地球磁场
1第一章 地球的磁场
31o 51' 31o 08' 62o18' 60o36' 58o 25' 53o12' 46o 48' 45o31' 46o 48' 41o 33' 43o55' 36o57' 70o14' 35o17' − 15o10' 30o37'
− 1o 25' − 1o03' − 9o55' − 8o58' − 7o49' − 5o10' − 4o02' − 4o40' − 4o12' − 3o02' − 4o09' − 2o50' − 10o57' − 2o41' 0o 25' − 2o33'
四、地磁场的结构与磁异常
（一）地磁场的构成 在地面上观测所得到的地磁场 T 是各种不同成分的磁场之总和。它们的场源分布有的 在地球内部，有的在地面之上的大气层中。按其来源和变化规律不同，可将地磁场分为两部 分：一是主要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
二、地磁图与地磁场分布的基本特征
(一)地磁测量和地磁图 地磁场是空间和时间的复杂函数，为了满足地面上定向、航空、航海、资源勘查以及地 磁学本身研究的需要，根据地磁测量的结果定期地编绘出相应的各种图件。完成地磁观测任 务的测点通常为两类:一类是连续地测定地磁要素绝对值及随时间变化场值，此类有固定的 测点，称为地磁台；另一类是野外测点，在这些测点上间断地测定地磁要素绝对值。由这两 类测点组成了某地区、某国家甚至全球范围的地磁测网。当进行全球性的研究时，不可忽略 超过陆地面积四分之三的海域地磁测量。为此，必须充分利用海洋磁测、航空磁测和卫星磁 测，它们可以在短时间内获得大面积或全球范围的磁场三分量（X、Y、Z)及其它地磁要素 的地磁资料。 地磁要素是随时空变化的，要了解其分布特征，必须把不同时刻所观测的数值都归算到 某一特定的日期，国际上将此日期一般选在 1 月 1 日零点零分，这个步骤称之为通化。将经 通化后的某一地磁要素值按各个测点的经纬度坐标标在地图上，再把数值相等的各点用光滑 的曲线连结起来，编绘成某个地磁要素的等值线图，便称为地磁图。 地磁图按要素 T、H、Z、X、Y、 D 及 I 可分别绘制出相应等值线图，按编图范围分 类，有世界地磁图和局部地磁图两种；世界地磁图表示地磁场在全球范围内的分布，通常每 五年编绘一次，图 1-1-2 至图 1-1-6 为 2010 年代的 D、I、H、Z 及 T 等要素的世界地磁图。 我国地磁图每十年编绘一次，自 1950 年至 2000 年已正式出版六期，2010 年地磁图也将正 式编制出版。 根据各地的地磁要素随时间变化的观测资料，还可求出相应要素在各地的年变化平均 值，称为地磁要素的年变率。同样可以编制出相应年代的要素年变率等值线图。这类图件一 般可以适用五年，与地磁图合用可以求得五年中某一年的地磁要素值。由于地磁场存在长期 变化，因此，在使用地磁图时必须注意出版的年代，及相应年代要素的年变率地磁图。 (二)地磁场随地理分布的基本特征 世界地磁图基本上反映了来自地球核部场源的各地磁要素随地理分布的基本特征。 图 1-1-2 是等偏线图。由图可见，等偏线是从一点出发汇聚于另一点的曲线族，明显地 分别汇聚在南、北两磁极区，在这两点上磁北方向可以从 0°变到 360°，即没有固定的磁 偏角。按磁偏角定义，同样在地理两极也是如此。因此，在南北两半球上磁偏角共有四个汇 聚点。全图有两条零偏线(D=0°)分布，将全球分为负偏角区(D<0°)和正偏角区(D>0°)两个 部分。 图 1-1-3 是等倾线图。由图可见，等倾线大致和纬度线平行分布。零倾线在地理赤道附 近，称为磁赤道，但不是一条直线。由磁赤道向北，磁倾角为正，在北极附近有一点(实际 上是一个小区域)I=90°,称为北磁极。磁赤道以南，磁倾角为负，有类似的变化特征，有一个 南磁极。磁南北两极的位置也随时间变化。2010 年两磁极位置是：北磁极为 76°1’N，100°W， 南磁极是 65°8’S，139°E。它们在地球表面上的位置也不是对称的。
