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為什么地球會(huì)有磁場(chǎng)

對(duì)于地球磁場(chǎng)的產(chǎn)生，古時(shí)曾流傳著它來(lái)自北極星的神話。隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)地球磁場(chǎng)的觀測(cè)不斷增多，對(duì)地球結(jié)構(gòu)的研究不斷深入，先后出現(xiàn)了許多學(xué)說(shuō)，試圖解釋地球磁場(chǎng)的產(chǎn)生，但并沒(méi)有一個(gè)定論。有人認(rèn)為地球內(nèi)部有一個(gè)巨大永磁體并導(dǎo)致地球磁場(chǎng)產(chǎn)生；有人認(rèn)為地球內(nèi)部有巨大的電流而導(dǎo)致強(qiáng)大電磁場(chǎng)形成；還有人認(rèn)為，是地球內(nèi)部放射性物質(zhì)所產(chǎn)生的熱量造成地球內(nèi)部溫差從而產(chǎn)生了電流并形成磁場(chǎng)；除此之外，關(guān)于地球磁場(chǎng)的學(xué)說(shuō)還有旋磁效應(yīng)、霍爾效應(yīng)、電磁感應(yīng)等。但以上這些假說(shuō)，沒(méi)有一種能夠充分解釋地球磁場(chǎng)的存在。

20世紀(jì)40年代發(fā)展起來(lái)的“發(fā)電機(jī)學(xué)說(shuō)”，到目前為止，可以大致解釋地球磁場(chǎng)各種已知的特點(diǎn)，在觀察、實(shí)驗(yàn)和理論研究中都取得了較多的證據(jù)，受到越來(lái)越多的人的支持，這也是目前研究和應(yīng)用較多的地球磁場(chǎng)學(xué)說(shuō)。發(fā)電機(jī)學(xué)說(shuō)認(rèn)為，地球內(nèi)部的導(dǎo)電液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)恒的電流，這種電流的作用形成了地球磁場(chǎng)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，地球物理學(xué)家用計(jì)算和模擬的方法證明，當(dāng)?shù)厍騼?nèi)核轉(zhuǎn)得比液態(tài)外核快，那么經(jīng)過(guò)幾千年就可形成相對(duì)穩(wěn)定的磁場(chǎng)，而在一定時(shí)期之后，其極性又可以反轉(zhuǎn)。不過(guò)，地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響地球磁場(chǎng)的因素又很多，因此這個(gè)假說(shuō)仍然需要進(jìn)一步的觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究。并且，這個(gè)假說(shuō)存在兩個(gè)難題：一是磁流體“發(fā)電機(jī)”的能量從哪兒來(lái)；其次，這個(gè)假說(shuō)需要有一個(gè)初始的磁場(chǎng)，而初始磁場(chǎng)是怎樣形成的呢？這些成為了懸而未決的地球物理學(xué)重大難題。

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為什么大陸能漂移

魏格納在大陸漂移假說(shuō)中曾試著解釋大陸漂移的動(dòng)力機(jī)制：地球自轉(zhuǎn)會(huì)造成兩種分力——向西漂移的潮汐力和指向赤道的離極力，由于潮汐力和離極力的作用，原本像船一樣漂浮的泛大陸破裂，并與底下較重的、黏性的硅鎂層分離，分別向西、向赤道作大規(guī)模水平漂移。但是，地球自轉(zhuǎn)造成的這兩種力實(shí)在太微弱了，根本無(wú)法驅(qū)動(dòng)大陸在洋殼上滑動(dòng)，所以大家并不認(rèn)同他的解釋。

隨著地球物理學(xué)的不斷發(fā)展，人們對(duì)地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)有了越來(lái)越多的了解，地質(zhì)學(xué)家逐漸開(kāi)始意識(shí)到大陸漂移的驅(qū)動(dòng)力可能來(lái)自地殼之下。20世紀(jì)50至60年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了更多的相關(guān)證據(jù)：海洋探測(cè)證實(shí)，海底巖層相對(duì)于陸地更加薄而且更加年輕；對(duì)海底某些地震震源帶的綜合研究，顯示出板塊在海底的一些大型斷裂帶發(fā)生俯沖；在對(duì)大西洋的勘探中，人們使用聲吶數(shù)據(jù)最終確認(rèn)，大西洋中部有一條海底山脈——大西洋中脊；美國(guó)“深海鉆探計(jì)劃”取到了深海巖樣，發(fā)現(xiàn)海底磁異常條帶沿洋中脊呈平行條帶狀對(duì)稱分布。

地質(zhì)學(xué)家綜合各方面的證據(jù)提出了海洋擴(kuò)張學(xué)說(shuō)，并最終發(fā)展出板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)。板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)認(rèn)為，地球的巖石圈并不是一整塊，而是被分割成許多構(gòu)造單元，這些構(gòu)造單元叫作板塊。全球的巖石圈分為歐亞板塊、非洲板塊、美洲板塊、太平洋板塊、印度洋板塊和南極洲板塊。太平洋板塊主要由海洋巖石圈構(gòu)成，除此之外，其他各大板塊都由海洋巖石圈和大陸巖石圈共同組成。在這些板塊下面有一個(gè)密度更大的半黏性圈層—軟流圈，板塊可以漂浮在軟流圈之上。同時(shí)，軟流圈內(nèi)部存在密度和溫度的差異，導(dǎo)致其內(nèi)部物質(zhì)可以對(duì)流，帶動(dòng)上方的板塊移動(dòng)。

一般說(shuō)來(lái)，板塊內(nèi)部的地殼比較穩(wěn)定，而板塊與板塊的交界處是地殼運(yùn)動(dòng)比較活躍的地帶。在板塊張裂的地區(qū)，常形成裂谷和海洋，如東非大裂谷、大西洋就是這樣形成的；在大陸板塊相撞擠壓的地區(qū)，常形成山脈，如喜馬拉雅山就是印度板塊在向歐亞板塊碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的；當(dāng)大洋板塊和大陸板塊相撞時(shí)，往往形成海溝，成為海洋最深的地方；海溝后方的板塊受擠上拱，制造出高高隆起的島弧和海岸山脈。

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