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磁场的特点和应用磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。
那形成磁场的条件有哪些呢?下面就让店铺来给你科普一下磁场是如何形成的。
磁场形成的原因由于经典物理中至今还拒绝使用基本粒子的概念来研究磁场问题，致使电磁学和电动力学都将产生磁场的原因定义为点电荷的定向运动，并将磁铁的成因解释为磁畴。
现代物理证明，任何物质的终极结构组成都是电子(带单位负电荷)，质子(带单位正电荷)和中子(对外显示电中性)。
点电荷就是含有过剩电子(带单位负电荷)或质子(带单位正电荷)的物质点，因此电流产生磁场的原因只能归结为运动电子产生磁场。
一个静止的电子具有静止电子质量和单位负电荷，因此对外产生引力和单位负电场力作用。
当外力对静止电子加速并使之运动时，该外力不但要为电子的整体运动提供动能，还要为运动电荷所产生的磁场提供磁能。
可见，磁场是外力通过能量转换的方式在运动电子内注入的磁能物质。
电流产生磁场或带负电的点电荷产生磁场都是大量运动电子产生磁场的宏观表现。
同样道理，由一个运动的带正电的点电荷所产生的磁场，是其中过剩的质子从外力所获取的磁能物质的宏观体现。
但其磁能物质又分别依附于其中带有电荷的夸克。
传递运动电荷或电流之间相互作用的物理场，由运动电荷或电流产生，同时对产生场中其它运动电荷或电流发生力的作用。
磁场是物质的一种形态。
磁铁与磁铁之间，通过各自产生的磁场，互相施加作用力和力矩于对方。
运动中的电荷会产生磁场。
磁性物质产生的磁场可以用电荷运动模型来解释。
电场是由电荷产生的。
电场与磁场有密切的关系;有时磁场会生成电场，有时电场会生成磁场。
麦克斯韦方程组可以描述电场、磁场、产生这些矢量场的电流和电荷，这些物理量之间的详细关系。
根据狭义相对论，电场和磁场是电磁场的两面。
设定两个参考系A和B，相对于参考系A，参考系B以有限速度移动。
从参考系A观察为静止电荷产生的纯电场，在参考系B观察则成为移动中的电荷所产生的电场和磁场。
磁场的基本特性和作用磁场是我们日常生活中常见的物理现象。
它是由带有磁性的物体或电流所产生的，并在其周围形成一个磁力场。
本文将介绍磁场的基本特性以及它在生活中的作用。
一、磁场的基本特性磁场具有以下几个基本特性：磁感线、磁力线、磁通量和磁感应强度。
1. 磁感线：磁感线是用来描述磁场方向和强度的虚拟线条。
在磁力较强的区域，磁感线密集，并且彼此相互靠近；而在磁力较弱的区域，磁感线则较稀疏。
2. 磁力线：磁力线是表示磁场力作用方向的线条。
在磁力线上的任意点上，磁场力的方向与磁力线重合，力的大小与磁力线的密度成正比。
在磁力线的正上方，磁场力指向直接进入磁场的方向；在磁力线的正下方，磁场力指向直接离开磁场的方向。
3. 磁通量：磁通量是用来表示单位面积上通过的磁感线数量的物理量。
磁通量的大小与磁场的强度和面积成正比。
通常用符号Φ表示，单位是韦伯（Wb）。
4. 磁感应强度：磁感应强度是用来表示单位面积上的磁通量大小的物理量。
磁感应强度的大小与磁场的强度和物体的磁导率成正比。
通常用符号B表示，单位是特斯拉（T）。
二、磁场的作用磁场在生活中有许多重要的作用，下面将介绍几个常见的应用。
1. 磁场对物体的吸引和排斥作用：根据磁场的特性，磁体之间会产生互相吸引或排斥的力。
这种力常常被应用于制造磁铁、电机和发电机等设备中。
2. 磁场对电流的影响：当电流通过导线时，会形成一个围绕导线的磁场。
根据安培力定律，磁场对电流会产生一个力的作用，这个力可以通过实验进行验证。
这一原理被应用于电动机、电磁铁和变压器等设备中。
3. 磁场对电子的偏转作用：当电子通过磁场时，磁场会对电子产生一个力的作用，从而使电子偏转。
这个原理被应用于电子显微镜和质谱仪等仪器中。
4. 磁场对磁性物质的作用：磁场对磁性物质具有吸引力。
这个特性被应用于磁性材料的分离、磁盘驱动器和扫描仪等设备中。
5. 地球磁场的保护作用：地球本身也有一个磁场，被称为地磁场。
地磁场对我们的生活有着重要的保护作用，它可以抵御太阳风暴带来的高能粒子，保护地球上的生命。
地球物理学中的地磁场研究与应用地球磁场是指地球周围的一个强烈的磁场，它是由地球内部的液态金属外核的运动所产生的。
地球磁场不仅对地球自身的生命环境产生了重要影响，而且对于人类的许多科技应用也起到了不可或缺的作用。
本文主要介绍地球物理学中地磁场的研究和应用。
一、地球磁场研究的重要性地球磁场的研究可以为我们揭示地球内部结构和演化历史提供重要线索。
例如，通过观测地球磁场的变化可以揭示地球内部不同层次的物质运动情况，了解地球的热成像动力学流体力学，以及揭示其冷却过程和热传递机制。
同时，地球磁场的研究还能够为我们的日常生活、导航、通信和卫星运作等提供必须的帮助。
二、地球磁场的测量方法目前，测量地球磁场主要有三种方法：第一种是使用磁力计来测量地球磁场的强度和方向，这种方法的精度较高，但只能在相对静止的情况下使用；第二种是地基测量方法，通过在地面上布设磁力计或磁变仪网络，来获得地球磁场的大范围的分布情况和变化趋势；第三种是使用卫星测量方法，通过在卫星上安装磁力计，来测量地球磁场的全球分布和变化。