解析地球的磁场和其变化
解析地球的磁场和其变化地球的磁场是由地球内部流动的液态铁制成，这是一种性质独特的岩石，被称为磁性铁矿物。
地球的磁场可以说是地球上最强大的磁场，它不仅保护了我们免受太阳风暴的影响，还使得我们能够使用指南针和导航系统。
然而，地球的磁场并不是完全稳定的，它会随着时间和地点的变化而发生变化。
那么，让我们来探究一下地球的磁场以及它的变化。
第一部分：地球磁场的形成地球磁场是由地球内部液态外核的对流所产生的。
液态外核的磁铁矿物以一种特殊的方式旋转，形成了地球的磁场线圈。
这个过程是通过科学家们的实验和计算来理解的。
据研究表明，地球的太阳辐射不断影响着液态外核内的电流，这样产生的电流与地球的旋转相互作用。
在外层核流体中，流动的液体传导电流时，磁体流经液体时必然出现磁力线圈。
这些磁力线圈会相互叠加，形成一个整体的磁场，并使地球产生了一个大的磁铁。
这个大磁铁的南极和北极之间形成了“地磁带”或“地磁膜”，这是一条穿越地球的环带，将整个地球覆盖在其护罩之下。
第二部分：磁场的变化地球磁场的变化是不可避免的，由于地球在旋转轴周围转动，地球的磁场有不停地漂移和倾斜。
此外，磁场的变化也可能是由于地球内部的涵洞和液体漏洞所引起的。
这些涵洞和漏洞可能会导致地球内部的电流形成一个抵消原有磁场的新磁场，从而产生磁场偏差。
在过去的几十年里，研究人员一直在努力监测和记录磁场的变化。
他们使用特殊的仪器和技术来跟踪磁场的变化，并将其与地球的其他变化相对比较。
结果表明，地球磁场的变化是相当复杂的，地球的内部动力学活动，太阳辐射，和科技的革新都会影响其变化。
第三部分：磁场的作用地球的磁场对我们生活的影响是巨大的。
首先，磁场是一种强大的保护层，它可以阻挡来自太阳的有害辐射。
这些辐射可能会损害地球上的电子设备，尤其是在较高纬度的地区。
然而，由于地球磁场的存在，这些辐射被吸收和偏转，保护了我们不受它们的危害。
其次，地球的磁场也是许多导航系统和航空器的重要组成部分。
地球磁场简介
地球磁场简介地球磁场，是指地球固有的磁场环绕整个地球的大气层。
它是地球自身外部大气层中的一部分，具有巨大的影响力和重要的地质学意义。
本文将简要介绍地球磁场的形成原理、结构特征以及其对地球生命和导航系统的重要性。
一、地球磁场的形成原理地球磁场的形成主要与地球内部的物理过程密切相关。
目前认为，地球磁场的主要形成原理可以归结为“地球发电机效应”。
具体而言，地球内部的液态外核和固态内核之间发生的对流和自转运动，以及地球自转产生的科里奥利力，共同作用下使得地球磁场得以维持。
液态外核通过电流环流产生磁场，形成地球的主磁场，而固态内核由于其高导电性质，可产生额外的磁场增长。
二、地球磁场的结构特征地球磁场的结构呈现出复杂而多样的特征。
一般来说，地球磁场可以分为地心磁场和地壳磁场。
地心磁场主要来源于地球内部液态外核产生的磁场，具有全球性和稳定性。
而地壳磁场则是地壳中磁性物质产生的磁场，其强度和方向有较大的变化。
地壳磁场的变动往往受到地壳构造和岩石磁性特征的影响，存在较强的地域性。
三、地球磁场的重要性地球磁场对地球和人类具有重要的意义。
1. 生命起源保护：地球磁场能够很好地抵挡来自太阳的带电粒子流，形成一个磁屏障，使地球上的生命得以保护。
这种保护作用对维持地球生物多样性和镀金健康都至关重要。
2. 导航系统依赖：地球磁场为导航系统的运作提供了基础。
现代航海、航空以及卫星导航系统都依赖地球磁场的信息来确定位置和导航方向。
因此，地球磁场对于人类航行和探索具有不可替代的作用。
3. 环境变化研究：地球磁场中的变化可以反映出地球内部和外部环境变化的信息。
地球磁场可以用来研究地震、火山活动、板块运动等地球动力学过程，以及太阳活动、宇宙射线等与地球相互作用的过程。
4. 地质学探索：地球磁场的测量和研究对于地质学家来说是一种重要的工具和手段。
地球磁场可以用来探测地下矿产资源、构造演化历史、地壳变形等地质学问题，对于研究地球深部结构和地球演化过程具有重要的科学价值。
地球的磁场.
