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地球磁场

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<TD><A title=点击查看原图 href="http://a3.att.hudong.com/48/06/01300000165488121554060179106.gif" target=_blank><IMG title=地球磁场 alt=地球磁场 hspace=0 src="http://a3.att.hudong.com/48/06/01300000165488121554060179106_s.gif" border=0></A></TD></TR>
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<TD align=middle><FONT style="FONT-SIZE: 12px"><B>地球磁场</B></FONT></TD></TR></TBODY></TABLE>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<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E8%A7%92%E9%80%9F%E5%BA%A6">角速度</A>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，5.8亿年前，情况却不是这样，那时地球表面呈熔融状态，月球也刚刚被俘获，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、<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E5%9C%B0%E5%B9%94">地幔</A>和地核三层结构。地球自转角动量的变化首先反映在地壳上，出现了地壳自转速度小于地核自转速度的情形。这时，在地球表面第一次可以感受到<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E7%A3%81%E5%9C%BA">磁场</A>的存在，地核以大于地壳的自转速度形成了地磁场。按照左手定则，磁场的N极在地理南极附近，磁场的S极在地理北极附近。地壳与地核自转角速度不同步，这种情形并不能长久地保持下去，地核必然通过地幔软流层物质向地壳传输角动量，其结果是地核的自转角速度逐渐减小，地壳的自转角速度逐渐增大。当<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E5%9C%B0%E5%A3%B3">地壳</A>与地核的自转角速度此增彼减而最终一致时，地磁场就会在地球表面消失。</P>
<P>地核与地壳间的角动量传输并不会到此为止，在<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E6%83%AF%E6%80%A7">惯性</A>的作用下，地壳的自转角速度还在继续增大，地核的自转角速度继续减小，于是出现了地壳自转角速度大于地核自转角速度的情形。这时，在地球表面就会感受到来自地核逆地球自转方向的旋转质量场效应。按照<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E5%B7%A6%E6%89%8B%E5%AE%9A%E5%88%99">左手定则</A>判断，新形成的地磁场的<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/N%E6%9E%81">N极</A>在地理北极附近，<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/S%E6%9E%81">S极</A>在地理南极附近。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，
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<TD><A title=点击查看原图 href="http://a2.att.hudong.com/11/06/01300000165488121554061269840.jpg" target=_blank><IMG title=地球磁场 alt=地球磁场 hspace=0 src="http://a2.att.hudong.com/11/06/01300000165488121554061269840_s.jpg" border=0></A></TD></TR>
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<TD align=middle><FONT style="FONT-SIZE: 12px"><B>地球磁场</B></FONT></TD></TR></TBODY></TABLE>这就是每隔一段时间地球磁场就要发生一次倒转的原因。据测定，地磁场发生倒转前有明显的预兆，地球的磁场强度减弱直至为零，随后，约需一万年的光景，磁场强度才缓缓恢复，但是，磁场方向却完全相反。目前，地球磁场强度有逐渐减弱的趋势，在过去的4000年中，<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E5%8C%97%E7%BE%8E%E6%B4%B2">北美洲</A>的磁场强度已减弱了50%，这说明地核相对地壳的速度差正在缩小。值得说明的是，无论地球表面测得的地磁场方向如何发生变化，但是，在太空中地磁场的方向却始终是不变的。因为在太空中测得的地磁场，是整个地球自转产生的旋转质量场效应，并不会因为地壳与地核相对速度的改变而发生变化。根据左手定则，在太空中测得的地磁场的N方向始终在<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E5%9C%B0%E7%90%86%E5%8D%97%E6%9E%81">地理南极</A>上空。 <BR>　　<BR>在<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E7%94%B5%E7%A3%81%E6%84%9F%E5%BA%94%E6%95%88%E5%BA%94">电磁感应效应</A>中，通电导体产生的磁场强度与电流强度成正比，即与导体内“定向移动”的自由电子数目成正比。而每个电子的自旋角动量又是恒定的，所以磁场强度实际上是与所有电子的自旋角动量之和成正比。同理，宏观物体产生的<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E7%A3%81%E5%9C%BA%E5%BC%BA%E5%BA%A6">磁场强度</A>，也应与旋转质量场的角动量成正比，即与物体的质量和自旋角速度成正比，与质量场的旋转半径（观测点到物体质心的距离）成反比。用公式表示为： </P>
<P align=center><FONT size=3>H = f mω/r = f 0 m / T r (f 0为常数，T为自转周期，r为旋转质量场半径)</FONT> </P>
<P align=left>根据这一公式，在地球表面测得的磁场强度H，只与地核的质量成正比，角速度ω的取值为地壳与地核自转角速度之差，r为地球的半径（地磁场强度为5×10-5<A class=innerlink href="http://www.hudong.com/wiki/%E7%89%B9%E6%96%AF%E6%8B%89">特斯拉</A>）。而地球在太空中形成的空间磁场，其磁场强度与整个地球的质量成正比，与地球的自转角速度成正比（近似值），与观测点到地球中心的距离成反比。因此，在近地球的宇宙空间，地球所形成的空间磁场强度大于地表的磁场强度。空间磁场的最大特点是磁极恒定，不会像地球表面磁场那样发生磁极倒转现象。 </P>

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