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磁场

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逆轉ぎゃくてん期間きかん地球ちきゅう磁場じばてき電腦でんのう模擬もぎ[1]線條せんじょう表示ひょうじ磁場じばせんしたがえ地核ちかくしんため黃色おうしょくかい入地いりじかくため藍色あいいろ地球ちきゅう自轉じてんじくくらい於正ちゅう垂直すいちょく於圖ちゅう濃密のうみつてきせんだん於地かく內。[2]

磁場じばそく地球ちきゅう磁場じばげん地球ちきゅう內部なみ延伸えんしんいたふとむなしてき磁場じば磁場じば在地ざいちひょうじょうてき強度きょうどざい25-65ほろとく斯拉そく0.25いたり0.65こうあいだ[3]粗略そりゃくせつ磁場じばいちあずか地球ちきゅう自轉じてんじくてい11°夾角てき磁偶きょく相當そうとう於在地球ちきゅう中心ちゅうしん放置ほうちりょういち傾斜けいしゃりょうてき磁棒目前もくぜんてき磁北きょくくらい北半球きたはんきゅうてきかくりょうらん附近ふきん實際じっさいじょう它是磁場じばてき南極なんきょく,而磁南きょくのり磁場じばてき北極ほっきょく地核ちかくこうそと散發さんぱつ熱量ねつりょう,引起そとかくちゅう熔融ようゆうてつてき對流たいりゅう運動うんどうしん而產せい電流でんりゅう磁場じばそく此電りゅうしょ致。這種形成けいせい天體てんたい磁場じばてき原理げんりたたえため發電はつでん理論りろん

南北なんぼく磁極じきょく通常つうじょう地理ちりきょく附近ふきんただし位置いちざい地質ちしつ時間じかん尺度しゃくどじょう以有較大てき變化へんか。這種變化へんかごく緩慢かんまん不足ふそく以干あずか指南しなんはりてき日常にちじょう使用しよう平均へいきんごといくじゅうまんねんかい發生はっせいいち逆轉ぎゃくてんそく南北なんぼく磁極じきょく突然とつぜんあずか地質ちしつ時間じかん尺度しゃくどしょう比較ひかく)互相かわくらい每次まいじ逆轉ぎゃくてん都會とかいざい岩石がんせきちゅうとめしるしあと,這對古地こち磁學研究けんきゅうじゅうふん重要じゅうよう。以此所得しょとくてきすうよりどころゆうじょ科學かがく了解りょうかい大陸たいりくかずかいゆかてきいたかたまり運動うんどう

磁層ゆびてき磁場じばざい電離層でんりそう以上いじょうてき影響えいきょう範圍はんい。它能夠向ふとむなし延伸えんしんいくまん公里くりなみ阻止そし太陽たいようふう宇宙うちゅうしゃせんなかてき帶電たいでん粒子りゅうしそん地球ちきゅう大氣たいき上層じょうそういん此使とく阻擋紫外線しがいせんてきにおい氧層消失しょうしつ

重要じゅうようせい[编辑]

磁場じばのう夠使だい部分ぶぶん太陽たいようふうへんてん方向ほうこうぼつゆうりょう磁場じば太陽たいようふうちゅうてき帶電たいでん粒子りゅうし就會剝去阻擋紫外線しがいせんてきしゅう氧層,生物せいぶつたい也就かい受到紫外線しがいせんてき侵害しんがい[4]其中一個大氣剝離原理是,氣體きたい粒子りゅうしこまざいいち磁場じばあわなか磁場じばあわさい太陽たいようふう「吹走」。[5]したがえ火星かせい大氣たいき氧化碳いん太陽たいようふう流失りゅうしつてき速度そくど推算すいさん推斷すいだん火星かせい大氣たいきそうしょあまいくよし它磁じょうてき喪失そうしつ直接ちょくせつしるべ致的。[6][7]

古地こち磁學たい地球ちきゅう過去かこ磁場じばてき研究けんきゅう[8]磁場じばてききょくむこうかいざい火成岩かせいがんちゅうとめしるし所以ゆえんとう海底かいてい擴張かくちょうとき每次まいじ逆轉ぎゃくてんてきしるしかいしたがえちゅうようこうそと移動いどうざいうみ床上ゆかうえ形成けいせいじょうあずかちゅうよう平行へいこうてきじょうじょう結構けっこう古地こち磁學のう利用りよう逆轉ぎゃくてん期間きかん較為穩定てき磁極じきょくむこう推測すいそく大陸たいりく漂移てき歷史れきし科學かがくかえ以利用地ようち逆轉ぎゃくてんらい判斷はんだんがん石和いさわ沉積物的ぶってき年代ねんだい,這種研究けんきゅうたたえため磁性じせい地層ちそうがく[9]磁場じばかい使地殼ちかく礦物磁化じか,其所造成ぞうせいてき異常いじょう可用かよう於勘さがせ金屬きんぞく礦藏。[10]

人類じんるい最早もはやざいおおやけもと11世紀せいき便びんやめのう利用りよう磁性じせい指南しなんはり判斷はんだん方向ほうこうなみざい12世紀せいき更進こうしん一步用指南針導航。[11]雖然磁偏かくかい隨時ずいじあいだ漂移,ただし這種移動いどうてき速度そくどじゅうふん緩慢かんまん不足ふそく以干擾普どおり指南しなんはりてきしるべこう作用さよう諸多しょた生物せいぶつ物種ものだね具有ぐゆう磁場じば感知かんちえいmagnetoreceptionてき能力のうりょく包括ほうかつ鴿どばとかずぼう些細ささいきんなみよう判定はんてい方向ほうこうしるべこう

主要しゅようとくてん[编辑]

數學すうがく描述[编辑]

在任ざいにんなん空間くうかんてんじょうてき磁場じば可用かよういちさんりょうらい描述。測量そくりょうりょう方向ほうこうてきさい基本きほん方法ほうほうよう指南しなんはり判斷はんだん磁北きょくてき方向ほうこう。該方向ほうこうあずかせい北方ほっぽうあいだてき夾角しょうためへんかく」(D),あずか地平ちへいめんあいだてき夾角そくしょうためかたぶけかく」(I)。磁場じばてき強度きょうどFあずか磁鐵しょ受的磁力じりょくなりせい。另一種描述方法是北(X)、ひがしY)、したZすわしるべ[12]