三、地球磁场的应用1. 导航定位地磁场与地球的自转轴存在一定的倾斜角度（大约11.5度），这导致了地球不同地区的地磁场方向不同。
现代导航系统使用地磁场可以为用户提供高精度的导航信息和定位服务。
例如，英国国防部开发的欧洲卫星导航系统（Galileo）就采用了地磁定位技术。
2. 空间天气预报地球磁场的变化能够影响地球上空的电离层和磁层，从而会引发太阳风暴和地球磁暴等现象。
这些现象会对通讯、电力网络和卫星系统等产生干扰和破坏。
因此，研究地球磁场的变化可以帮助我们更好地预测和应对这些影响，提高人类的生产和生活质量。
3. 研究地球磁极漂移地球磁极是指地球磁场的两个极点，它们之间的连线大致与地球自转轴平行。
然而，地球磁极不是固定不变的，它会随着时间的推移，发生漂移和变化。
这种漂移和变化会对人类活动产生特定的影响，例如，地球磁极的漂移会影响飞机和火车的导航和定向，同时也会影响洛阳当地的矿区和矿产检测。
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。
地球物理学中的地磁学研究地球是我们生存的家园，生命的起源和演化与地球的物理特征密切相关。
其中地磁场是地球物理学中研究的重要领域之一。
地磁学研究的主要任务是探测地球磁场的变化规律和机制，及其对地球和人类生活的影响。
一、地磁场的基本特征地磁场是指地球所持有的磁场，其主要作用是保护地球表面的生命体不受太空带来的辐射伤害。
地球的磁场具有复杂的空间结构和时间变化规律。
磁场强度一般随着纬度的增加而逐渐减小。
地磁场还有一个十分特殊的点，称为地球磁极。
地球磁极分为北极和南极，其位置会随时变化。
近年来，科学家们越来越关注地球磁极移动的趋势及其影响。
二、地磁场的研究方法地磁学的研究方法包括观测、实验和理论模拟三种。
观测方法主要包括地球磁场测量、地球磁场探测、地磁场监测等。
地球磁场测量是研究地球磁场基本参数如强度、方向和倾斜角等的主要方法。
地球磁场探测则是指用测量地球磁场强度、方向、倾斜角等参数的方法来探测地下矿物、油藏等的空间分布规律和地质构造。
地磁场监测则是监测地球磁场的变化，包括对地球磁场变化的突发事件进行实时监测、探测和预警等。
实验方法主要是通过实验室环境中的地磁场测试，来加深对地球磁场变化机理的理解，以及提供实验基础数据来验证地磁场理论。
理论模拟方法是通过分析、建模以及模拟计算，来对地球磁场的变化机理进行理论推断和模拟预测。
据此，科学家们可以更好地认识和理解地球磁场的基本特征、动力学和变化规律。
三、地磁学在科学研究中的应用地磁学在人类活动中有着广泛的应用场景，主要涉及天然资源开发、环境保护、气象、国防、地震等领域。
在资源勘探方面，地磁场探测技术可用于寻找地下矿物、油藏等的空间分布规律，为标定靶区提供了可靠的基础数据。
在环境保护方面，地磁场监测技术可用于研究地球磁场对生物活动的影响、判断太阳风暴对生态环境的影响，为环境保护提供了科学依据。
在气象学中，地磁学理论可用于天气预报，因为地球的磁场变化和气象的变化高度相关。
地球的磁场与地磁活动高中地理知识重要知识点地球的磁场与地磁活动地球的磁场和地磁活动是高中地理课程中的重要知识点，对于我们理解地球内部结构和地球科学的发展具有至关重要的意义。
本文将介绍地球的磁场形成原理、地球磁场的特点以及地磁活动的影响。
一、地球磁场的形成原理地球磁场的形成原理主要与地球的内部结构和物质运动有关。
地球的磁场主要来源于地球内部液态外核物质的对流运动和地球的自转运动。
首先，地球内部液态外核物质存在自然的对流运动。
该物质主要由铁和镍等金属元素组成，具有较高的导电性。
这种对流运动形成了类似于“地球电机”的现象，产生了大规模的电流。
根据安培法则和法拉第定律，这些电流会产生磁场。
其次，地球的自转运动也对地球磁场的形成起到了关键作用。
地球自转使得液态外核物质的对流运动在地球表面形成了两个带状环流，称为磁流体辐射。
这两个环流相互作用，产生了类似于磁针的效应，形成了地球磁场。
二、地球磁场的特点地球磁场具有以下几个特点：1. 地球磁场呈现出“地磁南极”和“地磁北极”的形式。
实际上，地磁南极位于地理北极附近，地磁北极位于地理南极附近。
这种磁场的排列形式与地球的自转方向以及地球内部物质运动方向有关。
2. 地球磁场在空间中具有磁力线的分布。
磁力线从地磁南极流向地磁北极，呈现出环绕地球的特点。
磁力线在赤道附近比较平行和密集，而在极地附近呈弯曲且稀疏。
3. 地球磁场呈现出地表强度和地方地磁倾角的差异。
地表强度是指地球磁场的强弱程度，地方地磁倾角是指地磁磁力线与地表的倾斜角度。
地表强度在赤道附近较弱，在极地附近较强。
地方地磁倾角也在不同地点具有不同的数值。
三、地磁活动的影响地磁活动是指地球磁场的变化和波动，包括地磁变化、地磁暴和地磁反转等。
地磁活动对地球和人类社会都有一定的影响。
首先，地磁活动对地球内部结构和地球物理学研究有重要意义。
通过对地磁活动的观测，可以了解地球内部物质运动的变化，进而推测地球的内部结构和演化过程。
地磁制导的原理及应用1. 地磁制导简介地磁制导是一项利用地球磁场进行定位和导航的技术。
