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1、地球磁场的倒转解迷 刘叙义 2019 年 3 月 1 日八大行星绕阳转，地球幸运居中前，黑夜月亮相做伴，冷热适度水气环。 地幔地核转速变，磁场高悬天穹帆，屏蔽太阳离子链，减少辐射生物圈。 地球磁场屏蔽太阳离子辐射，保护地球生命安全，磁场是人类文明时代的天 穹保护伞。现在发现地球磁场许多无规律的衰减变化，成为人类对地球磁场安全 的疑惑和忧虑，地球磁场变化的现状表现主要有：1、地球曾多次发生过磁场倒转，磁场逐渐减弱、消失、倒转。2、地球曾发生过磁场方向、强度的波动。3、地球现在的磁场逐渐减弱，磁极在移动逐渐移向极点。在地球45 亿年的生命历程中，地磁的方向已经在南北方向上反复反转了好 几百次。近7
2、800 万年，地磁反转的平均间隔时间为45万年，但在最近的78万 年内里没有发生过反转，反转周期不规律。地球可能存在过多代生命文明周期， 考古发现地球好像有史前断代的高度文明时代的遗留痕迹。现在科学基本认定，地球分三层结构，地壳、地幔、地核。地核由于压力巨 大，铁、镍原子高温下被挤到一起形成一个固态金属球，地幔就是火山爆发喷出 的岩浆含有电荷。由于各层之间具有的粘滞性、滞后性、运转惯性及运转的主从 关系性质，这些性质共同决定了星地碰撞与地球磁场生成变化的因果关联特点。地球磁场极点会移动，磁场强度会波动、减弱、消失、磁场方向会倒转。这 些磁场变化都是自然规律的表象，造成这些现象的原因是什么？众说
3、纷纭各种推 理假说很多，基本都无法全面解释清楚发生地球磁场变化的这些疑惑现象的原 因，还把简单的问题神秘化复杂化了。最简单的原因往往才是最科学的真理，小 行星与地球发生随机碰撞，能最简单最全面地解释清楚所有地球磁场变化疑惑 的动力因果原因。下面是核幔同向核速滞后、核幔同向同速、核幔同向地幔减速 与地幔反转的地幔与地核角速度的对比示意图。图2：核幔同速（地核 磁场消失）图1:核幔同向（地核 转速滞后地幔）图3：地幔减速（地核图4：地幔反转（核幔反超速地幔磁场倒转）向旋转磁场倒转）地球结构分三层，地壳、地幔、 地核，地球自转地壳同步旋转，地壳 带动地幔，地幔带动地核旋转，因为 地幔是液体，两两层之
4、间具有粘滞带 动效应。同时还具有角速度逐层滞后 减小的运行特征（如右图5-网选）如同一盆粘稠大米粥中间飘着一 个小木球，转盘上的盆以某角速度转 动，大米粥转动角速度滞后一点，小 木球转动角速度更滞后一点。刘广润、张宏泰合著的地球磁极倒转的星地碰撞成因一文，提出了磁极 倒转是星地碰撞的结果。文章称：地球磁场多次发生南北磁极位置的变换，即极 性倒转，这已为大家所公认，但造成这种极性倒转的原因，则是迄今未能很好解答 的一个难题。基于地球磁场的发电机效应理论和星地碰撞的动力效应研究，探讨 了外星撞击地球造成地磁场极性倒转的可能性。研究表明，当外星沿与地球自转 的正逆不同方向撞击地球时引起的地球转速快慢
5、变化，可导致地球内部核、幔圈 层之间的转速相对快慢关系（相对运动方向）发生改变，从而受其控制的液核涡旋 方向及相应的地磁场方向也会随之改变，于是就形成地磁极性倒转。这是一个新 的思路，它给地磁极性倒转提出了一个简明的动力机制解释。根据现在通行理论认为，固体铁质物质构成地核，地球磁场是因为地球自转 时，地幔含有电荷与地核内外转速差造成的磁场发电机效应后自励产生的磁场。严格地说按照物理学定义，地球 磁场的产生不能叫发电机效应，而是 电流的磁场效应即电动生磁效应。区 别于普通的电流磁效应，普通电流线 圈内的铁芯是不动的，地球地幔里的 地核铁芯是与地幔一起转动的，地核 比地幔运动的滞后效应造成了地球的
