地球磁场是什么?

西雅图大学2023-02-18  24

地球有一个强的磁场。用来指示地面方向的磁罗盘之所以起作用就是因为有这个磁场。这个磁场伸向空间远处。

一切带电粒子在通过地球磁场的时候都受到后者的作用力。那里有来自太阳的带电粒子形成的持续不断的“风”。

这种太阳风受地球磁场的作用在接近地球的时候发生偏转。由于二者的相互作用,地球磁场朝向太阳的那一面略微受到压缩,背向太阳那一面被拉伸出来一条长长的尾巴。

在磁层里,无数带电粒子,以巨大的、宽阔的带状形式环绕地球轨道运动。它们的运动是有规律的,因为它受相对稳定的地球磁场的控制。这条辐射带是美国发射的人造卫星探险者一号发现的,这是太空时代最早的成就之一。

辐射带里的带电粒子实际上是以复杂的螺旋状形式运动的。它们从北往南来回运动,同时它们整体缓慢地沿地球漂移。

当太阳磁场特别强的时候,地球磁层受到压缩。受束缚的粒子带被推挤而移近地球。科学家还不能肯定著名的北极光和南极光形成的原因。有一种解释是,在受束缚的粒子被迫进入地球大气层的时候,它们与那里的粒子相碰撞而产生大量的能量交换。这些能转变为光,从而出现奇异的极光。

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问题描述:

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解析:

地球磁场是怎样产生的?为什么又会南北 磁极翻转?对地球磁场起源的探索,早在公元1600年前后就已经开始了。大家都会知道,有电荷在运动才会产生磁场,因此地球的磁场应该与地球内部的带电结构有关。

通常物质所带的正电和负电是相等数量的,但由于地球核心物质受到的压力较大,温度也较高,约6000°C,内部有大量的铁磁质元素,物质变成带电量不等的离子体,即原子中的电子克服原子核的引力,变成自由电子,加上由于地核中物质受着巨大的压力作用,自由电子趋于朝压力较低的地幔,使地核处于带正电状态,地幔附近处于带负电状态,情况就象是一个巨大的“原子”。

科学家相信,由于地核的体积极大,温度和压力又相对较高,使地层的导电率极高,使得电流就如同存在于没有电阻的线圈中,可以永不消失地在其中流动,这使地球形成了一个磁场强度较稳定的南北磁极。另外,电子的分布位置并不是固定不变的,并会因许多的因素影响下会发生变化,再加上太阳和月亮 的引力作用,地核的自转与地壳和地幔并不同步,这会产生一强大的交变电磁场,地球磁场的南北磁极因而发生一种低速运动,造成地球的南北磁极翻转。

太阳和木星亦具有很强的磁场,其中木星的磁场强度是地球磁场的20至40倍。太阳和木星上的元素主要是氢和少量的氦、氧等这类较轻的元素,与地球不同,其内部并没有大量的铁磁质元素,那么,太阳和 木星的磁场为何比地球还强呢?木星内部的温度约为30000°C左右,压力也比地球内部高的多,太阳内部的 压力、温度还要更高。这使太阳和木星内部产生更加广阔的电子壳层,再加上木星的自转速度较快,其自 转一周的时间约10小时,故此其磁场强度自然也要比地球高的强。

事实上,如果天体的内部温度够高,则天体的磁场强度与其内部是否含有铁、钴、镍等铁磁质元素无关。由于太阳、木星内部的压力、温度远高于地球,因此,太阳、木星上的磁场要比地球磁场强的多。而火星、水星的磁 场比地球磁场弱,则说明火星、水星内部的压力、温度远低于地球。

地磁场及其特性

地球的磁性, 是地球内部的物理性质之一。地球是一个大磁体, 在其周围形成磁场, 即表现出磁力作用的空间, 称作地磁场。它和一个置于地心的磁偶极子的磁场很近似, 这是地磁场的最基本特性。地磁场强度很弱, 这是地磁场的另一特性, 在最强的两极其强度不到10-4(T), 平均强度约为0.6x10-4(T), 而它随地点或时间的变化就更小, 因此常用(γ), 即10 -9(T)做为磁场强度单位。


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