像 冰箱 磁鐵 的 磁極 一樣 ） ， 而 地磁 的 南北極 與 地理 上 的 南北極 並 不 完全 一致 。 不 只 是 這樣 ， 地磁 的 南北極 每 年 還 會 稍微 偏移 十五 公里 左右 。 所以 ， 從 某 個 角度 來 看 ， 地球 確實 是 像 一 根 磁棒 ， 一 根 你 可以 在 玩具店 買到 的 那 種 長方形 磁鐵 ， 但是 從 另外 的 角度 來 說 它 又 完全 不 是 。 光 是 要 提出 一 個 可以 解釋 為什麼 地球 有 磁場 的 可行 理論 ， 就 花 了 科學家 們 非常 長 的 時間 。 地球 的 核心 有 許多 的 鐵 ， 這 個 事實 還 不足以 解釋 地球 有 磁性 ， 因為 超過 某 個 溫度 （ 我們 稱 之 為 居禮 溫度 〔 Curie tem perature 〕 ） 後 ， 物體 就 會 失去 它們 的 的 鐵磁性 ， 鐵 也 不例外 。 鐵 的 居禮 溫度 只不過 大約 是 攝氏 770 度 ， 而 我們 知道 地 核比 這 個 熱 得多 ！ 這 個 理論 需要 不少 背景 知識 ， 需要 談到 繞 著 地核 流動 的 電流 ， 也 牽涉到 地球 本身 在 自轉 的 事實 — — 物理學家 稱 這 為 發電機 效應 （ dynamo effect 。 天文 物理學家 使用 這些 發電機 效應 來 解釋 恆星 的 磁場 ， 包括 太陽 的 磁場 在 內 。 太陽 磁場 每 十一 年 就 會 完全 倒轉過來 ） 。 在 你 看來 這 可能 很 不可思議 ， 但 科學家 們 仍然 嘗試 發展出 一 個 完整 的 數學 模型 來 描述 地球 與 它 的 磁場 ； 地球 磁場 就 是 如此 複雜 。 地質學 上 的 證據 顯示 ， 以 千 年 為 單位 來 看 ， 地球 的 磁場 有 相當 戲劇化 的 變化 ： 南北極 的 移動 比 每 年 的 緩慢 移動 大 得多 ， 而且 看起來 地球 磁場 也 會 倒轉過來 — — 在 過去 的 七千萬 年 間 ， 它 倒轉 超過 一百五十 次 。 真是 誇張 ， 不 是 嗎 ？ 這 也 讓 那些 科學家 的 研究 工作 更加 棘手 。 現在 我們 可以 相當 準確 地 描繪出 地球 的 磁場 ， 這 要 歸功於 那些 攜帶 著 靈敏 的 磁力儀 （ magnetometer ） 的 人造衛星 （ 比方說 丹麥 的 厄斯特 衛星 〔 Ørsted satellite 〕 ） 。 我們 因此 知道 地球 的 磁場 可以 到達 一百萬 公里 外 的 太空 。 我們 還 知道 ， 在 比較 靠近 地球 的 地方 ， 地球 磁場 會 在 我們 的 大氣層 裡 製造出 一 種 相當 美麗 的 自然 現象 。 太陽 ， 你 可能 還 記得 ， 會 發射出 大量 的 帶 電 粒子流 （ 主要 是 質子 與 電子 ） ， 而 這 就 是 我們 所謂 的 「 太陽風 」 （ solar wind ） 。 地球 的 磁場 會 將 部分 的 粒子 導引 向 下 ， 進入 我們 的 大氣層 ， 朝 南北極 而 去 。 當 這些 高速 運動 （ 平均 速率 約 每 秒 四百 公里 ） 的 粒子 撞上 大氣層 中 的 氧 分子 或 氮 分子 ， 它們 的 部分 動能 會 被 轉換成 電磁能 ， 以 光 的 形式 釋出 — — 氧 會 釋放出 綠色 或 紅色 的 光 ， 而 氮 會 釋放出 藍 光 或 紅 光 。 你 可能 心 裡 在 猜想 我 到底 想要 表達 什麼 ， 沒 錯 ， 這 就 是 那 種 在 北半球 被 稱為 「 北極光 」 （ aurora borealis ） ， 在 南半球 稱為 「 南極光 」 （ aurora australis ） 的 美麗 極光 的 成因 。 