【第七节】地球磁场简述
什么是地球的地磁场
什么是地球的地磁场？它是如何形成的？
地球的地磁场是地球周围产生的磁场，其主要是由地球内部的流动熔融金属外核（主要是铁和镍）所产生的。
这个磁场在地球的周围形成一个巨大的磁气球，保护地球不受太阳风和宇宙射线的伤害。
地球的地磁场形成主要有两种理论解释：
地球内部自发磁场理论：这个理论认为地球内部的外核是由液态铁和镍组成的，由于地球自转产生的科里奥利力使得外核发生对流运动。
这种运动会产生电流，而运动的电荷带有电荷，形成了地球的磁场。
地幔电流理论：另一个理论认为，地球的地磁场是由地幔中的岩石通过地球的自转运动所产生的电流所形成的。
这些岩石中含有导电性矿物，当它们受到地球自转的影响时，会形成电流，从而产生磁场。
无论是哪种理论，地球的地磁场都是由地球内部物质的运动所产生的，其形成和维持是一个复杂的物理过程。
地球的地磁场不仅对地球本身的大气和生物有重要的保护作用，也对导航、航海、航空等人类活动起着重要的辅助作用。
地磁磁场的基本特征及应用
地磁磁场的基本特征及应用地球磁场：地球周围存在的磁场，包括磁层顶以下的固体地球内部和外部所有场源产生的磁场。
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。
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。
地球磁层位于距大气层顶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。
地磁学：是研究地磁场的时间变化、空间分布、起源及其规律的学科。
固体地球物理学的一个分支。
时间范围：已可追溯到太古代（约35亿年前）——现代空间范围：从地核至磁层边界（磁层顶），磁层离地心最近的距离： 8～ 13个地球半径组成和变化规律及应用：磁偶极子：带等量异号磁量的两个磁荷，如果观测点距离远大于它们之间的距离，那么这两个磁荷组成的系统称为磁偶极子。
地磁场的构成地球磁场近似于一个置于地心的同轴偶极子的磁场。
这是地球磁场的基本特征。
这个偶极子的磁轴和地轴斜交一个角度，。
如图1.1所示，N、S分别表示地磁北极和地磁南极。
按磁性来说，地磁两极和磁针两极正好相反。
同时，磁极的位置并不是固定的，每年会移动数英里，两个磁极的移动彼此之间是独立的，关于地磁极的概念有两种不同的思路和结果：理论的和实测的。
理论的地磁极是从地球基本磁场中的偶极子磁场出发的。
实测的地磁极是从全球地磁图（等偏角地磁图和等倾角地磁图）上找出的磁倾角为90°的两个小区域，这两个地点不在地球同一直径的两端，大约偏离2500千米。
地球物理学中的地球磁场研究
地球物理学中的地球磁场研究地球是一个充满神秘的行星，它的表面和内部都隐藏着各种未知的奥秘。
地球磁场便是其中之一。
地球磁场是指地球周围一围环绕球体的磁场区域，它可以直接或间接影响地球上的生命和周围的环境。
在地球物理学中，地球磁场的研究一直是一个重要的课题。
地球磁场的起源地球磁场的产生是因为地球所拥有的液态地核以及电流的环绕作用。
地球磁场重心位于地球中心以偏西23.5度的位置。
地球磁极位于地球表面，即地球磁场线与地球表面相交的点。
地球北极和南极是地球磁场线的两个极点，它们并不与地球的地理北极和南极位置对齐。
地球磁场的强度在地球不同的位置也有所不同。
地球磁场的作用地球磁场对地球上的生命和环境都产生着广泛的影响。
例如，地球磁场可以抵御太阳风暴的影响，维持地球上的气候和生态平衡。
此外，地球磁场还可以调节物种的迁徙方向，因为在地球磁场中，有一些生物会寻找或感应到磁场的极性，从而调整方向。
地球磁场还可以帮助我们在海上或航空中定位和导航。
地球磁场的不稳定尽管地球磁场对地球上的生命和环境都产生着重要的作用，但它的稳定性却受到了一定的威胁。
地球磁场并非永久不变，也会受到外部环境的影响而发生变化。
地球反转是地球磁场不稳定的一种表现。
地球反转是指地球磁场极性逆转，即磁南极变为磁北极，磁北极变为磁南极，这一过程需要数千年甚至更长的时间，金口紫山中也有记录相关情况的文章。
地球磁场的研究方法地球磁场的研究方法多种多样。
