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(資料圖片)

一般來說，地球磁場的強度很弱；在地球表面的大部分地區，磁場強度約為1高斯(一臺冰箱的磁性通常為10？100高斯)。但是磁場能量的強弱很大程度上取決于它的體積。由于磁場比我們所有的行星都大，所以整體來說，地球的磁力是驚人的。

在地球周圍，有一些磁場，我們稱之為地磁場。地磁場形成于大約34.5億年前。它與地球上最早的生命大約同時形成。地磁場就像是放置在地心的大磁棒產生的磁偶極子形成的磁場。地磁場有兩個極，S極和N極，分別位于北極和南極。自從指南針出現以來，人們普遍知道地球有南北兩個對稱的磁場。但是，地理位置上的南北極類似于兩個磁場，只是不重合。

地球磁場的磁場強度有磁力線的方向和大小矢量。為了準確確認地球上某一點的磁場強度，經常采用的測量方法有磁偏角、磁傾角和磁場強度。

地磁場也會受到外界擾動的影響，所以不是孤立的。因為太陽風的磁場不斷對地球磁場產生作用，地球磁場不斷對抗，阻止太陽風的磁場開進來。于是太陽風繞過地球磁場繼續前進，然后被太陽風包圍的地球磁場浮現出來，形成一個被彗星撞擊的區域，這就形成了我們所說的地磁層。

地磁層在距地球表面空 600 ~ 1000 km的高度，磁層在距地面50 ~ 70000km的磁層邊界。由于太陽風的影響，地球磁力線不斷向太陽北側延伸，像一條不變的尾巴，我們通常稱之為磁尾。

但近代有科學家指出，基本磁場、蝕變磁場和磁異常才是真正構成地磁場的三部分。基本磁場是磁場主題的穩定磁場，占地磁場的99%以上。地磁場近似均勻場的特征也由其決定。靠近地表時相對較強，遠離時較弱。過去，人們認為地球是一塊大磁鐵，所以它的周圍出現了磁場。但是后來發現，當材料的居里溫度過高時，磁鐵就會失去磁性。鐵磁場的居里溫度是500 ~ 700攝氏度，但地心的溫度遠不止這些。于是地球是大磁體的說法被顛覆了。現在流行的地磁來源理論是自勵電機假說，認為地磁場來自地球外核圈。因為外核的液態可能是導電的流體層，更容易產生差異活動或對流，會加強原本微弱的磁場，進而進一步加強磁場。形成了現在所謂的基本磁場。而地球對基本磁場的外部疊加產生了一個短期變化的磁場，我們稱之為變化磁場。僅占據小于1%磁場的一小部分。太陽輻射、太陽帶電粒子流和太陽黑子運動是改變磁場形成的重要因素。在地球內部，一些磁性礦物和巖石會引起磁場，并疊加在基波磁場上，我們稱之為磁異常。

地球磁場是不斷變化的，變化的方法層出不窮。每個地方的磁場方向和強度都會隨時發生變化，有可能變小，甚至南北極大反轉也不是不可能。地磁場非常復雜，即使在今天的科學中，我們仍然無法預測它在遙遠的未來會發生什么驚人的變化。

描述某一點地磁場大小和方向的物理量。常用的地磁要素有七個，但確定一個矢量有三個獨立分量就足夠了。o是測量點。在直角坐標系中，Ox指地理北，Oy指地理東，Oz垂直向下。f是地磁場的總強度；

h是F在度數平面上的投影，稱為度數強度或度數分量；x是H在Ox軸上的投影，稱為北向強度或北向分量；у是H在Oy軸上的投影，稱為向東強度或向東分量；

z是F在Oz軸上的投影，稱為垂直強度或垂直分量；d是H偏離牛軸的角度，即偏離地理北的角度，稱為磁偏角，H的東偏為正；是I f與同度數平面的夾角，稱為磁傾角，f向下傾斜為正。

地磁要素具有以下關系:

X=HcosD Y=HsinD Z=HtgI

H2=X2+Y2 F2=H2+Z2=X2+Y2+Z2

H=FcosI Z=FsinI X=FcosDcosI

Y=FsinDcosI

因此，在七個元素中，只能選擇三個作為獨立元素，其他元素都可以從中計算出來。比如你可以在球坐標系下測量F，D，I，在柱坐標系下測量H，D，Z，或者在直角坐標系下測量X，Y，Z。一般H、D、I或F、H、D在野外測得，地磁臺一般記錄H、D、Z或X、Y、Z。

以前地磁元素F、H、X、Y、Z的單位都是γ，它們的符號是γ，1γ=10E-9特斯拉，也就是1Nat。

地磁場翻轉時，大氣中的臭氧會因磁場減弱而減少，導致全球天氣劇變，促進物種滅絕。

這不禁讓人擔憂。同樣的悲劇會發生在我們身上嗎？畢竟近年來，關于地磁場減弱的新聞時有報道，關于地磁場逆轉的猜測甚囂塵上。

重復的地磁倒轉

地磁場的極性反轉在地質史上并不罕見。自1906年，法國地球物理學家貝爾納·布龍首次發明法國熔巖的磁化方向與現在的地磁場方向相反。據推測，地磁場可能發生了逆轉。各國地質學家在全球范圍內進行了大量的古地磁測量和實驗。

