据小编了解,地磁场,大家都或多或少有所了解。那地磁场具体指的是什么呢?维持地磁场的物理模式是什么呢?以下,小编将和大家分享地磁场相关知识。
地磁场
地磁场的概述
地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分。基本磁场是地磁场的主要部分,起源于地球内部,比较稳定,属于静磁场部分。变化磁场包括地磁场的各种短期变化,主要起源于地球内部,相对比较微弱。地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。
行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向。人们还可以根据地磁场在地面上分布的特征寻找矿藏。地磁场的变化能影响无线电波的传播。当地磁场受到太阳黑子活动而发生强烈扰动时,远距离通讯将受到严重影响,甚至中断。假如没有地磁场,从太阳发出的强大的带电粒子流(通常叫太阳风),就不会受到地磁场的作用发生偏转而直射地球。在这种高能粒子的轰击下,地球的大气成份可能不是现在的样子,生命将无法存在。所以地磁场这顶“保护伞”对我们来说至关重要。
地磁场强度大约是500-600毫高斯,也就是5-6*E-5特斯拉
地磁场
维持地磁场的物理模式
不管地核内的动力来源如何,只要液核内存在径向运动,由于处于深层的物质具有较小的角动量,内外层物质交换的结果,角动量守恒将使得外层转动角速度变慢而内层变快。从与地球一起转动的坐标系看,径向运动受到科里奥利力的作用。这个力矩在自转轴方向的分量是使内层和外层转动速度发生变化的动力。为考察沿径向的角速度差异的磁流体力学效应,将连续分布的角速度差异简化为具有不同角速度的A和B两层,外层A角速度为ωA,内层B角速度为ωB。设ωB>;ωA,这称为刚体液核模型。设液核中有原始的微弱磁场。考虑到星际磁场弥漫于整个星际空间,这种原始磁场的存在是有可能的。由于磁场的冻结效应,磁力线将随地核一起运动。原始磁场的磁力线将由于A、B两层的差速转动而被拉伸,形成沿绕纬圈方向的磁场。图1a为相对运动从开始经过半周[[Image:]]到一周[[Image: ]]时磁力线被拉伸的过程。自然,随着磁力线的伸长,磁力线反抗这种拉伸的张力也不断增加。这种过程一再反复,直到磁力线张力所产生的恢复力矩与由于对流所产生的机械力矩(科里奥利力)相对平衡时,磁场成为如图1b所示的形态,相对角速度也将维持一个稳定的常数。液核内形成如图1b所示的磁场没有径向分量,磁力线完全位于同一个球面上,这种场称为环型场。图1b所示的环型场在南北半球方向相反。由上述两个力矩的平衡可估计这种环型场的量级。考虑到磁场的冻结效应,传统看法都认为核内将有很强的环型场,布拉德计算得到的环型场可高达500高斯。最近也有人对这种高强度的环型场的存在提出异议。由于环型场没有径向分量,不管它强度多大,对于我们感兴趣的径向分量很强的核外偶极场都不会有所贡献。上述过程对外没有电磁能的输送。以上仅考虑了与径向运动相应的差速转动所产生的磁效应,而没有考虑径向运动本身的磁效应。与差速转动相似,由于冻结效应,径向运动与环型场相互作用又将环型场拖起或拉弯,形成磁力线环。上述科里奥利力V=2r×(V×w),除有沿地球转轴方向的力矩外(使得液核角速度改变),还将有同转轴方向垂直的分量,这个力矩将把磁力线环从纬度方向扭转到子午面内。对向上、向下的运动,所受力矩方向相反;同样在南半球与北半球,这个力矩方向也相反。因此尽管对应于上、下运动的磁力线环方向相反,南北半球的线环方向也不同,但在这一力矩的作用下,子午面内的磁环将是同序的逆时针方向。与环型场不同,被扭曲的磁场已经有了与初始微弱磁场同向的分量,这样的元过程遍布液核各处,统计结果,有可能加强原始微弱磁场。上述过程称为埃尔萨塞-帕克模型。除这个模型外,还有著名的布拉德-格尔曼-利利过程,它与埃尔萨塞模型有相似的物理图像。无论是埃尔萨塞或布拉德模型都可通过求解线性磁流体力学方程,从数学理论上证明稳定发电机的存在。由此可知,即使是大大地简化了的物理图像,也涉及到地核中很复杂的过程。一般发电机过程将涉及地核中更为复杂的湍流运动,因此有人称它为“湍流发电机”。
地磁场
地磁场的倒转
属于非稳态发电机的内容,至今还没有如上述稳态发电机那样全过程的描述。若液核中的对流涡旋运动受到扰动将有可能使磁场极性反转。例如帕克曾证明,若液核中南北纬度25°之间的涡旋运动普遍消失,则地磁场将倒转。也有人主张地磁场倒转是非线性发电机过程的固有性质,即磁场和运动相互耦合,到一定程度线性发电机不再维持,非线性作用将有可能使地磁场倒转。
关于“地磁场”的相关介绍就先到这里了,希望上述分享能够加深大家对地磁场的理解,以便更好挖掘地磁场的作用,转化为人所用。
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