范例6地球磁场
1第一章 地球的磁场
31o 51' 31o 08' 62o18' 60o36' 58o 25' 53o12' 46o 48' 45o31' 46o 48' 41o 33' 43o55' 36o57' 70o14' 35o17' − 15o10' 30o37'
− 1o 25' − 1o03' − 9o55' − 8o58' − 7o49' − 5o10' − 4o02' − 4o40' − 4o12' − 3o02' − 4o09' − 2o50' − 10o57' − 2o41' 0o 25' − 2o33'
四、地磁场的结构与磁异常
（一）地磁场的构成 在地面上观测所得到的地磁场 T 是各种不同成分的磁场之总和。它们的场源分布有的 在地球内部，有的在地面之上的大气层中。按其来源和变化规律不同，可将地磁场分为两部 分：一是主要来源于固体地球内部的稳定磁场 Ts；二是主要起因于固体地球外部的变化磁
二、地磁图与地磁场分布的基本特征
(一)地磁测量和地磁图 地磁场是空间和时间的复杂函数，为了满足地面上定向、航空、航海、资源勘查以及地 磁学本身研究的需要，根据地磁测量的结果定期地编绘出相应的各种图件。完成地磁观测任 务的测点通常为两类:一类是连续地测定地磁要素绝对值及随时间变化场值，此类有固定的 测点，称为地磁台；另一类是野外测点，在这些测点上间断地测定地磁要素绝对值。由这两 类测点组成了某地区、某国家甚至全球范围的地磁测网。当进行全球性的研究时，不可忽略 超过陆地面积四分之三的海域地磁测量。为此，必须充分利用海洋磁测、航空磁测和卫星磁 测，它们可以在短时间内获得大面积或全球范围的磁场三分量（X、Y、Z)及其它地磁要素 的地磁资料。 地磁要素是随时空变化的，要了解其分布特征，必须把不同时刻所观测的数值都归算到 某一特定的日期，国际上将此日期一般选在 1 月 1 日零点零分，这个步骤称之为通化。将经 通化后的某一地磁要素值按各个测点的经纬度坐标标在地图上，再把数值相等的各点用光滑 的曲线连结起来，编绘成某个地磁要素的等值线图，便称为地磁图。 地磁图按要素 T、H、Z、X、Y、 D 及 I 可分别绘制出相应等值线图，按编图范围分 类，有世界地磁图和局部地磁图两种；世界地磁图表示地磁场在全球范围内的分布，通常每 五年编绘一次，图 1-1-2 至图 1-1-6 为 2010 年代的 D、I、H、Z 及 T 等要素的世界地磁图。 我国地磁图每十年编绘一次，自 1950 年至 2000 年已正式出版六期，2010 年地磁图也将正 式编制出版。 根据各地的地磁要素随时间变化的观测资料，还可求出相应要素在各地的年变化平均 值，称为地磁要素的年变率。同样可以编制出相应年代的要素年变率等值线图。这类图件一 般可以适用五年，与地磁图合用可以求得五年中某一年的地磁要素值。由于地磁场存在长期 变化，因此，在使用地磁图时必须注意出版的年代，及相应年代要素的年变率地磁图。 (二)地磁场随地理分布的基本特征 世界地磁图基本上反映了来自地球核部场源的各地磁要素随地理分布的基本特征。 图 1-1-2 是等偏线图。由图可见，等偏线是从一点出发汇聚于另一点的曲线族，明显地 分别汇聚在南、北两磁极区，在这两点上磁北方向可以从 0°变到 360°，即没有固定的磁 偏角。按磁偏角定义，同样在地理两极也是如此。因此，在南北两半球上磁偏角共有四个汇 聚点。全图有两条零偏线(D=0°)分布，将全球分为负偏角区(D<0°)和正偏角区(D>0°)两个 部分。 图 1-1-3 是等倾线图。由图可见，等倾线大致和纬度线平行分布。零倾线在地理赤道附 近，称为磁赤道，但不是一条直线。由磁赤道向北，磁倾角为正，在北极附近有一点(实际 上是一个小区域)I=90°,称为北磁极。磁赤道以南，磁倾角为负，有类似的变化特征，有一个 南磁极。磁南北两极的位置也随时间变化。2010 年两磁极位置是：北磁极为 76°1’N，100°W， 南磁极是 65°8’S，139°E。它们在地球表面上的位置也不是对称的。
地球磁场及常用坐标解读
偶极坐标系（Dipole coordinates）
它是以地心为原点的球面极坐标系，以过地球中心的偶极轴为极轴，与地球自旋轴的夹角 为 11.2。有时把偶极坐标系也称为地磁坐标系。该坐标系涉及到的一些概念定义如下： 偶极赤道：与中心偶极子垂直的大圆； 偶极子午面：通过偶极子两极的大圆； 偶极经度h：过地球表面一点的偶极子午面与过地理极的偶极子午面之间的夹角； 偶极纬度m：该点与地心连线与偶极赤道的夹角； 偶极地方时：地面一点的偶极经度与当时日下点的偶极经度，单位为小时； 偶极正午：与日下点偶极经度相同，该点此刻为偶极正午； 偶极子夜：与日下点的偶极经度相差 180。 由于这一坐标系是以地磁场为基础的坐标系，所以地磁坐标常专指偶极坐标系，偶极经 度、偶极纬度、偶极赤道、偶极时又称地磁经度、地磁纬度、地磁赤道和磁地方时。
地磁场方向角的单位是度分秒；国际通用的磁通量密度单位是 nT，更经常用 表示，有时也用高斯作单位。单位间的关系是： 1T(tesla) = 10 nT = 10 gauss， 1nT = 1 = 10 gauss。
-5 9 4