地球具有自己的磁场，地磁制导利用地球磁场的性质来确定或改变运动物体的方向。
它广泛应用于航空航天、地下工程、海洋勘探等领域。
本文将介绍地磁制导的原理以及其在不同领域中的应用。
2. 地磁制导原理地球的磁场可由地磁场的三个基本特征来描述：磁场强度、磁场方向和磁场倾角。
利用地球磁场进行制导的基本原理是通过测量目标物体周围的地磁场，从而确定目标物体的位置和方向。
地磁制导的原理基于以下两个主要假设：2.1 地磁场的空间分布相对稳定地球的磁场在时间和空间上相对稳定。
这意味着地磁场的性质不会随着时间的推移而发生显著变化，也不会随着位置的改变而有较大差异。
因此，可以根据已知的地磁场参数进行地磁制导。
2.2 目标物体与地磁场之间的相互作用地磁制导依赖于目标物体与地磁场之间的相互作用。
当目标物体处于地磁场中时，地磁场会对其产生影响。
通过测量目标物体周围的地磁场变化，可以确定目标物体的位置和方向。
3. 地磁制导应用地磁制导在许多领域中都有广泛的应用。
以下是地磁制导的一些主要应用领域：3.1 航空航天地磁制导在航空航天领域中被广泛应用。
利用地球磁场的性质可以确定航空器的方向和位置。
航空器上安装有地磁传感器，通过测量周围地磁场的变化，可以确定航空器相对于地球磁场的方向和位置。
这对于飞行导航和自动驾驶系统非常重要。
3.2 地下工程地磁制导在地下工程领域中发挥重要作用。
通过监测地磁场的变化，可以确定隧道、管道等地下结构物的位置和方向。
这对于施工过程中的导向和定位非常有帮助。
地下工程中采用地磁制导技术可以提高施工效率和准确性。
3.3 海洋勘探地磁制导在海洋勘探中也有广泛应用。
海洋中存在许多地下资源，如油气田、矿藏等。
利用地磁制导技术，可以确定海洋底部地形和地质特征，帮助勘探人员找到潜在的矿藏和能源资源。
地磁制导在海洋资源勘探领域中具有重要的经济和环境意义。
地磁场来源特性及应用地磁场来源、特性及应用地磁场是指地球的磁场，是地球所固有的磁场。
虽然地磁场是由地球内部的流体运动产生的，但其具体来源还存在一定的争议。
下面将从地磁场的特性和应用来探讨地磁场的来源。
地磁场的特性有以下几个方面：1. 方向多变性：地磁场的方向在地球上的不同位置是不同的，称为地磁倾角和地磁偏角。
地磁倾角是指地磁力线与地球表面垂线的倾角，地磁偏角则是指地磁力线与地球的真北方向之间的夹角。
2. 强度变化：地磁场的强度在地球表面是不均匀的，强度最高的地方称为地磁极，地磁极的强度与纬度有关，随着纬度的增加，地磁极的强度逐渐减小。
3. 反趋肤效应：地磁场对电流有一定的影响，特别是对高频交流电流的影响。
当电流通过导体时，导体内部产生反向的磁场，这一现象被称为反趋肤效应。
4. 受太阳风的影响：太阳风是太阳大气层中不断喷发的气体和带电粒子，其运动导致了地磁场的变化。
太阳风中的带电粒子与地磁场相互作用，引起地磁场的扰动，这种扰动现象称为地磁暴。
地磁场的来源至今还存在争议，主要有以下几个理论：1. 地核涡流理论：认为地磁场是由地球内部流动的熔融金属涡流所产生的。
地球的内外核之间存在巨大的热流，这种热流导致了地核中金属的流动，金属涡流产生的电流形成了地磁场。
2. 地幔轴向流体运动理论：认为地磁场是由地幔中的轴向流体运动引起的。
地幔中的热对流形成了流体的运动，这种运动导致了电流的产生，进而形成了地磁场。
3. 混合场理论：认为地磁场是多种因素共同作用的结果。
除了地核和地幔的热对流，太阳风、地壳中的地矿和地下水的运动等也可能对地磁场产生影响。
目前，地磁场的应用已经十分广泛。
以下列举几个主要的应用：1. 导航定位系统：地磁场可以作为一种辅助导航定位的手段。
通过测量地磁场的方向和强度，可以确定所在位置和朝向，用于室内导航、无人驾驶等领域。
2. 磁传感器：地磁场可以通过磁传感器来测量，利用这些传感器可以实现地磁场的检测和监测。
地震地磁学方法在地震研究中的应用地震地磁学是一种通过监测地震活动产生的地磁场变化来研究地震的学科。
在地震研究中，地震地磁学方法可以提供有价值的信息，帮助我们更好地理解和预测地震活动。
本文将介绍地震地磁学方法的基本原理，以及其在地震研究中的应用。
一、地震地磁学方法的原理地球的磁场是由地球内部液态外核产生的，而地震活动会引起地磁场的变化。
当地震发生时，地下岩石的断裂和位移会改变地球磁场的强度和方向。
利用地震地磁学方法，我们可以监测到这些细微的地磁场变化。
二、地震地磁学方法的应用1. 地震预测与监测：地震地磁学方法可以帮助我们预测和监测地震活动。
通过连续监测地磁场的变化，我们可以观察到地震前兆信号，如地磁异常和振幅变化。
这些信号可以提供给地震预警系统，帮助我们更早地发现地震活动，减少灾害损失。
2. 地震源研究：地震地磁学方法可以揭示地震源的性质和机制。
地震产生的应力释放会导致地磁场的变化，通过分析这些变化，我们可以了解地震的来源深度、规模和发生机制。
这有助于我们对地震活动进行详细的研究和理解。
3. 地壳变形监测：地震地磁学方法可以用于监测地壳的变形情况。
地震活动引起的地面位移和变形会对地磁场产生显著的影响，通过测量地磁场的变化，我们可以推断地壳的形变情况，从而研究地震活动的区域性和演化过程。