4 地球的磁场4．1 地球磁场的基本特征和地磁要素固体地球是一个磁性球体，有自身的磁场。
根据地磁力线的特征，地球外磁场类似于偶极子磁场，即无限小基本磁铁的特征（图3-14a）。
但其磁轴与地球自转轴并不重合，而是呈11.5°的偏离。
地磁极的位置也不是固定的，它逐年发生一定的变化。
例如磁北极的位置，1961年在74°54′N，101°W，位于北格陵兰附近地区。
1975年已漂移到了76.06°N，100°W的位置。
地磁力线分布的空间称作地磁场，磁力线的分布情况可由磁针的理想空间状态表现出来（图3-14b）。
由磁针指示的磁南、北极，为磁子午线方向，其与地理子午线之间的夹角称磁偏角（D）。
磁针在地磁赤道上呈水平状态，由此向南或向北移动时，磁针都会发生倾斜，其与水平面之间的夹角称作磁倾角（I）。
磁倾角的大小随纬度增加，到磁南极和磁北极时，磁针都会竖立起来。
地磁场以代号F表示，它的强度单位为（A／m）。
地磁场强度是一个矢量，可以分解为水平分量H和垂直分量Z。
地磁场的状态则可用磁场强度F，磁偏角D和磁倾角I这三个要素来确定。
地磁场的偶极特征也取决于磁力线从一个磁极到另一个磁极的闭合特征。
在地球表层，这一闭合结构形成了一个磁捕获系统，捕获了大气圈上层形成的带电粒子而构成一个环绕地球的宇宙射线带，称作范艾伦带。
范艾伦带的影响范围可达离地面65000km以上。
由大气层上部约100～150km处气体发光而形成的极光，就是范艾伦带中的气体分子受电磁扰动的产物。
沿着范艾伦带，极光可以在不到1秒钟的时间内，从一个受扰动的极区于瞬间传到另一个扰动极区，因此极光的爆发在北极区和南极区几乎是同时发生的。
将地磁场比作偶极子磁场的说法中，隐含着地磁场是永久不变的这一假定。
但实际上不仅磁极在不断发生摆动，从发现地磁场以来，人们还逐渐发现了磁偏角在几十到几百年内，大致沿着纬线方向平稳地向西移动，这一性质被称作地磁场的向西漂移。
地球磁场
地磁场对生物活动的影响 像海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物均能走南闯北， 像海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物均能走南闯北，每年 可旅行几千公里，中途往往还要经过汪洋大海， 可旅行几千公里，中途往往还要经过汪洋大海，但是还能 测定精确的位置。科学家们发现， 测定精确的位置。科学家们发现，这些生物大脑内有磁性 物质， 物质，能通过地球磁场和太阳及其他星体的位置来辨别方 但对于迁徙中的海龟来说，仅有“方向感”是不够的， 向。但对于迁徙中的海龟来说，仅有“方向感”是不够的， 它们可能还有一张“地图” 用于明确自己的地理位置， 它们可能还有一张“地图”，用于明确自己的地理位置， 最终到达某个特定的目的地。 最终到达某个特定的目的地。美国北卡罗来纳大学查珀尔 希尔分校的肯洛曼研究小组发现， 希尔分校的肯洛曼研究小组发现，绿海龟对不同地理位置 间的地磁场强度、方向的差别十分“敏感” 间的地磁场强度、方向的差别十分“敏感”，它们能通过 地磁场为自己绘制一张地图。 地磁场为自己绘制一张地图。 信鸽能在遥远的地方飞回而不迷失方向， 信鸽能在遥远的地方飞回而不迷失方向，也是由于地磁的 帮助
地磁场曾经多次翻转