よう於描じゅつ磁場じばてきりょうたね常用じょうようすわしるべけい

強度きょうど[编辑]

磁場じば強度きょうどてき常用じょうよう單位たんい包括ほうかつこう(G)かずおさむとく斯拉(nT),互換ごかん公式こうしきため1 G = 100,000 nT。一個納特斯拉亦稱伽馬(γがんま)。[13]とく斯拉りょう磁場じば強度きょうどてき國際こくさい單位たんいせい單位たんい磁場じばてき強度きょうどざい25,000いたり65,000 nT(0.25いたり0.65 G)あいだいち磁力じりょく较强てき冰箱磁贴えいRefrigerator magnetてき磁场強度きょうどやくため10,000,000おさめとく斯拉(100だか斯))。[14]

磁場じば強度きょうどてき等高線とうこうせんしょうためちからせん」。世界せかい磁模がた顯示けんじ磁場じば強度きょうどてき整體せいたい趨勢すうせいしたがえ兩極りょうきょくいたり赤道せきどう漸減ぜんげんじゃく強度きょうど最低さいていしょ於南しゅう一帶いったいてきみなみ大西洋たいせいよう異常いじょう最高さいこうしょそく於加拿大北部ほくぶ西伯さいはくとぎ以及澳洲以南いなんてき南極なんきょく海岸かいがん[15]

かたぶけかく[编辑]

磁傾かくてきすう值在−90°(じょう90°(あいだ磁場じばざい北半球きたはんきゅうむこうかたぶけ在地ざいち磁北きょく指向しこうせい下方かほうなみずい緯度いど下降かこう而逐やや向上こうじょういたり磁赤どうしょ完全かんぜんあずか地表ちひょう平行へいこう(0°)。往南,かたぶけかく繼續けいぞく向上こうじょうちょくいた磁南きょくしょ指向しこうせい上方かみがた

磁傾かくてき等高線とうこうせん請見しもぶん

へんかく[编辑]

磁場じば相對そうたいせい北方ほっぽう向東むかいひがしへんへんかくすう值為ただし,往西へんのりためまけ。其中一個測量方法是比較指南針的指向和てんきょくてき方向ほうこう

磁偏かくてき等高線とうこうせん請見しもぶん

地域ちいき差異さい[编辑]

磁場じば三個坐標分量的地域分佈圖,世界せかい磁模がたえいWorld Magnetic Model2015ねんすうよりどころ[15]

偶極近似きんじ[编辑]

磁北きょく(Nmあずかせいきた(Ng

地表ちひょう附近ふきんてき磁場じば以較じゅんかく近似きんじためいち於地しんあずか地球ちきゅう自轉じてんじくてい11°夾角てき磁偶きょく[13]這個磁偶きょく以由いち強力きょうりょく磁鐵らい實現じつげん,其南きょく指向しこう磁北きょく[16]これ所以ゆえんゆう這種乎南きた顛倒てんとうてき說法せっぽういんため磁鐵てき北極ほっきょくかいあずか另一塊磁鐵的南極相吸。よし此如はて地核ちかくそうぞうためいちだい磁鐵,指南しなんはり北極ほっきょくしょ指向しこうてき,其實地核ちかく磁鐵」てき南極なんきょく[12]

磁極じきょく[编辑]

磁北ごくざい拿大北極圈ほっきょくけん內的移動いどうみち

人類じんるいさき根據こんきょ地球ちきゅう兩極りょうきょくてき方位ほうい定義ていぎ磁鐵てき南北なんぼく兩極りょうきょく,而不相反あいはん:磁鐵てき北極ほっきょく指南しなんはりざい自由じゆう旋轉せんてん轉向てんこう磁北きょくてきいちはしよし於兩かたまり磁鐵てき南北なんぼく兩極りょうきょくしょう吸,這意あじちょ磁北ごく其實磁場じばてき南極なんきょくそく磁場じばせん指向しこうしんしょ)。[17][18][19][20]

兩極りょうきょくてき位置いちゆう局部きょくぶ和全わぜんだまりょうたね定義ていぎ[21]局部きょくぶ定義ていぎ磁場じばせん垂直すいちょく於地ひょうしょ[22]這可以通過つうか測量そくりょう磁傾角來かくらい判斷はんだん磁北きょくてき磁傾かくため90°(せいした),南極なんきょくそくため−90°(せいうえ)。兩極りょうきょく各自かくじかい獨立どくりつ移動いどうなみ一定いっていざい地球ちきゅうてき對蹠たいしょてんうえ移動いどう速度そくどこころよとき慢,磁北ごくざい2003ねんたちいた每年まいとし40公里くりてき移動いどう速度そくど1830年代ねんだいおこり磁北きょくいちちょくこう西にし北方ほっぽう移動いどうしたがえ1931ねんてき拿大ぬの西にし半島はんとう開始かいしいたり2001ねん剛毅ごうきわん以外いがい600公里くりしょ[23]磁赤どう磁傾かくためれいてきいちじょうせんそく磁場じば完全かんぜん平行へいこう於地ひょうしょ

ぜんたま定義ていぎ利用りよう數學すうがく模型もけいしつらえそう一條直線穿過地心,平行へいこう於地磁場じばてきさいけいなずらえあい磁偶きょく,這條せん穿ほじ地表ちひょうてき南北なんぼくりょうてん便びん分別ふんべつ磁南きた兩極りょうきょく。如果磁場じばため一完美磁偶極子,麼全だま定義ていぎてき磁極じきょくてん就會あずか局部きょくぶ定義ていぎてき吻合ふんごうしか而,磁場じばゆう較大てき偶極成分せいぶん所以ゆえん這兩しゅ定義ていぎてき磁極じきょくてんなみ吻合ふんごう

磁層[编辑]

