1、地球磁场简述地球磁场简述第三小组地球磁场地球磁场，想必大家已经非常熟悉了，地球的磁场有点像把一个大磁铁棒摆在地球中间而形成的。这种看不见摸不着的物质在不知不觉中影响着我们，而它的神秘的起源，难以捉摸的变化规律以及众多的应用也一直吸引着无数人去研究它。今天，我们就来从我们自己的角度，在数学知识和物理知识尚存缺陷的时候，尽量运用我们的想象力，来一场大脑风暴吧。小小的准备工作小小的准备工作 工欲善其事，必先利其器。要探讨一些物理现象，首先还是要有一些必备的定义以及数学关系的。下面给出几个定义。1、单位时间内通过任意曲面的电荷叫做该曲面的电流，通常用I表示。2、很明显，电流是一个标量，要研究在任意的载
2、体中（而不是仅在导线内的情况）的时候，有必要引入一个矢量。我们有如下定义：该矢量的方向，为空间中这一点的正电荷运动方向，它的大小定义为过该点并与这一矢量垂直的单位面积上的电流，我们把这个矢量叫做电流密度。一般用J表示。3、既然要讨论地磁场的形成机制，自然也就要引入电和磁的关系。我们给出如下一个公式：猜想现在我们有了一些工具了，除了刚才介绍的，还有你自己的知识，还有你的想象力。地球的磁场是可以通过实验测量的，我们就以旁边这个图为标准，来猜想一下地球磁场是什么物质以什么机制产生的。关于地球磁场的形成有非常多种说法，下面这种说法比较流行：通常物质所带的正电和负电是相等数量的，但由于地球核心物质受到的
3、压力较大，温度也较高，约6000 C，内部有大量的铁磁质元素，物质变成带电量不等的离子体，即原子中的电子克服原子核的引引力，变成自由电子，加上由于地地核中物质受着巨大的压力作用，自由电子趋于朝压力较低的地幔，使地核内核处于带正电状态，外核处于带负电状态。这些电荷随着地核的自转运动，进而形成一种类电流环路，从而产生了磁场。而除了上一张幻灯片提到的说法，还有很多其他的说法：(1)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，是由这个永磁体产生地球磁场。(2)内部电流学说，认为地球内部存在巨大的电流，形成巨大电磁体产生地球磁场。(3)电荷旋转学说(公元1900年，简写作1900)，
4、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。太 阳和木星亦具有很强，其中木星的磁场强度是地球磁场的20至40倍。地磁逆转地磁逆转 地磁逆转地磁逆转是指地球磁场方向的变化，也就是北磁极和南磁极的对调。地磁逆转的发生常常伴随着磁场强度的减弱，当新的方向确定后，磁场强度又会迅速增加。逆转发生在显然是随机的时间间隔从不到0.1万年前多年多达50万不等。最近一次，被称为布容尼斯-松山翻转（BrunhesMatuyama reversal），发生在大约78万年前发现过程 早在二十世纪初，法国科学家布律内就发现，70万年前地磁场曾发生过倒转。1928年，
5、日本科学家松山基范也得出了同样的研究结果。第二次世界大战后，随着古地磁研究的迅速发展，人们获得了越来越多的地磁场倒转证据。如岩浆在冷却凝固成岩石时，会受到地磁场的磁化而保留着像磁铁一样的磁性，其磁场方向和成岩时的地磁场方向一致。科学家在研究中发现，有些岩石的磁场方向与现代地磁场方向相同，而有些岩石的磁场方向与现代地磁场方向正好相反。科学工作者通过陆上岩石和海底沉积物的磁力测定，及洋底磁异常条带的分析终于发现，在过去的7600万年间，地球曾发生过171次磁极倒转地磁场逆转原因地磁场逆转原因地磁场逆转原因现在还没有得出一个统一的地磁场逆转原因现在还没有得出一个统一的结论，一下是关于偏转原因的几种解
