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這幾年,汶川、海地、玉樹等大地震給災區(qū)人民帶來了很大災難,公眾脆弱的神經(jīng)一次次被牽動,關(guān)于地震的種種討論也變得熱門起來。一方面,大家突然發(fā)現(xiàn),從事地震研究的科學家居然不僅不能準確預報地震,甚至連不準確地預報地震都做不到。另一方面,網(wǎng)絡上除了各路大仙依據(jù)各種理論預測“某某要發(fā)生大地震”之外,也流傳種種預報地震的“偏方”,然而它們并不怎么靠譜,最近我在論壇和QQ群上就看到了一個頗為“先進”的地震預測方法,是這樣講的:
“據(jù)國際組織預報今年地球?qū)⑦M入地震年,所以,在這里給朋友們推薦一種地震預報的方法:把一塊磁鐵用繩子掛在高處,下面正對地板磚或一個鐵盆,磁鐵上粘一塊大鐵塊。地震前地球磁場發(fā)生劇烈變化,磁鐵會失去磁性。鐵塊掉下來,落在地上或盆上,發(fā)出響聲。此法在房屋沒有晃動前就會提前預警。提前時間10分鐘至幾十秒。如果掉下來了,必發(fā)生大震。”
磁鐵懸物法
這段話看起來很像懂行人的建議,尤其是有些版本前面還套用了一句話“中新網(wǎng)4月14日電”關(guān)于玉樹的新聞,看起來就更顯得靠譜了。咱們姑且不論到底是什么“國際組織”這樣的做好事不留名,試問一句,磁鐵在地震之前真的會因為失去磁性而預報地震嗎?
首先,讓我們了解一下磁鐵為什么會有磁性。磁鐵內(nèi)部含有很多金屬離子(比如鐵離子),由于這些離子內(nèi)部獨特的電子結(jié)構(gòu)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”,在不同的溫度下,“小磁鐵”的方向分布不同,磁鐵表現(xiàn)出來的磁性也不同。當磁鐵的溫度比較高的時候,磁鐵內(nèi)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,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(zhuǎn),對外表現(xiàn)為微弱的磁化強度,屬于順磁行為,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(shù)百個特斯拉(地球磁場的數(shù)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(xiàn)為很大的磁性的磁鐵,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里溫度,是由居里夫人的丈夫皮埃爾∙居里在研究磁石的物理性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)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(tài)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(nèi)部的“小磁鐵”都會指向同一個方向,但是不經(jīng)過磁化過程的話,不同的磁疇指向的方向不同,平均起來看,磁鐵對外并沒有磁性。一種將磁鐵消磁的手段就是將其加熱到居里溫度以上,然后在沒有外加磁場的環(huán)境下冷卻。我們?nèi)粘R姷降拇盆F的居里溫度都在數(shù)百攝氏度以上,除非發(fā)生大火,拴在空中的磁鐵的周圍的大氣溫度肯定達不到那么高。因而,磁鐵絕對不會在地震中因為這個原因被消磁。那么,磁鐵是怎么被磁化的呢?在外加強磁場的作用下,一個磁疇內(nèi)部的“小磁鐵”會一起轉(zhuǎn)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,當磁場慢慢減弱的時候,磁化強度不會回到零的位置。磁性材料的磁化要由外磁場強度和磁化的歷史共同決定。對于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(tài),外加的磁場要接近一個特斯拉或者更高的磁場強度才行,這相當于地球磁場的數(shù)千倍乃至數(shù)萬倍。如果外磁場比這個小很多,磁鐵的磁化狀態(tài)不會有任何的改變。在地震發(fā)生的前后,地層內(nèi)快速的地質(zhì)變化的確能導致地球磁場異常的變化,這也是可以觀測到的。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(lián)系,但是,這種地磁場異常的量級都在0.000,000,001特斯拉的量級范圍,比地球磁場(0.00005特斯拉)小很多。打個比方,一百米之外的普通輸電線產(chǎn)生的磁場一般在0.000,001特斯拉的量級,是地震有可能產(chǎn)生磁場變化的一千倍。地震產(chǎn)生的磁場變化在日常環(huán)境中幾乎無法探測,也根本不可能對磁鐵的磁化狀態(tài)產(chǎn)生什么影響。 通過上面的分析大家可以知到,這種簡易的預測地震的“偏方”不具有任何的科學依據(jù)和可行性。鐵塊絕不會因為地震的原因從磁鐵上掉下來。