磁層結構けっこう:(1)弓形きゅうけいふるえ、(2)磁鞘、(3)磁層いただき、(4)磁層、(5)きた磁尾腔、(6)みなみ磁尾腔、(7)とうはなれそう

磁場じばざい地表ちひょう近似きんじ於磁偶極ただしざい大氣たいきそう以上いじょうかいざい太陽たいようふうてき影響えいきょう變形へんけい太陽たいようふうにち速度そくどため每秒まいびょう200いたり1000公里くりてき帶電たいでん粒子りゅうしともずいちょ太陽たいようふうてき磁場じばたたえためくだりほしぎわ磁場じば[24]

太陽たいようふう以施加壓かあつりょく,一旦抵達地球大氣會對它進行侵蝕。磁場じば也會ほどこせ加壓かあつりょく,它對太陽たいようふうしょほどこせてき壓力あつりょく保護ほご大氣たいきめん直接ちょくせつ衝擊しょうげき磁層いただき太陽たいようふう壓力あつりょく和地わじ磁場じば壓力あつりょく相互そうご平衡へいこうしょ,這是磁層てきあたりえん。磁層てき形狀けいじょうなみ對稱たいしょう,其面たい太陽たいようてき部分ぶぶんこうそと延伸えんしんやく10地球ちきゅう半徑はんけいたい太陽たいようてき部分ぶぶんそくいちじょう延伸えんしん超過ちょうか200地球ちきゅう半徑はんけいてき磁尾[25]磁層いただきめんたい太陽たいようてき部分ぶぶんいち弓形きゅうけいふるえ此處ここてき太陽たいようふう速度そくど驟然くだてい[24]

くらい於磁そう以內てきていえんたまきがた、含低能ていのう帶電たいでん粒子りゅうしそくとうはなれてきとうはなれそうとうはなれそうしたがえ60公里くりてき高度こうど開始かいしのべぞくいたり3いた4地球ちきゅう半徑はんけい,其中包含ほうがん電離層でんりそう。這個區域くいきかいずい地球ちきゅう公轉こうてん[25]另有兩個りゃんこ含高のうはなれのうりょうざい0.1いたり10 MeVこれあいだてき同心どうしんしゃ胎形區域くいきしょう范艾りん輻射ふくしゃたい。內帶ざい1いたり2地球ちきゅう半徑はんけい以外いがいそとたいざい4いたり7地球ちきゅう半徑はんけい以外いがいとうはなれそう范艾りん輻射ふくしゃたいあいだゆう重疊ちょうじょう重疊ちょうじょうてき程度ていどかいずい太陽たいようてき活躍かつやく而大はば波動はどう[26]

じょりょう太陽たいようふう以外いがい磁場じばかえかい阻擋宇宙うちゅうしゃせん宇宙うちゅうしゃせん含高のう帶電たいでん粒子りゅうし主要しゅよう太陽系たいようけい以外いがい,其中しょう成分せいぶんやめ太陽たいようてき磁場じば阻擋ざい太陽たいようけん太陽たいようてき磁場じば影響えいきょう範圍はんい以外いがい[27]

一部分帶電粒子能夠進入磁層。它們にょうちょ磁場じばせん螺旋らせん運動うんどうざい兩極りょうきょくあいだ每秒まいびょうらいかいはんたまいくはなれ往西緩慢かんまん漂流ひょうりゅうかげはなれ往東漂流ひょうりゅう形成けいせい環狀かんじょう電流でんりゅう。這一電流會減弱地表的磁場。[24]ざい穿ほじとおる電離層でんりそう帶電たいでん粒子りゅうしかい與那よなうらてき原子げんし發生はっせい碰撞,したがえ而產せい極光きょっこうなみ發出はっしゅつXひかり[25]

磁層てき變化へんか狀態じょうたい主要しゅよう太陽たいよう活動かつどうしょ驅動くどう,這就所謂いわゆるてきふとむなし天氣てんき太陽たいようふうじゃくのり磁層就會擴張かくちょうはんこれ太陽たいようふうきょうのり磁層かい受到擠壓,さらてき帶電たいでん粒子りゅうしいん此能夠通過つうか磁層。ざい太陽たいよう特別とくべつ活躍かつやく期間きかん如當にち冕大りょう拋射使つかい衝擊波しょうげきはよこ太陽系たいようけいざい地球ちきゅうじょう就會發生はっせい磁暴。這樣てき衝擊波しょうげきはただ須兩てん就會抵達地球ちきゅう。磁暴造成ぞうせいだい規模きぼ破壞はかい,如2003ねんてき萬聖節太陽風暴」就損壞そんかいりょう美國びくにたいそらそうしょ超過ちょうかさんふんいちてき人造じんぞう衛星えいせいゆう記錄きろく以來いらい最大さいだい規模きぼてき磁暴發生はっせいざい1859ねん所產しょさんせいてき電流でんりゅう使電報でんぽうせんたん緯度いどていいたりともえのういた極光きょっこう[24][28]

變化へんか[编辑]

たい澳洲太古たいこだい熔岩ようがん和南わなみつぶてがんてき研究けんきゅう顯示けんじ磁場じばざい34.5おくねんまえ就已存在そんざい[29][30][31]

短期たんき[编辑]

背景はいけい各地かくち觀測かんそく站所ろくとくてき2003ねん磁暴すうよりどころ
球體きゅうたい觀測かんそく站地てん線條せんじょうため磁場じば強度きょうど等高線とうこうせんりょうじょうせんあいだてき差異さいためμみゅーT

磁場じば變化へんかてき時間じかん尺度しゃくどたんいたり毫秒,ちょういたりひゃくまんねん。較短てき變化へんか主要しゅよう電離層でんりそう磁層ちゅう電流でんりゅうてき日常にちじょう波動はどう磁暴。時長ときながざいいちねん以上いじょうてき變化へんか反映はんえい地球ちきゅう內部てき變化へんか特別とくべつとみ含鐵てき內核[12]

地球ちきゅう磁層常會じょうかい受到太陽たいよう耀斑てきおかせかさね,引發磁暴,なみさんせい極光きょっこう磁場じばてき短期たんき不穩ふおん定性ていせい通過つうかK-指標しひょうらい測量そくりょう[32]

