之前会有怎样的征兆。
尽管人们目前还不能预测下次地磁倒转的时间,科学家还是建议大家不必要对此担心。“对于上次地磁倒转对地面环境和生物究竟造成了多大的影响,迄今没有明确的结论。因此,下一次究竟会发生怎么样的事情,现在也没有办法下定论。但依据以往测定的古地磁数据,有一点可以肯定,就是倒转的过程中几乎不可能出现零磁力的状况,只存在磁力变小的可能。”徐文耀说。
徐文耀介绍,所谓磁力“变得很弱”,指的也就是减小到现在的一半或者1/3左右,这的确会影响一些高能粒子,它们在正常情况下由于地磁作用进入不了地面附近,这时可能会下降得低一些,但由于还不是零磁力,这些有害高能射线就不可能在大气中直进直出。
徐文耀认为,此前有关地磁倒转这一话题的一些报道太绝对、太夸张了。“对这么一个长期的地质事件,即使‘很快’就发生,跟人的一生相比,也是很遥远的事情。我们现在的担忧可以说是杞人忧天。在这么长时间缓慢发生的变化中,或许人类可以通过进化来适应它,甚至它还能给人类带来好处呢。”
地磁场的漂移运动和强度变化
DRIFTS AND INTENSITY VARIATIONS OF THE GEOMAGNETIC FIELD
<<地球物理学报 >>2001年04期 徐文耀 , 魏自刚
在修正了Briggs提出的移动变形图案相关分析法基础上,对全球非偶极子磁场以及6个行星尺度磁异常区的漂移特性和强度变化进行了研究.结果表明,在1900-2000年期间,全球非偶极子磁场以0.15°/a的平均速度向西漂移,强度累计增长了29%;6个行星尺度异常区的西漂运动存在明显差异,其中漂移最快的是赤道附近的非洲异常,平均西漂速度为0.26°/a,其次是南半球的澳大利亚异常(0.23°/a),最慢的是欧亚异常(0.09°/a).除西漂外,大多数异常区还有较小的北向漂移.在1940-1955年期间北半球的欧亚、北美和北大西洋3个异常区以及赤道地区的非洲异常几乎同时由西漂或西南漂转为西北向漂移;紧接着,南半球的南大西洋和澳大利亚两个异常区的漂移特征也发生明显变化,主要是漂移明显减慢,而不是漂移方向的转折.在6个异常区中,澳大利亚、南大西洋、非洲和欧亚4个异常区的强度有明显增加,而北美和北大西洋两个异常区的强度则显示了减小的趋势.
地磁导航技术及其应用
<<飞航导弹 >>2004年02期 张纯学
地磁学是地球物理学的一个主要组成部分.地球磁场跟地球引力场一样, 是一个地球物理场, 它是由基本磁场与变化磁场两部分组成.基本磁场来源于地球内部.现在一般认为, 地磁场是由处于地幔之下﹑地核外层的高温液态铁镍环流引起的.
中国地磁测量、地磁图和地磁场模型的回顾
REVIEW OF GEOMAGNETIC SURVEYS, GEOMAGNETIC CHARTS AND GEOMAGNETIC FIELD MODELS IN CHINA
<<地球物理学报 >>2002年z1期 安振昌
系统回顾中国地磁测量、地磁图和地磁场模型的发展过程.我国每10a(1950-2000年)进行一次全国范围的三分量地磁测量(磁偏角、磁倾角、水平强度或总强度),并出版相应年代的中国地磁图.还出版了1965.0年青藏高原地磁图、1980.0年青海省地磁图以及1990.0年中国海域地磁偏角图.地磁场模型包括多项式模型、矩谐模型、冠谐模型和曲面样条函数模型.根据相同的地磁资料,分别计算1950-2000年中国地磁场的多项式模型和冠谐模型.
