磁偏角收敛角及相关知识

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太阳风挤压
• 中国各地磁偏角【1975年】 • 地名 磁偏角漠河11°00'齐齐哈尔9°54'哈尔滨9°39'
长春8°53'满洲里8°40'沈阳7°44'旅顺6°35'北京 5°50'天津5°30'济南5°01'呼和浩特4°36'徐州 4°27'上海4°26' • 太原4°11'包头4°03'南京4°00'合肥3°52'郑州 3°50'杭州3°50'许昌3°40'九江3°03'武汉2°54'南 昌2°48'银川2°35'台北2°32'西安2°29'长沙2°14' 赣州2°01' • 衡阳1°56'厦门1°50'兰州1°44'重庆1°34'遵义 1°26'西宁1°22'桂林1°22'贵阳1°17'成都1°16'广 州1°09'柳州1°08'东沙群岛1°05'昆明1°00'南宁 0°50'湛江0°44' • 凭祥0°39'海口0°29'拉萨0°21'珠穆朗玛0°19'西沙 群岛0°10'曾母暗沙0°24'(东)南沙群岛0°35'(东) 乌鲁木齐2°44'(东)
• 磁偏角可以用磁偏测量仪测出来。 • 磁偏角的度数是测量出来的,不是计算出来的。
• 中华鲎
4.地磁要素
• 地磁要素]geomagnetic element 表示地球磁场方向和大 小的物理量。地表某点的地磁场强度是个矢量,用T表示。 研究这个矢量的参考坐标系选择如下:o坐标系的原点。 位于研究点;x轴指向地理北, y轴指向地理东;z轴垂直 向下,指向地心。在此座际系中矢量T在水平面的投影与x 轴的夹角(即T的方位角),称为偏磁角(D)。矢量T的倾角, 称为磁倾角(I)。矢量T在坐标系的xoy水平面上及沿各坐 标轴的投影H、X、Y和Z分别称为水平分量,北分量(x分 量)、东分量(y分量)和垂直分量(z分量)。磁偏角、磁顿 角、总磁场强度(T)及共各个分量,统称为地磁要素。地 磁要素随时间而不断发生变化。确定某一点的磁场情况, 需要三个要素,常用的是磁倾角、磁偏角和水平分量。
1.磁偏角和子午线、重力收敛角概念
• 1.磁偏角:磁偏角是磁场强度矢量的水平投影与正北方向 之间的夹角,即磁子午线与地理子午线之间的夹角【磁即 磁性:物质具有能吸引铁、钴、镍等金属的性质.矢量:既有大小又有
方向的量。一般来说,在物理学中称作矢量,在数学中称作向量。在 计算机中,矢量图可以无限放大永不变形 】 。
• 地球磁场是在不断变化的。它有长期变化和短期变化。地球磁场 的短期变化部分,即上述的地球变化磁场;除去短期变化部分, 便是地球基本磁场,即上述的偶极磁场。 地磁要素的长期变化, 来源于地球内部的物质运动。它首先表现为地磁场的向西漂移。 例如,0°磁偏线与赤道的交点,近 400 年来已西移 95°。其 次,磁场强度有稳定的衰减,近百年来,基本磁场强度衰减了 5%。如果 照此速度继续衰减下去,那么,基本磁场将会在 2 千年 后消失。另外,磁极也在 移动,如地磁北极的纬度逐年递增 0°.004;其经度每年向西增加 0°.007。
• 1.不同的地方地磁偏角也不同! • 2.正常情况下,我国磁偏角最大可达6度,一般情况为2-3度 • 3.东经25度地区,磁偏角在1-2度之间;北纬25度以上地区,磁
偏角大于2度;若在西经低纬度地区,磁偏角是5-20度;西经45 度以上,磁偏角为25-50度,在我国,正常情况下,磁偏角最大 可达6度,一般情况为2-3度。
• 在绘图时,将此前对磁偏角的实际测量值标在地图(特别是海 图,普通地图标磁偏角的少)上。当然,磁偏角的变化呈现出 一定的规律,我国东部地区磁偏角为西偏,甘肃酒泉以西多为 东偏。
• 地磁极是接近南极和北极的,但并不和南极、北极重合, 一 个约在北纬72°、 西经96°处;一个约在南纬70°、东经 150°处。磁北极距地理北极大约相差1500km.