したがえTHEMISえいTHEMIS任務にんむしょ獲得かくとくてきすうよりどころ顯示けんじとう太陽たいよう地球ちきゅうてき磁場じば相互そうごたいひとしとき磁場じばてき強度きょうどかいげんじゃく。該結果けっかあずか此前てき假說かせつ相反あいはん[33]

長期ちょうき[编辑]

磁偏かく估值等高線とうこうせんしたがえ1590ねんいたり1990ねんてき變化へんか
磁場じば沿自轉じてんじくてき偶極分量ぶんりょうしたがえ1600ねんいたり2020ねんあいだてき變化へんか

長期ちょうき變化へんかゆびてき時長ときながざいいちねん以上いじょうてき磁場じば變化へんか磁偏かくざい過去かこいくひゃく年來ねんらいへんうつりりょういくじゅう[12]みぎ動畫どうが顯示けんじ變化へんかてき趨勢すうせい[34]

磁場じば偶極てき方向ほうこう強度きょうど都會とかい隨時ずいじあいだ變化へんか過去かこ200年間ねんかん,磁偶ごく強度きょうど以每ひゃくねん6.3%てきそくりつげんじゃく[12]目前もくぜんてき強度きょうど變化へんかそくりつざい過去かこ7000年間ねんかんなみへんはなれつねぶんまわし[35]

ざい長期ちょうき變化へんかちゅう,一種不可用磁偶極子描述的顯著特色是,磁場じば每年まいとし0.2てきそくりつこう西にし漂移。[36]ぜんたま各地かくちざい不同ふどう歷史れきし時期じきてき漂移程度ていどゆうしょ不同ふどうぜんたま平均へいきんてき漂移方向ほうこう自公じこうもと1400ねんおこりこう西にし,1000ねんいたり1400年間ねんかんそく向東むかいひがし[37]

ざいゆう觀測かんそく站記ろくまえてき磁場じば變化へんか通過つうか考古こうこ地質ちしつかんさがせ推算すいさん出來でき。這種變化へんかしょうため古長ふるなが變化へんか」。記錄きろく顯示けんじ磁場じばざい長時間ちょうじかん變化へんか較小,ただし偶爾かい發生はっせい大幅おおはばてき磁偏うつり逆轉ぎゃくてん[38]

逆轉ぎゃくてん[编辑]

新生代しんせいだい晚期ばんきてき磁極じきょくむこう黑色こくしょく區間くかんてきごくむかいかずこんてんてききょくむこうしょうどう白色はくしょく區間くかんてきごくむかい則和のりかずこんてんてき相反あいはん

磁場じば以大致近似きんじためあずか地球ちきゅう自轉じてんじくたいひとしてき磁偶きょくゆう時候じこう磁南北極ほっきょくかい互換ごかん位置いちざいいち玄武岩げんぶがんうみゆか沉積ぶつかずかいゆか異常いじょうちゅう以找到「逆轉ぎゃくてん現象げんしょうてき證據しょうこ[39]逆轉ぎゃくてん並無ならびなしゅうせい兩次りょうじ逆轉ぎゃくてんあいだてき時長ときながしたがえ10まんねんいたり5000まんねん不等ふとうはなれ當今とうぎん最近さいきんてき一次地磁逆轉發生在78まんねんまえたたえためぬのようあま斯-松山まつやま逆轉ぎゃくてん[23][40]磁偏うつりいちしゅ類似るいじてき現象げんしょうただし逆轉ぎゃくてん無法むほう完全かんぜん發生はっせい最終さいしゅうごくこう不變ふへん[41][42]如41,000ねんまえ冰河時期じき期間きかん發生はっせいてきひしげなお事件じけん

過去かこてき磁場じば主要しゅよう記錄きろくざい具有ぐゆう永久えいきゅう磁矩まときょう磁性じせい礦物なか特別とくべつ磁鐵礦ひとし氧化てつ礦物。這種あまてき原理げんりとめいちしゅとう熔岩ようがん逐漸ひや卻時,其中てき磁性じせい礦物かいはた當時とうじてき磁場じば方向ほうこう凝固ぎょうこらい,這稱ためねつあまえいthermoremanent magnetization」。とう沉積ぶつざいうみゆかある湖底こていせきるいてき時候じこう磁性じせい粒子りゅうしてき方向ほうこうかいやややや傾向けいこう和地わじ磁場じばたいひとしてき方向ほうこう,這稱ためいわくずあま磁」。[8]

ねつあま磁是ちゅうようりょうつくり異常いじょうてき主要しゅよう形成けいせい原理げんりうみゆかざい擴張かくちょうしたがえ湧出ゆうしゅつてき岩漿がんしょうひや卻,在中ざいちゅうよう脊兩つくり形成けいせいしんてき玄武岩げんぶがん地殼ちかくうみゆかてき擴張かくちょう使しんてき地殼ちかく不斷ふだんむこうがい緩慢かんまん移動いどう玄武岩げんぶがんかい記錄きろくひや凝固ぎょうこてき磁場じば方向ほうこういん此在千古以來的多番地磁逆轉後,やめざいうみ床上ゆかうえとめりょう一系列與中洋脊平行、ざい脊的りょうつくり對稱たいしょうてきじょうじょう結構けっこう用船ようせんざい海底かいてい拖動磁力じりょく所得しょとくすうよりどころ可用かようらい推斷すいだんうみゆかてき年齡ねんれい,以及過去かこうみゆかてき擴張かくちょうそくりつ[8]

たい熔岩ようがん進行しんこう放射ほうしゃせい定年ていねん建立こんりゅう磁極じきょくこう時間じかんせん(如圖しょしめせ),這是磁性じせい地層ちそうがくてき基礎きそ磁性じせい地層ちそうがく一種在地質數據之間建立相關性的方法,以用らい判斷はんだん沉積ぶつ火成岩かせいがん地層ちそう以及うみゆか異常いじょうてき年齡ねんれい[8]

