第七节　地　磁

地磁场类似磁铁棒，但是这种相似只是粗略的比拟。磁铁棒或其他永久磁铁的磁场是由铁原子中的电子有序运动而形成的。然而，地核的温度高于铁的居里点（磁性转变点，指材料可在铁磁体和顺磁体间改变的温度），铁原子的电子轨道的方向会变得随机化，这样的随机化会使得物质失去它的磁场。因此地磁场的成因并不是由于有磁性的铁矿，主要的因素可能是电流（地电流）。另一项地磁场与磁棒不同的特征是地磁场的磁圈。磁圈与地球有一段距离，与地磁场表面有关。此外，在地核中的磁化组成成分是转动的而不是静止的。

一、地磁的定义

地磁是地球所具有的磁性现象。罗盘指南和磁力探矿都是地磁的利用。它又称“地球磁场”或“地磁场”，指地球周围空间分布的磁场。地球磁场近似于一个位于地球中心的磁偶极子的磁场。它的磁南极（S）大致指向地理北极附近，磁北极（N）大致指向地理南极附近。地表各处地磁场的方向和强度都因地而异。赤道附近磁场最小（约为0.3～0.4奥斯特），两极最强（约为0.7奥斯特）。其磁力线分布特点是赤道附近磁场的方向是水平的，两极附近则与地表垂直。地球表面的磁场因受到各种因素的影响而随时间发生变化。地磁的南北极与地理上的南北极相反。

二、地磁场产生原因

人类自从发现有地磁现象存在，就开始探索地磁起源的问题。最早、最朴素的想法认为，地球是一块大磁体，北极是磁体的N极，南极是磁体的S极。这种想法不但中国古代有，在西方1600年以前的吉尔伯特也提出过这样的论点。

但是这种论点有片面性，地球本身是个大磁体，这说明地磁场纯粹起源于地球内部，那么地磁场的产生有没有地球外部的原因呢？地球在太阳系中运行，太阳的磁场，会影响它吗？地球在太阳系中最初生成的时刻，太阳的磁场会在形成地磁场的过程中起到什么作用呢？通过卫星和宇宙飞船对空间环境的探测，从目前的资料来看，虽然太阳黑子引起的电磁亚暴会剧烈地干扰地磁场，但是可以排除地磁场形成有外部原因。

那么地磁场产生的内部原因究竟是什么呢？

一种说法认为，地球内部有一个巨大的磁铁矿，由于它的存在，使地球成为一个大磁体。这种想象很快被否定了。因为即使地球核心确实充满着铁、镍等物质，但是这些铁磁物质在温度升高到居里点760摄氏度以后，就会丧失磁性。尤其是地心的温度高达五六千摄氏度，熔融的铁、镍物质早就失去了磁性。因而不可能构成地球大磁体。

第二种看法是认为地球的环形电流产生了地球的磁场。因为地心温度很高，铁镍等物质呈现熔融状态，随着地球的自转，这些铁镍物质也被带动着一起旋转起来，使物质内部的电子或带电微粒形成了定向运动。这样形成的环形电流，必定像通电的螺旋管一样，产生地磁场。

第三种看法认为，是地球内部导电流体与地球内部磁场相互作用的结果，也就是说，地球内部本来就有一个磁场，由于地球自转，带动金属物质旋转，于是产生感应电流。这种感应电流又产生了地球的外磁场。因此这种说法又称做“地球发电机理论”。

地球的磁场

目前科学界较认可的理论就是这一“地球发电机”理论。在地球炙热外核中，液态的铁、镍及其氧化物不断地流动，且以约每秒0.5毫米的速度向外部较低的边缘部分流动，如同在一条电缆线内部一样，在地心熔岩金属层中，也会被原有的地球磁场感应出一股电流，而感应电流又制造出一个新的磁场。这种自激发电生磁所产生的循环，同样发生在每座发电机中。电脑的模拟测试，有力地论证了这一原理。

美国乔治亚大学的化学教授查理·麦尔敦和地质学教授吉亚迪尼提出了地磁场形成的另一种理论。他们推测：月球万有引力对地球中心固态的部份有一种持续的牵引作用，因此被熔融液态金属围绕的地核会由于其位移而产生持续的摩擦，在赤道上造成1000万千瓦的热效应和1兆安培的电流。因此流动于其间的电流会产生磁场，它同时也是造成高温地热的放射性蜕变的原因。他们还以太阳系中其他行星的观察资料来支持他们的理论，如水星没有卫星就没有显著的磁场被发现。