其中最常见的方法是用磁力计。
磁力计可以测量地球磁场的大小和方向。
地球磁场也可以通过观测地球表面上的地磁异常来判别地形和地下物质的性质。
此外，科学家们还可以借助卫星观测技术来研究地球磁场。
例如，欧空局的“Swarm”卫星计划就是以三颗卫星形成的阵列观测地球磁场和地表的变化。
结语地球磁场是地球物理学中一个重要的课题，科学家们一直在不断深入研究这个现象。
通过对地球磁场的研究不仅可以帮助我们更好地理解地球内部和地球表面的运作机制，还可以更好地维护地球上的生态和环境平衡。
地球磁场的基础知识的介绍
地球磁场的基础知识的介绍
地球磁场的基础知识。
地球磁场是指地球周围产生的磁场，它起源于地球内部的磁场。
地球磁场的产生主要是由地球内部的液态外核运动所产生的地球自
身磁场。
这个磁场能够将地球周围的太阳风和宇宙射线偏转至地球
的磁层外，并保护地球表面生物免受宇宙射线的侵害。
地球磁场的磁北极和磁南极并不与地球的地理北极和地理南极
完全一致。
磁北极位于地理南极附近，而磁南极则位于地理北极附近。
这是因为地球内部的液态外核运动不是完全对称的，所以地球
磁场并不是完全对称的。
地球磁场的磁力线呈现出从地球磁北极到地球磁南极的环绕状
分布。
这些磁力线的分布对于地球上的生物和环境具有重要的影响。
例如，地球磁场对于许多动物的迁徙和导航有着重要的作用，同时
也会影响人造卫星的轨道和通信系统的稳定性。
地球磁场并不是静止不变的，它会随着地球内部的运动而产生
变化。
这种变化可能是周期性的，也可能是不规则的。
科学家们通
过观测和研究地球磁场的变化，可以更好地了解地球内部的构造和运动规律，同时也可以预测地球磁场的未来变化趋势。
总的来说，地球磁场是地球独特的物理特征之一，它不仅对地球上的生物和环境产生重要影响，同时也是地球内部运动规律的重要指示器。
对地球磁场的研究和了解有助于我们更好地保护地球和利用地球资源。
地球的磁场知识点总结
地球的磁场知识点总结地球的磁场主要由地磁场和地球磁层组成。
地磁场是由地球内部的流动物质产生的，它的存在使得地球周围形成了一个保护层，可以挡住来自宇宙空间的宇宙射线和太阳风，维护了地球生物的生存环境。
地球磁层是由地磁场作用于地球外部高层大气中的电离层产生的，它可以使地球周围形成一个环绕地球的磁层。
地球的磁场对于地球科学领域有着较为重要的作用。
首先，地球的磁场是地球的一个重要特征。
通过地球磁场的变化，可以研究地球内部的流动情况，进一步地可以了解地球内部结构和活动。
其次，地球的磁场对于地球的生命环境有着较为重要的影响。
地球的磁场可以挡住来自太阳和外太空的有害射线，维护了地球生物的生存环境。
再次，地球的磁场也对于地球的导航和定位有着重要的意义。
地球的磁场可以为地球上的罗盘提供一个稳定的参照系，能够在一定程度上引导人类进行导航和定位。
除此之外，地球的磁场还对于地球外部磁层的形成和演化有着重要的影响。
地球磁层的形成与地磁场有着直接的关系，地磁场的变化能够影响到地球磁层的形成和演化过程。
因此，地球磁场的研究对于了解地球外部磁层的演化与形成过程具有着非常重要的意义。
地球的磁场是如何产生的呢？地球的磁场主要是由地球内部流动的熔融金属铁所产生的。
可以简单地认为，地球内部有一个大型的类似磁铁的物质，它的存在使得地球在空间中产生了一个类似磁铁的磁场。
地球内部的流动熔融金属铁是产生地球磁场的主要动力，通过地幔富含的铁、镍和其他金属元素会形成一个大型的磁场。
地球的磁场是如何变化的呢？地球的磁场是不断在变化的，它会随着地球内部的流动和变化而发生变化。
地球磁场的变化有周期性，约10000-100000年左右发生一次磁极颠倒的现象。
而且，地球的磁场变化也会受到太阳活动的影响，太阳活动的增加或减少都会对地球磁场产生一定影响。
地球的磁场是如何被研究的呢？地球的磁场研究主要通过地球磁场观测站和磁场卫星观测来进行。
地球磁场观测站能够对地球磁场进行实时观测和监测，能够精确地了解地球磁场的变化情况。
第7讲-地球科学概论-地磁
16
3.地磁场的组成
变化磁场
变化磁场主要源于外源场，是来自地球外部的叠加在磁场 上的各种变化磁场，占地磁场份额＜1%
17
3.地磁场的组成
!