到目前為止，最早的地磁發明記錄是在35億至40億年前，這解釋了地球形成早期就存在地磁場——地球年齡約為45億年。在地磁場形成后的漫長地質時期，科學家發現每10萬~ 100萬年就會發生一次完整的地磁南北極倒轉，而且周期不固定。僅在過去的8300萬年間，地磁場就倒轉了183次，在所有的地質歷史中倒轉了數萬次。

在極性反轉的過程中，地磁場的強度減弱。今天，最后一次對人類的長期地磁場倒轉發生在大約78萬年前，持續了近2萬年，被稱為布羅尼斯-松山倒轉。

但是，在整個地質歷史中，并不是所有的地磁反轉都會持續數萬年。有時，雖然它的方向會發生很大的變化，甚至達到180度的完整轉彎，類似于極性反轉，但其持續時間較短，這種變化稱為地磁漂移(可以理解為短時間內的兩次反轉)。比如41000年前的Laschamps地磁反轉事件，持續時間只有1000年左右，地磁反轉時間也只有250年左右。

見證42000年前的古樹磁場逆轉事件。

在這次研討會中，科學家們利用了約4.2萬年前生活在新西蘭濕地的古雪松中記錄的相關信息，首次將地磁場倒轉與當時大規模的環境變化直接聯系起來。他們認為，在4200年至4100年前，地球磁極發生了短暫反轉，導致了地球上一系列的環境危機，可能導致了一些巨型哺乳動物如澳大利亞長毛猛犸象和巨型袋熊的滅絕。

新西蘭的貝殼杉是世界上最古老的樹之一。這位研究人員發明的這些古樹化石，在大約42000年前就很擅長了，有1700年的年輪。研究人員通過對4株古樹化石橫切面的碳14同位素分析(放射性測量)，并結合年輪數據，證實了地球磁極在4.1萬年前發生過短暫的倒轉，即拉尚磁極漂移事件，并獲得了可精確定年、歷經1700年變化的大氣放射性碳14記錄。

這一記錄揭示了Laschamps磁極漂移事件之前和磁極反轉期間碳-14的重要變化。

研究人員認為，地磁場屏蔽了來自外太空的宇宙射線(高能帶電粒子流，如來自太陽的帶電粒子流空。隨著地磁場的減弱，會有越來越多的宇宙射線進入大氣層，會出現更多的碳-14。這些碳14會被樹木組織接收并保存下來，所以碳14的變化反映了當時地磁場的變化。

研究小組發現，地磁場最強的減弱并不是發生在實際磁極反轉期間，而是在磁極反轉前的數百年間，約42300 ~ 41600年前。在實際磁極反轉期間，地磁場的強度約為今天的28%。在反轉前的過渡時期，磁場降低到目前只有6%左右。研究人員將這種現象稱為“亞當斯過渡地磁事件”。

地磁場的減弱會導致大氣中臭氧含量的減少。研究人員模擬了減弱的磁場如何改變大氣模型。計算機分析表明，進入大氣的帶電粒子等宇宙射線的增加，會增加大氣中氫和氮氧化物的出現。這些分子往往會消耗臭氧，這將降低平流層臭氧保護地球居民免受紫外線輻射的能力。

臭氧層下降的另一個可能證據是，大約在42000到40000年前，人類開始越來越多地使用洞穴，并在洞穴壁畫中留下越來越多的赭石手印。赭石被認為是一種古老的防曬霜，這可能是人類試圖避免日益強烈的紫外線。

程度分量

地磁場總磁場強度矢量T在參考坐標系XOY度平面上的投影稱為地磁場度分量，通常用符號h表示，度分量的值在赤道附近更大，約為0.03 ~ 0.04 mSv，從赤道向兩極逐漸減小，極點為零。

它由三部分組成:極性、方向和強度。磁場的磁感應線一般不平行于地面，而是與度平面成一定角度。這個角度稱為磁傾角，用θ表示，可以用磁傾角儀測量。地磁傾角因地而異，在地磁極，θ = 90。磁偏角和傾角只能確認地磁場的方向，不能表示地磁場的強度。

磁場的強弱用磁感應強度來表示，其方向是磁感應線的切線方向。

某一點磁感應強度的度分量很容易測量，通常用度強度來表示某一點地磁場的強弱。知道了某個地方的磁偏角、傾角和強度，那一點的地磁場就完全明白了。所以這三個量被稱為地磁場三要素。

地磁場是變化的，不僅強度不是恒定的，磁極也是變化的，每隔一段時間就會出現磁極反轉現象。

地球的磁性是地球內部的物理性質之一。地球是一個大磁鐵，在其周圍形成一個磁場，也就是代表磁力的空空間，這個空間叫做地磁場。它非常類似于放置在地球中心的磁偶極子的磁場，這是地磁場最根本的特征。地磁場的強度很弱，這是地磁場的另一個特點。最強的兩極強度小于10-4(T)，平均強度約為0.6x10-4(T)，但隨地點或時間的變化而變小。因此，磁場強度的單位常采用(γ)，即10 -9(T)。

地球磁極也叫“地球磁極”。在地球表面，地磁場垂直于地面，磁場強度更大的地方稱為地磁極。有兩個磁極(磁北極和磁南極)，靠近地理極，但不重合。現代地球磁極的地理坐標分離為:北緯76° 1′，西經100°，南緯65° 8′，東經139°。

關鍵詞： 地磁場

責任編輯：Rex_12