地表上地磁场大小，在磁赤道约为 310 nT 的量级;在磁极处，
4
磁层电流系示意图
环电流 环电流是在地心距 3～7RE 的空间区域绕地球的由东朝西方向 流动的电流， 由地磁场捕获的低能质子维持。 环电流平静时位于 2.5～ 4RE 之间，磁暴时离地球稍远。磁平静时环电流总强度为 10 A 量级， 发生磁暴和亚暴时可增强几倍。 部分环电流 部分环电流是亚暴期间从等离子体片注入到辐射带的 粒子漂移所形成。它产生了地面磁场变化的不对称性。 场向电流 场向电流是在极光椭圆区沿磁力线流动的电流片。 场向电 流总体分为两区， 极侧称为 I 区电流， 基本流向是在晨侧流入电离层， 昏侧流出电离层；靠赤道一侧称 II 区电流，其流向与 I 区相反。场 向电流密度有明显的日变化。大部分时间内，I 区场向电流比 II 区 大。电流分布和强度变化与磁活动水平密切关联。
地球磁场简介
地球磁场简介地球磁场，是指地球固有的磁场环绕整个地球的大气层。
它是地球自身外部大气层中的一部分，具有巨大的影响力和重要的地质学意义。
本文将简要介绍地球磁场的形成原理、结构特征以及其对地球生命和导航系统的重要性。
一、地球磁场的形成原理地球磁场的形成主要与地球内部的物理过程密切相关。
目前认为，地球磁场的主要形成原理可以归结为“地球发电机效应”。
具体而言，地球内部的液态外核和固态内核之间发生的对流和自转运动，以及地球自转产生的科里奥利力，共同作用下使得地球磁场得以维持。
液态外核通过电流环流产生磁场，形成地球的主磁场，而固态内核由于其高导电性质，可产生额外的磁场增长。
二、地球磁场的结构特征地球磁场的结构呈现出复杂而多样的特征。
一般来说，地球磁场可以分为地心磁场和地壳磁场。
地心磁场主要来源于地球内部液态外核产生的磁场，具有全球性和稳定性。
而地壳磁场则是地壳中磁性物质产生的磁场，其强度和方向有较大的变化。
地壳磁场的变动往往受到地壳构造和岩石磁性特征的影响，存在较强的地域性。
三、地球磁场的重要性地球磁场对地球和人类具有重要的意义。
1. 生命起源保护：地球磁场能够很好地抵挡来自太阳的带电粒子流，形成一个磁屏障，使地球上的生命得以保护。
这种保护作用对维持地球生物多样性和镀金健康都至关重要。
2. 导航系统依赖：地球磁场为导航系统的运作提供了基础。
现代航海、航空以及卫星导航系统都依赖地球磁场的信息来确定位置和导航方向。
因此，地球磁场对于人类航行和探索具有不可替代的作用。
3. 环境变化研究：地球磁场中的变化可以反映出地球内部和外部环境变化的信息。
地球磁场可以用来研究地震、火山活动、板块运动等地球动力学过程，以及太阳活动、宇宙射线等与地球相互作用的过程。
4. 地质学探索：地球磁场的测量和研究对于地质学家来说是一种重要的工具和手段。
地球磁场可以用来探测地下矿产资源、构造演化历史、地壳变形等地质学问题，对于研究地球深部结构和地球演化过程具有重要的科学价值。
《地磁场》课件
卫星磁测
通过卫星轨道测量地磁场 ，具有覆盖范围广、观测 精度高的特点。
地磁场的观测设备
磁力仪
用于测量地磁场强度和方 向的仪器，分为旋转磁力 仪和质子磁力仪等类型。
磁通门磁力仪
利用磁通门技术测量地磁 场，具有高灵敏度和低噪 声的特点。
卫星磁力仪
装载在卫星上进行地磁场 测量的仪器，具有高精度 和全球覆盖的特点。
地磁场变化对人类健康的影响
生理影响
地磁场的变化可能影响人体的生 物电和生物磁，进而影响神经系
统和生理功能。
心理影响
地磁场的变化可能影响情绪和心 理状态，例如在磁暴期间人们更
容易感到焦虑和不安。
疾病风险
长期暴露于不稳定的地磁场环境 中可能增加某些疾病的风险，如
癌症和神经系统疾病。
地磁场变化与地震、火山活动的关系
地磁场的组成
总结词
地磁场由主磁场、地磁异常和磁偏角等部分组成。
详细描述
地磁场主要由主磁场、地磁异常和磁偏角等部分组成。主磁场是指地球内部金属元素所产生的磁场，是地磁场的 主要部分。地磁异常则是指地球表面某些区域的地磁场强度和方向与周围不同的现象。磁偏角则是由于地球内部 的金属元素分布不均匀，导致地磁场方向与地球地理经线不重合而产生的角度差。
地震活动
研究表明，地磁场的变化可能与地震活动有关联，可能是预测地 震的重要指标之一。
火山活动
火山喷发过程中释放的物质可能会影响地磁场，而地磁场的变化也 可能预示着火山活动的发生。
地球物理学研究
地磁场的变化是地球物理学研究的重要领域之一，对于了解地球内 部结构和地球动力学具有重要意义。
06
地磁场的未来研究与展望
03
地磁场的形成与变化
地球磁场
地球磁场目录概述形成原因发现分布与变化规律倒转原因特性地球磁场The Earth magnetic field[编辑本段]概述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。
地球磁场航线解析PPT课件
地球磁场 （Geomagnetic Field）
• 磁北极(74.9ºN,101ºW) • 磁南极(67.1ºS,142.7ºE) • 地球磁极由东向西有规律的缓慢的移
动。
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1.地球磁场的构成(三要素 ）
