【技术创新】地球的地磁“心跳”

2016年5月12日

地球磁场被认为是由位于我们脚下3000公里外地核处的无穷无尽的炙热旋转液体铁形成。像一部自行车直流发电机的旋转导体一样，产生电流，形成不断变化地电磁场。其他磁源来自地幔和地壳中的矿物，另外电离层、磁气圈和海洋也起一定作用。由3颗Swarm卫星组成的ESA星群旨在精确识别和测量这些不同的地磁信号。这将为从发生在地球深处，到太阳活动导致的太空天气问题等许多自然过程提出新的见解。

图片提供：ESA/ATG Medialab

更大图片，请见：http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2013/10/Swarm_constellation。

　　基于欧洲空间局（ESA）3颗Swarm星座（三颗卫星组成）2年多的测量结果，地球磁场强度变化情况的详图正在绘制。2013年底发射的Swarm卫星正在对来自地核、地幔、地壳、海洋、电离层及磁气圈的不同地磁信号进行测量和解码，这样一项任务需要用几年时间完成。

　　地球内部和周围无形的磁场和电流产生了复杂力量，对我们的日常生活有着不可估量的影响。地磁场就像一个巨大气泡，保护我们免受来自太阳风冲击地球造成的宇宙射线和带电原子粒子的影响。但是，地磁场总是处于一种变化的状态。

　　在本周的生命星球研讨会（Living Planet Symposium）上推出的Swarm星群新成果指出了我们防护区域减弱和加强的位置，重要的是，明确了这些变化发生的速度。本文的动漫模拟图中展示了自1999年到2016年5月期间地球磁场强度及变化情况（由于受印刷载体所限，如需了解动漫模拟图，请访问本文底部所附的原文链接）。

　　蓝色表示弱的区域，红色表示强的区域。除了Swarm星座获得的近期数据外，CHAMP和Orsted卫星数据也用于地图创建。

　　地图清楚地表明，位于高纬度北美地区地磁强度减弱了3.5%，而亚洲地区地磁强度却增强了2%。南大西洋地区异常地显示为最弱区域，已经出现稳步向西进一步削弱2%的情况。此外，地磁北极朝着亚洲，向东移动。

　　第二幅动漫模拟图表明2000年到2015年间地球磁场的变化率。蓝色表示变化速度减慢的地区，红色表示变化加速的地区。

　　例如，近南非地区地磁场变化放缓，而亚洲的地磁场变化在加快。

　　地球磁场被认为是由位于我们脚下3000公里外地核处的无穷无尽的炙热旋转液体铁形成。像一部自行车直流发电机的旋转导体一样，产生电流，形成不断变化的电磁场。

　　人们认为地磁场强度的加速度变化与地球外核中流体铁的流动和振荡有关。

　　丹麦国家空间协会（DTU Space）资深科学家Chris Finlay声称，Swarm数据使得研究人员除了地表地区，还可以对地表以下的地核边缘位置的地磁场详细变化进行制图。研究人员意外地发现地磁场局部地区的快速变化似乎是地核中液态金属加速流动所致。

　　ESA Swarm任务负责人Rune Floberghagen补充说，在卫星发射后的2年半时间里，Swarm正在对地磁场及其变化进行精度相当高的绘图。数据质量确实很优质，随着数据继续被利用开发，这将为丰富科学应用铺平道路。

　　ESA创新性Swarm任务清晰地提供对地磁场变化的新的认识。进一步的研究结果将预期会对发生在地球深处以及由太阳活动导致的太空天气问题等许多自然过程提供信息资料。

　　接下来，这些信息肯定会更好地解释全球和一些地区的地磁场减弱原因。

　　原文题目：Earth's magnetic heartbeat

　　资料来源：https://earth.esa.int/web/guest/content/-/article/earth-s-magnetic-heartbeat

　　（王化编译,殷永元审核）