地球磁場(chǎng)的解說(shuō)王晶制作0510351目錄地球磁場(chǎng)來(lái)源的11種學(xué)說(shuō)地磁要素地磁場(chǎng)的變化地球磁場(chǎng)反向的9種學(xué)說(shuō)地球磁場(chǎng)為什么會(huì)改變地球磁場(chǎng)曾經(jīng)多次翻轉(zhuǎn)地球磁場(chǎng)的應(yīng)用新的研究方向離開(kāi)地球磁場(chǎng)來(lái)源的11種學(xué)說(shuō)永磁體學(xué)說(shuō)，是最早提出的一種學(xué)說(shuō)，認(rèn)為地球內(nèi)部存在巨大的永磁體，由這永磁體產(chǎn)生地球磁場(chǎng)，但后來(lái)認(rèn)識(shí)到地球內(nèi)部溫度很高，不可能存在永磁體。內(nèi)部電流學(xué)說(shuō)，認(rèn)為地球內(nèi)部存在巨大的電流，形成巨大電磁體產(chǎn)生地球磁場(chǎng)，但是既未觀測(cè)到這種巨大電流，而且巨大電流也會(huì)很快衰減，不會(huì)長(zhǎng)期存在電荷旋轉(zhuǎn)學(xué)說(shuō)(公元1900年，簡(jiǎn)寫(xiě)作1900)，認(rèn)為地球表面和內(nèi)部分別分布著符號(hào)相反、數(shù)量相等的電荷，由地球自轉(zhuǎn)而形成閉合電流，由此電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，但這學(xué)說(shuō)缺乏理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。壓電效應(yīng)學(xué)說(shuō)(1929)，認(rèn)為在地球內(nèi)部物質(zhì)在超高壓力下使物質(zhì)中的電荷分離，電子在這樣的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流和磁場(chǎng)。但理論計(jì)算出這樣的磁場(chǎng)僅有地磁場(chǎng)的約千分之一。旋磁效應(yīng)學(xué)說(shuō)(1933)，認(rèn)為地球內(nèi)的強(qiáng)磁物質(zhì)旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生地球磁場(chǎng)，但這種旋磁效應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)只有地球磁場(chǎng)的大約千億分之一。溫差電效應(yīng)學(xué)說(shuō)(1939)，認(rèn)為地球內(nèi)部的放射性物質(zhì)產(chǎn)生的熱量，使熔融物質(zhì)發(fā)生連續(xù)的不均勻?qū)α鳎@樣產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)和電流，由此電流產(chǎn)生地球磁場(chǎng)，但理論估計(jì)也同地球磁場(chǎng)不符合。磁力線扭結(jié)學(xué)說(shuō)(1950)，認(rèn)為在地球磁場(chǎng)磁力線的張力特性和地核的較差自轉(zhuǎn)，會(huì)使原始微弱的地球磁場(chǎng)放大，由此產(chǎn)生地球磁場(chǎng)。發(fā)電機(jī)學(xué)說(shuō)(1946－1947)，認(rèn)為是地球內(nèi)部的導(dǎo)電液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)恒的電流，由這電流產(chǎn)生地球磁場(chǎng)(目前研究和應(yīng)用較多的地球磁場(chǎng)學(xué)說(shuō)

)旋轉(zhuǎn)體效應(yīng)學(xué)說(shuō)(1947)，是根據(jù)少數(shù)天體觀測(cè)得到的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，認(rèn)為具有角動(dòng)量的旋轉(zhuǎn)物體都會(huì)產(chǎn)生磁矩，因而產(chǎn)生磁場(chǎng)。這一學(xué)說(shuō)需要使用一無(wú)科學(xué)根據(jù)的常數(shù)，5年后又被提出這一學(xué)說(shuō)的科學(xué)家根據(jù)精密的實(shí)驗(yàn)結(jié)果加以否定了。電磁感應(yīng)學(xué)說(shuō)(1956)，認(rèn)為由太陽(yáng)的強(qiáng)烈磁活動(dòng)通過(guò)帶電粒子的太陽(yáng)風(fēng)到達(dá)地球后，會(huì)通過(guò)地球內(nèi)部的電磁感應(yīng)和整流作用產(chǎn)生地球內(nèi)部的電流，由此產(chǎn)生地球磁場(chǎng)。

霍爾效應(yīng)學(xué)說(shuō)(1954)，認(rèn)為在地球內(nèi)部由于溫度不均勻產(chǎn)生的溫差電流和原始微弱磁場(chǎng)的同時(shí)使用下，會(huì)由霍爾效應(yīng)產(chǎn)生霍爾電動(dòng)勢(shì)和霍爾電流，由此產(chǎn)生地球磁場(chǎng)。地磁要素

地磁場(chǎng)的大小和方向用磁場(chǎng)強(qiáng)度F表示﹐單位為高斯。F可分為三個(gè)分量﹕水平強(qiáng)度H﹐是F在水平面上的投影﹔磁偏角D﹐是H與正北方向的夾角﹔磁傾角I﹐是F對(duì)水平面的傾角。F也可分解為向北﹑向東和向下的三個(gè)分量X﹑Y﹑Z﹐這三個(gè)分量通常也可稱為北向分量﹑東向分量和垂直分量。這些量可以確定地磁場(chǎng)的大小和方向﹐所以稱為“地磁要素”。根據(jù)測(cè)量得知﹐在同一高度上靠近赤道處地磁場(chǎng)較弱﹐而靠近磁極處則較強(qiáng)﹐如地球表面赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為0.29～0.40高斯﹐而在地磁北極和地磁南極的磁場(chǎng)強(qiáng)度則分別為0.61高斯和0.68高斯。根據(jù)地磁場(chǎng)測(cè)量結(jié)果并按一些模型可得出地磁場(chǎng)的總能量約為3.4×10爾格。地磁場(chǎng)的變化