6、磁场效应。科学家扬诺夫斯基1982年计算地幔与地核转速差值为001cm/s时，即可产生地球磁场。 （如上图 6-网截）地球磁场逐渐减弱是由于地幔带动地核运动，地核角速度逐渐接近地幔角速 度运转，角转差率逐渐减小所以磁效应逐渐减弱。这是电磁学一个新发现的规律， 电流角速度与磁芯角速度的角转差率也决定磁效应的强弱。当地幔与地核逐渐运 行趋于同步时，地球磁场减小趋于消失相当于空芯通电电感线圈的磁场。太阳系八大行星 6 个逆时针方向自转，金星顺时针方向自转，天王星躺着由 北向南自转。自转周期由9小时50分到 243天都有，方向与周期都毫无规律可 言，这正符合星球自转是由小行星与星球随机碰撞造成的的原因
7、假设。地球磁场会倒转，磁场强度逐渐减弱-消失-倒转-增强。这是小行星逆向切 向碰撞地球的结果。大碰撞使地球地壳发生反向旋转，地幔逐渐跟随减速，磁场 强度逐渐减弱，当地幔运转与地核运转同速时，地球磁场消失，然后地幔继续减 速-停止-反转-增速，地核滞后跟随，磁场发生减弱-消失-倒转-增强的倒转过程。地球磁场除倒转还会发生方向、强度的波动。磁场强度波动可分两种情况， 与地球运转同向碰撞，增强磁场强度是第一种波动，为增强磁场的单向波动。 与地球运转反向碰撞但未改变地球旋转方向，减慢地球自转速度，这是第二种 情况，磁场强度会出现减弱-消失-倒转-增强-减弱-消失-再倒转的磁场波动，这是 一种双向波动，
8、是小碰撞减慢地球转速造成的结果。地球磁极在移动，近100年每年 度不同造成的。碰撞之后地壳的转轴平均10km速度移向极点。这是上一会立即改变通过南北地面处的新极次星地碰撞与再上一次星地碰撞的角 点。由于地心的惯性和地幔的粘滞与滞后效应，磁场极点还在原来的磁极 点处，但磁场方向会发生趋向地壳自 转轴方向的逐渐转变，此磁极点会在 地壳自转的牵动下，逐渐向新地轴极 点靠近运行（如右图 7-网截）。图 7 ：北磁极的 200 年移动路径（磁极逐渐往北极点方向移动）磁场变化周期不规律对应于星地碰撞是天文随机事件本身就无规律。 通过地震波的探测分析，最近科学家检测到现在的地核转速高于地幔转速。如果确实是这
9、样，应该是现的地球磁场，正处于图3所示的地球自转减速后的阶 段，地壳减速，地幔减速，地核由于惯性会超过地幔速度。但这个超速会逐渐减 慢，与地幔等速时磁场消失，然后磁场反向再逐渐增强（图7-2纵轴左边磁场曲 线）。这也间接说明，78万年前地球遭受的是一次较大的反向碰撞，这是一次 双向波动的前半波磁场减弱阶段，接着是磁场消失磁场倒转。这不是一个好消 息，因为磁场倒转不是瞬间完成，需要经过1万年的磁场消失时间。如果地核速度小于地幔速度，地球磁场会一直逐渐衰减，衰减到何时何值能 保持稳定不知道。但不会自动衰减到零然后倒转，磁场消失都是小行星与地球自 转反向撞击造成的。反向大碰撞地球反转磁场倒转，小碰撞
10、地球转速减慢磁场双 向波动。地球的磁场如此衰减变化下去，还能否有效保护地球安全，人类及生物 圈能否安全生存都是个未知。所以星地碰撞是天灾，也为生物地球家园生命安全 创造了地球磁场这个天穹福佑的保护伞。图 8 ：地球磁场五种变化情况强度示意图星地碰撞、磁场倒转是福是祸一句话还真说不清。事物都有两面性，如何趋 利避害是考验现代人类的大智慧。应该说大碰撞是大灾是大祸，正、反向大碰撞 都可能灭绝生物圈。反向小碰撞有害，会减弱现有磁场，以后会发生磁场的方 向、强度的波动，会发生有害的磁场消失期。如能人为控制小行星对地球的反 向小碰撞变为正向小碰撞，则可变害为利。同向小碰撞有利恢复磁场，增加地 球现有磁场
11、强度加强地球的磁场保护。但碰撞点的局部受灾，只能两害相权取其 轻，是对人类与地球的美好未来，做出局部的悲壮牺牲了。据已有资料，直径 100m 的外星碰撞地球的概率约为5000年 1 次，直径 1km 的外星碰撞地球的概率约为 10万年 1 次，超过 1km 的的概率约为 50 万年 1次。1908年6月30日，一个直径不超过200米的天体撞向俄罗斯西伯利亚通古 斯森林地带。随之而来的爆炸将大约半径25公里的的森林夷为平地。计算一例半径为 10km 的小行星，逆地球公转方向撞击地球赤道，对地球进 行切向非弹性撞击，分析观察撞击对地球运转角速度变化率的影响与赤道撞击速 度、加速度的计算。设地球代号
