基本介紹
- 中文名：地磁分量
- 外文名：The magnetic component
- 釋義：地球磁場方向和大小的物理量
- 公式：不詳
定義,矢量坐標,地磁要素,地磁場水平分量,概念,地磁場,
定義
geomagnetic element 表示地球磁場方向和大小的物理量。地表某點的地磁場強度是個矢量，用T表示。研究這個矢量的參考坐標系選擇如下：坐標系的原點。位於研究點；x軸指向地理北， y軸指向地理東；z軸垂直向下，指向地心。在此坐際系中矢量T在水平面的投影與x軸的夾角(即T的方位角)，稱為偏磁角(D)。矢量T的傾角，稱為磁傾角(I)。矢量T在坐標系的xoy水平面上及沿各坐標軸的投影H、X、Y和Z分別稱為水平分量，北分量(x分量)、東分量(y分量)和垂直分量(z分量)。磁偏角、磁頓角、總磁場強度(T)及共各個分量，統稱為地磁要素。地磁要素隨時間而不斷發生變化。確定某一點的磁場情況，需要三個要素，常用的是磁傾角、磁偏角和水平分量。
矢量坐標
研究地磁分量這個矢量的參考坐標系選擇如下：坐標系的原點。位於研究點；x軸指向地理北， y軸指向地理東；z軸垂直向下，指向地心。在此座際系中矢量T在水平面的投影與x軸的夾角(即T的方位角)，稱為偏磁角(D)。矢量T的傾角，稱為磁傾角(I)。矢量T在坐標系的xoy水平面上及沿各坐標軸的投影H、X、Y和Z分別稱為水平分量，北分量(x分量)、東分量(y分量)和垂直分量(Z分量)。
地磁要素
磁偏角、磁頓角、總磁場強度(T)及共各個分量，統稱為地磁要素。地磁要素隨時間而不斷發生變化。確定某一點的磁場情況，需要三個要素，常用的是磁傾角、磁偏角和水平分量。
地磁要素是描述某點地磁場大小和方向的物理量。地磁要素常用的有7個，但確定一個向量有3個獨立的分量就夠了。O為測點，在直角坐標系中Ox指地理北，Oy指地理東，Oz垂直向下。F為地磁場總強度；H為F在水平面內的投影，稱為水平強度或水平分量；X為H在Ox軸上的投影，稱為北向強度或北向分量；у為H在Oy軸上的投影，稱為東向強度或東向分量；Z為F在Oz軸上的投影，稱為垂直強度或垂直分量；D為H偏離Ox軸即偏離地理北的角度，稱為磁偏角，H向東偏為正；I為F同水平面的夾角，稱為磁傾角，F向下傾為正。
各地磁要素之間有下列的關係：
X=HcosD Y=HsinD Z=HtgI
H2=X2+Y2 F2=H2+Z2=X2+Y2+Z2
H=FcosI Z=FsinI X=FcosDcosI
Y=FsinDcosI
各地磁要素之間有下列的關係：
X=HcosD Y=HsinD Z=HtgI
H2=X2+Y2 F2=H2+Z2=X2+Y2+Z2
H=FcosI Z=FsinI X=FcosDcosI
Y=FsinDcosI
所以7個要素之中，只能選3個做為獨立的，其餘各要素都可以由它們推算出來。例如，可以測定球坐標系的 F、D、I，或柱坐標系的H、D、Z，或直角坐標系的X、Y、Z。野外一般測量 H、D、I或F、H、D，而地磁台一般記錄H、D、Z或X、Y、Z。
地磁要素F、H、X、Y、Z的單位過去常用伽馬，其符號為γ，1γ=10E-9特〔斯拉〕，即1納特。
地磁要素F、H、X、Y、Z的單位過去常用伽馬，其符號為γ，1γ=10E-9特〔斯拉〕，即1納特。
地磁場水平分量
地球上除高緯度地區以外，大部分地區地磁場水平分量是大致指北的，這個方向稱為磁北。中國由南到北，水平分量逐漸減小，約從0.04到0.02毫特[斯拉]。
概念