地球表面地磁总强度等值线图(1995年)。等值线单位：nT。
图中左上角和右下角的两个极大值区域代表南北半球地磁极所在区域。南 美洲东海岸及其附近海域的极小值区域，通常称作南大西洋磁异常；东西 伯利亚的极大值区域曾经被认为是另一个磁极，实际上是大陆磁异常。 18
磁极，地磁场S极位于地理北
极附近，地磁场N极位于地理
南极附近，但均不重合。两磁
极的连线称为磁轴，与地球自
转轴的夹角约为11.5°。
以地磁极和地磁轴作为参考系 定出的南北极、赤道及子午线 称为磁南极、磁北极、磁赤道 和磁子午线。
5
1.引言
地磁场基本状态
长期观测证实，地磁极围绕地理 极附近作缓慢的迁移，例如1961 年磁南极的位置为北纬74.9°， 西经101.0°；到1975年已漂移 到北纬76.1°，西经100.00°。
5.地磁场的特征
（1）主磁场的长期变化
偶极子磁矩的衰减
近10几年来地磁偶极矩在单调衰减，衰减速率每年0.05%； 衰 减速度在变化，公元2000年前（即17年前）不是衰减，而是增加 。如果一直维持目前衰减速率，再过2千年之后，地球磁矩将变 为零。【从曲线趋势看，再过3年左右，磁场又会增加】 【衰减的原因？世界难题】【是否与十年尺度日长变化关联？】
2.地磁要素
地磁场：地磁在三维空间中的分布 地磁要素[geomagnetic element]：表示地球磁场方向 和大小的物理量，包括三个独立分量：磁场大小(|T|) 、磁偏角(D)、磁倾角(I) 通常有7个可供选择的分量（可选不同组合）【见后】 地磁测量就是用地磁仪器观测某一测点独立的地磁三 要素 【见后】
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。
物理地磁知识点总结归纳
物理地磁知识点总结归纳1. 地球磁场的基本特征地球磁场是指地球周围存在的一种特殊的磁场，它具有以下几个基本特征：(1) 磁场的三维分布不均匀，呈现出复杂的结构；(2) 在地球表面上，磁场的强度和方向均有明显的地域性差异，这种差异称为地磁畸变；(3) 在地球的内部，磁场的强弱和方向可能会发生变化，这种变化称为地磁异常。
2. 地球磁场的产生地球磁场的产生主要是由地球内部的磁性物质运动产生的。
地球内部的核物质在地球自转的作用下形成了涡流，这种涡流产生的磁场叫做地球自发磁场。
除此之外，地球的地壳中也存在一些磁性矿物，它们的磁性使得地壳中也存在磁场。
地球自发磁场和地壳磁场共同作用形成了地球总磁场。
3. 地球磁场的变化地球磁场存在着一些周期性的变化，其中最重要的是地球磁极的漂移和磁场强度的变化。
(1) 地球磁极的漂移是指地球磁场的地理北极和地理南极位置会随时间而发生变化。
这种漂移是非常缓慢的，大约每一两百万年才会发生一次翻转。
地球磁极的漂移对导航定位和航天探测等有重要影响。
(2) 地球磁场的强度也会随时间而变化，这种变化是不规则的，在一定时间内，地球磁场的强度可能会有显著的增弱或增强。
地球磁场的强度变化会对地球内部活动和生物生态系统产生一定影响。
4. 地球磁场的应用地球磁场具有重要的应用价值，主要可以体现在以下几个方面：(1) 导航定位：地球磁场可以作为地面、航空、航天导航定位的重要参考依据。
利用地球磁场的性质，可以确定地理方向和定位坐标。
(2) 矿产资源勘探：地球磁场对地壳中的磁性矿物产生显著的影响，利用地球磁场的变化可以寻找地下的磁性矿产资源。
(3) 环境监测：地球磁场的变化还可以用来监测大气活动、地壳活动，以及太阳和地球磁层相互作用的情况，对于环境监测和预警具有一定作用。
5. 地球磁场的研究方法地球磁场研究的方法主要包括实地观测和实验室研究两种。
(1) 实地观测：包括对地球磁场强度、方向、地磁异常和地磁畸变等进行实地观测，通常采用磁力计、地磁测量仪、磁性测量仪等设备进行观测。
地球磁场
地质学中经常利用矿物对地磁场的影响来寻找矿物，磁 法勘探即是最常用的手段。
磁法勘探 magnetic prospecting 通过观测和分析由岩石、矿石（或其他勘测对象）的磁性差异所引起的磁异常，进而 研究地质构造和矿产资源（或其他探测对象）的分布规律的地球物理勘探方法。其中磁 异常是指磁性体产生的磁场叠加在地球磁场之上而引起的地磁场畸变。 岩石磁性主要取决于铁磁性矿物的包裹体，最常见的铁磁性矿物有磁铁矿、钛磁铁矿、 磁黄铁矿和磁赤铁矿。岩石、矿石的磁性由感应磁化强度和剩余磁化强度两部分组成。 岩石、矿石受现代地磁场的磁化而产生感应磁化强度与现代地磁场强度的比值（即磁化 率）表示其受磁化的难易程度。在形成过程中，岩石、矿石受到当时地磁场的磁化而获 得磁性，称为剩余磁化强度。岩石、矿石磁性的差异是磁法勘探藉以解决地质找矿问题 的基础。 磁测工作按照观测磁异常的空间地域不同，分为地面磁测、航空磁测、海洋磁测和井 中磁测。磁异常的观测数据需做适当的处理和改正，主要有正常场改正、日变改正、仪 器的温度系数和零点漂移改正。作大面积磁测时，正常场的改正中，还应包括纬度改正。 由此获得准确的异常值，常用等值线平面图和剖面图来表示。常用的磁法勘探仪器有磁 秤、磁通门磁力仪和质子旋进磁力仪。