§1.1地球知识
（ 一 ） 磁 差 （VAR/MV—Mag netic Variation ） 1、真经线:指向地理南北的方向线
磁针北端与水平面的交角，通常以磁针 北端向下为正值，向上为负值
范围：0°～90°
（三）磁感应强度
即某地点的磁力大小的绝对值，是一个 具有方向（磁力线方向）和大小的矢量。
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2.地磁要素的变化
地球表面的磁场受到各种因素的影响而随时间发生变化。地 磁要素长期有规律的变化称为世纪变化，其中磁差变化对空中导航的精 确性产生较大影响。磁差世纪变化的年平均值称为磁差年变率。磁差年 变率在航图或磁差图中予以标明，空中导航实施当中应当根据航图或磁 差图上注明的磁差年份和磁差年变率予以修正。
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D：NM
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D 60(2 1)secTC (2 1) cos均 secTC
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思考：航图上标注的为真航向角还是 磁航向角？
NM NT
△M
TC MC
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2、航线距离
航线起点到终点间的地面长度称为航线距离，等于各航段长 度之和
地球的磁场和指南针的使用
地球的磁场和指南针的使用地球是我们生活的家园，在宇宙中游荡。
它拥有许多神秘的力量和现象，其中地球的磁场是一项引人入胜的研究课题。
而指南针则是我们在利用地球的磁场时所依靠的工具。
本文将探讨地球的磁场以及指南针的使用。
一、地球的磁场地球的磁场是由地球内部的铁磁物质所产生的。
它类似于一片巨大的磁力场罩在地球的表面上。
磁场有两个重要的特点：方向和强度。
1.1 方向地球的磁场具有北极和南极之分，这与地球的自转方向有关。
北极位于地球南半球，而南极则位于地球的北半球。
这与地理上的北极和南极是相反的，因此我们常说指南针指向北方，实际上是指向地磁南极。
1.2 强度地球的磁场强度在不同的地方是不同的。
在赤道附近，地磁场强度较弱；而在地磁极附近，磁场强度较强。
这就是为何指南针在不同地方的指示也会有一定的偏差。
二、指南针的使用2.1 原理指南针是利用地球的磁场来寻找地理方向的一种工具。
它由一个悬浮在细绳上的磁针构成，磁针上的北极会指向地球的南磁极。
利用指南针的原理，我们可以辨别出地理上的北方、南方、东方和西方。
2.2 使用方法使用指南针并不复杂，但需要一定的技巧。
首先，将指南针平放在水平位置上，并且静置一段时间，让磁针自行摆正。
这样可以避免外部干扰对指南针的影响。
然后，将指南针持平举起，让磁针转动自由。
观察磁针的转动，其中北极会指向磁针的南端。
这样我们就可以确定北方的方向了。
在实际使用中，可以结合地理标志物或者其他工具进行辅助，以更加准确地确定方向。
2.3 应用指南针在我们的日常生活中有着广泛的应用。
在野外探险、远足、露营等活动中，指南针可以帮助我们不迷路，找到正确的方向。
在航海、航空等领域，指南针更是不可或缺的导航工具。
此外，指南针还被广泛应用于地质勘探、地图制作等专业领域。
三、结论地球的磁场和指南针的使用是我们认识地球、探索世界的重要工具。
地球的磁场为我们提供了方向，而指南针则是我们利用地磁的方式之一。
通过对地球磁场的研究和指南针的使用，我们可以更好地了解地球，更好地应对各种活动和挑战。
地球磁场成因新解
地球磁场成因新解临沂大学沂水分校陈维会地球磁场的起源现在仍然是个谜，地球磁场形成的机理有诸多解释，但都不能很好的解释地球磁场的一些现象。
本人经多年的数据检测采集，研究考察及论证，提出新的地磁成因理论，它不仅有可检测的大量的第三方数据佐证，还能解释地球磁场的所有现象，是目前最接近事实的地磁成因理论。
内容摘要：由于太阳的温度很高那里的物质被电离，电离的太阳物质在运动时受太阳磁场的作用，正电荷会上浮到太阳的最外层并被抛向太空，太阳会失去过多的正电荷而带负电，地球俘获了太阳抛出来的正电荷而带正电。
地球表面上的电荷分布是不均匀的，在太阳电场的作用下，地球表面的电荷绕地球运动形成了电流，地球磁场主要是由这电流产生的。
利用这一假设可以很好的解释地球磁场许多现象，包括以往的假设无法解释的现象，并且有大量的测量数据佐证。
一、地球磁场的特性宇宙中的天体大多数都有一定强度的磁场。
据科学家探测研究得知：我们居住的地球磁场强度约为（0.3－0.6）³10－4T；地球表面赤道上的磁场强度约为0.29～0.40高斯；地磁北极的磁场强度为0.61高斯；地磁南极的磁场强度为0.68高斯；南半球强北半球弱；南北磁极与地理的南北极不重合；地轴与地磁轴成11.50的交角；并且南北磁极的地理位置不断在变化，如下表所示。
