个磁场来,当然就扯的比较远了.由于现在对地磁场的监测更加精确了.所以不少人会关注地磁场变化和构造活动的关系.我们人类的安全监测网将会不断的完善.相互印证,更加科学.但这个问题我不懂,今天也不乱想. 讲下磁场和一个地质理论的故事.是关于板快理论发展的事情.很早就写过一篇《 站在世界屋脊看板块理论的中国人-其中一个小学生的遐想 》的胡话.今天简单介绍下这个理论逐步走向成熟的一个证据. 早在 19 世纪,人们就发现地球上的有些岩石磁性方向和现在地磁场是反向的.后来人们得知很多星球,包括太阳在内都会有磁场倒转的现象.本来前写天想专门写这个话题,但最近经常要加班就忘了.说到这里,不是学这个专业的人,一定会想起电影里的地磁倒转事件,那时我们的很多仪器都失效了,地球上一片混乱.甚至地质历史上的生物灭绝就和这个有密切关系.其实这是一个地球的正常现象,前几天的新闻里不是大家都看到蜘蛛在失重的状态都很快就恢复正常,可以织出完美蛛网吗?当然新的研究也发现一些动物是在利用地磁迁徙,他们身体里有些分子有指南针一样的作用,比喻有种叫蓝光受体的东西被不少科学家研究.下面的简短介绍可以让你了解一点这种地球事件. 当人们提出大陆漂移的时候,有两个分别叫瓦因和妈修斯的人联系到地球上的磁场倒转现象提出了一个问题:既然地球的磁场是会不断倒转的,而海底的板快又是不断生长的.那么新长出来的板块就保留了当时的地磁方向.这样海底板块不断生长推移将会出现相反方向磁条带在整个大洋板快交替出现.结果有另外以为军队出生的船长对这件事情很有兴趣,在大洋里连续取样,证明了这个想法.这样先前的板块理论重新获得新生.另外人们在陆地上随时间不同钻取的样品也表明这种情况,后来在海底钻探垂直取样(越到深部代表越老时代的沉积)结果有很好的吻合.(记忆不一定准确,附一张下面的图容易理解,百度是个什么网,连点基础的东西都搜不到,以后看到再修改吧) 其实关于地球磁场的问题有很多人感兴趣,关于地球磁场的模型也很多,比较被接受的一种是发电机模型,其中有很多问题,比喻温度超过居里点怎样具有磁性的问题,当然由于地球内部的高温高压环境和地球上不同,所以有的东西是很自然的事情.最近地球磁场正在减弱,历史上这种情况可能是倒转的前兆.但用双发电机模型在计算机中计算模拟,也有恢复正常的可能,这种模拟和实际结合的比较好.(可惜我关注过的问题都没有留下资料和图片) 就此停下吧,这个话题因该做个系列聊的,而且可以提出不少问题想法,但今天看到这个网有人提醒大家比赛专门设了科学奖,我就把今天以后的文章都冒昧放在科普里吧,可能有不少错误,故事也不完整,如果有人讨论,我会在留言回复里向您学习,积极和您讨论.
个人分类: 科普思考|4708 次阅读|0 个评论

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-5-12 08:35

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部