4. 地震灾害评估：地震地磁学方法可以帮助我们评估地震灾害的程度和范围。
地磁场的变化可以反映地震活动的强度和规模，通过分析地磁场数据，我们可以对地震造成的破坏和影响进行评估，为灾害应对和救援提供科学依据。
5. 地下结构勘探：地震地磁学方法可以用于地下结构的勘探和探测。
地震产生的地磁场变化可以反映地下岩层的性质和构造，通过测量地磁场的变化，我们可以获取地下构造的相关信息，如岩石类型、地层分界和断裂带等。
三、结论地震地磁学方法是一种重要的地震研究手段，通过监测地震活动产生的地磁场变化，我们可以了解地震的性质、预测地震活动并评估地震灾害。
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来看，地球外磁场类似于偶极子磁场即无限小基本磁铁的特征。
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，101W，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。
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扑获系统，扑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。
285-b 地球的磁场地磁正异常对埋藏的矿床和深部地质构造的指示将地磁场比作偶极子磁场的说法中，隐涵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的时间内，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。
详解地磁感应器原理/应用及优缺点 地磁感应器既是地磁传感器，地磁传感器的工作原理是当驾驶员将车辆停在车位上，地磁传感器将自动感应车辆的停车时间，将时间传送到中继站进行计费，市民直接用银行卡在POS机上缴费。
同时利用该设备摄像功能，不交费的车辆进行拍照，并将这些车辆信息录入有关网站，对逃费车辆采取一定措施。
优点 一．安装、维修方便，不必封闭车道、对路面破坏小，当在检测点吊架或侧面安装时不用破坏路面，维修时只需检查地磁传感器即可；检测点不易遭到破坏，不受路面移动影响； 二．地磁传感器是利用地球磁场在铁磁物体通过时的变化来检测，所以它不受气候的影响； 三．通过对灵敏度的设置可以识别铁磁性物体的大小，可以大致判断出车辆的类型； 四．对非铁磁性物体没有反应，因此可以有效地减少误检。
缺点 在车位检测过程中，可能存在准确率是问题，因为会有探测的盲区。
车型不一样也会导致产生的磁场扰动不足，另外，目前质量层次不齐，稳定性方面也是重要问题，建议用品牌。
应用 地磁传感器可用于检测车辆的存在和车型识别。
利用车辆通过道路时对地球磁场的影响来完成车辆检测的传感器与目前常用的地磁线圈（又称地感线圈）检测器相比，具有安装尺寸小、灵敏度高、施工量小、使用寿命长，对路面的破坏小（有线安装只需要在路面开一条5毫米宽的缝，无线安装只需要在路面打一个直径55 毫米深150毫米的洞，当在检测点吊架或侧面安装时不用破坏路面）等优点，在智能交通系统的信息采集中必将起到非常重要的作用。
智能手机指南针功能是利用地磁场与手机内置地磁传感器，来实现地理方向定位的，指南针指针方向有变化，说明地磁场与手机内置传达室感器已起作用，只是方向相反，此情况有可能受外界强磁场干扰所致，比如某个位置有强磁场，或其它外界因素与地磁场相反，就可能导致受此磁场影响。
紶酣官叫擢既规习海卢这个时侯可以更换一个位置或者手机平放按8字形移动，以校准指南针。
可应用于手机、游戏手柄、导航、电子指南、手势及姿态识别，快捷输入等需要对外界磁场进行感应的设备当中。
地磁磁场的基本特征及应用地球磁场：地球周围存在的磁场，包括磁层顶以下的固体地球内部和外部所有场源产生的磁场。
地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。
因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。
尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。
在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。
地球磁层位于距大气层顶600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。
在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。
在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。
中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。
中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。
地磁学：是研究地磁场的时间变化、空间分布、起源及其规律的学科。