地磁場水平分量（horizontal component of geomagnetic field）是指地磁場的總磁場強度矢量T在參考坐標系的XOY水平面上的投影，稱為地磁場水平分量，通常用符號H表示。水平分量的數值在赤道附近最大，約為0.03～0.04毫特[斯拉]，由赤道向兩極數值逐漸減小，兩極為零。
地磁場水平分量是地磁場的磁場強度在其水平方向的分量，是地磁場的三要素之一。通常用H∥表示。在鉛直方向的分量叫做鉛垂強度，通常用符號H⊥表示。如果某處的地磁場強度為H，則：H∥=Hcosθ，H⊥=Hsinθ，式中θ為該處的磁傾角。
地磁場
地球周圍空間的磁場分為近地面磁場和高空磁場。近地面磁場一般指上地幔到約1000公里以下這部分空間的磁場。如果不加特指，地球的磁場就是描述近地面磁場，而離地面600～1000公里以上往外延伸的高空磁場則被稱為磁層。
偶極磁場——地球的磁場是偶極磁場，主要來源於內部(圖1)。根據1975年測量，地磁南極位於北半球76.°2N，100.°6W，習慣上稱作北磁極；地磁北極位於南半球65.°8S，139.°4E，習慣上稱作南磁極。磁軸和地軸相交11.°5，磁極位置的磁場強度約比赤道處的磁場強度高出一倍左右，並且磁極的位置不斷變化。通常用地磁強度表示磁場的強弱，單位是伽瑪(1伽瑪=10奧斯特，定義單位磁極在磁場中受1達因的磁場力，則磁場強度是1奧斯特)，地球平均地磁強度為50000伽瑪，在太陽系中比起水星、金星、火星的磁場，地球的磁場強很多，但比起其他大行星又弱。地球磁場不穩定，有短期變化和長期變化。短期變化有日變化、月變化、季節變化以及太陽風引起的變化，這些變化都與地球在太陽系中的位置和自轉公轉運動有關；長期變化主要表現在磁極的位置不斷改變。根據地質時代岩石的剩餘磁性測定，磁極曾發生過多次倒轉。至於倒轉產生的原因，至今還僅停留在“假說”階段，沒有形成完整的理論。
圖1地球的偶極磁場
磁層——由於太陽上發出持續不斷的穩定粒子流(叫做太陽風)影響地球磁場，並把地磁場限制在一定的空間，使地球的偶極磁場到了高空中不能無限制地向外擴張，這樣形成的磁場空間就是“磁層”。由於太陽風的影響，正對太陽風與背對太陽風兩面不同，正對太陽風一面，磁層達到10個地球半徑處，當太陽活動激烈時，太陽風增強，可把磁層邊緣壓到5～7個地球半徑。磁層和太陽風前沿 (激波面) 之間的區域叫“磁鞘”，約3～4個地球半徑。在背向太陽風的一面，磁層可以達到幾百甚至1000個地球半徑，形成圓柱形尾巴。圓柱中間地球赤道中面區域，由於磁力線互相抵消，成為“中性片”，從中性片到磁層邊緣約22個地球半徑。在磁層邊界處地球磁場強度已減少到幾十伽瑪，磁層以外將不屬於地球磁場而成為行星際空間磁場了 (圖2)。
圖2 地球的磁層和輻射帶
輻射帶——地磁場在磁層範圍內俘獲太陽風的帶電粒子，形成兩個“地球輻射帶”，又叫“范·艾倫輻射帶”，位於中、低磁場緯度的上空。內輻射帶在赤道平面距地面約1～2地球半徑，主要在地磁低緯40°以內，外輻射帶在赤道平面距地面3～4地球半徑處，可以延伸到地磁緯度50°～70°的區域，這兩個輻射帶沒有明顯的界限，常隨太陽活動而變化其範圍。兩個輻射帶主要是由地球磁場俘獲太陽風的質子和電子組成，但能量很強。內輻射帶主要由高能質子其次是中、低能的電子組成; 外輻射帶主要是高能電子其次是低能質子組成。兩個輻射帶套在地球周圍，對人類活動起保護作用，阻擋太陽風，使人們不致受宇宙線的轟擊，使地球上生物得以生存。由於極區沒有這種保護，極區飛行要特別防止高能粒子的轟擊，因而有必要作太陽活動預報以掌握高能粒子襲擊的規律和強度範圍，並保證安全。
