北磁极-大挪移？？原因？？

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北磁极-简介


与地理南北极磁倾角示意图

在上海图书馆查了《大英百科全书》和《大美百科全书》。在《大英百科全书》中有插图说明地磁南极和地磁北极的位置分别位于地理南极和地理北极附近（英文1985年版见17卷540页、中文版见584页）；在《大美百科全书》中，也明确指出地磁南极和地磁北极的位置分别位于地理南极和地理北极附近（英文版见18卷101页、中文版见58页）；1980年时地磁北极约在北纬76度54分、西经101度42分附近，地磁南极在南纬65度30分、东经139度12分附近（见《大美百科全书》英文版22卷324页、中文版248页）。在版本更新的英文微软百科全书（1997年）中，对地磁南极和地磁北极也有明确的定义和插图说明。
又在因特网上进行查询，键入“magnetic north”，查到了许多与地磁北极有关的网页和网站。当然答案也是明确的：“magnetic north”（地磁北极）在加拿大！又到位于浦东金桥的中国极地研究所请教有关专家。据中国极地研究所极区高空大气科学研究室胡红桥博士提供的剑桥大学出版社1997年出版的《Introduction to Geomagnetic Fields》（《地磁场导引》）介绍：1996年，地磁北极在北纬79．3度、西经71．5度，地磁南极在南纬79．3度、东经108．5度（见33页）。在胡红桥博士提供的英文《PHYSICS OF THE UPPER POLAR ATMOSPHERE》（《极地高空大气物理学》）的130－131页，也有图片和文字说明地磁极和地磁轴、地磁极和指南针之间的关系。   
据胡红桥博士介绍，他们在极地考察工作中还要应用国际上统一的地磁经纬网来给地球物理现象定位，规定以地磁赤道为零纬度，以北称为地磁北纬，以南称为地磁南纬，地磁北极就是北纬90度，地磁南极就是南纬90度。根据以上资料可以看出：地磁北极（magnetic north）、地磁南极（magneticsouth）是地磁轴和地球表面的交点（如同南极和北极是地轴和地球表面的交点一样），它们是具有确切地理位置的地球表面的两个点。

北磁极-争论  

地磁偏角示意图

而位于地球内部的地磁体的N极和S极，它们标注在北半球还是南半球，几本书上又有不同，似乎各有各的理由。
但地磁北极和北极都位于北半球，地磁南极和南极都位于南半球。这是没有异议的。查1979年版《辞海》的《理科》分册未见磁北极和磁南极的条目。又查1989年版《辞海》未见磁北极和磁南极的条目。
后在《中国大百科全书  物理学》由潘孝硕先生撰写的“指南针和地磁场”条目中查到：在静止位置，指南针北端的磁极称为“指北极”，简称“北极”，南端的为“指南极”，简称“南极”。按这定名法，在地理北极附近的地磁极是磁南极，而在地理南极附近的地磁极是磁北极（见《中国大百科全书 物理学》光盘1.1版）。
也许潘孝硕先生定义的“磁北极” 和“磁南极”是指地球磁体的N端和S端（而不是指地磁轴与地球表面的两个交点），因而得出“在地理北极附近的地磁极是磁南极，而在地理南极附近的地磁极是磁北极”的结论。换言之，潘孝硕先生定义的“磁北极” 和“磁南极”不是国际公认的“磁北极” 和“磁南极”，或者说不是国际公认的“地磁北极” 和“地磁南极”（地球的 magnetic  north 等同于 geomagnetic north, magnetic  south 等同于geomagnetic south;即“磁北极”、“磁南极”等同于“地磁北极”、“地磁南极”）。但是有些问题是否应该讨论并得到共识：“北”和“南”这类明确定义的、得到公认的地理方位概念是否可以颠倒（正如数学上阿拉伯数字1和2的概念是否可以改变一样）？指南针北端的磁极称为“指北极”、 指南针南端的磁极称为“指南极”，但是否可以简称为“北极”和“南极”？根据指南针的“定名法”推论地球的“磁北极” 和“磁南极”的位置是否妥当？对地磁北极和地磁南极的“定位”应该是国际统一的，中国和外国是否应该各说各话？

北磁极-大挪移  

1975年位置约当西经100°、北纬76°06′，即离北极点约1，600公里的加拿大北部帕里群岛中的巴瑟斯特岛附近。现每天以20.5米的速度向北移动。估计到公元2400年，将移到俄罗斯西伯利亚泰梅尔半岛。
美国俄勒冈州立大学的约瑟夫·斯托纳最近在旧金山召开的美国地球物理学会会议上报告说，他和同事们经研究发现，过去150年间，地球磁场北极移动了1100公里，这比之前400年的移动速度有所提高。按目前速度计算，50年后地磁北极将从加拿大北部挪到西伯利亚。
研究人员发现，过去1000年中，地球磁场北极发生过显著的移动，一般在加拿大北部和西伯利亚之间“摇摆”，但偶尔也曾移向其他方向。