科学家们通过对海底熔岩的研究发现， 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。火上爆发产生炽热的岩浆 岩浆中含有数以万计的矿物 过多次翻转。火上爆发产生炽热的岩浆中含有数以万计的矿物 就好像一个个“小指南针” 当岩浆冷却下来后， 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， 南北极” “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方向。研究表明， 指向就记录了当时地球磁场的方向。研究表明，地球磁场平均 万年翻转一次， 万年前。 每50万年翻转一次，而最近一次的翻转发生在 万年前。 万年翻转一次 而最近一次的翻转发生在78万年前 最近150年，地磁场正在持续的衰减，地球磁场将在下个千 最近 年 地磁场正在持续的衰减， 年的某些时候彻底消失。 年的某些时候彻底消失。 科学家指出，存在于地核周围的铁流体（熔融体） 科学家指出，存在于地核周围的铁流体（熔融体）好像一 发动机” 不停地将巨大的机械能转化成为电磁能， 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， 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。 流向发生变化，这就引起了地球磁场的改变。地磁场的两极倒 转是一个极其漫长的过程，大约需要 年才能完成。 转是一个极其漫长的过程，大约需要5000到7000年才能完成。 到 年才能完成
一、地球磁场
地磁场：地球周围存在的磁场。
宏观上看，地球磁场与位于球心的磁偶极子磁场相似；地磁场有两个磁极，其极位于地理北极附近，极位于地理南极附近，但不重合，磁轴与地球自转轴的夹角现在约为78.2度、西经102.9度（加拿大北部），磁南极位于南纬65.5度，东京139.4度（南极洲）。
长期观测证实，地磁极围绕地理极附近进行着缓慢的迁移。
受地磁场作用，磁针的化第一章地球的磁场 地磁场：地磁场有大小和方向，它 描述地磁场大小和方向的物理量，称作地磁要素、地磁要素及其分布在直角坐标系下，地磁要素有：总磁场强度T、垂直磁场强度Z、水平磁场强度HHÎ水平X分量(北向)、水平Y分量(东向)H Xtan I H =tan D X =()T Xi Yj Zk =++K K K K地磁场由基本磁场、变化磁场和磁异常三个部分组成中心偶极子磁场和大陆磁场组成基本磁场Î来源地球内部，占地磁场主要部分(98%以上)主要指短期变化磁场，来源地球外部，占地磁场1%以下磁异常地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上。
测量地磁场中，研究对象所产生的磁场称作磁异常，其他部分称作正常场，或称背景场，也称基准场。
Î正常场和异常场是相对的概念地磁场是空间和时间的函数Î需要实际测量实际测量方式：地磁台地磁要素随时间变化所以，将不同时刻观测数据归算到某一特定日所成的地磁要素等值线图Î地磁图首先是天文学家哈雷于1701 年编度的等值线图于1827 年问世.地磁场是和时间的函数－ 地磁场各要素随空间变化情况（体现出偶极子场特点）地磁场是空间和的函数－ 地磁场各要素随时间变化情况－变化磁场分两类：一是由内部场源引起的缓慢的长期变化；一是来源于地球外部场源的短期变化。
通过世界各地地磁台长期连续观测（2）地球磁场向西漂移（地磁场偶极矩大约 其中,17 %是近400年来减小的.1835Î1980年为7.91x1022Am2Î2000年为7.78x10Am1835Î1980年为7.91x1022Am2Î2000年为7.78x10Am Î两千年后，接近0！Î磁极倒转(?)在测定岩石的剩余磁性时，发现相当一批岩石的磁化方向与现在的地磁场方向相的改则变成了磁北极。