学术界关于地磁场的 起源说法莫衷一是， 较为著名的是“磁流 体发电机学说”
1945年，物理学家埃尔萨塞根据磁流体发电机的原理，认为当液态 的外地核在最初的微弱磁场中运动，象磁流体发电机一样产生电流， 电流的磁场又使原来的弱磁场增强，这样外地核物质与磁场相互作用， 使原来的弱磁场不断加强。由于摩擦生热的消耗，磁场增加到一定程 度就稳定下来，形成了现在的地磁场。而最初的微弱磁场可能来自核 内化学成份不均匀性形成的电池，从而产生的弱电流。也有的科学家 认为在太阳系最初形成时，月球即受到地球的引力而成为它的卫星， 而月球在被吸引到靠近地球的过程中，地球表面的海洋出现强烈的潮 水起伏，这种起伏所引起的巨大摩擦力，使地球温度剧增，导致地心 熔化；地心的岩浆在高温及高牵引力的作用下，出现旋转式的滚动， 结果产生了磁场。因为磁流体发电机学说能解释较多的地磁现象，又 符合地球内部结构特点，还可以用来解释许多天体的磁场起源，所以 受到普遍重视。但由于地球内部构造复杂，此学说还有待于进一步验 证。总之，地磁起源问题目前仍处于不断发展和深入研究的阶段。 但由于地球内部构造复杂，此学说还有待于进一步验证。总之， 地磁起源问题目前仍处于不断发展和深入研究的阶段。
什么是地球磁场？地球磁场是如何影响我们的生活的？
什么是地球磁场？地球磁场是如何影响我们的生活的？地球磁场是指地球围绕自身旋转而产生的一种磁性现象。
在地球表面的磁场被称为地磁场，是一种类似于棒磁体的磁场，其方向从南极指向北极。
地球磁场的产生依据是地球内部热量的对流和地壳运动的产生的大量电流的相互作用。
在这篇科普文章里，我们将讲述什么是地球磁场以及如何影响我们的生活。
一、地球磁场的形成和原理地球磁场是由地球内部的液体外核流动所形成的。
液体外核中的热量不断地上升和下沉形成对流，而由这种对流引起的电场就形成了地磁场。
此外，地球内部还存在电流系统，卫星和飞船探测数据表明，这种电流系统是由地动、地热和地化作用等因素共同作用的结果。
二、地球磁场对我们的影响地球磁场对我们的影响是多种多样的，从人类的健康到地球的大气层都会受到影响。
以下是地球磁场对我们的影响的一些具体情况。
1.对于生物的影响地球磁场很大程度上影响着地球上生物的正常生存和发育，例如，可以通过鸟类的迁徙路线来证明，这些鸟类借助于地球磁场来判断方向，以程行迁移。
同样的，蝙蝠、昆虫、动物都可以利用地球磁场来导航或者寻找食物。
而人类本身也被地球磁场环绕着，如果人类的身体受到外部电磁辐射的干扰，会影响身体内部的正常电流分布，长期暴露在这种辐射之下，会对健康造成影响。
2.对于技术的影响地球磁场也影响着技术设备如何连接和工作。
例如，电子设备的工作原理就依赖于电子元件在电磁场中的相互交互作用，而由于地球磁场的原因，同样的电子元件在不同地方的工作效果可能会不同。
电信业务、卫星导航、电磁传输等技术都受到地球磁场的影响。
3.对于大气层的影响地球磁场还对大气层的形成和演化有着至关重要的作用。
它保护着大气层免受太阳能风暴的影响，保证了人类和动植物生存的环境。
同时，地球磁场还能够在高能粒子入侵时发生离子化反应，这就是我们所熟悉的极光现象。
总体而言，无论是在生物学还是技术领域，地球磁场都有着非常重要的作用，而了解它的原理及其作用也非常必要。
地球磁场
地磁场对生物活动的影响 像海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物均能走南闯北， 像海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物均能走南闯北，每年 可旅行几千公里，中途往往还要经过汪洋大海， 可旅行几千公里，中途往往还要经过汪洋大海，但是还能 测定精确的位置。科学家们发现， 测定精确的位置。科学家们发现，这些生物大脑内有磁性 物质， 物质，能通过地球磁场和太阳及其他星体的位置来辨别方 但对于迁徙中的海龟来说，仅有“方向感”是不够的， 向。但对于迁徙中的海龟来说，仅有“方向感”是不够的， 它们可能还有一张“地图” 用于明确自己的地理位置， 它们可能还有一张“地图”，用于明确自己的地理位置， 最终到达某个特定的目的地。 最终到达某个特定的目的地。美国北卡罗来纳大学查珀尔 希尔分校的肯洛曼研究小组发现， 希尔分校的肯洛曼研究小组发现，绿海龟对不同地理位置 间的地磁场强度、方向的差别十分“敏感” 间的地磁场强度、方向的差别十分“敏感”，它们能通过 地磁场为自己绘制一张地图。 地磁场为自己绘制一张地图。 信鸽能在遥远的地方飞回而不迷失方向， 信鸽能在遥远的地方飞回而不迷失方向，也是由于地磁的 帮助