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1961年 北纬74°54’，西经101，位于北格陵兰附近地区

1975年 北纬76°06′，西经100°即离北极点约1，600公里的加拿大北部帕里群岛中的巴瑟斯特岛附近
1980年 北纬76度54分、西经101度42分，地磁南极在南纬65度30分、东经139度12分附近
1996年 北纬79．3度、  西经71．5度，   地磁南极在南纬79．3度、   东经108．5度

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磁北极的磁场强度是0.7高斯
磁南极的磁场强度是0.6高斯
地磁场最小出为南回归线南美西海岸处，为0.25高斯
磁场的单位为伽玛，一个伽玛是10的5次方个高斯。


两极的磁场强度不同意味着什么？！

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一段导线有电流流过其进出端的电流是相同的；一节电池其正极与负极的电流也是相同的；一块永磁体其S极与N极的磁场强度也是相同的。
但是地球的两个极磁场的强度却是不同的！这说明地球的磁场确实是一个复合磁场，而北极的磁场是被次级磁场被“共用”了；至少是北极被更多的次级磁场共用了；如果南极也有“共用”的情况发生。

zengzhangang

短短的四天,灵感降临了两次,使我解决了几个重要问题,也新发现了几个问题.现在,我似乎求出了磁场斥引力互变的角度变换表达式,探索磁场力公式的大门开启了一条缝.我正试图从缝中钻进去.我现在的思维清晰了很多,磁场力的确是万有引力的反作用力,这个结果是无须得出磁场力计算公式也可以有效地论证.当中的论证当然不会简单.我现在的战线很长,正在考虑先从那个点入手.收缩战线.很多谢您不断提供与磁场力相关的资料.

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可能被什么样的次级磁场共用了？！

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我们可以假定地球有一个主磁场，且是相对稳定的；那么，地球磁场强度的波动与磁极的转移就是由于次级磁场造成的。

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　地球磁场言是偶极型的，近似于把一个磁铁棒放到地球中心，使它的N极大体上对着南极而产生的磁场形状。当然，地球中心并没有磁铁棒，而是通过电流在导电液体核中流动的发电机效应产生磁场的。
　　地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电离氦。
　　因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。
　　地球磁层位于地面600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。
　　1967年发现，在中性片两侧约10个地球半径的范围里，充满了密度较大的等离子体，这一区域称作等离子体片。当太阳活动剧烈时，等离子片中的高能粒子增多，并且快速地沿磁力线向地球极区沉降，于是便出现了千姿百态、绚丽多彩的极光。由于太阳风以高速接近地球磁场的边缘，便形成了一个无碰撞的地球弓形激波的波阵面。波阵面与磁层顶之间的过渡区叫做磁鞘，厚度为3～4个地球半径。
　　地球磁层是一个颇为复杂的问题，其中的物理机制有待于深入研究。磁层这一概念近来已从地球扩展到其他行星。甚至有人认为中子星和活动星系核也具有磁层特征。

形成原因

　　通常物质所带的正电和负电是相等数量的，但由于地球核心物质受到的压力较大，温度也较高，约6000°C，内部有大量的铁磁质元素，物质变成带电量不等的离子体，即原子中的电子克服原子核的引力，变成自由电子，加上由于地核中物质受着巨大的压力作用，自由电子趋于朝压力较低的地幔，使地核处于带正电状态，地幔附近处于带负电状态，情况就象是一个巨大的“原子”。
　　科学家相信，由于地核的体积极大，温度和压力又相对较高，使地层的导电率极高，使得电流就如同存在于没有电阻的线圈中，可以永不消失地在其中流动，这使地球形成了一个磁场强度较稳定的南北磁极。另外，电子的分布位置并不是固定不变的，并会因许多的因素影响下会发生变化，再加上太阳和月亮 的引力作用，地核的自转与地壳和地幔并不同步，这会产生一强大的交变电磁场，地球磁场的南北磁极因而发生一种低速运动，造成地球的南北磁极翻转。
　　太阳和木星亦具有很强的磁场，其中木星的磁场强度是地球磁场的20至40倍。太阳和木星上的元素主要是氢和少量的氦、氧等这类较轻的元素，与地球不同，其内部并没有大量的铁磁质元素，那么，太阳和 木星的磁场为何比地球还强呢？木星内部的温度约为30000°C左右，压力也比地球内部高的多，太阳内部的 压力、温度还要更高。这使太阳和木星内部产生更加广阔的电子壳层，再加上木星的自转速度较快，其自 转一周的时间约10小时，故此其磁场强度自然也要比地球高的强。
　　事实上，如果天体的内部温度够高，则天体的磁场强度与其内部是否含有铁、钴、镍等铁磁质元素无关。由于太阳、木星内部的压力、温度远高于地球，因此，太阳、木星上的磁场要比地球磁场强的多。而火星、水星的磁 场比地球磁场弱，则说明火星、水星内部的压力、温度远低于地球。
　　关于地球磁场的形成原因，一种关于地球磁场成因的假说认为：地球磁场的形成原因和其它行星的磁场的形成原因是类似的，地球或其它行星由于某种原因而带上了电荷或者导致各个圈层间电荷分布不均匀。这些电荷由于随行星的自转而做圆周运动，由于运动的电荷就是电流，电流必然产生磁场。这个产生的磁场就是行星的磁场，地球的磁场也是类似的原因产生的。这个假说和各个行星磁场的有无和强弱现象符合的非常完美。

