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第四章 地球磁场的起源 临沂大学--陈维会 一、关于地球磁场起源的几种假设 很早人们就对对地球磁场进行了深入研究，提出了许多假设，目光大都聚焦在地核中，但都没有统一认识。目前所有的假设都无法解释为什么地磁南北极与地理南北极不重合，为什么地磁南北极会出现漂移现象，为什么地磁会出现南北倒置现象。为什么地磁会有日变化周期和年变化周期等。现在我们用日地静电感应来说明产生地球磁场的机理。 二、日地静电感应的环流电流产生地磁场 上一章我们论证了太阳不是一个等离子体，而是正负电荷不平衡的巨大带电体，处在太阳静电场中的地球必定会受其影响。下面论述地球磁场与太阳电场的因果关系，及事实依据。 1、地球感应电荷的运动 受太阳负电荷静电引力作用下，地面光垂点处感应出正电荷斑块。因地球是一个圆球体，远离光垂点处感应的正电荷，由于受到指向光垂点的静电力作用，会向光垂点处集中，在光垂点处电荷多，光垂点周边的感应电荷逐渐减少。由于地球的自转，电荷斑块跟随光垂点移动时会形成由东到西环绕地球的电流。这电流必定会形成磁场。因电流主要通过电阻率较低的海洋。所以电流不会严格跟随光垂点的轨迹沿赤道直线流动。在东经110度附近，受南美大陆的阻挡，电流主要通过赤道以北的加勒比海，电流路径向北偏移了15度左右。而地球背面的东经70度附近，受欧洲大陆和印度大陆阻挡，通过印度大陆的电流密度较低。因电流产生的磁场与电流强度成正比，所以北磁极会偏向电流强的地方，沿东经110度线向南偏移约15度。在电阻率较小的太平洋和印度洋，电荷斑块会产生较强的电流。受印度尼西亚群岛及菲律宾群岛的阻碍，电流向南偏移，主要通过澳大利亚北部的珊瑚海。这里是连接广大的太平洋和印度洋的电流通道，所以这里的电流强度比其他地方大许多。所以南磁极点没有出现在东经70度线上，而是向东弯曲至东经135度左右，向北移出了南极圈，靠向电流较强的珊瑚海。这就像一个弯曲的线圈，由此产生的磁场也是弯曲的，所以地球两磁极点与地理南北极不重合。见图14. 图14 地球感应电流流经路径与地磁示意图 在一年中，光垂点在南北回归线间摆动，使围绕地球的电流环流路径也发生变化，这除了磁场强度变化外，南北磁极点也发生漂移。另外洋流，气象干旱也会改变电流路径及流经电流密度，从而改变地磁南北极的位置。 太阳活动具有周期性，在某个周期中，太阳失去的负电荷增多，太阳就会带正电荷，那么地球光垂点处就会感应出负电荷斑块。围绕地球的环形电流方向就会改变，从而使地磁南北极颠倒。 那么受太阳感应的电荷斑块绕地球运转产生的环绕地球的电流能否产生，现在地磁强度的磁场吗？ 水星 水星的磁场比地球的磁场弱100倍。自转周期58.646天，公转88天，-190 至 428 ℃，水星由70%的金属和30%的硅酸盐材料组成，拥有大量的熔融铁核心， 金星 金星没有磁场。轨道公转周期为224.7天，金星的自转周期是243天它。表面的平均温度高达735 K（462 °C），大约90%的金星表面是由玄武岩熔岩形成，金星的内部可能与地球是相似，金星地表没有水，金星是太阳系中火山数量最多的行星 火星 近年的探测证实，火星没有一个全球性偶极磁场，却存在众多的局域性的偶极磁场。公转周期为687天，自转周期24小时37分， 木星 木星的磁场强度是地球的14倍。木星自转周期是9小时55分。木星大气下是一个巨大的液态氢球体，木星有一个由铁和硅组成固体内核。 土星 土星的磁场大约是木星磁场的20分之一，土星自转周期约十个小时多一点，土星绕太阳公转一周相当于10759天，土星大气下也是一个液态氢球体。 由以上太阳系中几颗行星的数据看出：自转速度慢的星体基本不会产生磁场。因电流是单位时间内通过某截面的电量，如果星体自转速度慢，就形不成大电流，自然也就产生不了强磁场。如金星。 如果星体的固态或液态球体表层电阻率大，星体电感应的电荷不能随光垂点移动也形不成大电流，同样产生不了强磁场。如火星。 木星的自转速度快，又有一个很大可导电的液态球体，这必定会产生强大的环形电流，所以木星有很强的磁场。 由此看出以上阐述的地球磁场起源机理是正确的，它不仅能解释地球磁场的所有特性，还具有普适性， |
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