地球不止一个北极

北极不仅仅是地球的顶端


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您可能认为北极只是世界的顶端——最北端,如果您还年轻,那就是圣诞老人的家。但事实证明,我们的星球上存在着许多“北(和南)极”。

首先,也是最简单的,阿拉斯加有一个叫做“北极”的城镇,它不在任何其他北极附近(但它确实会下雪,并且收到很多寄给圣诞老人的邮件)。然后是地理北极,也称为“真正的北方”。这是北冰洋中的一个点,地图上所有的人造经线都汇聚于此,也是无数探险家试图用带有他们国家旗帜的旗杆刺穿的冰封水域的概念点,从1827年英国海军少将威廉·爱德华·帕里爵士开始。

与地理北极有点相关的是不太知名的瞬时北极,它是地球自转轴与地表相交的地方,以及天体北极,它是轴刺穿夜空的地方(以一种想象的延伸方式)。瞬时北极不是固定的。相反,它在一个不规则的圆圈中移动,这是由“钱德勒摆动”引起的——以天文学家塞斯·卡罗·钱德勒的名字命名,他在1891年发现我们的地球在旋转时会摆动。他的发现产生了“平衡北极”,它位于这个圆圈的中心。

所有这些术语都分为独特(如果不是迂腐)的定义。因此,尽管它们都共享“北极”一词,但每个术语都明确地划分了自己的语义领域。然而,在本文中最后两个“北极”中,情况并非如此,这两个都与地球非常真实的磁场有关,该磁场是由行星核心内的流体运动产生的。这种运动——受地球自转影响——建立了一个自然产生的发电机,维持着磁场。

磁极描述了行星磁场垂直的两个位置(北和南)。因此,如果您站在北磁极上方,拿着指南针,指针会倾斜并试图垂直向下——因此它还有另一个名称:磁倾极。在南磁极上方,您的指南针指针将指向上方。

但还有另一个基于磁力的北极:地磁北极。“有一件事非常令人困惑,那就是存在磁极和地磁极,而且它们是不同的,”美国国家海洋和大气管理局(NOAA)国家地球物理数据中心的地磁场建模师斯特凡·毛斯说。“这是一个历史性的、略微过时的定义。”

地磁极几乎是将地球复杂多变的磁场简化为简单的条形磁铁或偶极子的产物。“我们真正想知道的唯一事情是磁场真正垂直的地方,”毛斯说。“这个其他的极,只是一个近似值,通常不是很有用,而且经常导致混乱。”因此,尽管北倾极位于加拿大北部,但北偶极子大致位于格陵兰岛西北海岸附近。

但是,如果您在太空中,地质学家杰弗里·J·洛夫(Jeffrey J. Love)认为地磁极很有用。离地球越远,它的磁场就越像偶极子或条形磁铁——即使实际上它不是那样的。

“空间物理学家通常会从地球的倾斜偶极子的角度来思考,”洛夫说,“而导航员可能更关心磁倾极。”

更令人困惑的是,倾极会移动——有时每天都会发生。近年来,北磁极已开始迅速向西伯利亚移动。加拿大地质调查局的荣誉科学家拉里·纽伊特(Larry Newitt)说,它的年度移动速度已从10公里加速到50公里(6.2英里到31英里),他自1973年以来多次考察都确定了极点的位置。

这里还有一些东西可以进一步混淆北磁极(又名倾极)与地磁北极(又名偶极子):地球北半球的磁极的作用类似于条形磁铁的南极。

“如果您查看条形磁铁的北极,则磁力线从北极到南极,但对于地球来说,情况恰恰相反,”毛斯解释说。因此,北磁极是地球磁力线向地球方向拉动的地方,作用类似于条形磁铁的南极。

因此,从物理学的角度来看,指南针(或任何磁铁)的北指针指向地球的物理上的(但不是名称上的)南磁极,换句话说,指向北极的方向。

“您的条形磁铁的北极被地球的北[磁]极所吸引,”毛斯补充说,这与通常磁铁上的同极相互排斥的情况相反。“这就是为什么有人建议,为了避免这种混淆,我们应该将北磁极称为‘寻北极’。”

这是否会增加或减少混乱仍然不清楚。可以肯定的是,即使在与圣诞老人有关的事情中,在提到“北极”时,也必须非常精确地说明所指的具体内容。

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