发现

　　历史上，第一个提出地磁场理论概念的是英国人吉尔伯特。他在1600年提出一种论点，认为地球自身就是一个巨大的磁体，它的两极和地理两极相重合。这一理论确立了地磁场与地球的关系，指出地磁场的起因不应该在地球之外，而应在地球内部。
　　1893年，数学家高斯在他的著作《地磁力的绝对强度》中，从地磁成因于地球内部这一假设出发，创立了描绘地磁场的数学方法，从而使地磁场的测量和起源研究都可以用数学理论来表示。但这仅仅是一种形式上的理论，并没有从本质上阐明地磁场的起源。
　　现在科学家们已基本掌握了地磁场的分布与变化规律，但是，对于地磁场的起源问题，学术界却一直没有找到一个令人满意的答案。
　　目前，关于地磁场起源的假说归纳起来可分为两大类，第一类假说是以现有的物理学理论为依据；第二类假说则独辟蹊径，认为对于地球这样一个宇宙物体，存在着不同于现有已知理论的特殊规律。
　　属于第一类假说的有旋转电荷假说。它假定地球上存在着等量的异性电荷，一种分布在地球内部，另一种分布在地球表面，电荷随地球旋转，因而产生了磁场。这一假说能够很自然地通过电与磁的关系解释地磁场的成因。但是，这个假说却有一个致命缺点，首先它不能解释地球内外的电荷是如何分离的；其次，地球负载的电荷并不多，由它产生的磁场是很微弱的，根据计算，如果要想得到地磁场这样的磁场强度，地球的电荷储量需要扩大1亿倍才行，理论计算和实际情况出入很大。
　　以地核为前提条件的地磁场假说也属于第一类假说，弗兰克在这类假说中提出了发电机效应理论。他认为地核中电流的形成，应该是地核金属物质在磁场中做涡旋运动时，通过感应的方式而发生的。同时，电流自身形式的场就是连续不断的再生磁场，好像发电机中的情形一样。弗兰克所建立的模型说明了怎样实现地磁场的再生过程，解释了地磁场有一定的数值。但是在应用这种模型的时候，却很难解释地核中的这种电路是怎样通过圆形回路而闭合的。此外，这个模型也没有考虑到电流对涡旋运动的反作用，而这种反作用是不允许涡旋分布于平行赤道面的平面内的。
　　属于第一类假说的还有漂移电流假说、热力效应假说和霍尔效应假说等，但这些假说都不能全面地解释地磁场的奇异特性。
　　关于地磁场起源还有第二类假说，这其中最具代表性的就是重物旋转假说。
　　1947年，布莱克特提出任意一个旋转体都具有磁矩，它与旋转体内是否存在电荷无关。这一假说认为，地球和其他天体的磁场都是在旋转中产生的，也就是说星体自然生磁，就好像电荷转动能产生磁场一样。但是，这一假说在试验和天文观测两方面都遇到了困难。在现有的实验条件下，还没有观察到旋转物体产生的磁效应。而对天体的观测结果表明，每个星球的磁场分布状况都很复杂，尚不能证明星球的旋转与磁场之间存在着必然的依存关系。
　　因此上说，关于地磁场的起源问题，学术界仍处在探索与争鸣之中，尚没有一个具有相当说服力的理论，对地磁场的成因作出解释。

分布与变化规律

　　地磁场的形成具有一定特殊性，按照旋转质量场假说，地球在自转过程中产生磁场。但是，从运动相对性的观点考虑，居住在地球上的人是不应该感受到地磁场的，因为人静止于地球表面，随地球一同转动，所以地球上的人是无法感觉到地球自转产生的磁场效应的。
　　通常所说的地磁场只能算作地球表面磁场，并不是地球的全球性磁场（又称空间磁场），它是由地核旋转形成的。地球的内部结构可分为地壳、地幔和地核。美国科学家在试验中发现，地球内外的自转速度是不一样的，地核的自转速度大于地壳的自转速度。也就是说，地球表面的人虽然感觉不到地球的自转，但却能感觉到地核旋转所产生的质量场效应，就是它产生了地球的表面磁场。科学家在研究中还发现，地核的自转轴与地球的自转轴不在一条直线上，所以由地核旋转形成的地磁场两极与地理两极并不重合，这就是地磁场磁偏角的形成原因。
　　科学家们在对地磁场的研究中发现，地磁场是变化的，不仅强度不恒定，而且磁极也在发生变化，每隔一段时间就要发生一次磁极倒转现象。
　　早在二十世纪初，法国科学家布律内就发现，70万年前地磁场曾发生过倒转。1928年，日本科学家松山基范也得出了同样的研究结果。第二次世界大战后，随着古地磁研究的迅速发展，人们获得了越来越多的地磁场倒转证据。如岩浆在冷却凝固成岩石时，会受到地磁场的磁化而保留着像磁铁一样的磁性，其磁场方向和成岩时的地磁场方向一致。科学家在研究中发现，有些岩石的磁场方向与现代地磁场方向相同，而有些岩石的磁场方向与现代地磁场方向正好相反。科学工作者通过陆上岩石和海底沉积物的磁力测定，及洋底磁异常条带的分析终于发现，在过去的7600万年间，地球曾发生过171次磁极倒转。距今最近的一次发生在70万年前，正如布律内所指出的那样。