地磁场曾经多次翻转
科学家们通过对海底熔岩的研究发现， 科学家们通过对海底熔岩的研究发现，地球的磁场曾经发生 过多次翻转。火上爆发产生炽热的岩浆 岩浆中含有数以万计的矿物 过多次翻转。火上爆发产生炽热的岩浆中含有数以万计的矿物 就好像一个个“小指南针” 当岩浆冷却下来后， 质，就好像一个个“小指南针”。当岩浆冷却下来后，这些 指南针”也被固定住不再发生变化。这样， 南北极” “指南针”也被固定住不再发生变化。这样，其“南北极”的 指向就记录了当时地球磁场的方向。研究表明， 指向就记录了当时地球磁场的方向。研究表明，地球磁场平均 万年翻转一次， 万年前。 每50万年翻转一次，而最近一次的翻转发生在 万年前。 万年翻转一次 而最近一次的翻转发生在78万年前 最近150年，地磁场正在持续的衰减，地球磁场将在下个千 最近 年 地磁场正在持续的衰减， 年的某些时候彻底消失。 年的某些时候彻底消失。 科学家指出，存在于地核周围的铁流体（熔融体） 科学家指出，存在于地核周围的铁流体（熔融体）好像一 发动机” 不停地将巨大的机械能转化成为电磁能， 部“发动机”，不停地将巨大的机械能转化成为电磁能，从而 形成了地磁场。而铁流体有时会形成巨大的漩涡， 形成了地磁场。而铁流体有时会形成巨大的漩涡，迫使自己的 流向发生变化，这就引起了地球磁场的改变。 流向发生变化，这就引起了地球磁场的改变。地磁场的两极倒 转是一个极其漫长的过程，大约需要 年才能完成。 转是一个极其漫长的过程，大约需要5000到7000年才能完成。 到 年才能完成
地磁场
磁场生物
磁场强度 地理子午线
磁暴 地下资源
像海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物均能走南闯北，每年可旅行几千公里，中途往往还要经过汪洋大海，但 是还能测定精确的位置。科学家们发现，海龟能通过地球磁场和太阳及其他星体的位置来辨别方向。但对于迁徙 中的海龟来说，仅有“方向感”是不够的，它们可能还有一张“地图”，用于明确自己的地理位置，最终到达某 个特定的目的地。美国北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校的肯洛曼研究小组发现，绿海龟对不同地理位置间的地磁 场强度、方向的差别十分“敏感”，它们能通过地磁场为自己绘制一张地图。
这一过程可以用方程表示 ：
方程式右端为电磁力，其中j为电流密度； （对整个液核积分）代表运动（V）反抗电磁力做功；WH为液核 中的总磁能；Jσ为液核中的焦耳热损耗率；FE为单位时间内通过液核表面向外输送的电磁能。
早期埃尔萨塞和布拉德都假定，长寿命放射性元素所维持的热对流是发电机能量的提供者。由Gτ可以估计， 要提供1017尔格/秒的能量，则地核中单位质量的生热率需高达 100尔格/（克·秒）。而由地面总热流计算地壳 中放射性元素的生热率仅有10-3～10-1尔格/（克·秒），两者相差几个量级，显然是不合理的。有人主张内核 是由液态核凝固而成，这个过程至今还在继续，它所放出的潜热将维持热核的热对流，这同样会遇到量级上的困 难。1968年马尔库斯（W.s）由实验证实，在地球的进动过程中由于地幔与地核动力扁度的差异（见地球自转）， 两者将有不同的进动角速度，前者快于后者。由于地球是一个扁球体，地幔将迫使地核有相同运动的趋势，这时 地幔通过FP对地核提供能量，可以维持地磁发电机。近年也有人对此提出异议，认为其量级远远不够。还有人主 张若地球深部的化学分异和重力分异仍在进行，则重力位能的释放（Gτ，FG）将提供能量。可见，地核中的各 种可能的能量来源，无不涉及地球演化与地球内部的物理状态等地球物理基本问题，在目前要得到满意的解答是 困难的。
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。
地磁场简介——精选推荐
地磁场简介
地球本身具有磁性，所以地球和近地空间之间存在着磁场，叫做地磁场。
地磁场的强度和方向随地点(甚至随时间)而异。
地磁场的北极、南极分别在地理南极、北极附近，彼此并不重合，如图5所示，而且两者间的偏差随时间不断地在缓慢变化。
