[揽瓜阁精读] 96. 地球磁极

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jiangyihuiIvy

文章长，但是很好读懂。
【段落大意】
第一段：磁极力在变弱。大多数人认为磁极可以自己恢复。但是作者说不能忽视的一个可能性是磁极的reversal（这个现象贯穿地质时期屡次发生过）。
第二段：哪个看法是正确的呢？答案在地底下。磁极力现在公认的是自由电子在外层核的对流中的运动所产生的的。什么dynamo，把动力转化成磁极力。
第三段：虽然关于dynamo的基本理论有了，但是还不知道一些其他东西，所以没有全球都接受的dymano morel（也就是研究还不彻底）。要学习dynamo，还要看paleomagnetic record（一些古老的磁极冻住的石头什么的，就是指一些古老的研究磁极的证据吧）。
第四段：就是paleomagnetic产生了磁极会reversal这个观点的（BB 1906）。但是是直到JSB1960年首次研究了南非的recorded field reversal in lavas，这个reversal的观点才更被科学界所接受。作者说Today人们奉以为信条：磁极可以存在与两个极点-南、北。
第五段：1960年的研究发现有不少于9次的大reversal。
第六段：reversal是要几百年来完成的，不是瞬间完成。作者说最重要的是要b把reversal的behaviour是怎样的进行编年（反正就是要搞清楚reversal)。这些发现对dynamo背后的机制很重要（前面本来就说要明白dynamo就是要研究paleomagnetic。

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96. 地球磁极

P1：介绍背景，引出主题
一百多年来，地理学家观察到接连不断的地球磁场衰退，如果磁力不断下降，1500年后磁场将会消失。许多科学家倾向于认为这只是一个正常现象，磁场会自己恢复；但是也有一种可能性，这种衰退预示着磁极的反转。

P2：磁极如何产生
磁极是自己恢复还是反转？答案隐藏在地表3000千米的下方。简言之，那里的地质构造，与周围的环境等因素，将机械力转化成磁力。类似一个Geodynamo

P3：人们对磁力产生的认识存在不足，不过我们可以借助其他方面来看
那个转换产生磁力的机制中，一部分研究的很明白，一部分需要进一步建立模型去深入研究。不过，我们可以曲线救国，通过观测现今的磁域去了解，其带来的新的认识，为我们进一步了解短期该磁域变化等方面提供帮助。此外，学习更古早的活动，我们可以通过古磁记录——岩石中冻结的磁性？

P4：延续上文的古磁证据，支持磁极翻转
古磁证据的确有显示磁极发生过翻转。1906年时一个法国物理学家发现了岩石中的磁极定位向与当时相反的位置，进而推测磁极翻转。50年的争论后，终于又有了决定性证据，科学家也广泛接受。如今这似乎已经成为信条，地球的磁场可以存在于任一极点

P5：另一发现佐证磁极翻转
放射性追踪岩浆显示至少有九次反转发生在过去360万年，最近一次是730,000年前，这一发现把翻转历史往期又推了170万年

P6 反转发生的过程以及我们研究方向
反转并非一蹴而就，而是缓慢的发生，其中大多数时间磁场都是稳定的，剩下2%的时间会不稳定，磁场构造也变得模糊。现在最前沿的工作就是追溯过去翻转发生时的其他地质活动，这些发现将帮助我们更好了解geodynamo。