磁北极(2001)81.3°N,110.8°W(2004 估计)82.3°N,113.4°W(2005 估计）82.7°N,114.4°W地理南极附近磁南极(1998)64.6°S,138.5°E(2004 估计）63.5°S,138.0°E地理北极附近地球磁场受太阳活动的影响较大，地磁场随时间作周期性变化，其中以一昼夜为周期的变化称为地磁场周日变化，简称日变（diurnal variation）。
日变的幅度因时间、季节和纬度而异，不同纬度地区日变规律不同。
地球磁场及翻转对应方案
03
添加标题
电流可调，但最大值至少要与 上面计算相等
添加标题 02
1850年，爆发的太阳风暴：美 国与欧洲的通信线路同时短路，
因此引发了大量的火灾
方案三 月球——分
子模型
月球以一定速度绕地球旋转，
这很像一个分子电流模型，我 们设想给月球加上一定电荷， 那它绕地球转动就可以产生一
个磁场，把地球“罩”在这个
磁场保护之内。
目的：让射向地球的宇宙射线 （主要是太阳风）受洛仑兹力 作用偏转开去,,避开地球 。
月球带电量为Q，则月球产生的电流元 为：Idl=Qv 当月球运行到地球背面时，在地球迎太阳一面产生磁场最弱，为
B
Qv 4(60r)2
设粒子在这时入射到离地球10倍半径的地方，在它飞到地球表面的这段时间内，受洛 仑兹力作用偏转，最后擦着地球边缘横向飞出。
地球上沿经线布置一组电磁铁，构成人 造磁场，有点象一个手榴弹，圆形弹体 代表地球，弹体上的方块代表电磁铁， N极向下，S极向上，彼此相吸。产生 人工磁场保护地球
计算分析：以其中一段经线上的两个磁极为例 为例
01
B 1I2 R 2 r c 3 o0 sr2R 2 c2R o 用电此d 两磁距s个铁离s r载，2id流设，n c 线电线圈流圈o 代I半，表径彼s
• 过去的7500万年中，地球磁场的方向至少翻转过170次，平均每隔45万年翻转 一次。而许多学者甚至认为，地球磁极翻转的周期为为25万年。
• 最近的75万年里（也有的说是100万年），地球磁场一直没有反转过 。
• 丹麦行星科学中心研究人员发现：地球南北极上空磁场正在出现裂缝，或者说 出现破洞，他们据此认为地球磁极将在近期内不可避免地发生位移。最终南北 极换位。德国波茨坦地球物理所科学家进行更深入的观察，得到类似的结论。
一、地球磁场
地磁场：地球周围存在的磁场。
宏观上看，地球磁场与位于球心的磁偶极子磁场相似；地磁场有两个磁极，其极位于地理北极附近，极位于地理南极附近，但不重合，磁轴与地球自转轴的夹角现在约为78.2度、西经102.9度（加拿大北部），磁南极位于南纬65.5度，东京139.4度（南极洲）。
长期观测证实，地磁极围绕地理极附近进行着缓慢的迁移。
受地磁场作用，磁针的化第一章地球的磁场 地磁场：地磁场有大小和方向，它 描述地磁场大小和方向的物理量，称作地磁要素、地磁要素及其分布在直角坐标系下，地磁要素有：总磁场强度T、垂直磁场强度Z、水平磁场强度HHÎ水平X分量(北向)、水平Y分量(东向)H Xtan I H =tan D X =()T Xi Yj Zk =++K K K K地磁场由基本磁场、变化磁场和磁异常三个部分组成中心偶极子磁场和大陆磁场组成基本磁场Î来源地球内部，占地磁场主要部分(98%以上)主要指短期变化磁场，来源地球外部，占地磁场1%以下磁异常地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上。
测量地磁场中，研究对象所产生的磁场称作磁异常，其他部分称作正常场，或称背景场，也称基准场。
Î正常场和异常场是相对的概念地磁场是空间和时间的函数Î需要实际测量实际测量方式：地磁台地磁要素随时间变化所以，将不同时刻观测数据归算到某一特定日所成的地磁要素等值线图Î地磁图首先是天文学家哈雷于1701 年编度的等值线图于1827 年问世.地磁场是和时间的函数－ 地磁场各要素随空间变化情况（体现出偶极子场特点）地磁场是空间和的函数－ 地磁场各要素随时间变化情况－变化磁场分两类：一是由内部场源引起的缓慢的长期变化；一是来源于地球外部场源的短期变化。
通过世界各地地磁台长期连续观测（2）地球磁场向西漂移（地磁场偶极矩大约 其中,17 %是近400年来减小的.1835Î1980年为7.91x1022Am2Î2000年为7.78x10Am1835Î1980年为7.91x1022Am2Î2000年为7.78x10Am Î两千年后，接近0！Î磁极倒转(?)在测定岩石的剩余磁性时，发现相当一批岩石的磁化方向与现在的地磁场方向相的改则变成了磁北极。
地球磁场
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。
无敌讲义：电力与磁力
(C) F
3F (D) 2
(E) 94F。
范例 4 解答
• 答 (E)
• 解
F'＝k 3（q12×r3）q22＝9k4qr12q2 F＝kqr12q2
F'＝94F
类题
磁 性（1/3）
1. 某些物质具有吸引铁、钴、镍等磁性材料的能 力，此种能力称为“磁性”。
2. 磁铁两端磁性最强的地方，称为“磁极”。
金属导体的静电感应 绝缘体的静电感应
2. 绝缘体的静电感应：当带电体靠近绝缘 体，电荷不分离，但原子或分子内正负 电荷会错开而极化。
