地磁場有什麼好處

　　地球磁場即把地球視為一個磁偶極子，其中一極位於地理北極附近，另一極位於地理南極附近，這兩極所產生的球體磁場，其形成過程是如何的呢?一起和小編來看看地磁場是如何形成的吧!

　　地磁場的形成

　　2010年，一項研究顯示，地球磁場形成於34.5億年前。地球磁場形成的時間與地球上最初生命的形成時間相符，地球磁場的形成有效的避免了地球上最初的生命形態遭受太陽磁輻射的破壞。

　　有電荷在運動才會產生磁場，因此地球的磁場應該與地球內部的帶電結構有關。通常物質所帶的正電和負電是相等數量的，但由於地球核心物質受到的壓力較大，溫度也較高，約6000°C，內部有大量的鐵磁質元素，物質變成帶電量不等的離子體，即原子中的電子克服原子核的引力，變成自由電子，加上由於地核中物質受著巨大的壓力作用，自由電子趨於朝向壓力較低的地幔，使地核處於帶正電狀態，地幔附近處於帶負電狀態，情況就象是一個巨大的“原子”。

　　科學家相信，由於地核的體積極大，溫度和壓力又相對較高，地層的導電率極高，使得電流就如同存在於沒有電阻的線圈中，可以永不消失地在其中流動，這使地球形成了一個磁場強度較穩定的南北磁極。

　　另外，電子的分佈位置並不是固定不變的，會因許多的因素影響下會發生變化，再加上太陽和月亮的引力作用，地核的自轉與地殼和地幔並不同步，這會產生一強大的交變電磁場，地球磁場的南北磁極因而發生一種低速運動，造成地球的南北磁極翻轉。

　　地磁場的簡介

　　在地球上任何地方放一個小磁針，讓其自由旋轉，當其靜止時，磁針的北極***N極***總指向地理北極，這是由於地球周圍存在著地球磁場。地球磁場有大小和方向，所以是向量場。地球磁場分佈廣泛，從地核到空間磁層邊緣處處存在。

　　地球磁場隨時間變化的場，內源場引起的變化稱為長期變化，主要有磁場倒轉和地球磁場向西飄移。地球磁場每5000~50000年倒轉一次，與現今磁場方向相同的磁場稱為正常磁場***磁場從南極附近出來，回到北極***，與現在磁場方向相反的稱為倒轉磁場，地質時期上出現過四個較大的倒轉期，現今為布容正向期，歷史上有松山反向期，高斯正向期和吉爾伯特反向期。

　　固體地球外部的各種電流體系引起的地球磁場變化稱為短期變化，特點是變化快，時間短。短期變化又分為平靜變化和擾動變化，其中平靜變化包括太陽靜日變化和太陰日變化，擾動變化包括磁暴、亞暴、鉤擾、灣擾和地磁脈動。磁暴、鉤擾、灣擾的發生與太陽活動有關，太陽活動頻繁的時期，這些短期變化頻繁發生，而且強度很大，變化劇烈。亞暴與極光有關。

　　地磁場的起源

　　歷史上，第一個提出地球磁場理論概念的是英國人吉爾伯特。他在1600年提出一種論點，認為地球自身就是一個巨大的磁體，它的兩極和地理兩極相重合。這一理論確立了地球磁場與地球的關係，指出地球磁場的起因不應該在地球之外，而應在地球內部。

　　1839年，數學家高斯在他的著作《地磁力的絕對強度》中，從地磁成因於地球內部這一假設出發，創立了描繪地球磁場的數學方法，從而使地球磁場的測量和起源研究都可以用數學理論來表示。但這僅僅是一種形式上的理論，並沒有從本質上闡明地球磁場的起源。

　　現在科學家們已基本掌握了地球磁場的分佈與變化規律，但是，對於地球磁場的起源問題，學術界卻一直沒有找到一個令人滿意的答案。關於地球磁場的起源，歷史上曾有來自北極星的傳說，但是到公元17世紀初就已經認識到地球本身就是一個巨大的磁體，不過當時仍不清楚地球磁場是怎樣產生的。

　　地磁場的好處

　　地球磁場跟地球引力場一樣，是一個地球物理場，它是由基本磁場與變化磁場兩部分組成的.基本磁場是地磁場的主要部分，起源於地球內部，比較穩定，變化非常緩慢.變化磁場包括地磁場的各種短期變化，與電離層的變化和太陽活動等有關，並且很微弱.