地磁轴与地球自转轴并不重合，有011交角。
在一个不太大的范围内，地磁场基本上是均匀的，可用三个参量来表示地磁场的方向和大小(如图6所示)：
(1) 磁偏角α，地球表面任一点的地磁场矢量所在垂直平面(图6中//B 与Z 构成的平面，称地磁子午面)，与地理子午面(图6中X 、Z 构成的平面)之间的夹角。
(2) 磁倾角β，磁场强度矢量B 与水平面(即图6的矢量B
和OX 与OY 构成平面
的夹角)之间的夹角。
(3) 水平分量//B ，地磁场矢量B
在水平面上的投影。
测量地磁场的这三个参量，就可确定某一地点地磁场B
矢量的方向和大小。
当然这三个参量的数值随时间不断地在改变，但这一变化极其缓慢，极为微弱。
我国一些城市的地磁参量(地磁要素)。
地球磁场的作用
地球磁场的作用
地球磁场是指地球内部液态铁镍核的旋转和流动所产生的一种自然磁场。
这个磁场在地球表面形成了一个复杂的磁层，对地球及其生命产生了深远的影响。
本文将详细探讨地球磁场的作用。
1. 导航与定位
地球磁场是许多生物和人类导航系统的基础。
例如，候鸟、海龟等动物利用地磁场进行迁徙和定位。
此外，人类发明的指南针也是基于地球磁场的原理来指示方向的。
2. 保护地球免受太阳风侵袭
地球磁场形成了一个磁层，它能够有效地阻挡来自太阳的高能粒子流（太阳风）直接撞击地球表面。
这种保护作用对于维持地球大气层的稳定至关重要，防止了大气层的流失，从而保护了地球上的生命。
3. 影响天气和气候
地球磁场对地球的天气和气候也有一定的影响。
例如，极光现象就是由于地球磁场引导太阳风中的带电粒子进入两极地区，与大气分子发生碰撞而产生的。
此外，地磁场的变化也可能影响到地球的长期气候变化。
4. 生物节律
一些研究表明，地球磁场可能对生物体的生理节律产生影响。
例如，某些鸟类的迁徙时间与地磁场的强度变化有关。
此外，人类的健康也可能受到地磁场变化的影响，尽管这一领域的研究仍在进行中。
5. 地质活动的指示器
地球磁场的变化可以作为地质活动的一个指标。
例如，地磁场的异常变化可能预示着地震的发生。
因此，监测地磁场的变化对于预测和预防自然灾害具有重要意义。
总之，地球磁场在导航、保护地球、影响天气和气候、生物节律以及地质活动等方面都发挥着重要作用。
了解和研究地球磁场对于我们更好地认识地球、保护环境和预测自然灾害具有重要的科学价值。
地球磁场
五、地磁场的解析表示
假设：地球是均匀磁化球体，球体半径为R， N为地理北极，地球旋转轴与地磁轴重合。
若采用球坐标系，坐标原点为球心，球
外任一点P的地心距为r，余纬度为θ经度
为 。则在地磁场磁位u的拉普拉斯方程
可以写成如下形式
r 1 2 r(r2 U r) r2 s 1 in (s in U ) r2 s i1 n 2 2 U 2 0
Tsi =T0+Tm+Ta
T0为中心偶极子磁场，Tm为非偶极子磁场（也称为大陆磁场
或世界异常，基本磁场）， Ta 为地壳磁场。
T= T 0+ T m + T sc+ T 'a+ T ''a+ δ T
基本磁场占地磁场的99％以上，是构成地磁场主体的稳定磁场。 其强度在近地表时较强，远离地表时则逐渐减弱。 变化磁场占地磁场的很小部分（＜1％）。这种磁场主要是 由太阳辐射、太阳带电粒子流、太阳的黑子活动等因素所 引起的。因此，它常包含有日变化、年变化及太阳黑子活 动引起的磁暴（即较剧烈的变化）等成分。
r 1 2 r(r2 U r) r2 s 1 in (s in U ) r2 s i1 n 2 2 U 2 0
U n 1m n 0r1 n 1 [A n m c o s (m ) B n m s in (m )]P n m (c o s)
P nm (cos)C (m n (n m m )!)!(sin)md(co dsm )mP n(cos)
Declination Inclination
D 地磁要素及其分布
T、Z、H、I、D、
I
X、Y
T、Z、H、I
固有物理量
D、X、Y
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。
地球的地磁场和极地现象
地球的地磁场是指地球周围形成的一个类似于磁铁的磁场。
它由地球内部的液态外核产生，其主要成分是铁和镍。
地球地磁场的形成与地球内部的自然对流和地球自转有关。
地球地磁场具有一个北极和一个南极，它们并不完全与地球的地理极点重合。
实际上，地磁北极位于地理北极附近的加拿大北部，而地磁南极则位于南极洲附近的南大洋。
地磁场的磁力线从地磁南极指向地磁北极，形成一个巨大的环绕地球的磁力场。