たい美國びくににわか勒岡しゅう斯廷斯山えいSteens Mountain熔岩ようがんりゅうてき研究けんきゅう顯示けんじ磁場じばざい地球ちきゅう歷史れきしじょう曾經ゆうまいてん6てきへんうつり速度そくど,這與じん們對磁場じばてき普遍ふへん認識にんしきだいしょう徑庭けいてい[43]しか而,參與さんよ這項研究けんきゅうてき其中いち科學かがく後來こうらい表示ひょうじ,該現象げんしょうおうとがめ於這じょう熔岩ようがんりゅう本身ほんみ特殊とくしゅてき磁特せい,而與磁場じばてき快速かいそくへんうつり無關むせき[44]

磁場じば磁偶きょくじくゆうかい傾斜けいしゃいたえつ赤道せきどうしかこうかえしかいいたげんてきごくむかい。這一現象げんしょうしょうため磁偏うつり」。[42]

未來みらい[编辑]

きょなずらえ自轉じてんじく偶極のり(VADM,そく一個與地球自轉軸對齊的假想磁偶極子,ざいさまてんさんせいしょ測量そくりょういたてき磁場じば強度きょうどてき偶極のりうえいち逆轉ぎゃくてんいたりいまてき變化へんか

目前もくぜんてき磁場じばただしざい整體せいたいげんじゃくざい過去かこ150年間ねんかん磁場じば強度きょうど下降かこうりょう10%いたり15%,且在過去かこいくねん有加ゆかかいてき趨勢すうせい磁場じばざい2千年前達到比目前強度高35%てき最高さいこう值,なみ此幾乎持續じぞくげんじゃくいたりいま岩石がんせきちゅうてき古地こち磁場じば記錄きろくしょうこんてんてき磁場じば強度きょうどげんじゃくてきそくりつざい正常せいじょう波動はどう範圍はんい以內。

磁北ごくせいしたがえ拿大北部ほくぶ往西はくとぎ方向ほうこう漂移,速度そくどただしざいかい:20世紀せいきはつ速度そくどため每年まいとし10公里くり,2003ねんやめますいたり每年まいとし40公里くり[23]目前もくぜん仍在じょうます[45]

磁場じばてき變化へんかぞくいちしゅあやかた波動はどう意味いみちょざいとうした測量そくりょう,甚至ざいすう十年或數百年的區間內做重複測量,不足ふそく推斷すいだん磁場じば強度きょうどてき整體せいたい趨勢すうせい磁場じばざい過去かこゆう過多かた原因げんいん不明ふめいてき上下じょうげ波動はどうさいしゃゆかり於地磁場じば一個完美的磁偶極子,ざいいち單獨たんどく地點ちてん做的測量そくりょう磁場じばてき強度きょうどある波動はどうまた無法むほうようらい推斷すいだん磁場じばてき整體せいたいじょうきょう。就算磁場じばてきそう強度きょうど保持ほじ不變ふへんあるうえます,其偶ごく分量ぶんりょう也有やゆう可能かのうくだてい

らいみなもと[编辑]

とう地核ちかくてき熱量ねつりょうざいこうそと逃逸かい促使地核ちかく內部てきしるべでん物質ぶっしつ做對りゅう運動うんどういん此產せい電流でんりゅうしん形成けいせい磁場じば

地核ちかく發電はつでん原理げんり[编辑]

しるべでん流體りゅうたいざいさとおくこうおうしたてき流動りゅうどう形成けいせいまきじょうぶつ所產しょさんせいてき磁場じば如圖しょしめせ[46]

包括ほうかつ地球ちきゅうざい內的だい部分ぶぶん太陽系たいようけいくだりぼし以及包括ほうかつ太陽たいようざい內的所有しょゆう恆星こうせい都會とかいいんしるべでん流體りゅうたいてき運動うんどう而產せい磁場じば[47]地球ちきゅうてき磁場じばげん半徑はんけいため3400公里くり地球ちきゅう半徑はんけいため6370公里くり)、ゆかりてつ合金ごうきん組成そせいてき地核ちかく地核ちかくぶんため半徑はんけいため1220公里くりてきかたたい內核えきたいそとかく[48]內核(溫度おんどやくため6,000 K(5,730 °C;10,340 °F))てき熱量ねつりょうむこうかく幔邊かい溫度おんどやくため3,800 K(3,530 °C;6,380 °F))傳導でんどうかい推動えきたいがいかくてき流動りゅうどう[49]內核てき高溫こうおんくだりほしぶんこと期間きかん較重物質ぶっしつ沉時釋放しゃくほうてき引力いんりょくぜいのう,以及かく放射ほうしゃせい元素げんそおとろえへん釋放しゃくほうてきねつのうそとかく流動的りゅうどうてき形狀けいじょうあずか地球ちきゅうてき自轉じてん及固たいてき內核ゆうせき[50]

地球ちきゅうさんせい磁場じばてき原理げんりたたえため發電はつでん理論りろん[47]電流でんりゅう及其所產しょさんせいてき磁場じばあいだ存在そんざい一種いっしゅはん饋作よう電流でんりゅう迴路さんせい磁場じばやすつちかえ定律ていりつ),磁場じばてき變化へんかさんせい電場でんじょうほうひしげだい定律ていりつ),磁場じば電場でんじょうまたはんらいたい電流でんりゅうちゅうてき電荷でんかほどこせりょくらくりん茲力)。[51]綜合そうごうおこりらい可用かよういちじょうたたえため「磁感おうかたほどてきへん微分びぶんかたほどらい描述如此形成けいせいてき磁場じば

其中uため流體りゅうたいてき速度そくどBため磁場じばηいーた=1/σしぐまμみゅーため擴散かくさんりつあずか電導でんどうりつσしぐま磁導りつμみゅーこれせきなりはん)。[52]B/∂t磁場じばてき時間じかんしるべすう2これひしげひろしひしげ斯算∇×これ旋度さん

磁感おうかたほど右邊うへんてきだいいちこう描述てき擴散かくさんざい靜止せいし不動ふどうてき流體りゅうたいとうちゅう磁場じばかいげんじゃく,聚集てき磁場じば也會擴散かくさんひらけらい。一旦地球發電機在某天停止運動,磁場じばてき偶極分量ぶんりょう就會ざいいくまんねん內慢慢消失しょうしつ[52]