　　地磁場也是一個向量場.描述空間某一點地磁場的強度和方向，需要3個獨立的地磁要素.常用的地磁要素有7個，即地磁場總強度F，水平強度H，垂直強度Z,X和Y分別為H的北向和東向分量，D和I分別為磁偏角和磁傾角.

　　自從高斯***Gauss***把球諧分析方法引進地磁學，建立地磁場的數學描述以來，地磁學得到了極大的發展。地磁模型包括全球的和區域性地區的兩種.

　　它就是到目前為止IAGA的有關小組每5年給出一個世界地磁參考場***IGRF***.

　　全球地磁場模型：

　　在球極座標系中，拉普拉斯方程的通解為： _

　　在高斯分析中是根據內邊界上的函式值及其法向變化率來確定高斯係數***g,h***的.

　　區域性磁場模型

　　區域性地區的地磁場模型方面的學術問題與全球的有所不同，區域性地區的地磁場模型不能採用球諧分析方法因為沒有"三維"意義

　　地磁場模型與地磁圖是瞭解研究地磁場空間分佈與時間變化規律，及其源的特徵與變化的基礎.因此，也是瞭解我們地球及有關的動力學過程的重要手段.

　　地磁場模型的科學價值：

　　經過多年研究分析，俄羅斯科學院醫學基因研究中心地磁，電離層和無線電波擴散研究所的科研人員提出，地磁場的變化可導致人體淋巴染色體的畸變，使畸變的頻率提高兩倍.

　　地磁場的其他應用：

　　通過實驗，科研人員得出結論，磁場變化的速度而不是磁場的絕對量影響染色體畸變的頻率和細胞分裂過程中物質的交換，在一定範圍內，地磁場的變化甚至影響DNA的合成.

　　據現代科學證明，地磁***氣場***對人體有很大的影響：

　　如果人體長期順著地磁的南北方向可使人體器官細胞有序化，產生生物磁化效應，使生物電得到加強，器官機能得到調整和增進，從而起到了良好的作用.

　　在地球南北兩極附近地區的高空，夜間常會出現燦爛美麗的光輝.有時它像一條綵帶，有時它像一團火焰，有時它又像一張五光十色的巨大銀幕.它輕盈地飄蕩，同時忽暗忽明，發出紅的，藍的，綠的，紫的光芒.靜寂的極地由於它的出現驟然顯得富有生氣.這種壯麗動人的景象就叫做極光.

　　產生極光的原因是來自大氣外的高能粒子***電子和質子***撞擊高層大氣中的原子的作用.這種相互作用常發生在地球磁極周圍區域.所知，作為太陽風的一部分荷電粒子在到達地球附近時，被地球磁場俘獲，並使其朝向磁極下落.它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發態的離子，這些離子發射不同波長的輻射，產生出紅,綠或藍等色的極光特徵色彩.

　　在太陽活動盛期，極光有時會延伸到中緯度地帶，極光有發光的帷幕狀，弧狀，帶狀和射線狀等多種形狀.發光均勻的弧狀極光是最穩定的外形，有時能存留幾個小時而看不出明顯變化.然而，大多數其他形狀的極光通常總是呈現出快速的變化.弧狀的和摺疊狀的極光的下邊緣輪廓通常都比上端更明顯.極光最後都朝地極方向退去，輝光射線逐漸消失在瀰漫的白光天區.造成極光動態變化的機制尚示完全明瞭.

　　在太陽創造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為"太陽風".這是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流，該太陽風在地球上空環繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場，磁場使該顆粒流偏向地磁極，從而導致帶電顆粒與地球上層大氣發生化學反應，形成極光.

　　地球的磁場還在不斷髮生變化，其變化方式也在發生變化.不同地方的磁場方向和強度均以不同的方式發生變化，可能變小，也可能南北極發生大翻轉 .由於地球磁場的複雜性，要預計它在遙遠的將來會是什麼樣子是不可能的.地球物理學家們利用分佈在世界許多地方的磁場觀測點收集的資料，通過數學模型分析出磁場將如何變化.

　　地球磁場不是孤立的，它受到外界擾動的影響，地球磁層是一個頗為複雜的問題，其中的物理機制有待於深入研究。