倒转原因

　　根据地磁场起源理论，地磁场磁极之所以发生倒转，是由地核自转角速度发生变化而引起的。地壳和地核的自转速度是不同步的，现阶段地核的自转速度大于地壳的自转速度。然而，40亿年前，情况却不是这样，那时地球表面呈熔融状态，月球也刚刚被俘获，地球从里到外的自转速度是一致的，地球表面不存在磁场。但是，随着地球向月球传输角动量，地球的自转角速度越来越小。同时，地球也渐渐形成了地壳、地幔和地核三层结构。地球自转角动量的变化首先反映在地壳上，出现了地壳自转速度小于地核自转速度的情形。这时，在地球表面第一次可以感受到磁场的存在，地核以大于地壳的自转速度形成了地磁场。按照左手定则，磁场的N极在地理南极附近，磁场的S极在地理北极附近。地壳与地核自转角速度不同步，这种情形并不能长久地保持下去，地核必然通过地幔软流层物质向地壳传输角动量，其结果是地核的自转角速度逐渐减小，地壳的自转角速度逐渐增大。当地壳与地核的自转角速度此增彼减而最终一致时，地磁场就会在地球表面消失。地核与地壳间的角动量传输并不会到此为止，在惯性的作用下，地壳的自转角速度还在继续增大，地核的自转角速度继续减小，于是出现了地壳自转角速度大于地核自转角速度的情形。这时，在地球表面就会感受到来自地核逆地球自转方向的旋转质量场效应。按照左手定则判断，新形成的地磁场的N极在地理北极附近，S极在地理南极附近。从较长的时期看，整个地球的自转速度处在减速状态，但地壳与地核间的相对速度却是呈周期性变化的，这就是每隔一段时间地球磁场就要发生一次倒转的原因。
　　据测定，地磁场发生倒转前有明显的预兆，地球的磁场强度减弱直至为零，随后，约需一万年的光景，磁场强度才缓缓恢复，但是，磁场方向却完全相反。目前，地球磁场强度有逐渐减弱的趋势，在过去的4000年中，北美洲的磁场强度已减弱了50%，这说明地核相对地壳的速度差正在缩小。
　　值得说明的是，无论地球表面测得的地磁场方向如何发生变化，但是，在太空中地磁场的方向却始终是不变的。因为在太空中测得的地磁场，是整个地球自转产生的旋转质量场效应，并不会因为地壳与地核相对速度的改变而发生变化。根据左手定则，在太空中测得的地磁场的N方向始终在地理南极上空。
　　在电磁感应效应中，通电导体产生的磁场强度与电流强度成正比，即与导体内“定向移动”的自由电子数目成正比。而每个电子的自旋角动量又是恒定的，所以磁场强度实际上是与所有电子的自旋角动量之和成正比。同理，宏观物体产生的磁场强度，也应与旋转质量场的角动量成正比，即与物体的质量和自旋角速度成正比，与质量场的旋转半径（观测点到物体质心的距离）成反比。用公式表示为：

　　H = f mω/r = f 0 m / T r (f 0为常数，T为自转周期，r为旋转质量场半径)

　　根据这一公式，在地球表面测得的磁场强度H，只与地核的质量成正比，角速度ω的取值为地壳与地核自转角速度之差，r为地球的半径（地磁场强度为5×10-5特斯拉）。而地球在太空中形成的空间磁场，其磁场强度与整个地球的质量成正比，与地球的自转角速度成正比（近似值），与观测点到地球中心的距离成反比。因此，在近地球的宇宙空间，地球所形成的空间磁场强度大于地表的磁场强度。空间磁场的最大特点是磁极恒定，不会像地球表面磁场那样发生磁极倒转现象。

特性　　

　　地球的磁性, 是地球内部的物理性质之一。地球是一个大磁体, 在其周围形成磁场, 即表现出磁力作用的空间, 称作地磁场。它和一个置于地心的磁偶极子的磁场很近似, 这是地磁场的最基本特性。地磁场强度很弱, 这是地磁场的另一特性, 在最强的两极其强度不到10-4(T), 平均强度约为0.6x10-4(T), 而它随地点或时间的变化就更小, 因此常用(γ), 即10 -9(T)做为磁场强度单位。