PennyWen95

[揽瓜阁精读] 96. 地球磁极

一个多世纪以来，地球物理学家观察到地球磁场的强度稳步而显着地减弱。事实上，如果这种趋势以目前的速度继续下去，这个领域将在短短1，500年内完全消失。大多数研究人员倾向于认为，衰变只是该领域固有的躁动不安的一个方面，该领域将恢复其强度。然而，人们不能直接排除这样一种可能性，即减弱预示着一种在整个地质时间中反复出现的现象：地磁场的逆转。
这两种情况中哪一种是正确的？答案隐藏在地球表面以下3000公里处的外核内，这是一团缓慢翻腾的熔融金属，夹在地幔和固体内核之间。现在人们普遍认为，地球的磁场是由转换外核中自由电子的运动产生的。该理论假设核心的行为类似于自我维持的发电机，一种将机械能转换为磁能的装置。在地球动力学中，地球的自转，以及核心内部和周围的引力和热力学效应，驱动产生磁场的流体运动。
虽然发电机作用的基本原理已经确立，但地球物理学家尚未充分了解地球内部的热力学，流体力学和电学性质，无法构建普遍接受的测地发电机模型。然而，通过观察当今的田野，可以间接地瞥见它的运作。这些测量结果产生了该领域短期行为的许多细节，例如其形状和“长期变化”或普通波动。要研究发电机在永恒中的活动，人们必须转向古地磁记录 - 从形成时起就冻结成岩石的古代磁性。
事实上，古地磁证据导致了法国物理学家伯纳德·布鲁内斯（Bernard Brunhes）在1906年提出的第一个地球磁场已经逆转的建议，布伦赫斯对发现与地球磁场相反方向的磁性岩石很感兴趣。他的惊人建议在五十多年的时间里引起了激烈的争论。直到20世纪60年代初，大约在J.S.B.Van Zijl和他的同事们发表了第一篇关于南非熔岩中古地磁场逆转的详细研究时，这个想法才被整个科学界所接受。今天，地球物理学的一个基本原则是，地球磁场可以存在于两种极性状态中的任何一种：一种是“正常”状态，其中向北寻找罗盘针指向地理上的北方，另一种是反向“状态，其中它们指向地理上的南方。
在20世纪60年代，对辐射测定熔岩的研究产生了过去极性变化的一致记录，包括过去360万年中不少于九次重大逆转，其中最近的一次发生在73万年前。此后，极性转变的时间尺度已经延长了近1.7亿年。
古地磁记录表明，地磁场不会从一种极性状态瞬间反转到另一种极性状态。相反，该过程涉及通常跨越几千年的过渡期。因此，在大约98%的时间里，场是稳定的，它的形状是很好的理解。但在剩下的2%的时间里，场是不稳定的，它的形状并不明显。在我的领域，地球物理学家的首要任务是记录倒车场的行为 - 它的变化形状和波动的强度 - 基于有时模糊而复杂的过去事件记录，印在石头上。这些发现为对大地动力学的隐藏机制提供了宝贵的探究。

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estellartie

Earth magnetic field 在减弱，持续下去在1500年后会消失
Most认为field 会recover
消失还是recover？
磁场是通过自由电子的移动产生的
Yet 还是不明白地球内部的thermodynamic 热力学， 水力学，电学 如何construct一个普遍接受的model
古地磁的证据发现地磁场是相反的
后来被提出，研究
现在today 这个理论是个基础原则
Normal情况下，指南针指的北师地理北方
Reverse情况下，他们会指向南方
过去lavas 一直在变化
地磁场不是迅速变化的，而是有一个transition period
Hence， 98%的时候磁场都是稳定的

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地球磁场削弱➡️两个说法，最后证据表明是地球磁场的reversal。然后这个reversal不是突然发生的，是慢慢形成的。

1、地理学家观察到了地球磁场在削弱，有两个说法：这个衰退仅仅是一个磁场内部固有的无休止，会自己恢复。另一个说法：这个现象重现贯穿整个地质时期，预兆着磁场的颠倒。
2、讨论是哪个scenario：这个答案在地球表面3000千米下的outer core里（外核心）。现在普遍接受地球的磁场是通过外核心的自由电子运动产生的。然后介绍前面这个理论：core像一个自我维持的dynamo，然地球自转，产生流动的运动，产生磁场。这个dynamo action理论没问题，地质学家对地球内部的热力运动、流体机制和电子性质还没有搞懂以构建一个被普遍接受的geodynamo模型。但这个工作原理可以通过观察如今的磁场，然后要去求助paleomagnetic的记录。
3、这个记录就指向地球磁场自我颠倒的首次提议，是1906年B提出的。B是被石头磁极地指向地球磁场相反的方向吸引的。他的提议被攻击了五个世纪。直到1960年早期，VZ发表了一个对paleomagnetic记录的详细的研究（非洲岩浆的磁场转化），然后这个观点才被科学界接受。今天，地球的磁场可以在两个磁极存在是一个基本的法则来：一个常态的state，就是compass指的north，还有一个颠倒的state，compass指针指的是south。
4、VZ1960年那个学说发现了九个主要的reversals。最近的一次发生在730，000年之前。延长了两级反转的时间线。
5、古磁极的记录展示了古磁场并不是瞬间reverse的，相反，这个过程要几千年。因此98%的时间可能磁场都很稳定并且它的形状很好理解。但是剩下的2%这个磁场就不是很稳定啥的了。然后讲了地理学家未来的研究重点方向。

decay：n/v 衰退腐烂
restlessness：n坐立不安、心神不宁、无休止
recur：重现、复发、循环
dynamo：发电机
paleomagnetic：古地磁的
startling：令人震惊的，惊人的
furious：狂怒的、暴怒的、强烈的
instantaneously：瞬间发生地vi. 晕倒，昏倒
faint adj. 微弱的，模糊的，暗淡的
        无力的，虚弱的；易失去知觉的，昏眩的