地球磁場分布-地球周圍空間分布的磁場

地球磁場由基本磁場、外源磁場和磁異常三部分組成。

基本磁場也叫正常場。占地球磁場的99%以上�；�本磁場主要由地核內電流的對流形成．它是一種內源磁場。

外源磁場是起源于地球外部并疊加在基本磁場上的各種短期磁變化。主要有：與太陽黑子活動周期一致的磁變化；日變化，日變化與太陽輻射對高空電離層的影響有關；磁暴。

科學家們在對地球磁場的研究中發現，地球磁場是變化的，不僅強度不恒定，而且磁極也在發生變化，每隔一段時間就要發生一次磁極倒轉現象。早在二十世紀初，法國科學家布律內就發現，70萬年前地球磁場曾發生過倒轉。1928年，日本科學家松山基范也得出了同樣的研究結果。第二次世界大戰后，隨著古地磁研究的迅速發展，人們獲得了越來越多的地球磁場倒轉證據。如巖漿在冷卻凝固成巖石時，會受到地球磁場的磁化而保留著像磁鐵一樣的磁性，其磁場方向和成巖時的地球磁場方向一致�？茖W家在研究中發現，有些巖石的磁場方向與現代地球磁場方向相同，而有些巖石的磁場方向與現代地球磁場方向正好相反�？茖W工作者通過陸上巖石和海底沉積物的磁力測定，及洋底磁異常條帶的分析終于發現，在過去的7600萬年間，地球曾發生過171次磁極倒轉。距今最近的一次發生在70萬年前，正如布律內所指出的那樣。

根據地球磁場起源理論，地球磁場磁極之所以發生倒轉，是由地核自轉角速度發生變化而引起的。地殼和地核的自轉速度是不同步的，現階段地核的自轉速度大于地殼的自轉速度。然而，40億年前，情況卻不是這樣，那時地球表面呈熔融狀態，月球也剛剛被俘獲，地球從里到外的自轉速度是一致的，地球表面不存在磁場。但是，隨著地球向月球傳輸角動量，地球的自轉角速度越來越小。同時，地球也漸漸形成了地殼、地幔和地核三層結構。地球自轉角動量的變化首先反映在地殼上，出現了地殼自轉速度小于地核自轉速度的情形。這時，在地球表面第一次可以感受到磁場的存在，地核以大于地殼的自轉速度形成了地球磁場。按照左手定則，磁場的N極在地理南極附近，磁場的S極在地理北極附近。地殼與地核自轉角速度不同步，這種情形并不能長久地保持下去，地核必然通過地幔軟流層物質向地殼傳輸角動量，其結果是地核的自轉角速度逐漸減小，地殼的自轉角速度逐漸增大。當地殼與地核的自轉角速度此增彼減而最終一致時，地球磁場就會在地球表面消失。地核與地殼間的角動量傳輸并不會到此為止，在慣性的作用下，地殼的自轉角速度還在繼續增大，地核的自轉角速度繼續減小，于是出現了地殼自轉角速度大于地核自轉角速度的情形。這時，在地球表面就會感受到來自地核逆地球自轉方向的旋轉質量場效應。按照左手定則判斷，新形成的地球磁場的N極在地理北極附近，S極在地理南極附近。從較長的時期看，整個地球的自轉速度處在減速狀態，但地殼與地核間的相對速度卻是呈周期性變化的，這就是每隔一段時間地球磁場就要發生一次倒轉的原因。

據測定，地球磁場發生倒轉前有明顯的預兆，地球的磁場強度減弱直至為零，隨后，約需一萬年的光景，磁場強度才緩緩恢復，但是，磁場方向卻完全相反。地球磁場強度有逐漸減弱的趨勢，在過去的4000年中，北美洲的磁場強度已減弱了50%，這說明地核相對地殼的速度差正在縮小。值得說明的是，無論地球表面測得的地球磁場方向如何發生變化，但是，在太空中地球磁場的方向卻始終是不變的。因為在太空中測得的地球磁場，是整個地球自轉產生的旋轉質量場效應，并不會因為地殼與地核相對速度的改變而發生變化。根據左手定則，在太空中測得的地球磁場的N方向始終在地理南極上空。

在電磁感應效應中，通電導體產生的磁場強度與電流強度成正比，即與導體內“定向移動”的自由電子數目成正比。而每個電子的自旋角動量又是恒定的，所以磁場強度實際上是與所有電子的自旋角動量之和成正比。同理，宏觀物體產生的磁場強度，也應與旋轉質量場的角動量成正比，即與物體的質量和自旋角速度成正比，與質量場的旋轉半徑（觀測點到物體質心的距離）成反比。