地球磁场和磁暴的短期变化

我国古代发明指南针（磁针）来确定方向，并认识到地球是个大磁体。地球磁场（简称地磁）大致像条形磁石周围那样的偶极磁场（见图5-19），现在的磁轴与自转轴有11.5°交角，且磁场的对称中心偏离地心南约460 km，南、北磁极的磁场强度为0.68 Gs和0.61 Gs（1 Gs=10-4T，Gs为高斯，T为特斯拉符号），磁赤道的磁场强度H0=0.31 Gs。行星的总体磁性常用磁矩μ表示，它与行星半径R和H0的关系为

图5-19　地球磁场(www.xing528.com)

地球的磁矩为7.906×1010Gs·km3。

地磁的实际情况相当复杂。地磁的主要部分是基本磁场，包括偶极磁场（占90%）、非偶极磁场（约占10%）及地磁异常，有缓慢的长期变化：①偶极磁矩减少，近百年来约每年减少0.05%，如此下去，2000年后将减到零，但距今12000年的古地磁资料显示磁矩呈波状周期变化；②极性倒转，近350万年至少发生九次南北磁极颠倒，在一、二千年的过渡期偶极场很弱；③非偶极磁场西向漂移，平均每年0.2°；④偶极绕自转轴西向旋进，每年0.05°。基本磁场起源于地球内部（内源磁场），热驱动导电的液态核对流运动加上地球自转作用而形成电流，电流与“种子”磁场相互作用，这类似于发电机过程而称为“磁流体发电机”，导致磁场增强和变化。地磁的短期变化有日变化、季节变化、与太阳活动有关的干扰变化（磁暴等），变幅可达百分之几高斯，主要由太阳风与地球磁层和电离层作用产生的电流系统而形成外源磁场所致。