ざいいちかん電導でんどうたいσしぐま=∞)うら不可能ふかのう發生はっせい擴散かくさん根據こんきょ楞次定律ていりつ磁場じばてきにんなん變動へんどうかいさんせい抵抗ていこう這一改變かいへんてき電流でんりゅういん進出しんしゅつ一個給定體積流體的磁通量不會改變。流體りゅうたいざい移動いどう磁場じばかいあずか其一どう移動いどう。這一現象げんしょうしょうため凍結とうけつ定理ていり」。就算流體りゅうたいかん電導でんどうたい,其流動りゅうどう也會ひしげちょう磁場じばせんなみさん生新せいしんてき磁場じばわかいんため磁場じばざいきょうかい抵抗ていこう流體りゅうたいてき運動うんどう,這一過程會無止境地產生新磁場。[52]

浮力ふりょくところ致的對流たいりゅう使つかいとくがいかく流體りゅうたい持續じぞく運動うんどうざい地球ちきゅう內部,えつ往深しょ溫度おんどえつだかえつ高溫こうおんてき流體りゅうたい浮力ふりょくえつだい。另外,所謂いわゆるてき成分せいぶん對流たいりゅう現象げんしょう有加ゆかきょう浮力ふりょくてき作用さようとう地核ちかくひや卻時,其中一些熔融鐵會凝固並沉積在內核表面,流體りゅうたいちゅうとめ較輕てき元素げんそいん密度みつどくだてい地球ちきゅう自轉じてん所產しょさんせいてきさとおくこうおうかい使流體りゅうたいてき運動うんどう形成けいせい南北なんぼくじくむこうてきまきじょうぶつ[50][52]

發電はつでん以加きょう磁場じばただしせい過程かていさい開始かいしてき時候じこう需有はつはじめ磁場じば[52]地球ちきゅうてきはつはじめ磁場じば可能かのう地球ちきゅう以外いがい太陽たいようざい形成けいせい初期しょき曾經經歷けいれきいちきむうしTほし階段かいだん,此時てき太陽たいようふうしょ致磁じょう可能かのうこんてんきょういく數量すうりょうきゅう[53]ただし,一大部分來自太陽的磁場可能會被地幔阻擋。はつはじめ磁場じば也有やゆう可能かのうかく幔邊かいじょうてき化學かがく反應はんのうあるらいしるべ熱性ねっせい導電性どうでんせいてき變化へんか[54]

根據こんきょ計算けいさん地球ちきゅうがいかくてき平均へいきん磁場じば強度きょうどため25だか斯,地表ちひょう強度きょうどてき50ばい[55]

かず值模がた[编辑]

よう模擬もぎ地球ちきゅう發電はつでん,就要たい地球ちきゅう內部てき磁流體力たいりょくがくせんせいへん微分びぶんかたほど做數值求かいほうほど以在一個三維網格的點上求解,もうかくえつほそ結果けっか就越接近せっきん現實げんじつただしほそたび主要しゅよう受到電腦でんのう計算けいさん能力のうりょくしょげんせいかずじゅう年來ねんらい理論りろんがくただのう建立こんりゅう所謂いわゆるてき動力どうりょく發動はつどう模型もけいあずかせん指定してい流體りゅうたいてき運動うんどう方式ほうしきしかこう計算けいさん它對磁場じばてき影響えいきょう。此類模型もけいてき主要しゅよう用途ようとはかためし不同ふどう流體りゅうたい幾何きかのう維持いじ發電はつでん機運きうんさく[56]

1995ねん日本にっぽん和美かずみこくてき兩個りゃんこ研究けんきゅうだんたい分別ふんべつ建立こんりゅうりょうひろし發電はつでん模型もけい,也就是能これよし夠同計算けいさん流體りゅうたい運動うんどう磁場じばてき模型もけい[57][1][58]美國びくにだんたいてき模型もけい成功せいこう推算すいさん磁場じばてきいち些特せい包括ほうかつ逆轉ぎゃくてんいん此受いたこう泛重[56]

電離層でんりそう磁層ちゅうてき電流でんりゅう[编辑]

電離層でんりそうちゅうてき電流でんりゅう也會生成せいせい磁場じば電離層でんりそう發電はつでん)。這樣てき磁場じばただ出現しゅつげんざい大氣たいきそうめんこう太陽たいようてき一方いっぽう所以ゆえんざい一天的時間以內可以使地表地磁場最多偏移1磁場じば強度きょうどざい一天內的波動一般在25おさめとく(nT)左右さゆうそく2せんふんいちざいいくびょうかね內的波動はどう一般いっぱんざい1おさめとく左右さゆうそく5まんふんいち[59]

測量そくりょうあずか分析ぶんせき[编辑]

かん[编辑]

1832ねん卡爾·どるさととくさとまれ·だか測量そくりょう地球ちきゅう磁場じば[60]ざいこれ150ねんてき重複じゅうふく測量そくりょうちゅう磁場じばろくとく10%てき整體せいたいげんじゃく[61]包括ほうかつMagsatざい內的一系列衛星利用三軸矢量磁力儀測量地磁場的三維結構。おく斯特衛星えいせいえいØrsted (satellite)てきすうよりどころ顯示けんじ存在そんざいいち動力どうりょく地球ちきゅう發電はつでん使つかいとくざいみなみ以西いせい大西洋たいせいようそこ出現しゅつげんいちがく外的がいてき磁極じきょく[62]

各國かっこく政府せいふ往往おうおうかい通過つうか地質ちしつ調ちょう查所ざい各地かくちてき觀測かんそく站對磁場じば進行しんこう系統けいとうせいてきかん察,如英國えいこく地質ちしつ調ちょう查所えいBritish Geological Surveyてきほこり斯克だいしか繆爾觀測かんそくえいEskdalemuir Observatory。這些觀測かんそく站可以測量そくりょうあずかはか磁暴等地とうち磁場じば狀況じょうきょう