范例 ３ 静电感应
‧一个轻而未带电的金属小球乙， 用一绝缘线悬挂着，如右图所 示。若将一带电的金属球甲靠 近乙，则下列叙述何者正确？ (A)乙先被甲排斥，然后被甲吸引与甲接触 (B)乙被甲吸引，然后一直保持与甲接触 (C)乙先被甲吸引接触甲，然后被甲排斥离开甲 (D)乙被甲排斥，不可能碰触甲 (E)乙不受影响，保持不动。
(A)地球磁极具有微小的偏角是因为地磁有缓慢自转的现象 (B)中国人早就知道应用天然磁石制作成指南针，并藉它来
辨别方向 (C)指南针之所以能指向南方，是因为地球表面有方向相当
稳定的磁力线 (D)“微偏东，不全南”指出地球磁极相对于地理南北极具
有微小的偏角 (E)根据地表的磁场可以想象地球为一个磁极与地理南北极
范例 ５ 电场与磁场
• 下列有关磁力线的叙述，何者正确？
(A)磁力线在磁铁外部由 N 极指向 S 极，在磁铁内 部，磁力线由 S 极指向 N 极
(B)磁力线只分布在水平面上，磁力线愈密表示磁场 愈弱
(C)利用铁粉显示周围磁场实验，由铁粉可以判断磁 力线的方向
(D)磁力线上任一点的切线方向，为磁针 N 极受磁 力的方向
02地球磁场
场值 分量 地名
北京 沈阳 哈尔滨 上海 福州 乌鲁木齐 西安 昆明 广州 拉萨
中国各地地磁要素值
H
0.2962 0.2798 0.2556 0.3389 0.3640 0.2540 0.3281 0.3795 0.3809 0.3560
Z
0.4618 0.4865 0.4865 0.3420 0.2743 0.5617 0.3993 0.2675 0.2369 0.3378
世界地磁图基本上反映了来自地球核部场源的各地磁 要素随地理分布的基本特征。
广义的地磁图可分为基本磁场图、正常磁 场图和异常磁场图。
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①基本磁场图： 根据各个测点归算的测量资料绘制的地磁图。它不
仅反映地磁场在地面上的趋势变化，而且也反映出 地磁场在地面上的异常变化。中国和其他许多国家 都出版基本磁场图。 只要地磁资料精度较高，测点分布比较合理，而 且密度适当，就能绘制出比较准确的基本磁场图。
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非洲西部 南极大陆
东亚
大洋洲
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4.中国境内 地磁要素的分布
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第四十一页，编辑于星期日：十三点 五十四分。
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总倾线特征:与纬度大致平行，零倾线在地理赤道附近，称为磁赤道，
它不是一条直线，磁赤道向北倾角为正，向南为负。
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地理材料-地球磁场的基本特征和地磁要素
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。
第一章-地球的磁场
总磁场
T= Ts+ δT
1、稳定磁场：Ts=Tsi（地球内部）+Tse （地球外部）
Tsi是地球内部稳定场，Tse是地球外部稳 定场
由于Tsi＞＞Tse，故Tse一般可忽略不计， 因此通常把稳定场看成由以下三部分组成
第一节 地磁要素及其分布特 征
一、地磁要素
从量的角度描述地磁场，
建立一个空间直角坐标 系统，定义磁力场的各 个要素，并用数学公式 表示各要素的换算关系。
坐标系建立：
设以观测点（O）为坐 标原点
X轴正向指地理北，Y轴 正向指东，Z轴正向垂直 向下。
观测点的地磁场矢量（T） 为任意方向，它在坐标系内 可分解为以下分量：
T0—地球中心偶极子场 Tm—大陆磁场（世界异常，为非偶极子场） T0 + Tm定义为地球的基本磁场 Ta—地壳磁场或异常场（磁异常）
Tsi= T0（偶极场） +Biblioteka Tm（大陆磁场）+ Ta（异常
3、基本磁场： T0（偶极子场） + Tm （大陆磁场）
由于T0 ﹥﹥ Tm，故 T0代表了地球磁场 空间分布的主要特征，世界地磁图就是以 此为依据制作的，此图反映了地球基本磁 场的分布。
1、直角坐标系有：x、y、z； 2、球坐标系有：H、D、I 3、柱坐标系有：z、H、D
已知其中一组，就可求出其它几 个分量
二、地磁场的结构和磁异常
（一）地磁场的结构(或组成)
地面观测点上地磁场T是各种不同成分磁 场的总和，即有地球内部来源，又有地球 外部来源。
按其来源和变化规律，可分为两大部分：
比如当研究大陆磁场Tm时，将其视为 磁异常，而叠加在大陆磁场上的其它磁 源场（主要是偶极场）就看成是正常场。
研究磁场的方向800字论文
研究磁场的方向800字论文研究磁场的方向800字论文范例：磁场的物理概念：磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。