　　地球磁场的起源

　　关于地球磁场的来源，早期历史上曾有来自北极星的传说，但是到公元17世纪初就已经认识到地球本身就是一个巨大的磁体，不过当时仍不清楚地球磁场是怎样产生的。随着科学的发展，对于地球磁场观测和地球结构的研究不断增多和深入，对地球磁场的来源先后提出了10多种学说。这里按照历史的先后对一些各有一定根据或设想的地球磁场来源学说作简单介绍：

　　(1)永磁体学说，是最早提出的一种学说，认为地球内部存在巨大的永磁体，由这永磁体产生地球磁场，但后来认识到地球内部温度很高，不可能存在永磁体。

　　(2)内部电流学说，认为地球内部存在巨大的电流，形成巨大电磁体产生地球磁场，但是既未观测到这种巨大电流，而且巨大电流也会很快衰减，不会长期存在。

　　(3)电荷旋转学说(公元1900年，简写作1900)，认为地球表面和内部分别分布着符号相反、数量相等的电荷，由地球自转而形成闭合电流，由此电流产生磁场，但这学说缺乏理论和实验基础。

　　(4)压电效应学说(1929)，认为在地球内部物质在超高压力下使物质中的电荷分离，电子在这样的电场中运动而产生电流和磁场。但理论计算出这样的磁场仅有地磁场的约千分之一(10-3)。

　　(5)旋磁效应学说(1933)，认为地球内的强磁物质旋转可以产生地球磁场，但这种旋磁效应产生的磁场只有地球磁场的大约千亿分之一(10-11)。

　　(6)温差电效应学说(1939)，认为地球内部的放射性物质产生的热量，使熔融物质发生连续的不均匀对流，这样产生温差电动势和电流，由此电流产生地球磁场，但理论估计也同地球磁场不符合。

　　(7)发电机学说(1946－1947)，认为是地球内部的导电液体在流动时产生稳恒的电流，由这电流产生地球磁场。

　　(8)旋转体效应学说(1947)，是根据少数天体观测得到的经验规律，认为具有角动量的旋转物体都会产生磁矩，因而产生磁场。这一学说需要使用一无科学根据的常数，5年后又被提出这一学说的科学家根据精密的实验结果加以否定了。

　　(9)磁力线扭结学说(1950)，认为在地球磁场磁力线的张力特性和地核的较差自转，会使原始微弱的地球磁场放大，由此产生地球磁场。

　　(10)霍尔效应学说(1954)，认为在地球内部由于温度不均匀产生的温差电流和原始微弱磁场的同时使用下，会由霍尔效应产生霍尔电动势和霍尔电流，由此产生地球磁场。

　　(11)电磁感应学说(1956)，认为由太阳的强烈磁活动通过带电粒子的太阳风到达地球后，会通过地球内部的电磁感应和整流作用产生地球内部的电流，由此产生地球磁场。在这些学说中，只有发电机学说(又称磁流体发电机学说)在观 测、实验和理论研究上得到较多的证认，是目前研究和应用较多的地球磁场学说。

　　(12)自由电子旋转说，是唯一中国人根据分子、原子学，结合地震波提供的地球深处高清图像提出的学说。

　　地震产生的内部深层波动往往会在地核和地幔的介面上产生反射，反射波在传递到地表的过程中，如果碰到地下构造，就会发出微弱的信号。通过上千次地震得到的信号记录以及1000多次的地震观测，这支由MIT地球、大气与行星学系(EAPS)教授RobvanderHilst领导的地球学家和矿物学家组成的跨学科小组得到了中北美洲高清晰度深层地球结构图，从结构图看地球外核是液体。

　　我们知道物质是由分子原子组成的，原子由原子核和电子组成。

　　火山爆发使我们知道地球内部是一个高温世界。19世纪末，著名物理家居里在自己的实验室里发现磁石的一个物理特性，就是当磁石加热到一定温度时，原来的磁性就会消失。后来，人们把这个温度叫“居里点”。按照“居里点”的的结论地球内部不能有一个永磁体。

　　按照物理学研究的结果，高温,高压中的物质，其原子的核外电子会被加速而向外逃逸，所以地核在6000K的高温和360万个大气压的环境中会有大量的电子逃逸出来，在内核与地幔间会形成一个汽液态的充满自由电子的负电球层（液体外核）。

　　按照麦克斯韦的电磁理论，可以总结出这样一句话“电动生磁，磁动生电。所以，要形成地球磁场必须有电子移动。我们知道，一个线圈通上直流电，那么线圈周围有一个直流电磁场（通上交流点，就是一个交流电磁场），这个磁场就是电子在线圈中移动的结果。

