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1、王晶 制作 0510351 n n 地球磁场来源的地球磁场来源的1111种学种学 说说 n n 地磁要素地磁要素 n n 地磁场的变化地磁场的变化 n n 地球磁场反向的地球磁场反向的9 9种学说种学说 n n 地球磁场为什么会改变地球磁场为什么会改变 n n 地球磁场曾经多次翻转地球磁场曾经多次翻转 n n 地球磁场的应用地球磁场的应用 n n 新的研究方向新的研究方向 n n 离开离开 地球磁场来源的11种学说 n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，由这永磁 体产生地球磁场，但后来认 识到地球内部温度很高，不 可能存在永磁体。 n内部电流学说，认为地球内 部
2、存在巨大的电流，形成巨 大电磁体产生地球磁场，但 是既未观测到这种巨大电流 ，而且巨大电流也会很快衰 减，不会长期存在 n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，但这学说缺 乏理论和实验基础。 n n 压电效应学说压电效应学说(1929)(1929)，认为在地球内部物质在超高，认为在地球内部物质在超高 压力下使物质中的电荷分离，电子在这样的电场中压力下使物质中的电荷分离，电子在这样的电场中 运动而产生电流和磁场。但理论计算出这样的磁场运动而产生电流和磁场。但理论计算出这样的磁场
3、 仅有地磁场的约千分之一。仅有地磁场的约千分之一。 n n 旋磁效应学说旋磁效应学说(1933)(1933) ，认为地球内的强，认为地球内的强 磁物质旋转可以产磁物质旋转可以产 生地球磁场，但这生地球磁场，但这 种旋磁效应产生的种旋磁效应产生的 磁场只有地球磁场磁场只有地球磁场 的大约千亿分之一的大约千亿分之一 。 n n 温差电效应学说温差电效应学说(1939)(1939)，认为地球内部的放射性物，认为地球内部的放射性物 质产生的热量，使熔融物质发生连续的不均匀对质产生的热量，使熔融物质发生连续的不均匀对 流，这样产生温差电动势和电流，由此电流产生流，这样产生温差电动势和电流，由此电流产生
4、地球磁场，但理论估计也同地球磁场不符合地球磁场，但理论估计也同地球磁场不符合 。 n磁力线扭结学说(1950)， 认为在地球磁场磁力线的 张力特性和地核的较差自 转，会使原始微弱的地球 磁场放大，由此产生地球 磁场。 n n 发电机学说发电机学说(1946(19461947)1947) ，认为是地球内部的导电，认为是地球内部的导电 液体在流动时产生稳恒的液体在流动时产生稳恒的 电流，由这电流产生地球电流，由这电流产生地球 磁场磁场 ( (目前研究和应用较目前研究和应用较 多的地球磁场学说多的地球磁场学说 ) ) n n 旋转体效应学说旋转体效应学说(1947)(1947) ，是根据少数天体观测
5、，是根据少数天体观测 得到的经验规律，认为得到的经验规律，认为 具有角动量的旋转物体具有角动量的旋转物体 都会产生磁矩，因而产都会产生磁矩，因而产 生磁场。这一学说需要生磁场。这一学说需要 使用一无科学根据的常使用一无科学根据的常 数，数，5 5年后又被提出这一年后又被提出这一 学说的科学家根据精密学说的科学家根据精密 的实验结果加以否定了的实验结果加以否定了 。 n电磁感应学说(1956)，认为由太阳的强烈磁活 动通过带电粒子的太阳风到达地球后，会通 过地球内部的电磁感应和整流作用产生地球 内部的电流，由此产生地球磁场。 n n 霍尔效应学说霍尔效应学说(1954)(1954)， 认为在地球