固体地球物理学的一个分支。
时间范围：已可追溯到太古代（约35亿年前）——现代空间范围：从地核至磁层边界（磁层顶），磁层离地心最近的距离： 8～ 13个地球半径组成和变化规律及应用：磁偶极子：带等量异号磁量的两个磁荷，如果观测点距离远大于它们之间的距离，那么这两个磁荷组成的系统称为磁偶极子。
地磁场的构成地球磁场近似于一个置于地心的同轴偶极子的磁场。
这是地球磁场的基本特征。
这个偶极子的磁轴和地轴斜交一个角度，。
如图1.1所示，N、S分别表示地磁北极和地磁南极。
按磁性来说，地磁两极和磁针两极正好相反。
同时，磁极的位置并不是固定的，每年会移动数英里，两个磁极的移动彼此之间是独立的，关于地磁极的概念有两种不同的思路和结果：理论的和实测的。
理论的地磁极是从地球基本磁场中的偶极子磁场出发的。
实测的地磁极是从全球地磁图（等偏角地磁图和等倾角地磁图）上找出的磁倾角为90°的两个小区域，这两个地点不在地球同一直径的两端，大约偏离2500千米。
地球的地磁场地球的地磁场是指地球周围所产生的一个磁场，它起源于地球内部的物理过程。
地磁场在地球表面和周围空间中具有重要的作用和特征。
定义地磁场是指地球周围所形成的一个磁场，它是由地球内部的运动产生的。
地球的地磁场可以被看作是一个类似于巨大磁铁的磁场，它具有磁场强度和磁场方向两个基本特征。
特征1.磁场强度：地球的地磁场强度不均匀，最强的地磁场位于地球内核和外核之间的“地核边界”。
这个区域的磁场强度远远超过地球表面的磁场强度，约为25到65微特斯拉。
地磁场的强度随着距离地核边界的增加而逐渐减弱。
2.磁场方向：地球的地磁场方向在不同地点和不同时间会发生变化，这是由于地磁场的动态性导致的。
在地球表面，地磁场的方向通常与地理北极和地理南极之间的连线有一定的夹角，这被称为磁偏角。
磁偏角的数值和方向在不同地点会有所不同。
3.地磁场的形状：地球的地磁场并不完全像一个理想的磁偶极子，而是呈现出复杂的形状。
它被认为由于地球内部的物理过程，特别是液态外核中的热对流所引起的。
作用地球的地磁场对地球和人类有着重要的作用，包括：•导航和定位：地磁场可以用作导航和定位系统的基础，如罗盘和磁力计。
通过测量地磁场的方向和强度，人们可以确定自己的方位和位置。
•保护地球生命：地磁场对地球上的生命形成和演化起着重要的保护作用。
它能够屏蔽来自太阳的带电粒子和高能辐射，形成一个保护层，防止它们直接接触到地球表面。
•极光的形成：地球的地磁场与太阳风相互作用，导致了极光的形成。
太阳风中的带电粒子进入地球的磁场并与大气层中的分子发生碰撞，激发出美丽的光辉现象。
•地球科学研究：通过研究地球的地磁场变化，科学家可以了解地球内部的物理过程和动态。
地磁场的变化可以提供关于地核、外核和地球内部热对流的重要信息。
地球的地磁场是地球与宇宙之间的一道重要连接，它不仅影响着地球上的生命和环境，也为地球科学研究提供了宝贵的线索。
地磁场的形成地球的地磁场是由地球内部的物理过程所形成的。
本科毕业论文论文题目：地磁场的结构与作用研究姓名：王凯学号：2009061101系（部）：物理系专业：物理学班级：2009级1班指导教师：孟艳完成时间：2013 年 4 月地磁场是一个大的磁场，地理上的北极是地磁上的南级,地理上的南极是地磁上的北极。
在地磁场中运动的带电粒子会受到力的作用。
地磁场在生活上的应用也是十分广泛的。
因此研究地磁场有非常重要的意义。
本论文围绕地磁场展开论述，主要研究内容有以下几个方面。
第一，地磁场起因的几种假设，支持几种假设的理论知识，以及几种假设与现实不相符的部分。
第二，对地磁场的三要素：地磁场的强度、磁倾角、磁偏角进行了详细论述，并给出地磁场的分布图。
第三，详细介绍了地磁场的几种应用方面，主要包括地磁测震、地磁探矿、地磁导航，利用地磁场解释磁暴、极光等自然现象。
关键词：地磁场；地磁场强度；地磁应用The geomagnetic field is a large magnetic field, the geographic North Pole is the level of the South geomagnetic , the geographical South Pole on the geomagnetic North Pole. The movement of charged particles in the earth's magnetic field will be subject to force. Geomagnetic field in the application of life is also very extensive. Therefore the study of the geomagnetic field has a very important significance.This paper focuses on the geomagnetic field, the main contents include the following parts. Firstly, several assumptions about the earth's magnetic