為什麼 你 只有 在 非常 偏 北 或 非常 偏 南 時 才 看 得 到 這些 光 ？ 因為 太陽風 大多 是 由 靠近 南北極 的 地方 （ 那裡 的 磁場 最 強 ） 進入 地球 的 大氣層 。 至於 為什麼 這些 效應 在 某些 夜晚 非常 強烈 ， 在 另 一些 夜晚 卻 不然 ， 原因 則 是 ： 在 太陽 爆發 （ solar eruption ） 時 ， 會 有 較多 的 粒子 參與 這 種 光影秀 。 當 巨大 的 太陽 爆發 （ solar flare ） 發生 時 ， 這些 效應 更 可能 非常 劇烈 ， 導致 我們 所謂 的 地磁暴 （ geomagnetic storm ） ， 而且 它 所 製造出 的 極光 ， 範圍 會 遠 超過 平常 的 區域 ， 有時候 還 會 干擾到 無線電 的 傳送 、 電腦 的 運作 、 衛星 的 運行 ， 甚至 造成 停電 。 如果 你 不 是 住在 靠近 北極 （ 或 南極 ） 圈 的 地方 ， 你 就 不 常 會 看到 極光 。 這 也 就 是 為什麼 ， 當 你 要 搭乘 夜間 班機 從 美國 東北 飛往 歐洲 （ 大部分 班機 都 是 在 晚上 起飛 ） 時 ， 你 會 想 選 個 左側 靠 窗 座位 的 原因 。 因為 你 即將 飛上 大氣層 ， 高度 約 有 十 公里 ， 你 有 可能 會 從 窗戶 看到 北極 光 ， 尤其 是 如果 太陽 最近 特別 活躍 的話 — — 這 種 資訊 你 可以 上網 查到 。 我 已經 靠 這 種 方式 看到 過 許多 次 北極 光 ， 所以 只要 能 自己 選 ， 我 就 會 選 左邊 的 座位 。 我 的 想法 是 ， 機 上 的 電影 我 可以 回家 找 時間 再 看 。 所以 ， 晚上 搭機 時 我 找 北極 光 ； 白天 搭機 時 我 找 光環 。 我們 真的 要 慶幸 地球 有 磁場 ， 沒有 它 的 話 ， 我們 就 會 因為 帶 電 粒子流 每 天 持續 地 轟炸 我們 的 大氣層 ， 而 承受 一些 非常 嚴重 的 後果 ， 例如 太陽風 有 可能 在 數百萬 年 前 就 把 我們 的 大氣層 及 水 都 吹掉 ， 讓 地球 上 生命 的 發展 困難 許多 （ 甚至 是 不可能 ） 。 科學家 的 說法 是 ， 火星 正 是 因為 它 的 磁場 很 弱 ， 以至於 太陽風 持續 打 在 火星 上 ， 使 這 顆 紅色 星球 的 大氣層 變 得 稀薄 ， 水分 也 很 欠缺 ， 想要 在 這樣 的 環境 中 存活 ， 人類 就 只 能 借助 於 強力 的 維生 系統 。 電磁學 的 奧祕 在 十八世紀 ， 一些 科學家 開始 懷疑 電 與 磁 有些 關連 ， 雖然 英國 科學家 楊格 及 法國 科學家 安培 還是 認為 兩 者 彼此 完全 不相干 。 而 吉爾伯特 雖然 認同 電 與 磁 是 完全 分開 的 現象 ， 但 他 仍然 同時 研究 兩者 ， 並 在 他 的 《 論磁鐵 》 一 書 中 討論到 電 。 他 把 摩擦 過 的 琥珀 所 發出 的 吸引力 稱為 「 electric force 」 （ 電力 ） （ 還 記得 琥珀 的 希臘文 就 叫 「 electron 」 吧 ？ ） ， 他 甚至 發明 了 一 種 驗電器 （ electroscope ） ， 那 是 測量 及 證明 靜電 存在 的 最 簡單 方式 — — 在 金屬 棒 尾端 連接 上 一 束 金屬絲 。 當 金屬 棒帶 電 時 ， 那些 金屬絲 就 會 彼此 排斥 、 遠離 ； 這 其實 就是 脫帽 後 頭髮 豎起 的 實驗室版 。 巴伐利亞 科學院 （ Bavarian Academy of Sciences ） 曾 在 1776 與 1777年 徵求