12、为1小行星代号为2。地球半径：q=6.37*106m；为地球 原有自转角速度；厶3为碰撞引起地球自转角速度的改变量；地球质量： m1=5.976*1024kg；小行星比重 p2=5.5*103kg/m3:星地撞击时间：t=0.2s； 地球公转速度：V=2.979*104m/s；小行星设定运行速度：v2=5*104m/s。计算：1、地球自转转动惯量： J1=2m1r2/5=2*5.976*1024*(6.37*106)2/5=9.7*1037kgm22、小行星质量 m2=p2v=p24nr23/3=5.5*103*4*3.14*(104)3/3=2.3*1016kg3、小行星碰撞地球的撞击冲量(
13、动量)： I2=m2*(v1+v2)=2.3*1016*(2.979*104+5*104)=2.3*1016*7.979*104=1.8*1021kgm/s4、地球角速度变化：厶3 =I2*r1/J1=1.8*1021*6.37*106/9.7*1037=1.2*10-1orad/s5、地球原有角速度：3 0=2n /(3600*24)=7.27*10-5rad/s6、地球自转角速度相对变化率：厶3 /3 0=1.2*10-10/7.27*10-5=1.65*10-6由于地球质量太过巨大，半径10km小行星撞击对地球运行角速度相对变化 率影响甚微。如果小行星半径达到100km，则地球运行角速度
14、相对变化率将会 达到 0.165%。7、地球赤道速度变化： V=3 *r1=1.2*10-10*6.37*106=7.64*10-4m/s8、地球赤道撞击加速度：a=AV/At=7.64*10-4/0.2=3.8*10-3m/s2=3.8*10-4g此撞击赤道速度变化 V=7.64*10-4m/s=0.0764cm/s，比扬诺夫斯基1982年计算地幔与地核转速差值为 0.01cm/s 时，即可产生地球磁场的数值大许多倍， 足以影响地球磁场的强度改变。赤道撞击加速度：a=3.8*10-4g=0.00038g，用地震烈度比较撞击烈度小于1 度，属于无感觉等级。如果小行星半径达到100km，地球赤道
15、附近撞击加速度 a=0.38g，基本达到9度烈度的0.4g，赤道附近低纬度地区建筑物将严重损毁。本文仅限于星地碰撞的对地球转速、加速度、对地球磁场变化的探讨，对星 地碰撞的其它危害，如影响天气变化、引发地震、爆发火山、台风海啸等灾害不 在本文研讨范围。科学已经发展到了可以遥控宇宙行轨道进行干预，驱离对地球有危害飞船降落到小行星表面，进行科学考的小行星飞向地球，选择引导有利用察物质采样，那就可能对小行星的运价值的小行星接近地球，与地球自转方向同向切向撞击地球，借天体巨大的外力改变地球的运动物理特性，增强地球的磁场改善地球的宜居环境。在地球磁场逐渐衰减的今天，要认真研究磁场衰减对生物圈对人类安全的
16、确 切影响，地球磁场强弱与人类文明兴衰是密切相关的。地球磁场如果消失，地球 生物圈能否灭亡？还是高等生物灭亡？还是都能忍受太阳电离子辐射艰难存活 下去几千上万年？当磁场衰减到安全临界值之前，期待一次与地球自转同向适当 规模的星地小碰撞，增强恢复地球的磁场强度，保护地球生物圈尤其人类安全的 延续。避免与地球自转反向的星地碰撞，因为反向碰撞会造成地球磁场方向、强 度的波动，磁场消失会威胁地球生物圈威胁人类的安全。期望适当的星地碰撞如 果不能自然发生，应该由人类主动选择引导合适的小行星进行一次天地大冒险工 程，完成一次改天换地绝对史诗流芳万古的人类伟大创举，进行一次小行星与地 球自转同方向的小碰撞，增强地球磁场保护地球生物圈，福佑世界未来再安全屏 蔽保护地球百万年。遐想天地疑惑，忧虑