6、释：结论，一下是关于偏转原因的几种解释：1 地心周围的液体物质，总是处在不稳定状态，以非常缓慢的速度转动，一般大约每年移动一度。然而在受到某种干扰时，这个速度会变得越来越快，使原有的磁场偏离极地越来 越远，最后发生南北极互换的现象。另一理论另一理论 根据地磁场起源理论，地磁场磁极之所以发生倒转，是由地核自转角速度发生变化而引起的。地壳和地核的自转速度是不同步的，现阶段地核的自转速度大于地壳的自转速度。然而，40亿年前，情况却不是这样，地球从里到外的自转速度是一致的，地球表面不存在磁场。但是，随着地球向月球传输角动量，地球的自转角速度越来越小。同时，地球也渐渐形成了地壳、地幔和地核三层结构.这种
7、情形并不能长久地保持下去,从较长 的时期看，整个地球的自转速度处在减速状态，但地壳与地核间的相对速度却是呈周期性变化的 3 用电磁耦合理论很容易解释这个现象。由于地幔层的电场是由地幔层与和它相邻地壳层、地核相互摩擦产生的。当地幔层、地壳层和地核的成分发生变化时，它们相互摩擦产生的电荷的电性也会改变。当地幔层的电场方向改变时，电磁耦合产生的地磁场的方向也随之改变，地磁场的磁极也就改变了。地磁场翻转期与平时的对比地球磁场的影响与应用地球磁场的影响与应用地球磁场的作用1.有效地阻止了太阳风长驱直入，形成磁层，产生极光 2.行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向 3.根据地磁场在地面上分布的特征寻找
8、矿藏 4.影响无线电波的传播 远距离通讯 5.从太阳发出的强大的带电粒子流（太阳风），会受到地磁场的作用发生偏转而偏离地球 6.维持地球的大气成份 7.如果人体长期顺着地磁的南北方向可使人体器官细胞有序化,产生生物磁化效应,使生物电得到加强,器官机能得到调整和增进,从而起到了良好的作用 地磁发电1992年7月，美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机进行了一次卫星悬绳发电实验。从航天飞机上向地心方向发射一颗卫星，携带一根金属悬绳，使这根悬绳与地磁场垂直，做切割磁感线运动。通过电离层(由等离子体组成)的作用，悬绳上可产生感应电流。地磁探矿小范围内地磁感应强度和磁倾角几乎没有什么变化。但是，有时地磁场的变化非
9、常明显，有的地方会出现磁针反常现象，磁针不再指向南北方向。在某些山区，磁针甚至变成直立状态。这种电磁场的剧变称作地磁异常。显然，出现地磁异常的区域，地下一定蕴藏着丰富的磁铁矿。我们可以根据地磁异常现象来探测磁铁矿区。地磁预报地壳中的岩石，有许多是具有磁性的。地震发生时，这些岩石受力变形，它的磁性也随之变化。在强烈地震前夕，地磁感应强度、磁倾角等都会发生变化，造成局部地磁异常，这就是所谓的“震磁效应”。掌握了震磁效应的规律，利用测量仪器监测地磁变化，就可以根据震磁效应对地震做出较准确的预报。对于人类和所有生物来说，地磁变换是灾难性的。地磁消失后，宇宙中的各种射线都会直达地表，地球上生活的生物将失去“保护伞”，受到强烈辐射的伤害。还有科学家认为，地磁场改变导致染色体畸变，会使动植物发生变异生长，还会使一些被压制的地壳运动提前。因此，地球磁极的变换是人类面临的最大的威胁。今天，我们组对于地球磁场的介绍就到这里，当我们总在探究宇宙的大尺度问题，以及微粒的细微尺度问题的时候，我们不能忘记，我们赖以生存的地球还尚有许多未解之谜等待着我们。其实在介绍了地球磁场的一些知识的同时，其实也是抛砖引玉，让大家能够在未来的生活与研究中，留心观察，不要忘记身边的细节，将近在咫尺的东西的作用发挥出来。谢谢谢谢