地球的地磁场对我们的生活和环境有着重要的影响。
首先，地磁场能够保护地球上的生物免受太阳风带来的高能粒子辐射的影响。
这种辐射如果直接接触地球表面，会对生物和生态系统造成危害。
地磁场将大部分辐射导引到地球的极区，形成美丽的极光现象。
此外，地磁场对导航和定位系统也具有重要作用。
许多导航设备和航天器都依赖于地磁场来确定自己的位置和方向。
通过测量地磁场的方向和强度，我们可以确定自己相对于地球的方位，从而进行准确的导航。
地球的地磁场并不是恒定不变的，它会发生变化和磁极漂移。
在地质时间尺度上，地磁极的位置会发生变化，有时甚至会发生快速的移动。
这种磁极漂移可能与地球内部的液态外核流体运动和地球自转的变化有关，但具体机制尚未完全理解。
总之，地球的地磁场是由地球内部液态外核产生的磁场，它具有重要的生物保护和导航定位功能。
地磁场的研究对于理解地球内部结构和地球系统的相互作用至关重要。
地磁场的形成和作用机制涉及地球内部的热对流和地球自转。
下面将详细介绍地磁场形成和作用的机制。
形成地磁场的机制地球内部的地幔和外核是热的，而外核由液态铁和镍组成。
在外核中存在着热对流的循环运动，这是由地球内部的热源和地球自转引起的。
热对流使得液态金属在外核中形成环流，这些环流产生了电流。
这些电流是地球地磁场形成的主要原因。
根据法拉第电磁感应定律，电流在运动时会产生磁场。
因此，外核中的环流产生的电流会形成一个环绕地球的磁场，即地球的地磁场。
地磁场的作用机制地磁场在地球上起着多种重要的作用。
什么是地球磁场？
什么是地球磁场？地球磁场是指地球周围空间分布的磁场。
它的磁南极⼤致指向地理北极附近，磁北极⼤致指向地理南极附近。
磁⼒线分布特点是⾚道附近磁场的⽅向是⽔平的，两极附近则与地表垂直。
⾚道处磁场最弱，两极最强。
地球表⾯的磁场受到各种因素的影响⽽随时间发⽣变化。
简介地球磁场，简⾔之是偶极型的，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。
位置地球磁层位于地⾯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。
发现时间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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
太 阳和木星亦具有很强，其中木星的磁 场强度是地球磁场的20至40倍。
地磁逆转
• 地磁逆转是指地球磁场方 向的变化，也就是北磁极 和南磁极的对调。地磁逆 转的发生常常伴随着磁场 强度的减弱，当新的方向 确定后，磁场强度又会迅 速增加。逆转发生在显然 是随机的时间间隔从不到 0.1万年前多年多达50万不 等。最近一次，被称为布 容尼斯-松山翻转 （Brunhes–Matuyama reversal ），发生在大约78 万年前
• 地磁探矿
小范围内地磁感应强度和磁倾角几乎没有什么变 化。但是，有时地磁场的变化非常明显，有的地 方会出现磁针反常现象，磁针不再指向南北方向。 在某些山区，磁针甚至变成直立状态。这种电磁 场的剧变称作地磁异常。显然，出现地磁异常的 区域，地下一定蕴藏着丰富的磁铁矿。我们可以 根据地磁异常现象来探测磁铁矿区。
发现过程
• 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
对于地球磁场的介绍就到这里，当我们总 在探究宇宙的大尺度问题，以及微粒的细 微尺度问题的时候，我们不能忘记，我们 赖以生存的地球还尚有许多未解之谜等待 着我们。其实在介绍了地球磁场的一些知 识的同时，其实也是抛砖引玉，让大家能 够在未来的生活与研究中，留心观察，不 要忘记身边的细节，将近在咫尺的东西的 作用发挥出来。
天体物理学
EP09 地球磁场简述
地球磁场
地球磁场，想必大家 已经非常熟悉了，地 球的磁场有点像把一 个大磁铁棒摆在地球 中间而形成的。这种 看不见摸不着的物质 在不知不觉中影响着 我们，而它的神秘的 起源，难以捉摸的变 化规律以及众多的应 用也一直吸引着无数 人去研究它。今天， 我们就来从我们自己 的角度，在数学知识 和物理知识尚存缺陷 的时候，尽量运用我 们的想象力，来一场 大脑风暴吧。
• 地磁预报
地壳中的岩石，有许多是具有磁性的。地震 发生时，这些岩石受力变形，它的磁性也随之变 化。在强烈地震前夕，地磁感应强度、磁倾角等 都会发生变化，造成局部地磁异常，这就是所谓 的“震磁效应”。掌握了震磁效应的规律，利用 测量仪器监测地磁变化，就可以根据震磁效应对 地震做出较准确的预报。