磁场具有波粒的辐射特性。
磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用接触就能发生作用。
电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。
由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。
运动电荷产生磁场的真正场源是运动电子或运动质子所产生的磁场。
例如电流所产生的磁场就是在导线中运动的电子所产生的磁场。
磁场的产生原理：现代物理证明，任何物质的终极结构组成都是电子（带单位负电荷），质子（带单位正电荷）和中子（对外显示电中性）。
点电荷就是含有过剩电子（带单位负电荷）或质子（带单位正电荷）的物质点，因此电流产生磁场的原因只能归结为运动电子产生磁场。
电场是由电荷产生的。
电场与磁场有密切的关系：有时磁场会生成电场，有时电场会生成磁场。
麦克斯韦方程组可以描述电场、磁场、产生这些矢量场的电流和电荷，这些物理量之间的详细。
关系。
根据狭义相对论，电场和磁场是电磁场的两面。
设定两个参考系A和B，相对于参考系A，参考系B以有限速度移动。
从参考系A观察为静止电荷产生的纯电场，在参考系。
B观察则成为移动中的电荷所产生的电场和磁场。
磁场方向的应用领域：在古今社会里，很多对世界文明有重大贡献的发明，都会涉及到磁场的概念。
地球能够产生自己的磁场，这在导航方面非常重要，因为指南针的指北极准确地指向位置在地球的地理北极附近的地磁南极（地理北极实际上是地磁南极，地理南极实际上是地磁北极）。
电动机和发电机的运作都依赖因磁铁转动而随着时间改变的磁场。
通过霍尔效应，可以给出物质的带电粒子的性质。
磁路学专门研讨，各种各样像变压器一类的电子元件，其内部磁场的相互作用。
随着对磁场学习的不断深入，我相信我们会发现磁场更多的有趣现象。
科普地球的磁场了解地磁和指南针的原理
科普地球的磁场了解地磁和指南针的原理地球的磁场是指地球周围存在的一种磁力场，它起到保护地球大气层免受太阳风暴和宇宙射线的伤害，同时也是导航工具中指南针正常工作的基础。
本文将重点介绍地球的磁场以及地磁和指南针的原理。
一、地球的磁场地球的磁场是由地球内部产生的，其主要来源是地球内部的磁性物质，特别是外核中的液态铁镍合金。
地球内部核心处于高温高压的状态下，液态金属的运动产生了电流，形成了类似于螺线管一样的结构，产生了地磁场。
地球的磁场并非是完全均匀的，它在地球表面上形成了南北两极。
地球的南磁极实际上是地理北极，而地球的北磁极是地理南极。
这是因为磁场的天然性质决定了它们是相互吸引的。
由于地磁场的存在，指南针能够指示方向，导航工具也能够运作。
二、地磁和指南针的原理1. 地磁的测量地磁的测量可以通过磁力计进行。
磁力计的基本原理是利用磁铁或磁针在磁场中受力的性质来测量磁场的方向和强度。
在地磁场中，指南针就是一种简单而常见的磁力计。
2. 指南针的原理指南针是指示方向的仪器，它的工作原理基于磁针在地磁场中的运动。
指南针通常由一个磁化了的针状物体和一个能够自由转动的支架组成。
磁针的一端标有“N”代表北极，另一端标有“S”代表南极。
磁针在地磁场中会受到一个力矩，使得它倾向于指向地球磁场的南北方向。
这是因为磁场中的磁力线是从地球南极指向地球北极的。
磁针在地磁场中自由转动，当它达到平衡状态时，它的“N”端将指向地理北极，而“S”端指向地理南极。
通过使用指南针，人们可以确定自己所在位置的方向。
例如，当指南针的“N”端指向经纬度上的方向时，可以判断出自己正面朝向的是北方。
指南针在导航中起到了重要的作用，特别是在没有其他工具可用的情况下。
总结：地球的磁场是由地球内部液态金属运动产生的，它在地球表面形成了南北两极。
地磁场是指南针正常工作的基础，指南针利用磁针在地磁场中的运动来指示方向。
地磁和指南针的原理为我们在导航和定位上提供了重要的帮助。
地球的磁场及其作用
地球的磁场及其作用地球是一个拥有强大磁场的行星，磁场的存在对地球自然环境和人类生活产生着极为重要的影响。
本文将从磁场的形成、变化以及作用三个方面来探讨地球磁场的奥秘。
一、磁场的形成地球磁场的形成还存在着许多争议，但目前最广为认可的说法是地球内部的熔融岩浆在不断运动，由于其中存在的电流产生磁场，这种磁场随着地球的自转而形成一个环状磁场，即地球磁场。
地球磁场的强度变化很小，但却极为稳定，不仅能够抵消太阳带来的带电粒子辐射，还能保护地球表面的生命，对于维持地球生态系统的平衡起着至关重要的作用。
二、磁场的变化尽管地球磁场一直是稳定的，但在地球历史中曾多次发生磁极反转。
磁极反转是指地球磁场的南北极互换位置，磁极反转并非瞬间完成的过程，而是在数千年或数万年内慢慢完成的，期间地球磁场会减弱并形成多个磁极。
虽然磁极反转过程对现代社会影响较小，但在过去曾造成了地球生命系绝灭的事件。
地球磁场的变化也可以被用来研究地球历史，例如通过地球岩石中保存下来的磁性矿物来确定这些岩石形成的时间和磁场方向，进而推测地球历史上的环境变化和地质运动。