地球的磁场是地球上最神奇的自然现象之一
地球的磁场是地球上最神奇的自然现象之一地球上存在着一个神奇而复杂的自然现象，那就是地球的磁场。
磁场是指由地球内部物质运动所产生的磁力场，它既是地球守护者的角色，也是一切生命存在的基础之一。
在这篇文章中，我们将探索地球磁场的起源、作用和影响力，让我们一同来揭开这个令人着迷且存在了数百万年的谜团。
地球磁场的起源可以追溯到地球内部的液态外核。
地球内核是一个由铁和镍组成的巨大的熔融金属球体，它被外包围着的地球外核包裹着。
这两个部分的运动相互作用创造了地球的磁场。
当外核中的熔融物质被地球自转所搅动时，地球的磁场便开始形成。
这个磁场的作用类似于一个巨大的保护罩，将地球包裹在内，阻挡了来自太阳的有害辐射和带电粒子。
地球磁场的作用是多方面的。
首先，它是地球的保护盾，能够挡住来自太阳的宇宙辐射，例如太阳风和宇宙线。
这些高能粒子如果直接接触地球，将对地球上的生命产生毁灭性的影响。
其次，地球磁场还能够导航动物和导航工具。
给予动物以正确的方向感，使得它们能够长途迁徙或者找到回家的路。
对于人类而言，磁场则为地球上的定位系统提供了基础，使得我们能够利用指南针和卫星导航等工具准确找到自己的位置和目的地。
此外，地球的磁场还对天气和气候产生一定的影响，尤其是对极地地区。
它能够影响极地区域的天气和冰川形成，进而对全球的气候变化产生重要影响。
地球磁场的影响力延伸到了人类文明的方方面面。
许多文化和宗教传说都与地球的磁场有关。
例如，南极圈和北极圈的极光被认为是神秘的天体现象，而事实上，它们是地球磁场与太阳风粒子相互作用所产生的结果。
这些绚丽多彩的光芒在人们心中催生了各种神话和传说。
另外，在考古学中，通过研究地球磁场的变化，可以辅助确定各个历史时期的年代和地点。
地球磁场的演化过程能够被石头和土壤中的微小颗粒所记录下来，科学家们通过这些记录可以还原出地球过去的面貌和历史。
然而，地球磁场并非一成不变。
多年的研究表明，地球磁场并不是一个稳定的实体，其强度和方向都会随着时间的推移而变化。
地磁场
磁场生物
磁场强度 地理子午线
磁暴 地下资源
像海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物均能走南闯北，每年可旅行几千公里，中途往往还要经过汪洋大海，但 是还能测定精确的位置。科学家们发现，海龟能通过地球磁场和太阳及其他星体的位置来辨别方向。但对于迁徙 中的海龟来说，仅有“方向感”是不够的，它们可能还有一张“地图”，用于明确自己的地理位置，最终到达某 个特定的目的地。美国北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校的肯洛曼研究小组发现，绿海龟对不同地理位置间的地磁 场强度、方向的差别十分“敏感”，它们能通过地磁场为自己绘制一张地图。
这一过程可以用方程表示 ：
方程式右端为电磁力，其中j为电流密度； （对整个液核积分）代表运动（V）反抗电磁力做功；WH为液核 中的总磁能；Jσ为液核中的焦耳热损耗率；FE为单位时间内通过液核表面向外输送的电磁能。