　　地球的磁场就象一个螺线管通直流电的直流电磁场。地球内部的高温、高压，使地球内核物质逸出电子而强金属化，不易流动，呈固体状态。地球内核逸出的大量电子集中在相对内核压力小、温度低的液体外核球层，外核球层由于得到大量自由电子而呈非金属状的汽液态。大量的自由电子随地球自转象电子在线圈运动相仿，所以是液体外核自转在宇宙空间建立了一个强大的磁场。

　　地球自转，使液体外核呈现一个扁球体，地球倾斜自转也可以认为天体引力倾斜。倾斜的力使液体外核赤道面亦倾斜。液体外核的赤道面，既受内核自转控制，又受天体引力拖拽，使其自转惯性改变方向，进而导致磁极既不与地球自转轴重合又不与黄道面垂直，处于两者兼顾状态，事实也正是如此。

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地球磁场 众所周知，在地球上任何地方放一个小磁针，让其自由旋转，当其静止时，磁针的N极总指向地理北极，这是由于地球周围存在着磁场，称为地磁场。地磁场有大小和方向，所以是矢量场。地磁场分布广泛，从地核到空间磁层边缘处处存在。 根据磁场起源，地磁场分为内源场和外源场。 起源于地球内部的磁场称为内源场，约占地球总磁场的95%。内源场主要来自地球的液态外核。外核是熔融的金属铁和镍，它们是电流的良导体，当地球旋转时，产生强大的电流，这些电流产生了地球磁场。地磁场总体像个沿地球旋转轴放置在地心的磁铁棒产生的磁场，它内源场的主要部分，也是地磁场的主要特征，占到总地磁场的80%~85%，称为偶极子场。内源场还有五个大尺度的非偶极子场，称为磁异常，分别为南大西洋磁异常，欧亚大陆磁异常，北非磁异常，大洋洲磁异常和北美磁异常，主要来源于地壳岩石产生的磁场。 起源于地球外的磁场称为外源场，主要由太阳产生，它占了地球磁场的5%。 地磁场是个随时间变化的场，内源场引起的变化称为长期变化，有磁场倒转和地磁场向西飘移。地磁场每5000~50000年倒转一次，把与现在磁场方向相同的磁场称为正常磁场（磁场从南极附近出来，回到北极），把与现在磁场方向相反的称为倒转磁场，地质时期上出现了四个较大的倒转期，现在为布容正向期，往前有松山反向期，高斯正向期和吉尔伯特反向期。 固体地球外部的各种电流体系引起的地磁场变化快，时间短，称为短期变化。短期变化又分为平静变化和扰动变化，其中平静变化包括太阳静日变化和太阴日变化，扰动变化包括磁暴、亚暴、钩扰、湾扰和地磁脉动。磁暴、钩扰、湾扰的发生与太阳活动有关，太阳活动高年，这些短期变化频繁发生，而且强度很大，变化剧烈。亚暴与极光有关。 地磁场能够反射粒子流，它把我们的地球包围起来，使我们免受高速太阳风的辐射和伤害，为我们提供了一个无形的屏障。 人们利用地磁场导航已经有四百年的历史了，现在发现鸽子，海滩，蝙蝠和乌龟等大量动物都用地球磁场来导航。 此主题相关图片如下：

	Post By：2007-9-11 17:50:15 [地磁要素] 表示地球磁场方向和大小的物理量。 地表某点的地磁场强度是个矢量，用T表示。 研究这个矢量的参考座标系选择如下： 座标系的原点位于研究点；x轴指向地理北， y轴指向地理东；z轴垂直向下，指向地心。 在此座际系中矢量T在水平面的投影与x轴的夹角(即T的方位角)，称为偏磁角(D)。 矢量T的倾角，称为磁倾角(I)。矢量T在座标系的xoy水平面上及沿各座标轴的投影H、X、Y和Z分别称为水平分量，北分量(x分量)、东分量(y分量)和垂直分量(z分量)。 磁偏角、磁顿角、总磁场强度(T)及共各个分量，统称为地磁要素。 地磁要素随时间而不断发生变化。确定某一点的磁场情况，需要三个要素，常用的是磁倾角、磁偏角和水平分量。 此主题相关图片如下：

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本图是在地质矿产部航空物探遥感中心，1953~1990年航磁野外测量资料的基础上编制完成的[4，5]，使用的磁力仪有磁饱和式（磁通门式）磁力仪、质子旋进式磁力仪和光泵式磁力仪；飞行高度相对地表为100~200m，300~600m。西部山区个别地区达1000m以上；测线间距为500m、1000~2000m和4000~10000m。测量精度3~8nT者占55%；10~15nT者占28%；15~20nT者占2.7%，20~40nT者占5.5%；50nT者占8.6%。较高精度测量结果多分布在西部及平原地区，较低精度测量结果多分布在东部的中山区。

