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磁鐵真的能預報地震?

來源:國際九遊會   發布時間:2017-12-28   點擊量:1198

首先,讓國際九遊會了解一下磁鐵為什麽會有磁性。磁鐵內部含有很多金屬離子(比如鐵離子),由於這些離子內部獨特的電子結構使得它們帶有磁性,因此可以看成一個個強度不變的“小磁鐵”(見附錄)。在不同的溫度下,“小磁鐵”的方向分布不同,磁鐵表現出來的磁性也不同。

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當磁鐵的溫度比較高的時候,磁鐵內部的原子振動很厲害,這些“小磁鐵”就會雜亂無章的指向各個方向,如下麵左圖所示。這種情況下,外加的磁場會使得“小磁鐵”向外加磁場的方向略微偏轉,對外表現為微弱的磁化強度(如下麵第一張圖所示),屬於順磁行為,通俗地解釋,就是“小磁鐵” (在很小的程度上)順從外加磁場的方向。要知道,一般需要數百個特斯拉(地球磁場的數百萬倍以上)才能夠把“小磁鐵”都約束到同一個方向上。



當磁鐵的溫度比較低的時候,“小磁鐵”之間的相互作用克服了熱振動的擾動,基本上沿著同一個方向,對外則表現為很大的磁性(如上圖所示)的磁鐵,這種行為被稱為鐵磁。值得一提的是,這個高溫和低溫的界限被稱為居裏溫度,是由居裏夫人的丈夫皮埃爾?居裏在研究磁石的物理性質時發現的。然而,在沒有外加磁場的情況下,所有的“小磁鐵”都指向同一個方向的狀態對應的能量比較高。



實際上大塊的磁鐵會形成很多不同的被稱為磁疇的部分,每一個磁疇內部的“小磁鐵”都會指向同一個方向,但是不經過磁化過程的話,不同的磁疇指向的方向不同(如下麵第二張圖所示),平均起來看,磁鐵對外並沒有磁性。一種將磁鐵消磁的手段就是將其加熱到居裏溫度以上,然後在沒有外加磁場的環境下冷卻。國際九遊會日常見到的磁鐵的居裏溫度都在數百攝氏度以上,除非發生大火,拴在空中的磁鐵的周圍的大氣溫度肯定達不到那麽高。因而,磁鐵絕對不會在地震中因為這個原因被消磁。



那麽,磁鐵是怎麽被磁化的呢?在外加強磁場的作用下,一個磁疇內部的“小磁鐵”會一起轉向磁場的方向,或者方向和磁場吻合的磁疇會慢慢變大,磁鐵會被磁化,磁性隨著磁場的增強慢慢變強,表現為下圖中的A-B-C的樣子(磁化曲線)。當磁場慢慢減弱的時候,磁化強度並不會落回到A-B那條線上去,而是會比A-B要大一些,這樣到外磁場為零的時候,磁鐵仍然有一定的磁化強度。不斷的改變磁場的強度,可以得到圖中B-D-E-F-E-G-B的曲線(磁滯回線),磁化強度不會回到零的位置。



磁滯回線的存在,顯示了磁性材料的磁化會由外磁場強度和磁化的曆史共同決定。對於磁鐵之類的永久磁化的磁體(永磁體),要改變它們的磁化狀態,外加的磁場要接近圖中的HCM的大小才行,這一般需要一個特斯拉或者更高的磁場才行[1],相當於地磁場的數千倍乃至數萬倍。如果施加的外磁場比這個HCM小很多,磁鐵的磁化狀態不會有任何的改變。



在地震發生的前後,由於地層內快速的地質變化而導致地磁場產生一定程度的異常的變化是可以理解的,也是可以觀測到的。觀測到的地磁場異常的位置和地震震中的位置有的時候有一定的聯係 。但是,這種地磁場異常的量級都在0.000,000,001特斯拉的量級上,比地球磁場(0.00005特斯拉)小很多。



作為比較,一百米之外的普通輸電線產生的磁場一般在0.000,001特斯拉的量級,是地震有可能產生磁場變化的一千倍。地震產生的磁場變化在日常環境中幾乎無法探測,也根本不可能對磁鐵的磁化狀態產生什麽影響。 通過上麵的分析大家可以看到,這種簡易的預測地震的“偏方”不具有任何的科學性和可行性。鐵塊並不會因為地震的原因從磁鐵上掉下來。


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