地磁场高斯理论
编辑本段
正文
编辑本段 表述地磁场的一种数学理论。1839年,C.F.高斯把球谐函数分析方法应用于地磁场,得出了地磁场的数学表达形式,奠定了地磁学的数理基础。 按照高斯理论,磁势W应满足拉普拉斯方程,它的解为:
式中r是径向距离;α是地球半径;λ是经度,θ是余纬;g嬙和h嬙是内源场的高斯系数;g
嚰和h嚰是外源场的高斯系数;P嬘(cosθ)是施密特形式的缔合勒让德函数,它与一般的缔合
勒让德函数Pn,m(cosθ)的关系为:
,
,
其中
,
而Pn(cosθ)是勒让德函数。
由磁势与磁场的关系可以得到地磁场的北向强度 X、东向强度Y 和垂直强度Z 的表达式:
当取r=α时,即为地面上磁场强度的表达式。 由球谐函数的正交性有:
这样,由垂直强度的表达式和正交性,可以得到
由地磁场的北向强度和东向强度可得到类似的公式。因此,如已知Z和X、Y的地面分布的实测值,就可按上述公式求出各阶高斯系数,并把内外源场分开。在确定某一阶高斯系数时,同其他阶高斯系数是否已经求出无关,即各阶高斯系数之间是互相独立的。若取高斯级数至 n阶,则共有2n(n+2)个高斯系数,需要2n(n+2)个独立方程来求解。实际上由得到的地面观测资料建立的方程远大于这一数目,这就可以运用最小二乘准则求解,使系数的精度得以保证。
确定高斯系数的实际计算是根据磁场强度X、Y和 Z的表达式,利用观测资料求解g
嬘和h嬘的线性代数方程组。但必须有足够的测点,且测点的位置在全球有均匀合理的分布,
才能近似满足球谐函数的正交性,以保证各阶高斯系数的独立性。实际结果表明,级数的收敛是迅速的,n=1的项约占90%,这就保证高斯理论能够应用于地磁场的实际分析工作。 高斯分析的结果表明,地面地磁场的绝大部分来源于地球内部,外源磁场只占千分之几。高斯分析的理论意义就在于,除了给出地磁场的严格数学表述外,还从理论上证明了地磁场主要来源于地球内部这一多年来的假设。
自高斯理论提出后,许多学者利用各种类型的地磁资料和处理方法作球谐分析,计算了相应的高斯系数。但过去这方面的工作缺乏国际间的合作,各方面的分析结果有明显的差异。为了客观地反映全球地磁场的基本特点,1964年世界地磁测量会议强调指出,国际上应采用统一的国际地磁参考场(IGRF)。国际地磁学和高空大气学协会(IAGA)除成立世界地磁测量 (WMS)的国际合作机构以协调各国地磁测量任务外,还于1968年召开专门会议,通过了1965.0年的国际地磁参考场。这个国际地磁参考场给出了直到n=8的共80个高斯系数(G
囓)。 同时给出了各高斯系数的年变率。它的有效使用期为1965.0~1975.0年,各年代的高
斯系数的计算公式为:
,
t0为1965.0年,G嬘为高斯系数的年变率。在1975年举行的国际大地测量学和地球物理学联合会(IUGG)上,IAGA通过了国际地磁参考场新的模式,它也取n=8共80个高斯系数和相应的年变率,其有效使用期为1975.0~1980.0年。1981年的IAGA会议上提出了1980.0年的地磁场模型。但国际地磁参考场目前尚未起到统一的作用,一些国家还各自给出并使用自己的全球地磁场模型。现在有关的国际机构正从理论和数据处理方法上努力探索新的途径,以致力于完善并真正统一这些模型。
高斯级数n=1项相当于地心偶极子磁场,剩余的部分称为非偶极子磁场。在非偶极子磁场中,n=2和n=3的项也占主要部分。从各年代的高斯系数中还可了解到地磁场长期变化的情况。 地磁图
编辑本段
正文
编辑本段 表示地磁场和地磁场长期变化分布的图件。它是根据各测点在同一时间的磁测资料绘制成的。地磁图是在地图上绘制地磁要素的等值线和等变线(可以把等值线和等变线画在同一张图上,也可以分别画在两张图上)。
地磁图可分为基本磁场图、正常磁场图和异常磁场图。①基本磁场图。根据各个测点归算的测量资料绘制的地磁图。它不仅反映地磁场在地面上的趋势变化,而且也反映出地磁场在地面上的异常变化。中国和其他许多国家都出版基本磁场图。只要地磁资料精度较高,测
点分布比较合理,而且密度适当,就能绘制出比较准确的基本磁场图。②正常磁场图。主要是根据地磁场模型绘制的,有时也可以通过多次光滑基本磁场图的等值线和等变线的办法得到,即把地磁场中来自地球浅层的部分资料滤掉,只剩下来自地球深部的部分,所以它的等值线是光滑的。③异常磁场图。是根据各个测点的异常值绘制而成的。根据地磁图表示地理范围的大小,地磁图又可分为区域地磁图和世界地磁图。
编绘地磁图时,要根据地磁图的用途选择适当的投影,根据地磁测点的密度和地磁资料的精度,选取适当的比例尺和等值线的间隔。编绘地磁图的方法主要有两种:一种是图解法,一种是解析法。图解法主要是用来获得基本磁场图和异常磁场图,它是用内插法寻找等值点,并在误差范围内适当地描绘光滑的等值线,从而得到等值线图。解析法是根据地磁场模型绘制地磁图,根据地磁场的泰勒多项式模型,绘制局部地区的正常磁场图,根据地磁场的球谐模型,绘制全球范围的正常磁场图。
中国先后出版了1950.0年、1960.0年、1970.0年和1980.0年的中国地磁图,以及1965.0年的青藏高原地磁图和1980.0年的青海省地磁图。其中包括磁偏角、磁倾角、水平强度、垂直强度和总强度等地磁要素的地磁图。
英国、美国和苏联出版世界地磁图。英国和美国每10年出版一次全部7个地磁要素的世界地磁图,如1965.0年和1975.0年的世界地磁图;每5年出版一次磁偏角世界地磁图,如1970.0年、1975.0年和1980.0年的磁偏角世界地磁图。苏联每 5年出版一次磁偏角、磁倾角、水平强度、垂直强度和总强度的世界地磁图。
地磁图在实际应用和理论研究中都具有重要作用。地磁图在航空、航海、地质普查和矿产资源勘探中都有广泛的应用。地磁图是研究地磁场时空分布规律的基本图件,也为地震预报和磁层物理等研究提供必要的资料。