以IGRF1980.0计算值统一改正了背景场（波长约为4000km）和磁场调平。依据磁异常的区域背景、走向及场值强弱和组合特征，分为5种类型

1）巨大磁异常带

1.天山—博格达山—西拉木伦河巨大磁异常带。磁异常强度较高，以北西和近东西走向为主，基本反映基底构造走向。

2.北山—大青山—燕山—长白山强磁异常带。该带西段应为天山—兴蒙地槽系的一部分。地槽系中断裂发育。由于构造的强烈挤压及岩浆活动，古生代岩石变质成各种片麻岩和混合岩，造成此强磁异常带。

3.祁连山（含柴达木）－武当山－大别山－宁镇山磁异常带。

4.唐古拉山－他念他翁山－哀牢山磁异常带。磁场上为一系列连接的串珠状局部异常。异常大多为中基性、超基性岩所引起。

5.雅鲁藏布江强磁异常带。该带异常峰值达500nT以上，沿雅鲁藏布江及北纬29°以北呈近EW向分布，它们基本上与基性、超基性岩带分布一致。

2）团块状强磁场区

1．泛华北地区团块状强磁场区。基本上是不同原岩建造的基底历经各时代构造演化的总体反映。

2．四川盆地团块状强磁场区。以盆地西部为主，强度达350nT，呈椭圆形，该团块状磁场特征反映出盆地基底呈刚性块体，其缓梯度是基底深埋于沉积盖层之下10km左右的缘故。

3．塔里木盆地团块状磁场区。它应属前寒武深变质的结晶岩系。

4．准噶尔盆地团块状磁场区。依其磁场特征和强度分析，基底是一个较硬且具强磁性的结晶岩块。

3）杂乱（条带）状局部磁异常区（带）

1．阿尔泰－大小兴安岭杂乱磁异常区（带）。区内有大面积中生代火山岩覆盖，并广泛分布着海西期花岗岩。阿尔泰地区为北西走向分布的剧烈变化强异常区。该区广泛分布着古生界变质岩、华力西期花岗岩及厚度近万米的火山岩建造，故形成峰形的火山岩磁场特征。

2．东南沿海地区杂乱磁异常区。

4）负背景磁场区

1．松辽平原－佳木斯以东负背景磁场区。

2．内蒙古西部负磁场区。

3．艾比湖－北塔山地区负背景磁场区。该负背景磁场分布在准噶尔团块状磁场区的北部、东部和西部。

4．辽东－胶东－苏北负背景磁场区。

5．柴达木－拉脊山地区负背景磁场区。

6．鄂－湘－黔－桂负背景磁场区。

7．可可西里－松潘负背景磁场区。

8．那曲－林芝负背景磁场区。

5）具特殊意义的磁异常场界线

1．沈阳－郯城－庐江磁异常带（NNE向）。通常被称为郯－庐断裂带，。沿断裂带两侧岩浆活动发育，由皖北经胶东至辽东长达千余公里，沿断裂火山岩亦较发育。

2．哈密－且末磁异常带。出现在塔里木地块的东南侧，呈北东向分布，与负背景磁场区的界线清晰明显。地质上称为阿尔金构造变质岩带。主要对应于中压变质相系，是一种特殊的地质现象。

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4.
１ 地球磁场的基本特征和地磁要素

　　固体地球是一个磁性球体，有自身的磁场。根据地磁力线的特征来看，地球外磁场类似于偶极子磁场即无限小基本磁铁的特征。但其磁轴与地球自转轴并不重合，而是呈11.5°的偏离。地磁极的位置也不是固定的，它逐年发生一定的变化。例如磁北极的位置，1961年在74°54’N，101W，位于北格陵兰附近地区，1975年已漂移到了76.06°N，100°W的位置。
　　地磁力线分布的空间称作地磁场，磁力线的分布情况可由磁针的理想空间状态表现出来。由磁针指示的磁南、北极，为磁子午线方向，其与地理子午线之间的夹角称磁偏角（D）。磁针在地磁赤道上呈水平状态，由此向南或向北移动时，磁针都会发生倾斜，其与水平面之间的夹角称作磁倾角（I）。磁倾角的大小随纬度增加，到磁南极和磁北极时，磁针都会竖立起来。地磁场以代号F表示，它的强度单位为（A/m）。地磁场强度是一个矢量，可以分解为水平分量H和垂直分量Z。地磁场的状态则可用磁场强度F，磁偏角D和磁倾角I这三个要素来确定。
　　地磁场的偶极特征也取决于磁力线从一个磁极到另一个磁极的闭合特征。在地球表层，这一闭合结构形成了一个磁扑获系统，扑获了大气圈上层形成的带电粒子而构成一个环绕地球的宇宙射线带，称作范艾伦带。范艾伦带的影响范围可达离地面65000km以上。由大气层上部约100—150km处气体发光而形成的极光，就是范艾伦带中的气体分子受电磁扰动的产物。沿着范艾伦带，极光可以在不到１秒钟的时间内从一个受扰动的极区于瞬间传到另一个扰动极区，因此极光的爆发在北极区和南极区几乎是同时发生的。

