地概A-9重力和磁力

➢每次磁极倒转过程仅持续数百年到上千年， 此时表现为磁场强度大幅度减弱，磁极缓慢
三、地磁场的成因
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➢ 液态外核给出了地球中心具电磁场的假设：只要地 核内原来存在着微弱的磁场，这些液态铁的非均匀 运动就会发生扰动、旋涡，产生感应电流，不断增 强原有电磁场，形成较稳定的地电磁场。
➢ 铁质的地核固然不能成为一块磁铁，但可以相当于 一个发电机系统。这个“非稳定磁流体发电机”假 说在二十世纪四十至五十年代形成，并成为现今占 主导地位的地磁成因假说。
➢离扩张中心越远，岩石年龄越老。
➢由此得到了海底在不同的时期以不同的速 度在扩张的认识，为地球科学中的板块构 造理论的出现，提供了重要的依据。
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地磁极的翻转
➢随着取得的资料增多，逐步建立了以不同时 期地磁极翻转为主要特征的地磁年代表。
➢在磁化岩石中具正极性的与反极性的大致各 占一半。
➢一种地磁极性期平均可持续22万年(短的仅持 续3万年，长的可达500万年)。
➢只有在地表附近的岩石，才可以在地磁场 的作用下，具有永久的磁性。
➢在居里点深度之下，地内温度越来越高， 因而岩石磁性消失。
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➢在地质时期中，地表附近的岩石（处在 居里点温度之下）都被当时的古地磁场 所永久磁化。岩石中的这种磁性就称为 剩余磁性。
➢借助于各地质时期的岩石剩余磁性，我 们就可能恢复不同时期的古地磁场。
➢利用岩石在形成时期所产生的剩余磁化 方向就可以用来大致确定古磁北方向， 用古磁倾角就可确定当时所处的古纬度。
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地磁极的翻转:在测定岩石的剩余磁场 时，发现相当一批岩石的磁化方向与现 在的地磁场方向相反，于是就认为地磁 场发生了180°的改变，原来的磁北极 转变为磁南极，磁南极则变成了磁北极。
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第11章 地磁与重力
一、发现地磁场 二、地球历史上的磁场 三、地磁场的成因 四、重力的特征 五、重力的研究 六、重力在地球演化中的作用
一、发现地磁场
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（一）地磁场及其发现
地磁场：地球周围存在的磁 场。它有两个磁极，其S极 位于地理北极附近，N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11.5度，1980年实测 的磁北极位于北纬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。
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➢磁异常:是地壳浅部具有磁性的岩石或矿 石所引起的局部磁场，它也叠加在基本 磁场之上。
➢一个地点的磁异常可以首先通过对实测 磁场强度进行变化磁场的校正，然后再 减去基本磁场的正常值来求得。
➢如所得值为正值称正异常，为负值称负 异常。
二、地球历史上的磁场
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不同的物质各有自己的居理点:
➢地壳岩石的居里点温度一般为500-600℃， 地壳内达到此温度的深度一般在20-30 km （近代火山活动或喷泉地区，居里点深度 常仅为５km左右）。
➢在地球表面：重力受地势高低影响，在珠 穆朗玛峰顶，到地心的距离比华北平原要 多8000多米。引力自然要小一点。
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重力的大小还要受到离心力的影响:
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✓在向太阳一侧，磁层顶离地心约有5万多到7 8 万多km远；背向太阳一侧，可能达这个数字的 100倍以上。
✓磁层的形成，是地球磁场拦截了太阳辐射的 带电粒子，还有来自宇宙的射线，使它们未能 冲到地面，而是留在高空，环绕地球流动。这 对于生物的生存与繁衍具有重要的作用。
✓地磁场中的非偶极子磁场，主要就由这种流 动的电磁感应作用而产生。磁场顶实际上是地 球的变化磁场与太阳磁场保持相对平衡，时有 进退的过渡带。
这种现象被称为地磁极翻转或地磁场翻 转。
事实证明，在地球历史上确实发生过这 种变化，而且还一再地发生。
地磁极的翻转
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➢从20世纪40年代开始，由于军事上的需要 对海底磁场进行了系统的观测，发现以大 洋脊为中心，两侧对称地交替分布着正磁 极性(磁极与现代的一致)与反磁极性(磁 极与现代相反)的两类岩石；
地磁场由基本磁 场、变化磁场和磁异 常三个部分组成。
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➢地球磁层 仪器探测证实了太阳风的存在 。
➢地磁场对着太阳的一面，受到太阳风的压 迫而退缩，太阳风受地磁场阻挡后，迂回绕 行，将它包围起来。
➢地磁场背着太阳的一面随之被拉伸，形成 一个在高层大气之外，形状类似慧星的磁性 包层，这就是地球磁层。
➢太阳风与地磁场相持不下所形成的曲面是 磁层的边界，叫做磁层顶，到这里也就是到 地磁场的边界了。
➢影响重力大小的不是整个地球的总质量，18 而主要是所在深度以下的质量。
➢由于地壳与地幔的密度都比较小，从地表 到地下2885km的核幔界面，重力大体上是 随深度增加而略有增加。在核幔界面上， 重力值达到极大(约1069伽)，再往深处去, 各个方向上的引力趋向平衡,重力值逐渐减 少，直至变小为零。
“双耦合发电盘”模型
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四、重力的研究
重力 地球自转引起的离心力和地球引力 的合力为地球的重力。
重力的大小即其强度，一般用重力加速 度来表述，单位为伽(Ga)（1伽 = 1cm/s2 = 103毫加。在国际单位制(SI)中，为m/s2， 即“g.u.”；1 mGa1 = 10 g.u.），这是为 了纪念世界上第一位测定重力加速度的物 理学家伽利略而命名的。
地磁场三要素
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（1）磁感应强度：为某地点的磁力大小的绝 对值。是一个矢量。 60T(两极)－ 30 T (赤道)。
（2）磁偏角：磁力ห้องสมุดไป่ตู้在水平面上的投影与地 理正北方向之间形成的夹角。
（3）磁倾角：磁针北端与水平面的夹角。北 半球为0－900，南半球为0－ 900。
4 地磁倾角
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（二）地磁场的组成
➢ 按照这个假说，“发电机”在地核内还可能有好多 部。因而，地磁场不大稳定。幸运的是，正是这种 非稳定发电机模式，后来恰好有可能解释磁极为什 么会翻转。
70年代初，许多学者 用“双耦合发电盘”作出 了解释：两部线路联通的 直流发电机，在运行过程 中旋转角速度不同，便会 产生扰动、系统电流也将 发生变化，当电流扰动加 大到一定程度时，系统电 流就可反向流动，从而造 成磁场的翻转。