三、磁场的作用地球磁场的作用是多方面的。
首先，它能够抵消太阳带来的带电粒子辐射，这些粒子本身并不会对人类产生太大影响，但在太阳暴发时，带电粒子辐射会对卫星、导航系统、电力设施等基础设施造成损坏。
其次，地球磁场还可以控制地球附近的高能带电粒子形成辐射带，使其不会对地球表面的生命造成太大的影响。
例如，地球磁场使得极光现象的产生变得更加美丽而不是致命。
再者，地球磁场的存在对于某些动物的迁徙方向具有导航作用，例如海龟、鲸鱼等。
这些动物能够感应到磁场的方向，进而确定自己的迁徙方向。
总的来说，地球磁场是地球生命收容所的重要保护伞，它不仅让我们拥有了美丽的极光，也能保障现代社会的顺利发展。
对于地球科学家来说，掌握地球磁场的变化、形成和作用，对于理解地球自然环境和地球历史发展具有重要意义。
地球磁场及常用坐标
订正偶极坐标系（ coordinates） 订正偶极坐标系（Corrected Dipole coordinates）
该坐标系又叫“订正地磁坐标系” coordinaies）， 该坐标系又叫“订正地磁坐标系”（Corrected GeoMagnetic coordinaies）， 是以实际地磁场来订正（或改进）的坐标系。 是以实际地磁场来订正（或改进）的坐标系。在研究沿磁力线传播的现象时很 有用处。当用于研究极区现象时， 有用处。当用于研究极区现象时，地球表面任意一点的两个坐标是订正偶极经 longitude）和订正偶极纬度（ 度（corrected dipole longitude）和订正偶极纬度（corrected dipole latitude）。它们定义为： latitude）。它们定义为：从地面一点 ）。它们定义为 Q 出发的偶极子磁力线与赤道交于 A
磁层电流系示意图
环电流 环电流是在地心距 3～7RE 的空间区域绕地球的由东朝西方向 流动的电流， 由地磁场捕获的低能质子维持。 环电流平静时位于 2.5～ 2.5～ 流动的电流， 由地磁场捕获的低能质子维持。 之间，磁暴时离地球稍远。 量级， 4RE 之间，磁暴时离地球稍远。磁平静时环电流总强度为 10 A 量级， 发生磁暴和亚暴时可增强几倍 发生磁暴和亚暴时可增强几倍。 磁暴和亚暴时可增强几倍。 部分环电流 部分环电流是亚暴期间从等离子体片注入到辐射带的 粒子漂移所形成。它产生了地面磁场变化的不对称性。 粒子漂移所形成。它产生了地面磁场变化的不对称性。 场向电流是在极光椭圆区沿磁力线流动的电流片 场向电 极光椭圆区沿磁力线流动的电流片。 场向电流 场向电流是在极光椭圆区沿磁力线流动的电流片。 流总体分为两区， 极侧称为 I 区电流， 区电流， 基本流向是在晨侧流入电离层， 流总体分为两区， 基本流向是在晨侧流入电离层， 昏侧流出电离层； 区电流， 区相反。 昏侧流出电离层；靠赤道一侧称 II 区电流，其流向与 I 区相反。场 向电流密度有明显的日变化。大部分时间内， 向电流密度有明显的日变化。大部分时间内，I 区场向电流比 II 区 电流分布和强度变化与磁活动水平密切关联。 大。电流分布和强度变化与磁活动水平密切关联。
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電場（2/2）
(A)帶正電的點電荷附近之電力線。 (B)帶負電的點電荷附近之電力線。 (C)兩電荷－q 與＋4q 附近之電力線分布。
範例 ３ 靜電感應與感應起電
如圖所示，兩個金屬球以絕緣體支撐且相接觸，一支帶正電 荷的玻棒從右方靠近金屬球甲但不接觸。將手輕觸乙球左側 後分開甲、乙兩球，再移開手與玻棒，則此時關於甲、乙兩 球所帶的電性，以下敘述何者正確？
靜電感應
1. 靜電感應：帶電體靠近不帶電體，而使物 體內部正、負電荷分離的現象。近端生成 異性電，遠端生成同性電。當帶電體靠近 已絕緣的導體，驅使自由電子移動，而將 電荷分離。
2. 絕緣體的靜電感應：當帶電體靠近絕緣體 ，電荷不分離，但原子或分子內正負電荷 會錯開而極化。
電量
物體本身所帶電荷數量稱為電量： 1. 基本單位：一個電子的電量為 e 2. SI單位：庫侖 C 1 庫侖的電量約為 6.25× 1018 個電子電 量，一個電子的帶電量是 1.6× 10-19 庫 侖。
3. 靜電力與萬有引力一樣，是一種超距力， 兩質點遵守作用力─反作用力定律。
磁性（1/3）
1. 某些物質具有吸引鐵、鈷、鎳等磁性材料 的能力，此種能力稱為磁性。 2. 磁鐵兩端磁性最強的地方，稱為磁極。
A. 以細線水平懸吊磁鐵棒，磁鐵指向北方的一端 ，稱為指北極（N 極）。 B. 以細線水平懸吊磁鐵棒，磁鐵指向南方的一端 ，稱為指南極（S 極）。
磁場（2/2）
磁鐵周圍的鐵粉排成磁力線的形狀
(A)與(B)為 N-S 極及 N-N 極間的磁力線形狀。 (C)放置多個小磁針也可排列出磁力線，同時可定出磁力線的 方向。
地球的磁場
1. 2. 地球本身的磁場可用一巨大的磁棒來模擬。 地磁 N 極在地球的地理南極附近，地磁 S 極在地球的 地理北極附近。 磁軸方向（地磁南北極 的連線）與地球自轉軸 方向（地理南北極的連 線）之夾角約為 11 度。 地球外部的磁力線方向 由地理南極附近指向北 方。
3.
