地球物理知识之八－地球磁场

作者：地理人来源：未知时间：2021-07-08 阅读：次字体：大中小在线投稿

　　磁石（又称吸铁石）吸引铁片，犹如慈母爱抚子女，故早期称之为慈石，以表其情意。以后，不知为什么去掉了这个颇带人情味的“心”，而代之以左偏旁的“石”，才有今日之“磁石”。

　　古人将磁针悬挂，可指向南北。后又知道，磁针不正指南北而略偏东西。这就是指南特性和磁偏特性。对此现象，古人并不理解，而归之于磁石的某种“神秘”力量。

　　磁石之所以具有指南特性，归根结底不在磁石自身，而是地球磁场与磁石的相互作用结果。对于地磁场的观测，除固定的台站进行连续记录，还有海上和高空的磁测量，以及由火箭和卫星进行观测等。通常记录磁场的垂直分量Z、水平分量H和磁偏角D或磁倾角I。它们通称为地磁要素。

　　地磁场的分布很有规律。磁倾角等于零的地方构成磁赤道，磁倾角等于90°的地方构成磁极（南北磁极）。地磁极的位置与地理极的位置并不重合，这是造成有磁偏角的原因。

　　地球磁场有三个明显特点，第一，地磁场的主要成分（约占80%），由偶极场提供。由于这一点，早期的地磁学工作者误认为地球是一个大磁体，实际上是由于地球内部高温，深部岩石并不存在磁性造成的。第二，非偶极场的变化中心随时间有一个向西移动的趋势，习惯上称为“西向漂移”，人们对此有不同解释。一种看法认为，由于地核内部存在径向流动，根据角动量守恒定律，上升物质为保持原角动量数值而增加转速，从而形成外核与内核的转动速度差别。因为外核是地磁场源，外核转速较内核慢，从而导致主磁场向西移动。第三，地磁场的总强度是比较弱的，其大小相当于一个马蹄玩具磁铁的强度，但是由于它分布在如此巨大的地球上，因而形成一道天然屏障，屏蔽着外空射向地球的高能带电粒子和宇宙射线，并且将这些捕获的大量质子、电子等构成内外辐射带。这两个辐射带在几万公里高空，它们受太阳活动影响，又造成地磁场的急剧变化（如磁暴等）。

　　据古地磁学研究，在地质年代，地球上的物体都受磁场的作用，有些高温下岩石（如地下涌出之岩浆）会发生磁化，取得与磁场方向相一致的磁性。当岩石逐渐冷却时，这种磁性部分保留下来，从而构成岩石的热剩磁。如果再通过放射性方法测定年龄，那么就可以得到不同地质年代的磁场方向变化，从而为人们展示一幅磁场方向的变化历史。研究结果表明，地球在历史上曾多次发生磁场方向变化，即地磁南北极对调，其变化的时间可以从几十万年到几百万年。

　　目前，对于地球的“神秘磁力”的研究，显然取得了很大进展，但是其中不少问题还处于推测或假说阶段，有许多秘密有待揭示。