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您可能認為北極只是世界的頂端——最北端,如果您還年輕,那就是聖誕老人的家。但事實證明,我們的星球上存在著許多“北(和南)極”。
首先,也是最簡單的,阿拉斯加有一個叫做“北極”的城鎮,它不在任何其他北極附近(但它確實會下雪,並且收到很多寄給聖誕老人的郵件)。然後是地理北極,也稱為“真正的北方”。這是北冰洋中的一個點,地圖上所有的人造經線都匯聚於此,也是無數探險家試圖用帶有他們國家旗幟的旗杆刺穿的冰封水域的概念點,從1827年英國海軍少將威廉·愛德華·帕裡爵士開始。
與地理北極有點相關的是不太知名的瞬時北極,它是地球自轉軸與地表相交的地方,以及天體北極,它是軸刺穿夜空的地方(以一種想象的延伸方式)。瞬時北極不是固定的。相反,它在一個不規則的圓圈中移動,這是由“錢德勒擺動”引起的——以天文學家塞斯·卡羅·錢德勒的名字命名,他在1891年發現我們的地球在旋轉時會擺動。他的發現產生了“平衡北極”,它位於這個圓圈的中心。
所有這些術語都分為獨特(如果不是迂腐)的定義。因此,儘管它們都共享“北極”一詞,但每個術語都明確地劃分了自己的語義領域。然而,在本文中最後兩個“北極”中,情況並非如此,這兩個都與地球非常真實的磁場有關,該磁場是由行星核心內的流體運動產生的。這種運動——受地球自轉影響——建立了一個自然產生的發電機,維持著磁場。
磁極描述了行星磁場垂直的兩個位置(北和南)。因此,如果您站在北磁極上方,拿著指南針,指標會傾斜並試圖垂直向下——因此它還有另一個名稱:磁傾極。在南磁極上方,您的指南針指標將指向上方。
但還有另一個基於磁力的北極:地磁北極。“有一件事非常令人困惑,那就是存在磁極和地磁極,而且它們是不同的,”美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)國家地球物理資料中心的地磁場建模師斯特凡·毛斯說。“這是一個歷史性的、略微過時的定義。”
地磁極幾乎是將地球複雜多變的磁場簡化為簡單的條形磁鐵或偶極子的產物。“我們真正想知道的唯一事情是磁場真正垂直的地方,”毛斯說。“這個其他的極,只是一個近似值,通常不是很有用,而且經常導致混亂。”因此,儘管北傾極位於加拿大北部,但北偶極子大致位於格陵蘭島西北海岸附近。
但是,如果您在太空中,地質學家傑弗裡·J·洛夫(Jeffrey J. Love)認為地磁極很有用。離地球越遠,它的磁場就越像偶極子或條形磁鐵——即使實際上它不是那樣的。
“空間物理學家通常會從地球的傾斜偶極子的角度來思考,”洛夫說,“而導航員可能更關心磁傾極。”
更令人困惑的是,傾極會移動——有時每天都會發生。近年來,北磁極已開始迅速向西伯利亞移動。加拿大地質調查局的榮譽科學家拉里·紐伊特(Larry Newitt)說,它的年度移動速度已從10公里加速到50公里(6.2英里到31英里),他自1973年以來多次考察都確定了極點的位置。
這裡還有一些東西可以進一步混淆北磁極(又名傾極)與地磁北極(又名偶極子):地球北半球的磁極的作用類似於條形磁鐵的南極。
“如果您檢視條形磁鐵的北極,則磁力線從北極到南極,但對於地球來說,情況恰恰相反,”毛斯解釋說。因此,北磁極是地球磁力線向地球方向拉動的地方,作用類似於條形磁鐵的南極。
因此,從物理學的角度來看,指南針(或任何磁鐵)的北指標指向地球的物理上的(但不是名稱上的)南磁極,換句話說,指向北極的方向。
“您的條形磁鐵的北極被地球的北[磁]極所吸引,”毛斯補充說,這與通常磁鐵上的同極相互排斥的情況相反。“這就是為什麼有人建議,為了避免這種混淆,我們應該將北磁極稱為‘尋北極’。”
這是否會增加或減少混亂仍然不清楚。可以肯定的是,即使在與聖誕老人有關的事情中,在提到“北極”時,也必須非常精確地說明所指的具體內容。