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地磁场

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地磁场(geomagnetic field)
地球是一个巨大的磁体,它在空间产生的磁场即地磁场。卫星探测发现,地磁场被局限在地球周围有限的区域内,这个区域叫地磁层。地磁轴和地球自转轴不相重合,地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近。地磁场的大小和方向随时间、地点而变,且除地磁赤道处以外的地磁场都不是水平的。常用磁倾角、磁偏角、地磁场水平强度(地磁场的水平分量)这三个要素来描述地磁场的大小和方向。地磁两极在地面上的位置也在变化,考古发现,在过去的400万年中,地球磁极已经倒转了九次之多。地球磁极处的磁感应强度约为0.6×10-4特斯拉(T),地磁赤道处的磁感应强度约为0.3×10-4T。

  地球和近地空间存在着磁场,在类地行星中地磁场的强度是最大的。地磁场主要来源于地球内部,而来自外层空间的成分还不到1%,可以把地磁场主要看成偶极磁场。它存在着南北两个磁极,连结南北两磁极的轴称地磁轴,地磁轴与地球自转轴并不重合,有11°多的交角。磁极的位置有长期变化。1970年,地磁北极位于北纬78°6,西经70°1处。最近时期地磁北极的纬度每年增加0°004,而它的经度(西经)每年增加0°007。1970年的地磁偶极矩为7.98×1025电磁单位,最近时期平均每年减小4×1022电磁单位。

  地磁要素 
 地磁场的大小和方向用磁场强度 F表示,单位为高斯。偶极磁场的强度同距离的三次方成反比,在离地面不太远的地方,地磁场显得比较对称,地磁效应和一个巨大的磁棒所产生的效应很相似。而在远处,由于太阳风的作用就极不对称了。地磁场的边界,在朝向太阳的一面,离地心只有8~11个地球半径左右,在背向太阳的一面,则延伸到远超过地月距离。F可分为三个分量:水平强度H,是F在水平面上的投影;磁偏角D,是H与正北方向的夹角;磁倾角I,是F对水平面的倾角。F也可分解为向北、向东和向下的三个分量XYZ,这三个分量通常也可称为北向分量、东向分量和垂直分量。这些量可以确定地磁场的大小和方向,所以称为“地磁要素”。根据测量得知,在同一高度上靠近赤道处地磁场较弱,而靠近磁极处则较强。如地球表面赤道上的磁场强度约为0.29~0.40高斯,而在地磁北极和地磁南极的磁场强度则分别为0.61高斯和0.68高斯。根据地磁场测量结果并按一些模型可得出地磁场的总能量约为3.4×1026尔格。
  地磁场的变化  地磁场的强度不是固定的,它有短期和长期变化。短期变化包含有日变化、太阴日(月球连续两次上中天的时间间隔)变化和季节变化以及各种干扰等。地磁场的这种短期变化部分常称为地球变化磁场。除去短期变化后的地磁场称为地球基本磁场,或称基本地磁场,基本地磁场的地磁要素有长期变化。根据近四百多年来的测量,这种变化的表现之一为西向漂移。例如,在1550年零度磁偏角线约在东经20°处横跨赤道,而现在已西移至西经75°处过赤道。其次,正如前面所指出的,磁极的位置和磁偶极矩也有长期变化。太阳风宇宙线、电离层、极光等都对地磁场有影响,它们使地磁场发生短期变化。太阳风还会使地磁场局限在一定的范围内(见地球磁层)。太阳活动较强时,太阳风的能量会大大增加,从而导致地磁场的强烈扰动(见磁暴)。地磁场能俘获来自太阳和其他天体的带电粒子,形成著名的范爱伦带(见地球辐射带)。地磁场的研究和近地空间的物理性质的研究有密切关系,这种研究常常要依靠空间探测提供资料。

 

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地磁场
地磁场
地磁场
地磁场
地磁场
地磁场
地磁场垂直强度等变线
地磁场垂直强度等变线
地磁场及地磁场效应.
地磁场及地磁场效应.

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