國際こくさい磁場じば觀測かんそく站網からまよしへん佈全だまてき一百多座地磁場觀測站所組成,1991ねんおこりいちちょく保持ほじ對地たいち磁場じばてき監察かんさつ

ざい軍事ぐんじ方面ほうめんあずかせん測量そくりょう磁場じば背景はいけいゆうじょ探測たんそく大型おおがた金屬きんぞく物體ぶったい如水にょすいせんてい所產しょさんせいてき尋常じんじょう磁場じば擾動。通常つうじょう這些異常いじょう探測たんそくえいmagnetic anomaly detectorよしあるふねせきうけたまわぜん往不どう地點ちてんれい如英こくてきりょう迷」はんせん巡邏じゅんら

ざい商業しょうぎょうじょう地質ちしつかんさがせ公司こうしかい利用りよう磁力じりょくひろ找由礦藏さんせいてき自然しぜん異常いじょうれいくらなんじ斯克磁異常いじょうえいKursk Magnetic Anomaly

地殼ちかく異常いじょう[编辑]

岩石がんせきけん異常いじょう所產しょさんせいてき短波たんぱちょう特徵とくちょう模型もけい[63]

ざい考古こうこ方面ほうめん磁力じりょく以用らい探測たんそくてつせい考古こうこ遺物いぶつかまぼう些石建築けんちく結構けっこう溝渠こうきょ貝塚かいづかとう在地ざいち磁場じばちゅう引致いんちてき細微さいび偏差へんさ科學かがくたいだい二次世界大戰期間用於探測潛艇的磁異常探測器進行改良,[64]やめはかせい地球ちきゅううみゆかてき磁場じば差異さい玄武岩げんぶがんぐみ成海なるみゆかとみ含鐵てき火山岩かざんがん[65]含有がんゆうきょう磁性じせいてき磁鐵礦のう夠在しょう範圍はんい內使指南しなんはり偏向へんこう。冰島すい手早てばやざい18世紀せいきまつ就已發現はつげん這一現象げんしょう[66]科學かがく利用りよう玄武岩げんぶがんてき磁性じせいらい研究けんきゅう深海しんかいうみゆかとう熔岩ようがんひや形成けいせい玄武岩げんぶがんかい記錄きろく當時とうじてき磁場じば[66]

統計とうけい模型もけい[编辑]

まいいち測量そくりょう磁場じばただ局限きょくげん於某時間じかん地點ちてん。如果ようしたがえ此數よりどころたい其他時間じかん地點ちてんてき磁場じば進行しんこう估算,就必須ひっす利用りよう模型もけい做預はか

たま諧函すう[编辑]

たま諧函すうざい球面きゅうめんじょうてきしめせ意圖いとYmざい穿ほじ兩極りょうきょくてきm大圓だいえんうえ以及ざいℓ-mじょう緯線いせんじょうためれい每次まいじこし這些せん函數かんすう都會とかい正負せいふ變換へんかん
四極よんきょくじょうしめせ意圖いとよう兩個りゃんこもたれきんてき偶極,またのう形成けいせいよんきょく

ようたま諧函すうらいなずらえごう磁場じばてき測量そくりょうすうよりどころ分析ぶんせきぜんたま磁場じば變化へんかてきさい常用じょうよう方法ほうほう最早もはやゆかり卡爾·どるさととくさとまれ·だか發明はつめい[67]たま諧函すう一組在球面上波動的函數,ごと一個都是分別以經度和緯度為變量的兩個函數之積(Ym(θしーた, φふぁい) = Θしーたm(θしーた) Φふぁいm(φふぁい))。以經度けいどため變量へんりょうてき函數かんすうΦふぁいmざいれいある以上いじょう穿ほじ南北なんぼくきょくてき大圓だいえんうえためれい,這樣てき大圓だいえん共有きょうゆう|m|;以緯度いどため變量へんりょうてき函數かんすうΘしーたmざいれいある以上いじょう圓形えんけい緯線いせんじょうためれい,這樣てき緯線いせんてき數量すうりょうじょうまえてき大圓だいえんてき數量すうりょうとう於球諧函すうてきかいまいいちだま諧函すうしょ描述てき磁場じば對應たいおう地球ちきゅう中心ちゅうしんてきいちくみ磁荷ぶん佈:=0對應たいおう於在自然しぜんちゅうしたがえ探測たんそくいたてき磁單きょく=1對應たいおう於由兩個りゃんこ相反あいはん磁單きょく組成そせいてき磁偶きょく=2對應たいおう於由兩個りゃんこ磁偶きょく組成そせいてきよんきょく[12]

たま諧函すう以用らい描述球面きゅうめんじょうにんなん符合ふごうぼう條件じょうけんてき純量じゅんりょうじょうそく位置いち函數かんすう)。雖然磁場じば本身ほんみこうりょうじょうただしざいふえ卡爾すわしるべX, Y, Zした,它的ごと分量ぶんりょういちたたえため磁純りょうぜいてき純量じゅんりょうじょうてきしるべすう,而磁純量じゅんりょうぜい以用だま諧函すうらい描述。利用りよう最小さいしょう平方へいほうほうたいぜんたま各地かくち磁場じばてき測量そくりょうすう進行しんこうなずらえあいしょうせい磁純りょういきおいうつしなり一系列球諧函數之和,其中ごとだま諧函すうじょう以擬あい所得しょとくてきこう斯係すう」,さくgmhm[12]

最低さいていかいだか斯係すうg00描述てき一個磁單極子對地磁場的貢獻,よし自然しぜんかいちゅうなお發現はつげん磁單きょくてき存在そんざいいん此這いちこう必須ひっすためれいせっらいだいいちかい共有きょうゆうさんこうg10g11h11分別ふんべつ描述三個正交方向的磁偶極子對磁場的貢獻。よう此方こちらほうとくてき磁偶きょく方向ほうこうあずか地球ちきゅうてき自轉じてんじく地理ちり南北なんぼく方向ほうこう)夾角やくため10°,しょう見上みあげぶん[12]

半徑はんけい關係かんけい[编辑]

