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北磁极偏移 你我的手机导航都会受影响

时间:2019-02-14 13:17:28 根源:科技日报 评论:0 点击:0
天下地磁场模子天下地磁场模子

  根源:科技日报

  地球出了点怪事。因地核内液态铁的运动,地球北磁极由加拿大不时向西伯利亚偏移,近来它越过了国际日期变卦线。

  北磁极的疾速挪动迫使科学家不得不急切更新天下地磁场模子(World Magnetic Model,WMM),即日,新模子曾经更新完毕。终究上,这一模子本该到2019年末才更新。

  天下地磁场模子并非国际主流

  所谓天下地磁场模子,是描画地球主磁场及其恒久改造的举世地磁场模子。它由美国国家地球物理数据中心(NGDC)和英国地质考察局(BGS)联合研制,主要为美国国防部、英国国防部、北大西洋公约构造以及国际海道测量构造供应导航及定向效劳,同时民用导航定位体系和航向姿态测量体系中也有着广泛运用。

  “按照场源的差别,地球磁场包罗主磁场、地壳场、外部改造磁场及其地球内部发生的感加入。种种场源对地球磁场的奉献也有所差别,此中主磁场占总磁场的95%以上,地壳场约占4%,外源场及其感受磁场只占总磁场的1%。天下地磁场模子的描画对象便是主磁场。”中国地动局地球物理研讨所副研讨院显旭东告诉科技日报记者。

  为了描画地磁场的时空改造,自上世纪60年代起,天下各地的科学家和构造延续发布了本人的地磁场模子。

  国际上通用的地磁场模子是国际参考地磁场(IGRF),由国际地磁与高空物理联合会(IAGA)修立特别义务组构造编制,从1969年推出的第一代国际参考地磁场到现,曾经推出了十二代国际参考地磁场。“国际地磁与高空物理联合会每届新模子发布之前会搜罗各地区、构造和研讨者各自的模子,然后按必定权重集成发布。而天下地磁场模子只是国际参考地磁场的候选模子之一。”中国地动局地球物理研讨所副研讨员焦立果外示。

  据了解,第一代天下地磁场模子从1990年开端发布,每5年更新一次,最新版本的天下地磁模子,是2014年12缘愧布的2015版(WMM2015)。本来科学家们估量,这个版本的模子运用到2020年是没有题目的。

  然而,这却是一个“生不逢辰”的版本。2015版模子加入运用一年之后,位于南美洲下面的地磁场就呈现了一次地磁脉冲,让地磁场发生了科学家始料未及的改造,也让本来方案运用5年的模子,一年后就偏向陡增。与此同时,这两年的地磁北极加速挪动,更是让2015版模子的准确度大幅下降。2018年9月,科学家们发布了第二版的2015版模子(WMM2015v2)。

  及时更新对通通导航体系至关主要

  终究上,地磁极与地舆极接近但不重合,这导致磁力线同子午线之间保管着必定的夹角,被称为“磁偏角”。昔人很早就看法到了磁偏角的保管,比如宋代的沈括《梦溪笔道》中就曾提到。

  依据地磁场模子,可以事先盘算好恣意空间位置的磁偏角;然后依据实测磁偏角,即可举行地磁定位及导航。联合地磁场其余分量,可以取得更为准确的定位新闻。“地磁图对导航十分主要,是当代导航的根底。GPS体系只可供应位置新闻,无法确定偏向,偏向是由磁场(即地磁图)来确定的。于是地磁图缺乏时更新的话,会影响到通通的导航体系,特别是极区北极圈以内。”焦立果说道。

  他外示,比较国际参考地磁场,天下地磁场模子的空间区分率略低,可是部分中国学者对两个模子比照剖析后发明,天下地磁场模子我国具有更高的精度。人们导航时一般采用天下地磁场模子。

  赵旭东外示,精细地磁导航主要运用的是地壳磁场新闻,地壳磁场最大的特性是空间构造极其繁杂,而时间上却十分稳定。取得地壳磁场新闻就需求剥离掉其他场源的地磁场新闻,而占总磁场95%以上的地球主磁场新闻便是起首要剥离掉的部分。于是,地球主磁场新闻的准确性关于地壳磁场新闻的取得至关主要。

  焦立果看来,准确的地磁导航取决于准确的地磁模子,以及对地磁改造的准确预测和及时校正。假如科学家无法及时更新一个关于导航体系来说十分主要的地球磁场模子,全天下的通通手机导航都碰面临不准确的损害。

  另外,除了船只定向、手机定向和导航以外,地磁场模子矿产资源勘察、地动火山监测预警、水下目标探测、卫星计划和运转、电网运转以及军事国防等范畴都有主要运用。比如,石油工业的定向钻井中,就会用到地磁偏角找正北偏向,可以有用避免其他定向配备钻井进程中因为高温高压而呈现偏向,进步了钻井定向的准确度。

  改正周期可以会越来越短

  实行上,地磁场包罗地磁极和磁力线等不停处于非线性运动改造之中。早1831年,英国探险家詹姆斯·克拉克·罗斯就当心到地磁极加拿大北极圈内难以预测的运动。1904年,北磁极(地磁南极)开端以每年大约15千米的速率向东北偏向挪动,但1990年代,极移速率突然加速,由之前的每年约15千米添加到每年55千米。自1900年开端,北磁极从北纬70°的加拿大,不停向北挪动;现,磁极曾经越来越接近地舆北极。

  那么,终究为什么北磁极的挪动速率会越来越速呢?

  焦立果外示,关于近来的疾速极移,学术界现有两种看法:一是来自地核深部的疾速磁流体波;另一种是来自加拿大系澜地核内的液态铁水的高速射流。后一种思道认为,加拿大和西伯利亚地区分别保管一个磁场汇合的磁斑区,两个磁斑区的逐鹿导致了磁极的挪动。加拿大系澜的高速射流导致该区域磁场削弱,磁极逐鹿中输给了西伯利亚,从而导致磁极向西伯利亚偏向挪动。

  赵旭东也持有相似的看法,他外示,目前广泛认为地球主磁场发生于地球内部的地核磁流体发电机进程。因为地核具有液态的外核和固态的内核,温度和密度差另外条件下,外核流体地球自转体系中爆发对流,从而发生了自激起电机进程。北磁极的疾速运动可以与加拿大地下的液态铁高速射流相关。

  那么,跟着北磁极的疾速挪动,天下地磁场模子的改正周期会不会越来越短呢?

  赵旭东看来,地球主磁场模子的更新周期是基于地球主磁场的恒久改造特征,以及观测技能、观测材料的处理周期而定的。“跟着观测技能的开展,观测材料处理技能以及数据盘算速率的进步,科学义务家对地磁场认知程度的加深,以及空间气候预告和人类生存的需求,我认为地球主磁场模子的更新周期将会缩短。”赵旭东说。

  焦立果也外示,颠末此次“迂回”,跟着人们对定向和导航等运用中时变性需求的日益进步,置信地磁学家们会做出相应的调解,包罗可以缩短模子发布周期,以及地磁突发事情后及时发布最新模子等等。

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