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磁铁真的能预报地震?

来源:猫咪app官网有限公司   发布时间:2017-12-28   点击量:1276

首先,让猫咪下载了解一下磁铁为什么会有磁性。磁铁内部含有很多金属离子(比如铁离子),由于这些离子内部独特的电子结构使得它们带有磁性,因此可以看成一个个强度不变的“小磁铁”(见附录)。在不同的温度下,“小磁铁”的方向分布不同,磁铁表现出来的磁性也不同。

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当磁铁的温度比较高的时候,磁铁内部的原子振动很厉害,这些“小磁铁”就会杂乱无章的指向各个方向,如下面左图所示。这种情况下,外加的磁场会使得“小磁铁”向外加磁场的方向略微偏转,对外表现为微弱的磁化强度(如下面第一张图所示),属于顺磁行为,通俗地解释,就是“小磁铁” (在很小的程度上)顺从外加磁场的方向。要知道,一般需要数百个特斯拉(地球磁场的数百万倍以上)才能够把“小磁铁”都约束到同一个方向上。



当磁铁的温度比较低的时候,“小磁铁”之间的相互作用克服了热振动的扰动,基本上沿着同一个方向,对外则表现为很大的磁性(如上图所示)的磁铁,这种行为被称为铁磁。值得一提的是,这个高温和低温的界限被称为居里温度,是由居里夫人的丈夫皮埃尔?居里在研究磁石的物理性质时发现的。然而,在没有外加磁场的情况下,所有的“小磁铁”都指向同一个方向的状态对应的能量比较高。



实际上大块的磁铁会形成很多不同的被称为磁畴的部分,每一个磁畴内部的“小磁铁”都会指向同一个方向,但是不经过磁化过程的话,不同的磁畴指向的方向不同(如下面第二张图所示),平均起来看,磁铁对外并没有磁性。一种将磁铁消磁的手段就是将其加热到居里温度以上,然后在没有外加磁场的环境下冷却。猫咪下载日常见到的磁铁的居里温度都在数百摄氏度以上,除非发生大火,拴在空中的磁铁的周围的大气温度肯定达不到那么高。因而,磁铁绝对不会在地震中因为这个原因被消磁。



那么,磁铁是怎么被磁化的呢?在外加强磁场的作用下,一个磁畴内部的“小磁铁”会一起转向磁场的方向,或者方向和磁场吻合的磁畴会慢慢变大,磁铁会被磁化,磁性随着磁场的增强慢慢变强,表现为下图中的A-B-C的样子(磁化曲线)。当磁场慢慢减弱的时候,磁化强度并不会落回到A-B那条线上去,而是会比A-B要大一些,这样到外磁场为零的时候,磁铁仍然有一定的磁化强度。不断的改变磁场的强度,可以得到图中B-D-E-F-E-G-B的曲线(磁滞回线),磁化强度不会回到零的位置。



磁滞回线的存在,显示了磁性材料的磁化会由外磁场强度和磁化的历史共同决定。对于磁铁之类的永久磁化的磁体(永磁体),要改变它们的磁化状态,外加的磁场要接近图中的HCM的大小才行,这一般需要一个特斯拉或者更高的磁场才行[1],相当于地磁场的数千倍乃至数万倍。如果施加的外磁场比这个HCM小很多,磁铁的磁化状态不会有任何的改变。



在地震发生的前后,由于地层内快速的地质变化而导致地磁场产生一定程度的异常的变化是可以理解的,也是可以观测到的。观测到的地磁场异常的位置和地震震中的位置有的时候有一定的联系 。但是,这种地磁场异常的量级都在0.000,000,001特斯拉的量级上,比地球磁场(0.00005特斯拉)小很多。



作为比较,一百米之外的普通输电线产生的磁场一般在0.000,001特斯拉的量级,是地震有可能产生磁场变化的一千倍。地震产生的磁场变化在日常环境中几乎无法探测,也根本不可能对磁铁的磁化状态产生什么影响。 通过上面的分析大家可以看到,这种简易的预测地震的“偏方”不具有任何的科学性和可行性。铁块并不会因为地震的原因从磁铁上掉下来。


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