• 对于人类和所有生物来说，地磁变换是灾 难性的。地磁消失后，宇宙中的各种射线 都会直达地表，地球上生活的生物将失去 “保护伞”，受到强烈辐射的伤害。还有 科学家认为，地磁场改变导致染色体畸变， 会使动植物发生变异生长，还会使一些被 压制的地壳运动提前。因此，地球磁极的 变换是人类面临的最大的威胁。
地球也渐渐形成了地壳、地幔和地 核三层结构.这种情形并不能长久 地保持下去,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
• 3 用电磁耦合理论很容易解释这个现象。 由于地幔层的电场是由地幔层与和它相邻 地壳层、地核相互摩擦产生的。当地幔层、 地壳层和地核的成分发生变化时，它们相 互摩擦产生的电荷的电性也会改变。当地 幔层的电场方向改变时，电磁耦合产生的 地磁场的方向也随之改变，地磁场的磁极 也就改变了。
地磁场逆转原因
地磁场逆转原因现在还没有得出一个统一的 结论，一下是关于偏转原因的几种解释：
1 地心周围的液体物质，总是处在不稳定状 态，以非常缓慢的速度转动，一般大约每年 移动一度。然而在受到某种干扰时，这个速 度会变得越来越快，使原有的磁场偏离极地 越来 越远，最后发生南北极互换的现象。
Hale Waihona Puke 另一理论而除了上一张幻灯片提到的说法，还有很多其 他的说法： (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，是由这个永磁体 产生地球磁场。 (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。 (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。
• 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，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，
7.如果人体长期顺着地磁的南北方向可使人体器官细 胞有序化,产生生物磁化效应,使生物电得到加强,器官
机能得到调整和增进,从而起到了良好的作用
• 地磁发电
1992年7月，美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机 进行了一次卫星悬绳发电实验。从航天飞机上向 地心方向发射一颗卫星，携带一根金属悬绳，使 这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。通 过电离层(由等离子体组成)的作用，悬绳上可产生 感应电流。
地磁场翻转期与平时的对比
地球磁场的影响与应用
地球磁场的作用
1.有效地阻止了太阳风长驱直入，形成磁层，产生极 光
2.行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向 3.根据地磁场在地面上分布的特征寻找矿藏 4.影响无线电波的传播 远距离通讯
5.从太阳发出的强大的带电粒子流（太阳风），会受 到地磁场的作用发生偏转而偏离地球 6.维持地球的大气成份
小小的准备工作
工欲善其事，必先利其器。要探讨一些物理 现象，首先还是要有一些必备的定义以及数学关 系的。下面给出几个定义。
1、单位时间内通过任意曲面的电荷叫做该曲面 的电流，通常用I表示。
2、很明显，电流是一个标量，要研究在任意的 载体中（而不是仅在导线内的情况）的时候， 有必要引入一个矢量。我们有如下定义：该矢 量的方向，为空间中这一点的正电荷运动方向， 它的大小定义为过该点并与这一矢量垂直的单 位面积上的电流，我们把这个矢量叫做电流密 度。一般用J表示。
3、既然要讨论地磁场的形成机制，自然也就要 引入电和磁的关系。我们给出如下一个公式：
猜想
现在我们有了一些工具了， 除了刚才介绍的，还有你自 己的知识，还有你的想象力。 地球的磁场是可以通过实验 测量的，我们就以旁边这个 图为标准，来猜想一下地球 磁场是什么物质以什么机制 产生的。
关于地球磁场的形成有非常多种说法，下面这种 说法比较流行：
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 子核的引引力，变成自由电子，加上由于地地核 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，使地核内核处于带正电状态，外 核处于带负电状态。这些电荷随着地核的自转运 动，进而形成一种类电流环路，从而产生了磁场。