地磁場(chǎng)的強(qiáng)度不是固定的﹐它有短期和長(zhǎng)期變化。短期變化包含有日變化﹑太陰日變化和季節(jié)變化以及各種干擾等。地磁場(chǎng)的這種短期變化部分常稱為地球變化磁場(chǎng)。除去短期變化后的地磁場(chǎng)稱為地球基本磁場(chǎng)﹐或稱基本地磁場(chǎng)﹐基本地磁場(chǎng)的地磁要素有長(zhǎng)期變化。根據(jù)近四百多年來(lái)的測(cè)量﹐這種變化的表現(xiàn)之一為西向漂移。例如﹐在1550年零度磁偏角線約在東經(jīng)20°處橫跨赤道﹐而現(xiàn)在已西移至西經(jīng)75°處過(guò)赤道。其次﹐磁極的位置和磁偶極矩也有長(zhǎng)期變化。太陽(yáng)風(fēng)﹑宇宙線﹑電離層﹑極光等都對(duì)地磁場(chǎng)有影響﹐它們使地磁場(chǎng)發(fā)生短期變化。太陽(yáng)風(fēng)還會(huì)使地磁場(chǎng)局限在一定的范圍內(nèi)。太陽(yáng)活動(dòng)較強(qiáng)時(shí)﹐太陽(yáng)風(fēng)的能量會(huì)大大增加﹐從而導(dǎo)致地磁場(chǎng)的強(qiáng)烈擾動(dòng)。地磁場(chǎng)能俘獲來(lái)自太陽(yáng)和其他天體的帶電粒子﹐形成著名的范愛(ài)倫帶。地球磁場(chǎng)反向的9種學(xué)說(shuō)

非偶極型磁場(chǎng)變化學(xué)說(shuō)(1964)，無(wú)規(guī)磁場(chǎng)起伏學(xué)說(shuō)(1968)，地核流體對(duì)流對(duì)稱性變化學(xué)說(shuō)(1969)，地核流體對(duì)流區(qū)分布變化學(xué)說(shuō)(1969)，地核三偶極型磁場(chǎng)學(xué)說(shuō)(1969)，偶極型磁場(chǎng)變化學(xué)說(shuō)(1971)，雙偶極型磁場(chǎng)學(xué)說(shuō)(1975)，銀河星系旋臂干擾學(xué)說(shuō)(1974)，地外天體撞擊學(xué)說(shuō)(1987)等。地球磁場(chǎng)為什么會(huì)改變科學(xué)家指出，存在于地核周?chē)蔫F流體（熔融體）好像一部“發(fā)動(dòng)機(jī)”，不停地將巨大的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成為電磁能，從而形成了地磁場(chǎng)。而鐵流體有時(shí)會(huì)形成巨大的漩渦，迫使自己的流向發(fā)生變化，這就引起了地球磁場(chǎng)的改變。地球磁場(chǎng)曾經(jīng)多次翻轉(zhuǎn)科學(xué)家們通過(guò)對(duì)海底熔巖的研究發(fā)現(xiàn)，地球的磁場(chǎng)曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多次翻轉(zhuǎn)。眾所周知，熾熱的巖漿中含有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的礦物質(zhì)，就好像一個(gè)個(gè)“小指南針”。當(dāng)巖漿冷卻下來(lái)后，這些“指南針”也被固定住不再發(fā)生變化。這樣，其“南北極”的指向就記錄了當(dāng)時(shí)地球磁場(chǎng)的方向。研究表明，地球磁場(chǎng)平均每50萬(wàn)年翻轉(zhuǎn)一次，而最近一次的翻轉(zhuǎn)發(fā)生在78萬(wàn)年前。地球磁場(chǎng)的應(yīng)用磁法探礦已成為地球物理探礦中一種重要的和常用的方法。磁法探礦不僅可應(yīng)用于鐵礦的勘探，而且還應(yīng)用于與鐵礦相伴生的其他礦物的勘探。前者稱為磁法直接探礦，如磁鐵礦、磁赤鐵礦、釩鈦磁鐵礦和金銅磁鐵礦等的勘探，后者稱為磁法間接探礦，如含鎳、鉻、鈷等的金屬礦床，金剛石、硼、石棉等非金屬礦床以及石油礦等的普查和勘探。圖1示出的是兩個(gè)強(qiáng)磁性鐵礦脈(a，b)處的地磁場(chǎng)垂直分量B⊥隨距離的變化，可以明顯看出在兩個(gè)礦脈處的B⊥出現(xiàn)兩個(gè)峰值。

新的研究方向地球深層物質(zhì)中含有的富鐵礦物如同指南針的指針一樣，表明磁極的方向和穿過(guò)南北極軸線的磁場(chǎng)強(qiáng)度。通過(guò)確定物質(zhì)的年代，并將其與地球磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)度加以對(duì)比，便可重現(xiàn)地球磁場(chǎng)的歷史。地球磁場(chǎng)的歷史表明，地球磁場(chǎng)的強(qiáng)度在每次出現(xiàn)兩極反向之前的幾千年中大大減弱。地質(zhì)學(xué)家讓·皮埃爾·瓦萊說(shuō)：“在變化曲線的最底部