• 3.重力收敛角:【收敛: 收拢,合拢,会聚于一点;向某一值靠近 收敛级数】由于地球是椭球体,任何两点的重力线不是平行 的,这个由于两点不平行重力线相交引起形成的夹角。
• 子午方向示意图♂ • 上北 • 下南 • 左西 • 右东
• 重力[zhòng lì]
• 约定研究重力要在静力学范围内,以放置物体的 支撑物或物体自身为参照系。弹力、摩擦力、电 场力等只作用在物体局部,不能使物体获得重量。 能使物体获得重量的力只有万有引力和惯性力, 因为它们都是同时作用在物体的每一个质元上。 万有引力和惯性力的共同作用叫重力(gravity)。 重力是矢量,其大小称作重量,单位是N。重力定 义适用于宇宙中的天体、人造天体和飞行器。同 一物体在不同情况下所受重力不同,大于正常值 时说物体超重,小于时说失重。在地面附近做近 似研究时,认为重力等于万有引力且是恒力,其 加速度为常数,大小为9.8m/s 。重力是由于地球 的吸引而受到的力,任何物体对物体都有引力, 叫万有引力。
2.子午线的概念
• 子午线也称经线,和纬线一样是人类为度量方便而假设出 来的辅助线,定义为地球表面连接南北两极的大圆线上的 半圆弧线。
• 高斯平面 :是高斯—克吕格平面直角坐标系的简称【将 地球椭球体球面上的坐标投影到平面】。高斯投影的规律: (1) 中央子午线的投影为一条直线,且投影之后的长度无 变形;其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线,且 以中央子午线为对称轴,离对称轴越远,其长度变形也就 越大; (2) 赤道的投影为直线,其余纬线的投影为凸 向赤道的曲线,并以赤道为对称轴;(3) 经纬线投影后仍 保持相互正交的关系,即投影后无角度变形;(4) 中央子 午线和赤道的投影相互垂直。
• 本初子午线示意图
3.磁偏角
• 具有公共端点的两条射线组成的图形叫做角(angle)。这 个公共端点叫做角的顶点,这两条射线叫做角的两条边。1. 角的静态定义编辑2.角的动态定义编辑一条射线绕着它的 端点从一个位置旋转到另一个位置所形成的图形叫做角。 所旋转射线的端点叫做角的顶点,开始位置的射线叫做角 的始边,终止位置的射线叫做角的终边。3.角的符号编辑 角的符号:∠ 中华民族的祖先在3000年就发现了磁石的地磁现象。 指南针就是利用地磁现象指引方向的重大发明。北宋时期 沈括在《梦溪笔谈》中已经明确指出磁偏角的存在,现在 很多领域和日常生活已经达到广泛应用。我们的地球具有 磁场,称为地磁场。地磁场近似于一个放置在地心的偶极 子.【定义:在自动控制原理中,实轴上一对距离很近的开 环零点和极点,附近又没有其它零极点,我们把它们称为 偶极子】地磁场的磁力线从磁南极出发,最后回到北极。 地磁场分为稳定磁场和变化磁场两大部分。地磁场是由不 同来源的磁场叠加起来构成的。
• 地磁要素的短期变化,来源于电离层及太阳活动的影响,变化形 态比较复杂,分平静变化和干扰变化。平静变化是经常性和周期 性的变化,有太阳日变化、太阴日变化和季节 变化。来自太阳 的带电粒子,影响地球大气电离层的状况,从而造成各地的 磁 场以太阳日为周期的变化。
• 地磁强度的水平分量的太阳日变化,可达 0. 03——0.04μT, 约为水平分量的 0. 5 %;地磁偏角的变化可达 10′。月球 对于地球大气的潮汐作用,使得一部分大气以太阴日为周期, 运行于地球各部 分之间。这种变化包括大气电离层的变化, 因而造成各地磁场以太阴日为周 期的变化。它的变化幅度很 小,磁场强度水平分量的变幅只有千分之几 μ T,约为水平 分量的 0. 05%;地磁偏角的变幅不到 40″。太阳直射点的 南 北移动,以及随之而来的太阳辐射能在地球上的分布的季 节变化,造成地磁 要素的太阳日变化的幅度因季节而变化。 一般地说,夏季太阳日变化的幅度 较大,冬季较小。地磁要 素的干扰变化要复杂得多。小的干扰多半是区域性的,次数 频繁, 变幅很小。大的干扰是全球性的,次数较少,平均每 年 10 次左右,变化幅度 较大。特大的干扰称磁暴。磁暴发 生时,磁针不安地扰动不止;在几小时到 几日内,磁场强度 的变化可达十分之几甚至几个μT。磁暴的发生与太阳活 动 直接相关。来自太阳的高能粒子,不仅干扰地球磁场,同时 破坏大气电离层结构,中断无线电通讯,高纬度地区出现极 光。