4.
地磁的傾角與偏角
• 磁傾角：地磁的磁力線分布與地表不一定平行， 其磁力線方向與地表水平方向的夾角，稱為磁傾 角。北半球下傾，南半球上傾。 • 磁偏角：地表的磁場並不一定指向正北方，地磁 北方與地球正北方的夾角，稱為磁偏角。
電場（1/2）
• 磁場和磁力線的觀念，也可應用到「靜電 作用力」上。
高中基礎物理(一)
第四章 物質間的基本交互作用 4-1 重力──萬有引力定律
4-2 電力與磁力
4-3 強力與弱力
4-2 電力與磁力
• • • • • • 靜電力 電性 摩擦起電 靜電感應 電量 庫侖定律 • • • • • • 磁性 磁場 地球的磁場 地磁的傾角與偏角 電場 範例題
靜電力
有不同電性的物體，彼此之間也就會呈現 出吸引或排斥力，這種帶有電荷物體之間 的作用力，稱為靜電力。
A. 空間中若因帶電荷物體的存在，而改變了原來空 間的性質，稱為帶電體在其附近空間中形成電場 （electric field）。 B. 正電荷置於電場中的受力情形，可由電場中的電 力線（line of electric force）來描述。 C. 愈靠近點電荷源的地方，電力線愈密集，表示該 處電場愈強，正電荷在該處所受的力也愈大，且 受力方向為沿著電力線方向。
(A)甲、乙兩球均為電中性 (B)甲球帶負電荷、乙球帶正電荷 (C)甲、乙兩球均帶負電荷 (D)甲球帶負電荷、乙球不帶電。範例 ３答 (D来自 解解答範例 3
類題
• 一帶正電之玻璃棒接近一絕緣金屬球，由於 帶電體的接近而使金屬球內部正、負電荷分 離，如圖所示，則下列敘述何者正確？
(A)金屬球內電子總數不變 (B)玻璃棒內無任何 負電荷 (C)金屬球只受玻璃棒吸力作用 (D)玻 璃棒施予金屬球之力大於金屬球施予玻璃棒之 力 (E)金屬球右側只有負電荷，無正電荷。
1. 經磁化後，其磁性可以長期保持者，稱為永久 磁鐵或硬磁鐵。 2. 若磁化的條件消失後即失去其磁性者，稱為暫 時磁鐵或軟磁鐵。
磁場（1/2）
1. 磁力作用所及的區域稱為磁場，空間中各 點的磁場方向等於磁針 N 極在該處所指的 方向。 2. 磁力線：法拉第提出用磁力線來描述空間 中磁場的分布。
A. 磁力線從 N 極出發經磁鐵外部到 S 極，再從 S 極出 發經磁鐵內部回到 N 極，形成一封閉曲線。 B. 磁力線上某一點的切線方向即是該點的磁場方向，亦 是 N 極受力方向。 C. 兩磁力線互不相交。 D. 磁力線密度愈大表示該處磁場愈強。
1. 當電中性的兩物體互相摩擦，電子由一物 體轉移至另一物體的現象稱為摩擦起電。
•塑膠棒和玻璃棒分別用毛皮和絲絹摩擦之後的帶電情形。
摩擦起電（2/2）
2. 兩物相互摩擦而帶電，所帶電荷電性如下 ：（前者帶正電，後者帶負電）
3. 得到電子的物體因為多出了電子而帶負電 ，失去電子的物體因為少了電子而帶正電 ，兩物體所帶的電量相等，電性相反。
磁性（2/3）
3. N 極、S 極必定同時存在於同一磁鐵。把 一磁鐵棒折為兩段，在 N 極的那段磁鐵， 其缺口產生新的 S 極，另一段磁鐵的缺口 則產生新的 N 極，如圖所示。無論如何分 割磁鐵，目前尚無法獲得磁單極。
磁性（3/3）
4. 兩磁極間互相吸引或排斥的作用力稱為磁 力，相同磁極間互相排斥，相異磁極間互 相吸引。 5. 能被磁化的物質稱為磁性物質。
庫侖定律（1/2）
1. 兩帶電質點間的靜電力大小與所帶的電量 乘積成正比，與兩質點間的距離平方成反 比，此稱為庫侖定律。
庫侖定律（2/2）
2. 兩點電荷間作用力的方向沿著兩電荷的連 線。
A. 若兩點電荷為同性電，則 F 為正值，靜電力 為排斥力。 B. 若兩點電荷為異性電，則 F 為負值，靜電力 為吸引力。
電性
• 1747 年，美國人富蘭克林將摩擦後的電性 分為正、負兩種，並且歸納出同性電相斥 與異性電相吸的性質。
A. 玻璃棒用絲綢摩擦後，玻璃棒上所帶的電命 名為「正電荷」。 B. 塑膠棒用毛皮摩擦後，塑膠棒上所帶的電命 名為「負電荷」。依照這規則使得質子帶有 正電，電子帶有負電。
摩擦起電（1/2）