地磁場(chǎng)(geomagnetic field)

地球是一個(gè)巨大的磁體，它在空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)即地磁場(chǎng)。衛(wèi)星探測(cè)發(fā)現(xiàn)，地磁場(chǎng)被局限在地球周圍有限的區(qū)域內(nèi)，這個(gè)區(qū)域叫地磁層。地磁軸和地球自轉(zhuǎn)軸不相重合，地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近。地磁場(chǎng)的大小和方向隨時(shí)間、地點(diǎn)而變，且除地磁赤道處以外的地磁場(chǎng)都不是水平的。常用磁傾角、磁偏角、地磁場(chǎng)水平強(qiáng)度(地磁場(chǎng)的水平分量)這三個(gè)要素來描述地磁場(chǎng)的大小和方向。地磁兩極在地面上的位置也在變化，考古發(fā)現(xiàn)，在過去的400萬年中，地球磁極已經(jīng)倒轉(zhuǎn)了九次之多。地球磁極處的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.6×10-4特斯拉(T)，地磁赤道處的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為0.3×10-4T。

地球和近地空間存在著磁場(chǎng)，在類地行星中地磁場(chǎng)的強(qiáng)度是最大的。地磁場(chǎng)主要來源于地球內(nèi)部，而來自外層空間的成分還不到1%,可以把地磁場(chǎng)主要看成偶極磁場(chǎng)。它存在著南北兩個(gè)磁極，連結(jié)南北兩磁極的軸稱地磁軸，地磁軸與地球自轉(zhuǎn)軸并不重合，有11°多的交角。磁極的位置有長(zhǎng)期變化。1970年，地磁北極位于北緯78°6，西經(jīng)70°1處。最近時(shí)期地磁北極的緯度每年增加0°004，而它的經(jīng)度(西經(jīng))每年增加0°007。1970年的地磁偶極矩為7.98×1025電磁單位,最近時(shí)期平均每年減小4×1022電磁單位。

地磁要素 　地磁場(chǎng)的大小和方向用磁場(chǎng)強(qiáng)度 F表示，單位為高斯。偶極磁場(chǎng)的強(qiáng)度同距離的三次方成反比，在離地面不太遠(yuǎn)的地方,地磁場(chǎng)顯得比較對(duì)稱,地磁效應(yīng)和一個(gè)巨大的磁棒所產(chǎn)生的效應(yīng)很相似。而在遠(yuǎn)處，由于太陽風(fēng)的作用就極不對(duì)稱了。地磁場(chǎng)的邊界，在朝向太陽的一面，離地心只有8～11個(gè)地球半徑左右,在背向太陽的一面,則延伸到遠(yuǎn)超過地月距離。F可分為三個(gè)分量：水平強(qiáng)度H，是F在水平面上的投影;磁偏角D，是H與正北方向的夾角;磁傾角I,是F對(duì)水平面的傾角。F也可分解為向北、向東和向下的三個(gè)分量X、Y、Z,這三個(gè)分量通常也可稱為北向分量、東向分量和垂直分量。這些量可以確定地磁場(chǎng)的大小和方向，所以稱為“地磁要素”。根據(jù)測(cè)量得知，在同一高度上靠近赤道處地磁場(chǎng)較弱,而靠近磁極處則較強(qiáng)。如地球表面赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)度約為0.29～0.40高斯，而在地磁北極和地磁南極的磁場(chǎng)強(qiáng)度則分別為0.61高斯和0.68高斯。根據(jù)地磁場(chǎng)測(cè)量結(jié)果并按一些模型可得出地磁場(chǎng)的總能量約為3.4×1026爾格。

地磁場(chǎng)的變化 　地磁場(chǎng)的強(qiáng)度不是固定的，它有短期和長(zhǎng)期變化。短期變化包含有日變化、太陰日(月球連續(xù)兩次上中天的時(shí)間間隔)變化和季節(jié)變化以及各種干擾等。地磁場(chǎng)的這種短期變化部分常稱為地球變化磁場(chǎng)。除去短期變化后的地磁場(chǎng)稱為地球基本磁場(chǎng)，或稱基本地磁場(chǎng)，基本地磁場(chǎng)的地磁要素有長(zhǎng)期變化。根據(jù)近四百多年來的測(cè)量，這種變化的表現(xiàn)之一為西向漂移。例如，在1550年零度磁偏角線約在東經(jīng)20°處橫跨赤道，而現(xiàn)在已西移至西經(jīng)75°處過赤道。其次，正如前面所指出的，磁極的位置和磁偶極矩也有長(zhǎng)期變化。太陽風(fēng)、宇宙線、電離層、極光等都對(duì)地磁場(chǎng)有影響，它們使地磁場(chǎng)發(fā)生短期變化。太陽風(fēng)還會(huì)使地磁場(chǎng)局限在一定的范圍內(nèi)(見地球磁層)。太陽活動(dòng)較強(qiáng)時(shí)，太陽風(fēng)的能量會(huì)大大增加，從而導(dǎo)致地磁場(chǎng)的強(qiáng)烈擾動(dòng)(見磁暴)。地磁場(chǎng)能俘獲來自太陽和其他天體的帶電粒子，形成著名的范愛倫帶(見地球輻射帶)。地磁場(chǎng)的研究和近地空間的物理性質(zhì)的研究有密切關(guān)系，這種研究常常要依靠空間探測(cè)提供資料。