• 产生磁偏角的原因
• 其中最主要的部分来自地球的偶极子磁场,这是稳定磁 场的主要部分,。地磁场还有一小部分来自固定地球的 外部,包括大气层的电离层和磁层的流动、太阳的活动 等,这是变化磁场的主要部分,沈括在《梦溪笔谈》中 记载与验证了磁针“常微偏东,不全南也”的磁偏角现象, 比西欧记录早 400年。英国人罗伯特·诺曼(Robert Norman)发现一根磁针用绳子在半中间吊起来,跟水平 垂线方向形成一偏角,他将这称为磁偏角。1581年,他 在自己的《新奇的吸引力》一书中发表了他的发现。磁 偏角是磁场强度矢量的水平投影与正北方向之间的夹角, 即磁子午线与地理子午线之间的夹角。如果磁场强度矢 量的指向偏向正北方向以东称东偏,偏向正北方向以西 称西偏。各个地方的磁偏角不同,而且,由于磁极也处 在运动之中,某一地点磁偏角会随时间而改变 。许多海 洋动物可以感应到磁偏角并利用它来识途 。中华鲎【下 一页有图】
• 2.子午线收敛角:高斯平面上的真子午线与坐标纵线的夹 角。即坐标纵线偏角,以真子午线为准,真子午线与坐标 纵线之间的夹角。坐标纵线东偏为正,西偏为负。【子午
1).指南北。古人以“子”为正北,以“午”为正南。 唐 苏颋 《唐长安西明 寺塔碑》:“揆阴阳之中,居子午之直,丛依观阁,层立殿堂。”《宋史·天 文志一》:“ 南阳 孔定 制铜仪,有双规,规正距子午以象天;有横规,判 仪之中以象地。” 康有为 《上清帝第六书》:“若针之子午未定,舵之东西 游移,则徘徊莫适,怅怅何之?”(2).指夜半和正午。旧时计时法,以夜间 十一时至一时为“子”时,以白昼十一时至一时为“午”时。 唐 吕岩 《延 寿》诗:“子午常餐日月精,玄关门户启还扃。” (3).现在的地图都采用上 北下南 】
• 在一天中磁北极的位置也是不停的变动,它的轨迹大致为一椭 圆形,磁北极平均每天向北移40m。磁北极大约于2005年进入 俄罗斯境内。
• 在我国,正常情况下,磁偏角最大可达6度,一般情况为2-3度。
• 磁偏角还是不断有规律变化的,地图上的磁偏角只是测图时的 磁偏角(磁北比真北偏右,加上磁偏角;磁北比真北偏左,减 去磁偏角;在我国一般是减去)。使用地图本身所注的磁偏角 要注意出版年限,地图太老误差较大。
5.常用物理量编辑
• geomagnetic elements
• 描述某点地磁场大小和方向的物理量。地磁要素 常用的有7个,但确定一个向量有3个独立的分量 就够了。O为测点,在直角坐标系中Ox指地理北, Oy指地理东,Oz垂直向下。F为地磁场总强度;H 为F在水平面内的投影,称为水平强度或水平分量; X为H在Ox轴上的投影,称为北向强度或北向分量; у为H在Oy轴上的投影,称为东向强度或东向分量; Z为F在Oz轴上的投影,称为垂直强度或垂直分量; D为H偏离Ox轴即偏离地理北的角度,称为磁偏角, H向东偏为正;I为F同水平面的夹角,称为磁倾角, F向下倾为正。
定向井开发中关于磁偏角 收敛角及相关问题的研究
北京华油阳光数码定向、导向部
目录
• 1.磁偏角和子午线、重力收敛角概念 • 2.子午线的概念 • 3.磁偏角 • 4.地磁要素 • 5.常用物理量编辑 • 6.子午线收敛角 • 7.椭球面大地测量学 • 8.大地测量主题解算 • 9.大地坐标系的换算 • 10.大地测量投影 • 11.大地坐标系 • 12.高斯平面直角坐标系 • 13. 关于子午线收敛角校正问题 • 14.井斜方位角 • 15.相关知识 • 16.重力收敛角的讨论
6.子午线收敛角
• 子午线收敛角即坐标纵线偏角,以真子午线为准,真子午线与 坐标纵线之间的夹角。坐标纵线东偏为正,西偏为负。在投影 带的中央经线以东为图幅均为东偏,以西的图幅均为西偏。
• 坐标纵线东偏为正,西偏为负。在投影带的中央经线以东为图 幅均为东偏,以西的图幅均为西偏。
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