地磁磁场的基本特征及应用

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1、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，包括磁层顶以下的同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，宇宙飞船就己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，好像耍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

2、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仲得很远，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）一一现代空间范围：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

3、化规律及应用：磁偶极子：带等量异号磁量的两个磁荷，如果观测点距离远人于它们之间的距离，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m.5*。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，关于地磁极的概念冇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

4、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。由于它们是由磁倾角的实际观测决定的，故又称为地磁倾极；理论的地磁极则称为偶极子磁极。偶极子磁极与地磁倾极并不互相重合是由于非偶极子磁场的存在。按照地理学的习惯，近地球南极的是地磁北极，近地球北极的是地磁南极。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，其磁场方向和成岩吋的地磁场方向一

5、致。科学家在研究中发现，冇些岩石的磁场方向与现代地磁场方向相同，而冇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。距今最近的一次发生在70万年前。地磁场是一个弱磁场，在最强的两极其强度不到10-4(T)，在地面上的平均磁感应强度约为0.6x10-4(T)(特斯拉)。在地磁学中，通常采用nT作为单位，InT二10—地磁场T是由各种不同来源的磁场叠加起来构成的。按其来源和变化规律不同，可将磁场分为两部分

6、：一是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场《1*。因而，地磁场可以表示为T=Ts+5T具体如下内源场主磁场地球外核50000v70000nT偶极子场为主局部场居里点以上地壳100^10000nT不规则感应场地壳、上地幔和海洋下述四种变化场的1/2—般具全球性外源场规则磁暴场磁层150^500nT近似均匀的外场，持续4-1Oh,恢复2-3天不规则磁暴场和亚暴场电离层和磁层100-200nT全球场，极光带最强，5-100min日变化电离层50-200nT,全球场，24、12、8h周期脉动磁层10-

7、100nT,准全球场，1〜300s（准周期）1885年由A•施密特利用总磁场的球谐分析方法和面积方法，把稳定磁场和变化磁场分解为起源于地球内、外的两部分，故有：Ts=Ts«+®T=sTt48Tc其中，Tsl是起因于地球内部的稳定磁场，占稳定磁场总量的99%以上；T。。是起因于地球外部的稳定磁场，仅占以下；是变化磁场的外源场，约占变化磁场总量的2/3,实际上是有外部电流感应而引起的；为内源场约占其总量的1/3;通常所指的地球稳定磁场主要是内源稳定场，它由以下三个部分组成：其中Tfl为中心偶极子磁场；Tm为非偶极子磁场，也称为大地

8、磁场或世界异常；这两部分的磁场之和又称为地球基本磁场。凡是地壳内的岩石矿物及地质体在基本磁场磁化作用下所产生的磁场，称为地壳磁场，又称为异常场或磁异常。其分布范围一般子在数千米或数十千米者，称为局部异常（T/），达到数百或数千千米者，称为区域磁场（Tfl“）。综上所述，地球磁