地磁學
正文
固體地球物理學的一個分支,是研究地磁場的時間變化、空間分布、起源及其套用的一門學科。地磁場所占據的空間從地核至磁層邊界。磁層離地心最近的距離(向陽面)也有8~13個地球半徑。地磁場的歷史,利用岩石磁性的測量已可追溯到太古代(約109年前)。地磁場的主要部分來自地球內部,稱為地球基本磁場。基本磁場隨時間有緩慢的長期變化;地球短周期變化磁場則來源於高空電離層和磁層的電流體系。地磁場隨時間的變化和在空間的分布規律,是地球內部和高空電磁過程的表現。因此利用地面和近地面空間地磁場的變化規律可以得到有關電離層和磁層的物理狀態和動力過程的某些信息。這是電離層和磁層物理的重要內容。變化磁場還與太陽活動有密切關係。有關日地關係的研究內容是地磁學的重要組成部分;由地面磁場的測定還可以研究地球內部的電磁性質和地核中的磁流體動力學過程;而利用地表磁異常勘查地下有用礦床,則是地球物理勘探的一個重要方法。
利用岩石磁性來研究古地磁場,在20世紀50年代就已發展成為地磁學中的一個重要分支──古地磁學。古地磁學是20世紀60~70年代地磁學中最活躍的領域。各個大陸所測得的古地磁極移,是板塊大地構造學說的重要支柱。因此有人說,20世紀地學最重要的成就是在地磁學領域取得的。
地磁學的另一個重要內容是地磁測量。隨著觀測儀器的改進和測量技術的發展,人們除能在陸地和海上進行地磁測量外,還開展了航空和衛星測量。
中國早在戰國時期(公元前475~前221)就已發現天然磁石的吸鐵性和指極性,在12世紀之前就已發明了指南針。但早期主要是著眼於這一現象在航海上的套用。1600年吉伯 (W.Gilbert)提出,磁針的指極性是由於地球本身象一塊巨大的磁石。這是地磁場本質的最早論斷,也是地磁學開始形成的早期標誌。隨著地磁場測量技術的發展和觀測資料的積累,1839年C.F.高斯首次將球諧分析法用於分析地球磁場,奠定了地磁場分析的理論基礎。
儘管對地磁場的認識已有較長的歷史,但起源問題至今仍未獲得圓滿解決;地磁場的測量迄今只有 400年的歷史,雖然岩石磁性的測量在一定程度上擴大了人們對地磁場認識的時間範圍,但其精度還不是很高的,因此有關地磁場長期變化的規律,目前仍有許多爭議;就是近代測量,全球測點的分布也還不夠均勻,要確定較為理想的全球地磁場模型仍然是困難的。今後,隨著測量技術的發展,將會獲得更豐富的觀測資料,這無論對地磁場規律的探索,還是有關高空和地球內部的研究以及它們的套用都將是極為重要的。
參考書目
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