游荡的地磁幽灵

发明了指南针以后，人们对于地磁有许多了解，但是对地磁的本质仍然弄不清楚，有人猜想地磁来自天外大熊星座尾部的那颗北极星，因为地球的自转轴正好指向这颗星。但是后来发现，北半球的磁极不是正好在地理北极上，现在的磁极在北极以南 1600 公里加拿大北部的冰原上。科学工作者测出了地理北极和地磁极之间相差的角度，他们把这一偏差叫做磁偏差。例如，北京的磁偏角是向西偏 5°56′。

世界上最早发现磁偏角的人是我国宋代的科学家沈括，他在公元 1087—

1094 年著的《梦溪笔谈》一书中就记述了他的发现，他测出磁针指的不是正

南，而略有些偏东，此发现比欧洲要早 400 多年。欧洲直到哥伦布在 1492 年横渡大西洋的时候，才明确地发现磁偏角。

磁偏用的测量首先是由航海家做的，因为他们需要精确的方向，水手白天借助太阳，夜晚要看星星来决定航向，这是自古以来的方法，但是在看不见太阳和星星的日子里，就只能依靠罗盘。因此，他们对于罗盘里的磁针是不是正好指北非常关心。1436 年布兰科曾在一本地图集中标出了磁偏角，而且指出磁偏角不是到处相同的，但是没有被大家所接受，直到哥伦布的航行磁偏角才逐渐被人们接受。

虽然首先发现磁偏角的是我国，但是对它进行深入的研究却在欧洲。吉尔伯特为了解释地球的磁性，曾经把一块大的天然磁石磨成一个大球，他把这个磁球称为“小地球”，他在上面画出经纬度，并把磁针放在不同的位置上进行实地测量，发现磁针总是指向两个磁极。因此，他认为磁偏角应该有规律，因为磁针的延线都要通过磁极。

根据这样的理论推证，吉尔伯特认为，磁偏角按照地理的经度应是有规则的变化的。他对于航海家实地测出的磁偏角变化则表现出不屑一顾。把那些海图叱之为“是荒谬的不能再荒谬了”。因为图中标出的磁偏角不符合一定的规律。

意大利科学家伽利略在评价吉尔伯特时说：“他伟大到令人妒忌”。但是吉尔伯特对于磁偏角的论证，则未免过于相信推理了。

推理不能完全代替真实的东西，只有实践才是检验真理的唯一标准。物理学的规律所受到的检验是最严格、最“残酷”的，在它说明成千上万的事实中，哪怕有一小点是与理论不相符的，就应该考虑理论的缺陷而不是去否定事实。

人们发现，地球上的磁极不仅和地理磁极不重合，而且更惊人的是磁极的位置在不断地变动，像一个游荡的幽灵。格雷沙姆大学教授吉利布兰德指出，伦敦附近的磁偏角为偏东 11°51′；而在 1622 年发现在同一个地方仅偏东 6°13′，在 1643 年又发现偏东不大于 4°。

磁偏角会随着时间不同而发生变化，引起了许多科学家的重视，这是用一个固定的大磁球所不能解释的。天文学家哈雷，他因发现以他的名字命名的哈雷彗星运动规律而闻名。哈雷曾经提出地壳是由两个同心的磁壳组成，它们就像套在一起的象牙球一样相对转动，两个磁壳有 4 个磁极，在地面上观测到的磁极是合成的效果。由于两个磁壳缓缓地相对转动，使地面上观测到的磁极不断飘移。哈雷为了检验这个假说，曾经随船远航大西洋和太平洋，但是观测的结果并没有能证明他的假说。

如今坚硬的地壳仍然把地磁的秘密深深地埋藏在里面。地质科学家不断地测量着猜测着。1855 年，科学家曾仔细地测定过地磁极的位置。五年后再次测量，发现地磁极竟向西北移动了大约 112 公里。美国曾经发射一颗卫星

专门用来测量地球的磁场。科学家根据 200 余年观测积累的资料，推算出将

在 22 世纪即 2185 年地理的北极将和磁南极重合（可能有 20 年的误差）。这

将是历史上绝无仅有的事。目前处于加拿大的磁南极正以平均每年 7.5 公里

的速度（或者每昼夜 20.5 米）向地理北极移动。而处于澳大利亚的地磁北极

以更快的速度（每昼夜 30 米）向地理南极移动。

多少亿年以来，地磁的南北极一直在移动。历史上有一段时期，地磁的南极曾经位于朝鲜或北大西洋中部（地理北极和地磁南极相对应），甚至还有一段时间位于非洲。更奇怪的是，磁极的南北极曾经互相掉过位置！据估计在过去的 8 千万年中，磁极共颠倒过 171 次。为什么会产生这种颠倒呢？谁也说不清楚。

科学家是怎样知道地磁的变化呢？

这是通过对地质的研究得来的。史前的火山熔岩中含有天然磁铁矿。磁铁矿可以看成是由许多“小磁铁”组成的。在温度高的时候，这些“小磁铁” 的排列是杂乱无章的。但是，当熔岩冷却下来，逐渐变为岩石的过程中，这些小磁铁在地球磁场的作用，开始按照南北方向顺序排列起来，等到熔岩变硬以后，小磁铁的磁极方向就不能再转动了。因此如果知道这些岩石的生成年代，也就知道了那个年代的地球磁极方向。地球磁极颠倒变化没有明显的规律，从 3 万年到 200 万年长短不等。

生活在地球上的千千万万生物肯定在进化过程中必须适应这个磁场。长期以来人们普遍认为地磁强度太弱不足以影响动物的行为。但是通过人造磁场的研究，有些昆虫爬虫和鸟类都是以磁力线为导向。美国对一些大学生的试验也表明人的辨向意识也受地磁影响。

那么，生物的指南针藏在什么地方呢？

这指南针一定藏在指挥整个机体的司令部——大脑中。

在海豚的头内发现了被神经纤维所包裹的磁铁，在蜜蜂、鸽子和某些细菌中都发现了氧化铁的颗粒。人们还发现一种磁性细菌，细菌中的磁性与地磁有关。人们猜想，生物体内的磁粒正如一个罗盘引导着候鸟，从一个洲不远万里来到另一个洲；引导着褐蝶一年一度从北美洲东部到墨西哥中部，引导着鸽子正确地返回家园。

对于鸽子的松果体的研究，发现对磁场反应十分敏感。大脑实验证明，在鸽子的头部挂上一小片磁铁，鸽子就很难找到自己的鸽巢。松果体是大脑的一个重要部分，对于人类来说，大脑中的这个指南针可能已经不使用了。有的鱼类在回游时也借助于地磁场来定向，因为鱼的身体像一根导线一

样在地磁场中做切割磁力线的运动，鱼头和鱼尾便会带上不同的电荷，鱼类通过这些可以判断自己的航向。

从吉尔伯特到现在，科学家一直关注着地磁。地磁不仅为旅行者指引方向，它对地球的生态还有潜在的影响。人们猜想，每一次地磁磁极的颠倒都可能给地球带来一场毁灭性的大灾难。不过这些都是假说，地磁成因的秘密还没有完全揭开，科学家正在努力地工作。