这几年,汶川、海地、玉树等大地震给灾区人民带来了很大灾难,公众脆弱的神经一次次被牵动,关于地震的种种讨论也变得热门起来。一方面,大家突然发现,从事地震研究的科学家居然不仅不能准确预报地震,甚至连不准确地预报地震都做不到。另一方面,网络上除了各路大仙依据各种理论预测“某某要发生大地震”之外,也流传种种预报地震的“偏方”,然而它们并不怎么靠谱,最近我在论坛和QQ群上就看到了一个颇为“先进”的地震预测方法,是这样讲的:
“据国际组织预报今年地球将进入地震年,所以,在这里给朋友们推荐一种地震预报的方法:把一块磁铁用绳子挂在高处,下面正对地板砖或一个铁盆,磁铁上粘一块大铁块。地震前地球磁场发生剧烈变化,磁铁会失去磁性。铁块掉下来,落在地上或盆上,发出响声。此法在房屋没有晃动前就会提前预警。提前时间10分钟至几十秒。如果掉下来了,必发生大震。”
磁铁悬物法
这段话看起来很像懂行人的建议,尤其是有些版本前面还套用了一句话“中新网4月14日电”关于玉树的新闻,看起来就更显得靠谱了。咱们姑且不论到底是什么“国际组织”这样的做好事不留名,试问一句,磁铁在地震之前真的会因为失去磁性而预报地震吗?
首先,让我们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”,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。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,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,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,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。我们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,当磁场慢慢减弱的时候,磁化强度不会回到零的位置。磁性材料的磁化要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,外加的磁场要接近一个特斯拉或者更高的磁场强度才行,这相当于地球磁场的数千倍乃至数万倍。如果外磁场比这个小很多,磁铁的磁化状态不会有任何的改变。在地震发生的前后,地层内快速的地质变化的确能导致地球磁场异常的变化,这也是可以观测到的。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特斯拉的量级范围,比地球磁场(0.00005特斯拉)小很多。打个比方,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知到,这种简易的预测地震的“偏方”不具有任何的科学依据和可行性。铁块绝不会因为地震的原因从磁铁上掉下来。
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