如果ざい不同ふどう海拔かいばつ對地たいち磁場じば進行しんこう測量そくりょう(如地ひょう衛星えいせい),さい利用りようだま諧函すう分析ぶんせき,就可以分べん磁場じばげん地球ちきゅう內部かえ外部がいぶまいいちだか斯係すうgmあるhm都會とかいぶんなりりょうこう:一項隨半徑依1/r+1くだてい,另一項隨半徑依rうえます後者こうしゃてき存在そんざいいんためゆう外在がいざい磁場じばげん如電じょでんはなれそう磁層ちゅうてき電流でんりゅう外在がいざい磁場じばげんてき貢獻こうけんざい多年たねんすうよりどころてき平均へいきんかい最終さいしゅう趨向すうこうれい[12]

如果對應たいおう外在がいざい磁場じばげんてきこうゆるがせりゃくけいあまりてききょく展開てんかいこう說明せつめいいち磁偶きょく=1所產しょさんせいてき磁純りょういきおいずい半徑はんけい1/r2くだてい磁場じばぜいてきしるべすう所以ゆえん它依1/r3くだてい。磁四極子所產生的磁場則依1/r4くだていさらだかかいこうずい半徑はんけいてきくだてい速度そくどかい越來ごえくえつかい地球ちきゅうがいかくてき半徑はんけいやくため地球ちきゅう半徑はんけいてき一半いっぱん,如果以核幔邊かい作為さくい球面きゅうめんようだま諧函すうらいなずらえごう磁場じば麼在地表ちひょうじょう,偶極磁場じば就只ゆうかく幔邊かいしょてきはちふんいち,四極磁場則只有十六分之一,如此類推るいすいよし此,ただゆうていかいこうまたそく波長はちょう較短てき磁場じば才能さいのう在地ざいちひょうじょう探測たんそくいたさいじょう其他てき種種しゅじゅ原因げんいん科學かがく通常つうじょう假設かせつただゆうだい14かい及以てき磁場じば於地かく相應そうおうてき波長はちょうざい2せん公里くり以下いか這更しょうてき磁場じば變化へんかよし地殼ちかくてき異常いじょうしょ致。[12]

ぜんたま模型もけい[编辑]

國際こくさい參考さんこうじょうえいInternational Geomagnetic Reference Fieldこれ國際こくさい磁學あずか高空こうくう科學かがく協會きょうかいえいInternational Association of Geomagnetism and Aeronomy彙編てき標準ひょうじゅんぜんたま磁場じば模型もけいまいねん修訂しゅうていいちだい12だい模型もけいIGRF12てきすうよりどころらいげん包括ほうかつおく斯特えいØrsted (satellite)CHAMPSAC-Cとう衛星えいせい以及へん佈全だまてき觀測かんそく站。[68]2000ねんまえてき模型もけいちゅうたま諧函すう展開てんかい截至だい10かいきょう含120係數けいすうしん模型もけい截至だい13かいきょう含195係數けいすう[69]

世界せかい磁模がたえいWorld Magnetic Model由美ゆみこく國家こっか環境かんきょう中心ちゅうしんえい國家こっか環境かんきょう中心ちゅうしん前身ぜんしんため國家こっか地球ちきゅう物理ぶつりすうよりどころ中心ちゅうしん英國えいこく地質ちしつ調ちょう查所えいBritish Geological Survey共同きょうどう彙編。該模がたてきたま諧函すう展開てんかい截至だい12かいきょう含168係數けいすう空間くうかん解析かいせきやくため3せん公里くり採用さいよう此模がたてき包括ほうかつ美國びくに國防こくぼう英國えいこく國防こくぼう美國びくに聯邦れんぽう航空こうくうそうしょきたやく組織そしき許多きょたみんようしるべこう系統けいとう[70]

じょ此之がいゆかりこう達德たつのりふとしそら飛行ひこう中心ちゅうしんむぎ空間くうかん研究所けんきゅうじょえいDanish Space Research Institute彙編てき磁模がた採取さいしゅいちしゅ全面ぜんめんせいけん方法ほうほう目的もくてきこれ時間じかん空間くうかん解析かいせき差別さべつ巨大きょだいてきぐみ地表ちひょう衛星えいせいすうよりどころ融合ゆうごうおこりらい[71]

精度せいどさらだかてきかえゆう美國びくに國家こっか環境かんきょう中心ちゅうしんしょ彙編てき增強ぞうきょう磁模がた英語えいごEnhanced Magnetic Model),其球諧函すう展開てんかい截至だい790かいたい異常いじょうてき解析かいせきたちいた56公里くりてき波長はちょうかずよりどころ衛星えいせい海上かいじょう航空こうくう地表ちひょう等地とうち觀測かんそく站。截至2018ねん (2018-Missing required parameter 1=month!)てき最新さいしん版本はんぽんEMM2017包含ほうがんよしおうしまふとしそらそうしょSwarm任務にんむえいSwarm (spacecraft)ところろくとくてきすうよりどころ[72]

生物せいぶつたい磁場じばてき感知かんち[编辑]

しょう動物どうぶつ感知かんち磁場じばれい如某些鳥類ちょうるいかいざい遷徙過程かていちゅう用地ようち磁場じばらいしるべこう[73]研究けんきゅう發現はつげんうし和野わの鹿しか往往おうおうかい身體しんたいあずか南北なんぼく方向ほうこうたいひとしただし在高ありだかあつ電線でんせんそこ卻不かい意味いみちょ這種行為こうい磁場じば相關そうかん[74][75]しか而,2011ねんてきいちこう研究けんきゅう通過つうか分析ぶんせきGoogle地球ちきゅう圖像ずぞうなみぼつゆうかん察到這種現象げんしょう[76]

科學かがく發現はつげんおう及其ほか鳴禽めいきんまと磁導こう能力のうりょくせい受到微弱びじゃく電磁場でんじばてき擾。這種擾並電纜でんらんある手提てさげ電話でんわ訊號,[77]而是一種頻率介乎2 kHzいたり5 MHzてき訊號。這包括ほうかつ調しらべ幅廣はばひろ訊號以及普通ふつう商用しょうようようてき電子でんし設備せつび[78]

まいり[编辑]

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延伸えんしん閱讀[编辑]

外部がいぶ連結れんけつ[编辑]