field are introduced. Furthermore, we explain the theoretical knowledge supporting on these assumptions, and point out some assumptions do not match to the reality. Secondly, the three elements of the geomagnetic field: the strength of the earth's magnetic field, the magnetic inclination and the magnetic declination, are discussed in detail. We also provide the distribution map of the earth's magnetic field. Thirdly, the geomagnetic field has many applications, for example, geomagnetic seismic, geomagnetic prospecting, geomagnetic navigation, etc.. Moreover, we explain some natural phenomena, magnetic storms, auroras, through the theory of the geomagnetic field.Keywords: geomagnetic field, the intensity of the geomagnetic field, geomagnetic applications目录前言 (1)1.地磁场的产生 (1)1.1地磁的发现 (1)1.2地磁场起源的几种假说 (2)2.地磁场的结构 (3)2.1 地磁场模型 (3)2.2 地磁场的三要素 (4)3、地磁场的应用 (6)3.1 地磁探矿 (6)3.2地磁测震 (6)3.3 解释自然现象 (7)3.4地磁学应用的设想 (7)结论 (8)谢辞 (9)参考文献... (10)前言众所周知，地球是一个很大的磁性球体，地磁场是基本的物理场。
地磁场的基本特征
地磁场是一种由地球内部产生的极其微弱的电磁场，表现为全球分布的磁力线。
它具有以下基本特征：
1.地磁场的强度处于变化，但总体上呈现出偏北极性，地质史上存在一些波动性变化；
2.正负极磁力线的走向有规律的向着地球的北极和南极分别集中；
3.地磁场强度因区域而异，同一区域内的磁强变化随时间的变化也不完全一样；
4.地磁力线与磁半径的变化分明，这些磁半径之间的变化有一定的规律性以及周期性变动；
5.地磁场波动呈24小时振荡周期，规律性非常明显；
6.地磁场会受太阳风和暴风云的影响，而在这些特殊环境下会发生局部性的磁波变化。
磁场的基本特性梳理在我们生活的这个世界中，磁场是一种看不见、摸不着，但却又无处不在的神秘力量。
从地球的地磁场到电动机中的磁场，从手机信号的传输到医院里的磁共振成像（MRI），磁场在众多领域都发挥着至关重要的作用。
那么，磁场到底有哪些基本特性呢？让我们一起来梳理一下。
首先，磁场是一种具有方向性的物理量。
我们可以通过磁力线来形象地描述磁场的方向。
磁力线是人们为了直观地表示磁场而引入的一种假想曲线，磁力线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向一致。
而且，磁力线总是从磁北极出发，终止于磁南极，形成一个闭合的曲线。
这就好比是水流，总是从高处流向低处，形成一个循环。
磁场的强弱也是其重要的特性之一。
在物理学中，我们通常用磁感应强度来表示磁场的强弱。
磁感应强度越大，磁场的作用就越强。
例如，在一块强力磁铁附近，磁感应强度较大，能够吸起较重的铁质物体；而在远离磁铁的地方，磁感应强度逐渐减小，对铁质物体的吸引力也随之减弱。
磁场对运动电荷和电流会产生力的作用。
当电荷在磁场中运动时，会受到洛伦兹力的作用。
这个力的大小与电荷的电荷量、运动速度以及磁场的磁感应强度有关。
洛伦兹力的方向始终与电荷的运动方向和磁场方向垂直。
正是由于洛伦兹力的存在，使得带电粒子在磁场中会做圆周运动或者螺旋运动。
在现代科技中，质谱仪、回旋加速器等设备都是利用了磁场对带电粒子的作用原理。
电流在磁场中也会受到力的作用，这就是安培力。
安培力的大小与电流的大小、导线的长度、磁感应强度以及电流与磁场方向的夹角有关。
电动机就是利用安培力的原理来工作的，通过电流在磁场中受到的力，使电动机的转子转动，从而实现电能向机械能的转化。
磁场还具有能量的特性。
当磁场发生变化时，就会伴随着能量的转化。
例如，在电磁感应现象中，闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流。
这个过程中，机械能转化为电能，磁场在其中起到了关键的作用。
另外，磁场具有叠加性。
如果在同一空间中存在多个磁场，那么空间中某一点的磁感应强度等于各个磁场在该点产生的磁感应强度的矢量和。
