地磁场强度

地球磁场强度计算公式

地球磁场强度的计算公式可以根据不同的方法和模型而有所不同。但其中最基础和普遍接受的方法是基于地球磁场模型的数值计算。

地球磁场模型是对地球磁场分布和结构的描述，它包括一系列的磁偶极子和磁力线。这些模型可以用来计算地球磁场在不同位置和方向上的强度。

在地球磁场模型中，通常采用两个主要的参数来描述磁偶极子的位置和强度，即磁偏角（D）和磁倾角（I）。磁偏角是磁北极与地球地理北极之间的夹角，而磁倾角是磁轴与地球水平面之间的夹角。

根据地球磁场模型，地球磁场强度可以用以下公式计算：B = μ0 × (I × 10^7) × [cos(α) × sin(λ) - sin(α) × cos(α)

× cos(λ)]，其中B是地球磁场强度，μ0是真空中的磁导率，I是磁偶极子的电流强度，α是磁倾角，λ是地理经度。

这个公式表明，地球磁场强度与磁偶极子的电流强度、磁倾角和地理经度都有关。根据不同的地球磁场模型，磁偶极子的电流强度可能会有所不同，但一般来说，它的值是比较稳定的。

除了上述公式外，还有其他的方法可以用来计算地球磁场强度。例如，可以通过对地球磁场卫星观测数据的分析来计算磁场强度。另外，一些基于地球物理学和地质学的方法也可以用来估算地球磁场强度。

总的来说，地球磁场强度的计算是一个复杂的问题，需要考虑多种因素和方法。对于具体的计算和应用，需要根据具体情况选择合适的方法和模型。

地磁场测量方法

地磁场测量方法：

① 磁强计测量：使用磁强计直接测量地磁场强度。比如霍尔效应磁强计，将其放置在测量点，它能给出磁场强度的数值，像在某空旷地带测量出磁场强度大约是 50 微特斯拉。

② 感应线圈法：利用感应线圈。把感应线圈固定在一个位置，当地磁场发生变化时，线圈中会产生感应电动势。例如，转动感应线圈，根据产生的感应电动势大小来推算地磁场强度。

③ 质子旋进法：通过质子在磁场中的旋进现象来测量。把含有质子的液体或者固体放在一个容器中，给它加一个射频脉冲，质子就会旋进，根据旋进频率可以算出地磁场强度，像用含氢的水作为质子源进行测量。

④ 光泵磁强计法：基于光泵浦原理。让特定原子的电子在特定光的照射下发生跃迁，地磁场会影响这个过程。例如用铷原子制作光泵磁强计，在实验室环境中进行地磁场测量。

第一 节 地磁场及其基本要素

地磁场：地球周围存在的磁场。

地磁场三要素: 磁感应强度 磁偏角 磁倾角

磁感应强度

为某地点的磁力大小的绝对值，（磁场强度）

是一个具有方向（磁力线方向）和大小的矢量

一般在磁两极附近磁感应强度大（约为60μT（微特拉斯）；在磁赤道附近最小（约为30μT ）

磁 偏 角

是磁力线在水平面上的投影与地理正北方向之间形成的夹角，即磁子午线与地理子午线之间的夹角。

磁偏角的大小各处都不相同。在北半球，如果磁力线方向偏向正北方向以东称为东偏，偏向正北方向以西称为西偏。

我国东部地区磁偏角为西偏，甘肃酒泉以西地区为东偏。

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，东经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。

磁 倾 角

是指磁针北端与水平面的交角。通常以磁针北端向下为正值，向上为负值。

地球表面磁倾角为零度的各点的连线称为地磁赤道；由地磁赤道到地磁北极，磁倾角由0°逐渐变为+90°；由地磁赤道到地磁南极，磁倾角由0°变成-90°。

地球的磁场强度矢量余地磁要素

地磁倾角

（二）地磁场的组成

地磁场由基本磁场、变化磁场和磁异常三个部分组成。 在地球中心假定的磁柱被称为磁偶极子，由它产生的偶极子磁场占地磁场成分的95%以上，是构成稳定地磁场的主体，即地球的基本磁场。 基本地磁场的强度在地表附近较强，向上在空气中逐渐减弱。说明它主要为地内因素所控制。

变 化 磁 场

表现为日变化、年变化、多年(短周期或长周期)变化以及突发性变化

主要由于来自地球外部的带电粒子的作用（非偶极磁场，叠加在基本磁场上）

太阳是这些带电粒子流的主要来源，而当它的表面出现黑子、耀斑(活动特别强烈的区域)并正对着地球时，便会把大量带电的粒子抛向地球，使迭加在基本磁场上的变化磁场突然增强，使地磁场发生大混乱，出现磁暴。地球两极常在随后出现奇异的极光，这也是太阳抛射来的带电粒子流为地磁极吸引。

地磁场是空间和时间的函数，为了满足地面上定向、航空、航海、资源勘察以及地磁学本身研究的需要，地磁场测量方法分为两类观测点：一类设固定观测点，连续地测定地磁要素绝对值以及随时间变化的磁场值，称其为地磁台；另一类是野外测点，在这些测点上间断地测定地磁要素的绝对值。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，根据地磁测量的结果定期地编绘出相应的各种地磁图件。地磁图是按要素D、I、T、H、Z、X及Y分别绘制出的等值线图，它反映了地磁场在全球或区域上的分布规律和分布特征。

在大部分地区地磁场等值线图中，等值线也与纬线近乎平行。其强度值在磁赤道附近为30000～40000 nT，由此向两极逐渐增大，在南北两磁极处磁场值是60000～70000 nT。

从亚洲部分地区地磁图中可见，中国地磁场的等值线大致平行于地理纬线；随着纬度向两极逐渐增加，其值增大。

根据二次多项式模式编制的我国地磁要素图件，表明地磁场有以下特征：磁偏角的零偏线由蒙古穿过我国中部偏西的甘肃省和西藏自治区延伸到尼泊尔、印度。零偏线经东偏角为负，其变化由0°～11°；磁倾角由南向北，I值由-10°增至70°；地磁场水平强度（H）从南至北，H值由40000 nT降至21000 nT；垂直强度从南至北由-10000

nT增加到56000 nT；总场强度由南到北，变化值为41000～60000

nT。