地球是一个磁体吗?

既然我们前面已经提到了电磁现象同太阳系的形成有关,我们就有理由认为太阳系的天体都具有磁性。那么地球本身有没有可能就是一个磁体呢?事实上,学者们几个世纪以来一直在苦苦思考这个问题。

据史料记载,台利斯于公元前 550 年首次发现铁块可被某些磁化物质所吸引。他将这一发现与在亚洲矿区的马格尼西亚城附近发现的一块岩石联系起来,并对这一现象进行了说明。从那以后,“磁”这个词由此而得名。中国人曾发现被磁化了的铁针,如果给它标示出南北方向, 它就永远指向这两个方向,而在此之前,磁体很少引起人们的好奇心。1180 年,英国学者亚力山大·尼卡姆提到过类似于指南针一类的东西, 它能用来在海上导航,从而揭开了欧洲大航海时代的序幕。

1269 年,法国学者波特拉斯·皮尔格瑞纳斯首先开始对磁体进行了系统的研究。他发现所有的磁体中都有两个具有相反性质的极端——通常被称作北极和南极。一个磁体的北极可以与另一个磁体的南极相吸引,而两个不同磁体的北极或南极互相排斥。那么为什么一个磁性物体的北极会永远指向北呢?难道地球本身也是一个巨大的磁体吗?英国科学家威廉姆·吉伯特对这种可能性进行了深入的探讨。他将一块天然磁石打磨成一个球体,台利斯早先已首次研究过了这种磁性物质。1600 年, 在他出版的一部书中,他详细描述了一个指南针同它相邻的这个磁化了的球体之间发生了怎样的变化,而这种变化正如同在地球上表现出的情形一样。从而可以肯定地说:地球就是一个磁体。

可是,原因何在呢?有一种可能性就是地心中存在一块巨大的磁性物质,分别指向南北方。人们曾经推测,认为地球可能有一个铁心,这看起来像是一个答案。1895 年,皮埃尔·居里发现铁在温度高于 760℃ 时就会失去本身的磁性。然而地核的温度高出这个数值的可能性是相当大的,很显然,从一般意义上讲,地核不是一个磁体。

高温液态铁能导电,当液态铁旋动的时候,转动中的电流就会产生磁场。那么,地球的情况也是这样,只不过它不是一个普通的磁体,而是一个“电磁体”。1939 年,德裔美籍地理学家沃尔特·马瑞斯提出地球的自转造成地核中的“涡漩”,从而产生磁场。

目前,虽然人们普遍接受了这种说法,但问题仍然存在。地球的南北两极并不固定在地理的南北两极点上,而是在分别偏离地理的两极点约 1600 公里的地方。如果穿过地球内部,将它的南北两极用一条线连起来,就会发现这条线并不通过地心。再有,地球的两个磁极漂移不定, 随着时间的变化,磁场强度也有增有减。有的时候,磁场强度会降至为“零”,以后,又开始逐渐增强。有关地球磁场的工作过程中的一些细节尚不被人所知。