早期埃尔萨塞和布拉德都假定，长寿命放射性元素所维持的热对流是发电机能量的提供者。由Gτ可以估计， 要提供1017尔格/秒的能量，则地核中单位质量的生热率需高达 100尔格/（克·秒）。而由地面总热流计算地壳 中放射性元素的生热率仅有10-3～10-1尔格/（克·秒），两者相差几个量级，显然是不合理的。有人主张内核 是由液态核凝固而成，这个过程至今还在继续，它所放出的潜热将维持热核的热对流，这同样会遇到量级上的困 难。1968年马尔库斯（W.s）由实验证实，在地球的进动过程中由于地幔与地核动力扁度的差异（见地球自转）， 两者将有不同的进动角速度，前者快于后者。由于地球是一个扁球体，地幔将迫使地核有相同运动的趋势，这时 地幔通过FP对地核提供能量，可以维持地磁发电机。近年也有人对此提出异议，认为其量级远远不够。还有人主 张若地球深部的化学分异和重力分异仍在进行，则重力位能的释放（Gτ，FG）将提供能量。可见，地核中的各 种可能的能量来源，无不涉及地球演化与地球内部的物理状态等地球物理基本问题，在目前要得到满意的解答是 困难的。
地球磁场
五、地磁场的解析表示
假设：地球是均匀磁化球体，球体半径为R， N为地理北极，地球旋转轴与地磁轴重合。
若采用球坐标系，坐标原点为球心，球
外任一点P的地心距为r，余纬度为θ经度
为 。则在地磁场磁位u的拉普拉斯方程
可以写成如下形式
r 1 2 r(r2 U r) r2 s 1 in (s in U ) r2 s i1 n 2 2 U 2 0
Tsi =T0+Tm+Ta
T0为中心偶极子磁场，Tm为非偶极子磁场（也称为大陆磁场
或世界异常，基本磁场）， Ta 为地壳磁场。
T= T 0+ T m + T sc+ T 'a+ T ''a+ δ T
基本磁场占地磁场的99％以上，是构成地磁场主体的稳定磁场。 其强度在近地表时较强，远离地表时则逐渐减弱。 变化磁场占地磁场的很小部分（＜1％）。这种磁场主要是 由太阳辐射、太阳带电粒子流、太阳的黑子活动等因素所 引起的。因此，它常包含有日变化、年变化及太阳黑子活 动引起的磁暴（即较剧烈的变化）等成分。
r 1 2 r(r2 U r) r2 s 1 in (s in U ) r2 s i1 n 2 2 U 2 0
U n 1m n 0r1 n 1 [A n m c o s (m ) B n m s in (m )]P n m (c o s)
P nm (cos)C (m n (n m m )!)!(sin)md(co dsm )mP n(cos)
Declination Inclination
D 地磁要素及其分布
T、Z、H、I、D、
I
X、Y
T、Z、H、I
固有物理量
D、X、Y
科普发现地球的磁场变化
科普发现地球的磁场变化地球的磁场变化是一项引人入胜的科普发现。
磁场作为地球的保护层，不仅影响着地球的物理环境，还对人类的生活和导航起着重要作用。
通过研究和观测，科学家们发现，地球的磁场并非一成不变，而是在不断变化和演化中。
本文将为读者介绍有关地球磁场变化的一些基本知识和最新科研发现。
1. 什么是地球的磁场？地球的磁场是由地球核内的熔融铁和镍形成的。
这一磁场产生的原因是磁铁矿物在地核中经过热对流形成的涡流，这些涡流产生了电流，进而产生了磁场。
地球的磁场类似于一颗巨大的磁铁，拥有南北两极，并以地轴为中心。
2. 磁场的变化和磁极漂移虽然地球的磁场看起来是一个相对稳定的系统，但实际上它是在不断变化和演化的。
磁极漂移是指地球磁极在地球表面上的移动。
科学家们通过研究发现，地球磁极每年大约会朝着北方移动几十千米，而且这一速度还在逐渐加快。
这种磁极漂移现象是地球磁场变化的一种体现。
3. 地球磁场的周期性变化除了磁极漂移外，地球磁场还存在着周期性的变化。