地磁磁场的基本特征及应用地球磁场：地球周围存在的磁场，包括磁层顶以下的固体地球内部和外部所有场源产生的磁场。
地球磁场不是孤立的，它受到外界扰动的影响，宇宙飞船就已经探测到太阳风的存在。
因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。
尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。
在地球磁场的反抗下，太阳风绕过地球磁场，继续向前运动，于是形成了一个被太阳风包围的、彗星状的地球磁场区域，这就是磁层。
地球磁层位于距大气层顶600～1000公里高处，磁层的外边界叫磁层顶，离地面5～7万公里。
在太阳风的压缩下，地球磁力线向背着太阳一面的空间延伸得很远，形成一条长长的尾巴，称为磁尾。
在磁赤道附近，有一个特殊的界面，在界面两边，磁力线突然改变方向，此界面称为中性片。
中性片上的磁场强度微乎其微，厚度大约有1000公里。
中性片将磁尾部分成两部分：北面的磁力线向着地球，南面的磁力线离开地球。
地磁学：是研究地磁场的时间变化、空间分布、起源及其规律的学科。
固体地球物理学的一个分支。
时间范围：已可追溯到太古代（约35亿年前）——现代空间范围：从地核至磁层边界（磁层顶），磁层离地心最近的距离： 8～ 13个地球半径组成和变化规律及应用：磁偶极子：带等量异号磁量的两个磁荷，如果观测点距离远大于它们之间的距离，那么这两个磁荷组成的系统称为磁偶极子。
地磁场的构成地球磁场近似于一个置于地心的同轴偶极子的磁场。
这是地球磁场的基本特征。
这个偶极子的磁轴和地轴斜交一个角度，。
如图1.1所示，N、S分别表示地磁北极和地磁南极。
按磁性来说，地磁两极和磁针两极正好相反。
同时，磁极的位置并不是固定的，每年会移动数英里，两个磁极的移动彼此之间是独立的，关于地磁极的概念有两种不同的思路和结果：理论的和实测的。
理论的地磁极是从地球基本磁场中的偶极子磁场出发的。
实测的地磁极是从全球地磁图（等偏角地磁图和等倾角地磁图）上找出的磁倾角为90°的两个小区域，这两个地点不在地球同一直径的两端，大约偏离2500千米。
由于它们是由磁倾角的实际观测决定的，故又称为地磁倾极；理论的地磁极则称为偶极子磁极。
偶极子磁极与地磁倾极并不互相重合是由于非偶极子磁场的存在。
按照地理学的习惯，近地球南极的是地磁北极，近地球北极的是地磁南极。
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。
距今最近的一次发生在70万年前。
地磁场是一个弱磁场，在最强的两极其强度不到10-4(T),在地面上的平均磁感应强度约为0.6x10-4(T)（特斯拉）。
在地磁学中，通常采用nT作为单位，1nT=.地磁场T是由各种不同来源的磁场叠加起来构成的。
按其来源和变化规律不同，可将磁场分为两部分：一是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。
因而，地磁场可以表示为具体如下内源场主磁场地球外核 50000~70000nT 偶极子场为主局部场居里点以上地壳 100~10000nT 不规则感应场地壳、上地幔和海洋下述四种变化场的1/2 一般具全球性外源场规则磁暴场磁层 150~500nT 近似均匀的外场，持续4-10h，恢复2-3天不规则磁暴场和亚暴场电离层和磁层 100-200nT 全球场，极光带最强，5-100min日变化电离层 50-200nT ，全球场，24、12、8h周期脉动磁层 10-100nT，准全球场，1~300s（准周期）1885年由A•施密特利用总磁场的球谐分析方法和面积方法，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：其中，是起因于地球内部的稳定磁场，占稳定磁场总量的以上；是起因于地球外部的稳定磁场，仅占以下；是变化磁场的外源场，约占变化磁场总量的2/3，实际上是有外部电流感应而引起的;为内源场约占其总量的1/3；通常所指的地球稳定磁场主要是内源稳定场，它由以下三个部分组成：其中为中心偶极子磁场；为非偶极子磁场，也称为大地磁场或世界异常；这两部分的磁场之和又称为地球基本磁场。
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，称为地壳磁场，又称为异常场或磁异常。
其分布范围一般子在数千米或数十千米者，称为局部异常（），达到数百或数千千米者，称为区域磁场（）。
综上所述，地球磁的构成可用下式表示：++式中的外源稳定磁场，因数量级极小，通常可被忽略。
地磁要素 地面上任意一点的磁场总强度适量T 通常可用直角坐标来描述。
T 在直角坐标系内三个轴上的的投影分量分别为X ，Y ，Z 。
T 在XOY 水平面内的投影称为水平分量（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 下倾时为正，反之为负。
通过该点H 方向的铅直方向平面为磁子午面，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，西偏则为正。
T 、X 、Y 、Z 、H 、D 及I 的各个分量都是表示该点地磁场大小和方向特征的物理量，称为地磁要素。