285-b 地球的磁场

地磁正异常对埋藏的矿床和深部地质构造的指示

　　将地磁场比作偶极子磁场的说法中，隐涵着地磁场是永久不变的这一假定。但实际上不仅磁极在不断发生摆动，从发现地磁场以来，人们还逐渐发现了磁偏角在几十到几百年的时间内，大致沿着纬线方向平稳地向西移动，这一性质被称作地磁场的向西漂移。地磁场漂移速率可以达到约每年0.18°，绕地球一圈大致需要1800年的时间。除了地磁场的这种较长期的变化外，地磁场还有时间尺度更短的昼夜变化，取决于地球表面相对于太阳位置的昼夜变化。在一天之内，地球表面的磁极所发生的位移因此可达其平均位置的100km。由于地磁场的这种昼夜变化，磁极在图上往往不是用点来表示，而是用一个圆圈来代表其所在的空间范围。
　　磁暴是一种急剧的地磁场变化现象，也是一种危害性很大的灾害性自然现象。在发生磁暴时，不仅地磁场要素会发生激烈的跳跃式变化，还会使电力线受到破坏、通信线路和信号中断、变压设备发生故障、绝缘电缆被击穿等。一般认为，磁暴是受太阳活动所引起（见第一章１.２节）。但在发生磁暴时，感应的环形电流不仅出现在电离层中，也会出现在地球内部。在磁暴的影响下，地球内部出于现的这种深部电流，称作大地电流。大地电流可以被用于研究地球内部的各种相关物理特征。如岩石圈各层的导电率及地内的压力和温度等。
　　在世界范围内选择若干个地磁测站，测量该处的地磁要素数据，然后推算出世界各地的基本地磁场数据，并以此作为地磁场的正常理论值。在实际工作中，会发现某地区实测地磁场要素的数据与正常值有显著的差别，这种现象称作地磁异常。和重力异常类似，如果差值为正，称正异常；差值为负时称负异常。一般情况下，正异常多是由于地下赋存着高磁场性的矿物或岩石，如磁铁矿，镍铁矿和超基性岩类等。负异常则多由地下赋存的石油，盐矿，铜矿和花岗岩等低磁性或反磁性矿物或岩石引起。根据这种认识，利用地磁异常来寻找地下矿产和了解深部地质构造等情况的方法，称为磁法勘探。这种方法不仅可以在地面上操作，还可以利用飞机和卫星等各种不同的飞行器在高空进行。

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“除了地磁场的这种较长期的变化外，地磁场还有时间尺度更短的昼夜变化，取决于地球表面相对于太阳位置的昼夜变化。在一天之内，地球表面的磁极所发生的位移因此可达其平均位置的100km。”

看来，太阳风不仅吹出磁尾，不仅改变了磁场的几何形状，还改变了磁极的位置。这也不难解释：磁尾端的磁场空间由于磁尾的产生而大大增加，进而造成其空间内磁场强度的降低。这样，由于磁力线的相互排斥作用，地球向阳面的磁力线便会向地球阴面磁场的磁力线挤压，挤压的最终结果就是磁极的漂移。
于是，地球转，磁极业转的情况就产生了。

不过，这也暗示出地球磁场的背后并没有一个诸如铁心一类的刚性的物质基础。

tanlilin

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11# lhkcc58 “除了地磁场的这种较长期的变化外，地磁场还有时间尺度更短的昼夜变化，取决于地球表面相对于太阳位置的昼夜变化。在一天之内，地球表面的磁极所发生的位移因此可达其平均位置的100km。” 看来，太阳风不仅吹出磁尾，不仅改变了磁场的几何形状，还改变了磁极的位置。这也不难解释：磁尾端的磁场空间由于磁尾的产生而大大增加，进而造成其空间内磁场强度的降低。这样，由于磁力线的相互排斥作用，地球向阳面的磁力线便会向地球阴面磁场的磁力线挤压，挤压的最终结果就是磁极的漂移。 于是，地球转，磁极也转的情况就产生了。 不过，这也暗示出地球磁场的背后并没有一个诸如铁心一类的刚性的物质基础。

磁场的这种自我调节颇有些像走马灯的旋转，区别只是在于这“走马灯”有一个磁尾，而且这磁尾留在几乎原地不动（如果太阳风的强度不改变）。
这样我们就有了一个运动着的磁场，相对于地球的自转、运动着的磁场；这磁场的运动与地球的自转无直接关系。
值得我们同样关心的是相对于地球的自转处于静止状态的电离层。
如果我们把这运动着的磁场与相对静止的电离层联系起来，那我们必然会得出一个结论－－－一定会有电产生。因为电动生磁，磁动生电。
这样聚集在电离层的能量一旦释放就产生了极光。
太阳风使地球磁场产生的运动可看成是一种扰动，这扰动在磁尾的强度较小在两极地区较大。所以两极地区是极光更经常出现的场所。

这应该成为极光产生原因的一个更为可信的解释。

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