科学家们通过对地球磁场的观测和分析，发现了一种周期为几百万年的磁场反转现象。
磁场反转是指地球的南北磁极交换位置的过程。
这种磁场反转现象可以通过地球岩石中的磁性矿物记录下来，并被广泛认可为一个真实发生的地质事件。
4. 地球磁场的影响与应用地球的磁场对人类的生活和导航起着重要作用。
磁场可以屏蔽来自太空的太阳风暴和宇宙射线，保护地球上的生物免受有害辐射的影响。
此外，地球磁场还被利用于导航系统中的指南针和磁罗盘，为人们提供方向和定位的参考。
5. 研究地球磁场的意义和前景随着科学技术的不断发展，对地球磁场的研究也变得更加深入和全面。
科学家们通过深海钻探和卫星观测等手段，不断收集和分析地球磁场的数据，以揭示地球内部的物理过程和动力学演化。
同时，对地球磁场变化的深入研究还有助于了解地球环境变化的影响，并为预测和应对自然灾害提供科学依据。
总结：地球的磁场变化是一个引人入胜的科普发现。
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正常场和磁异常
按研究地磁场的目的不同，可将地磁场分为正常地磁 场（正常场）和磁异常（异常场）两部分。 通常情况下，正常场和异常场是相对的概念，这和重力勘 探中的基准场和重力异常的概念是类似的。 正常场可认为是磁异常（即所要研究的磁场）的背景场或 基准场。
正常场和磁异常
磁暴 磁暴是一种强烈的磁扰动。从赤道到极区均可观察到磁暴
现象；而且几乎是全球同时发生。发生时对磁场水平分量的强 度影响特别显著，对垂直分量影响相对小些。因此，通常研究 磁暴的形态和特征是通过水平分量强度变化来进行的。
地磁脉动 地磁脉动是一种地磁场的微扰变化，它具有准周期结构的
特点。一般周期介于n×10-1～n×102s，频率范围从毫赫到数 赫；振幅的变化范围为n×10-3～n×10nT(在强扰动期间也可 达数百纳特)。
变化磁场 地球内部场源引起的缓慢长期变化和地球外 部场源引起的短期变化
地磁场的短期变化
太阳日变化是以一个太阳日24h为 周期，称为地磁日变。它的变化是 依赖于地方太阳时。其基本特点是： 各个地磁要素的周日变化是逐日不 停地在进行，其中振幅易变、相位 几乎不变。白天(6--18)时磁场变 化较大，夜间较平静。夏季的变化 幅度最大，冬季的幅度最小，春秋 季节居中。日变的平均幅度为n— n×10nT。
Tsi =T0+Tm+Ta
T0为中心偶极子磁场，Tm为非偶极子磁场（也称为大陆磁场
或世界异常，基本磁场）， Ta 为地壳磁场。
T = T 0+ T m + T sc+ T 'a+ T ''a+ δ T
基本磁场占地磁场的99％以上，是构成地磁场主体的稳定磁场。 其强度在近地表时较强，远离地表时则逐渐减弱。 变化磁场占地磁场的很小部分（＜1％）。这种磁场主要是 由太阳辐射、太阳带电粒子流、太阳的黑子活动等因素所 引起的。因此，它常包含有日变化、年变化及太阳黑子活 动引起的磁暴（即较剧烈的变化）等成分。
Declination Inclination
D 地磁要素及其分布
T、Z、H、I、D、
I
X、Y
T、Z、H、I
固有物理量
D、X、Y
相对物理量
Z
H=TcosI Z=TsinI X=HcosD Y=HsinD
Z（下）
X2+Y2=H2 X2+Y2+）
T
地 磁 倾 角
三、正常场与磁异常
在实际工作中，正常磁场T0一 般是指地磁图上所表示的磁场，而 磁异常Ta又可分为区域异常和局 部异常。前者是由分布范围较大、 埋藏较深地质因素引起，后者是由 分布范围较小、局部构造或埋藏较 浅的磁性体所引起。