6、内部由于温认为在地球内部由于温 度不均匀产生的温差电度不均匀产生的温差电 流和原始微弱磁场的同流和原始微弱磁场的同 时使用下，会由霍尔效时使用下，会由霍尔效 应产生霍尔电动势和霍应产生霍尔电动势和霍 尔电流，由此产生地球尔电流，由此产生地球 磁场。磁场。 地磁要素 n地磁场的大小和方向用磁场强度F表示 单位为高斯。F可分为三个分量 水平强度H 是F在水平面上的投影 磁偏角D是H 与正北方向的夹角 磁倾角I是F对水平面的倾角。F也 可分解为向北向东和向下的三个分 量X Y Z 这三个分量通常也可 称为北向分量东向分量和垂直分量 。这些量可以确定地磁场的大小和方 向所以称为“地磁要素”。根据测 量
7、得知在同一高度上靠近赤道处地 磁场较弱而靠近磁极处则较强如 地球表面赤道上的磁场强度约为0.29 0.40高斯而在地磁北极和地磁南 极的磁场强度则分别为0.61高斯和0.68 高斯。根据地磁场测量结果并按一些 模型可得出地磁场的总能量约为 3.410尔格。 地磁场的变化 n地磁场的强度不是固定的它有短期和长期变化 。短期变化包含有日变化 太阴日变化和季节变 化以及各种干扰等。地磁场的这种短期变化部分 常称为地球变化磁场。除去短期变化后的地磁场 称为地球基本磁场或称基本地磁场基本地磁 场的地磁要素有长期变化。根据近四百多年来的 测量这种变化的表现之一为西向漂移。例如 在1550年零度磁偏角线约在
8、东经20处横跨赤道 而现在已西移至西经75处过赤道。其次磁极 的位置和磁偶极矩也有长期变化。太阳风 宇宙 线 电离层 极光等都对地磁场有影响它们使 地磁场发生短期变化。太阳风还会使地磁场局限 在一定的范围内。太阳活动较强时太阳风的能 量会大大增加从而导致地磁场的强烈扰动。地 磁场能俘获来自太阳和其他天体的带电粒子形 成著名的范爱伦带。 地球磁场反向的9种学说 n非偶极型磁场变化学说(1964)，无规磁 场起伏学说(1968)，地核流体对流对称 性变化学说(1969)，地核流体对流区分 布变化学说(1969)，地核三偶极型磁场 学说(1969)，偶极型磁场变化学说(1971) ，双偶极型磁场学说
9、(1975)，银河星系 旋臂干扰学说(1974)，地外天体撞击学 说(1987)等。 地球磁场为什么会改变 n科学家指出，存在于地 核周围的铁流体（熔融 体）好像一部“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，迫使自己的流向 发生变化，这就引起了 地球磁场的改变。 地球磁场曾经多次翻转 n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。众所周知 ，炽热的岩浆中含有数以万计的矿物质， 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，其“南北极”的指向就 记录了当时地球磁场的
10、方向。研究表明， 地球磁场平均每50万年翻转一次，而最近一 次的翻转发生在78万年前。 地球磁场的应用 n磁法探矿已成为地球物理探矿 中一种重要的和常用的方法。 磁法探矿不仅可应用于铁矿的 勘探，而且还应用于与铁矿相 伴生的其他矿物的勘探。前者 称为磁法直接探矿，如磁铁矿 、磁赤铁矿、钒钛磁铁矿和金 铜磁铁矿等的勘探，后者称为 磁法间接探矿，如含镍、铬、 钴等的金属矿床，金刚石、硼 、石棉等非金属矿床以及石油 矿等的普查和勘探。图1示出的 是两个强磁性铁矿脉(a，b)处的 地磁场垂直分量B随距离的变 化，可以明显看出在两个矿脉 处的B出现两个峰值。 新的研究方向 n地球深层物质中含有的富铁矿物如同指南针的指 针一样，表明磁极的方向和穿过南北极轴线的磁 场强度。通过确定物质的年代，并将其与地球磁 场的方向和强度加以对比，便可重现地球磁场的 历史。 n地球磁场的历史表明，地球磁场的强度在每次出 现两极反向之前的几千年中大大减弱。地质学家 让皮埃尔瓦莱说：“在变化曲线的最底部出现两 极磁反向时，地球磁场的强度十分微弱，以至于 有些人认为，地球在此期间得不到磁层的保护。” n瓦莱博士称，迄今还没有找到物种因受到太阳风 的影响而大规模灭绝与磁层的减弱有任何关联， 诸如冰期出现等气候变化与地球磁场的变化之间 也没有任何决定性的联系。 谢谢 观看！