如图不难看出他们的几何关系：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接起来，编绘程某个地磁要素的等值线图，便成为地磁图。
地磁场的分布1) 世界地磁图分布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O Xzx ZY H T IDy的基本特征。
从等偏线图中可见，在南北半球上磁偏角共有四个汇聚点，全图有两条零偏线。
从等倾线图可见，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；磁赤道向南，磁倾角为负。
世界地磁场水平强度（H）等值线大致是沿纬度线排列的曲线簇，在磁赤道附近最大约为40000nT，随纬度向两极增高，H值逐渐减小趋于零；在磁南、北两极处H=0。
除了两磁极区外，全球个点的H都指向北。
世界地磁场垂直强度（Z）等值线大致与等倾线分布相似，近似与纬度线平行。
在磁赤道上Z=0,由此向两极其绝对值逐渐增大，在磁极处最大。
2)中国地磁图分布我国地磁图表明地磁要素有以下分布特征：①磁偏角的零偏线由我国内蒙古穿过我国中部偏西的甘肃省和西藏自治区延伸到尼迫尔、印度。
零偏线以东偏角为负，其变化由0度至-11度；零偏线以西为正，变化范围由0度到5度。
②磁倾角由南向北，I值由-10度增至70度。
③地磁场水平强度H从南至北，H值由40000nT 降至21000nT。
④垂直强度自南至北由-1000nT增到56000nT。
⑤总强度由南至北，变化值为41000nT至60000nT。
地磁场的基本理论假设地球是均匀磁化球体，半径为R，若采用球坐标系，如图所示。
坐标原点为球心，球外任一点P的地心距为γ，余纬度为θ，经度为λ。
则在地磁源区外空间坐标系（γ，θ，λ）中，磁位U的拉普拉斯方程可以写做：采用分离变量法解得：对上式对轴向微商，得到三个轴向磁场强度的三分量：且有：地磁测量在各个测点上进行地磁要素的关系的测量称为地磁测量，简称磁测。
磁测分为地面测量、海洋测量、航空测量和卫星测量。
地磁要素的测量方法分为绝对测量和相对测量。
地磁要素绝对值的测量称为绝对测量，地磁要素相对值的测量称为相对测量。
地磁场的变化1)长期变化场地球场长期变化的时空规律是探索地球内部物质运动的重要线索，也是固体地球物理的一个重要的课题。
地球基本磁场随时间的缓慢变化叫做地磁场的长期变化，亦称世纪变化。
地球磁场长期变化总的特征是随时间变化缓慢，周期长。
一般变化周期为年、几十年，有的更长。
对对地磁场的长期变化，主要是通过世界各地的地磁台长期、连续的观测数据取其平均值来进行研究的。
2)地磁场的短期变化地磁场的短期变化主要起因于固体地球外部的各种电流体系。
按其变化规律也可以分为两类：一类是按一定的周期连续出现，变化平缓而有规律，称为平静变化；另一类是偶然发生、持续一定时间后消失，是短暂而复杂的变化，变化幅度可以很强烈，也有很小，称之为扰动变化。
(一)平静变化根据其变化周期和幅度等特征平静变化分为太阳静日变化和太阴日变化。
太阴日是地球相对于月球自转一周的时间，由于其变化幅度仅在1-2nT，又重叠在太阳日变化中，对磁力勘探影响甚微，故不单独考虑。
太阳静日变化十一一个太阳日24h 为周期，称为地磁日变。
它的变化依赖于地方太阳时。
(二)扰动变化地磁场的扰动变化是叠加在平静变化场水平上的地磁扰动，变化幅度可小于1nT 或到1；持续时间可小于1s或几天不等。
下面介绍其中的三种：1、磁暴（由太阳耀斑引起的地球高层大气的扰动，全球范围内的地磁场的急骤无规则扰动。
此现象发生突然，在1小时或更短时间内磁场经历显著变化, 然后可能要历时几天才回到正常状态。
）2、地磁亚暴；3、地磁脉动（指地磁场的各种短周期变化。
其周期范围一般为0.2～1000秒，振幅一般为百分之几到几十个纳特。
地磁脉动可分为两大类：①连续脉动，形状为正弦型或近似正弦型，振幅较稳定，持续时间可达数小时；②不规则脉动，其振幅逐渐衰减，类似于阻尼振荡，可持续几分钟到几十分钟。
地磁脉动的周期很短，只能在地壳上层产生感应电流，因此研究地磁脉动可以帮助了解地壳上层的电导率分布。
4、电磁感应地磁场的起源地磁场的起源曾提出很多假设，现在公认的是建立在地球内部结构认识基础上的自激发电机效应假说。
该假设是从以下前提出发的：①地核是个导电的流体；②地核中原来存在微弱的磁场；③在地核流体中，持续发生着差异运动和对流。
按照磁流体力学的规律形成的地核电流体和原有弱磁场的相互作用，通过感应方式电流自身形成的场又可以持续不断的再生磁场，从而增加后来的磁场。
由于地核电流体持续运动而不断提供能量，因而引起一种自激发电机效应。
由于能量的不断的不断消耗和供应，磁场增强到一定程度就稳定下来，形成现在的地球基本磁场。
岩石磁性地壳中的岩石及矿体处在地球磁场中，从他们形成时起，就受其磁化而具有不同程度的磁性，其磁性差异在地表引起磁异常。
研究岩石磁性的目的在于掌握岩石和矿物受磁化的原理，了解矿物与岩石的磁性特征及其影响因素，以便正确确定磁力勘探能够解决的地质任务，以及对磁异常做出正确的解释。