磁异常Ta一般都是正负相伴出现。
磁场的单位
在无限长直导线中通以10安培直流 电(1CGSM单位电流)时，在距此导 线2厘米处的磁场强度称为1奥斯特。
二、地磁要素
地面上任意点地磁场总强度矢量T(即磁感应总 强度矢量)通常可用直角坐标来描述。设以观测点 为其坐标原点，X、Y、Z三个轴的正向分别指向地 理北、东和垂直向下。
则该点的T矢量在直角坐标系 内三个轴上的投影分量分别为北向 分量(X)、东向分量(Y)和垂直分量 (Z)；T在XOY，水平面内投影称为 水平分量(H)，其指向为磁北方向； T和水平面之间的夹角称为T的倾斜 角(I)，当T下倾时I为正，反之为负； 通过该点H方向的铅直平面为磁子午 面，它与地理子午面的夹角称为磁 偏角，以D表示；磁北自地理北向东 偏D为正，西偏则为负。
地球磁场 岩矿石的磁性
地球的磁场
地磁场是一个弱磁场，在地面上的平均强度约为50000nT。
在地面上观测所得到的地磁场T是各种不同成分的磁场之
总和。它们的场源分布有的在地球内部，有的在地面之 上的大气层中。 按不同成分的磁场来源和变化规律不同，可将地磁场分 为两部分。
一是主要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δT。 则地磁场T可以表示为
1oe(奥斯特)＝1×10-4Wb•m-2=1×104T(特斯拉)
1×10-4T(特斯拉)＝1G(高斯)
1高斯＝10 -4特斯拉（T），1伽马＝10-9特斯 拉＝1纳特斯拉（nT），简称纳特。
T 为地球磁场。 Ts 为地球内部的稳定磁场。 To 为中心偶极子磁场，即均匀磁化地球的磁场。 Tm 为大陆磁场或世界异常。
其中（To + Tm）又称为地球基本磁场。 Ta 为异常场或磁异常，它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。 δT 为变化磁场，主要是外源变化磁场。 则 Ts = To + Tm + Ta
扰动变化
叠加在平静变化上，持续时间可 由1s到几天，强度由1nT到103nT。 强度大时即为磁暴。
地磁场的微脉动
准周期结构的特点，一般周期n×10-1 秒到n×102秒，强度n×10-3nT到 n×10 nT。
磁异常（magnetic anomaly）是地球 浅部具有磁性的矿物和岩石所引起的局部 磁场，它也叠加在基本磁场之上。一个地 区或地点的磁异常可以通过将实测地磁场 进行变化磁场的校正之后，再减去基本磁 场的正常值而求得。
如在弱磁性或非磁性地层中要圈定强磁性岩 体或矿体，通常将前者引起的磁场作为正常 背景场，而后者产生的磁场为磁异常；
如果在磁性岩层中圈定非磁性地层，这时可 把磁性岩层的磁场作为正常场，而非磁性地 层中的磁场相对变化为磁异常。
地面上任一点的磁场T :地球中心 偶极子所引起的磁场Tn;大陆磁场 Tm; 随时间变化的磁场δT;因地质 原因所引起的磁异常Ta
TTs T
一、地球磁场的构成
可以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
TsTTsiTi Tsc Tc
Tsi是起因于地球内部的稳定磁场（占稳定磁场总量的99%以上） ，Tsc是起源于地球外部的稳定磁场（占稳定磁场总量的1%以
下），δTc是变化磁场的外源场（约占变化磁场总量的2/3）， δTi为内源场（约占其总量的1/3）。 δTi实际上也是由于外部电流感应而引起的。 一般情况下，变化场为稳定场的万分之几到千分之几，偶尔可 达到百分之几。