磁铁到底能不能预报地震(1)

流行语:磁化小磁针万能的磁铁

流言现场

“据某国际组织预报,今年地球将进入地球地震年,所以,在这里给朋友们推荐一种地震预报的方法是: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。”

曾几何时,网络上出现了这段“磁铁预报地震法”。此法有理有据叙事明确,真有几分“某国际组织”的范儿,难道真是这样?

揭秘:神秘的磁性

磁性是怎么回事?首先,让我们了解一下磁铁为什么会有磁性。

铁磁性物质具有很强的磁性,主要起因于它们具有很强的内部交换场。铁磁物质的交换能为正值,而且较大,使得相邻原子的磁矩平行取向(相应于稳定状态),在物质内部形成许多小区域—磁畴。

每个磁畴大约有1015个原子。这些原子的磁矩沿同一方向排列,假设晶体内部存在很强的称为“分子场”的内场,“分子场”足以使每个磁畴自动磁化达饱和状态。这种自生的磁化强度叫自发磁化强度。由于它的存在,铁磁物质能在弱磁场下强烈地磁化。

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”就会杂乱无章地指向各个方向。

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,通俗的解释就是,“小磁铁”顺从外加磁场的方向。要知道,一般需要数百个特斯拉才能够把“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。

怎样才能改变磁铁的磁性

磁铁是怎么被磁化的呢?

安培认为,任何物质的分子中都存在着环形电流,称为分子电流,而分子电流相当一个基元磁体。当物质在宏观上不存在磁性时,这些分子电流做的取向是无规则的,它们对外界所产生的磁效应互相抵消,故使整个物体不显磁性。在外磁场作用下,等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向,而使物体显示磁性。

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