分类: 物理 常识词典 编辑 : 常识 发布 : 12-09

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中国人最早发现地磁现象并加以应用，从传说时代开始就知道将天然磁石磨成指南针，用於辨别方向。宋朝学者沈括（约1031-1095）《梦溪笔谈》：「以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。」是最早有关磁偏角的记载。罗盘传入西方之後，西方学者陆续分析地球磁场，提出成因解释与数学分析，并利用古地磁学证据，奠定大陆漂移、海底扩张学说的基础。

地球磁场的基本要素，包括总强度、水平分量、南北分量、东西分量、垂直分量、磁偏角及磁倾角。通常以总强度、磁偏角与磁倾角来描述某一点的地磁场大小与方向。地球磁场可分为外部磁场和内部磁场。外部磁场主要受到具有高导电性电浆的太阳风影响，太阳风与地球的偶极磁场发生作用，把地球磁场压缩且局限於一定区域内，这个区域就叫磁圈，保护地球上生物免受太阳风的辐射威胁。内部磁场占地球磁场99%以上，可分为偶极子场及非偶极子场。偶极子场可将地球视为一对磁偶置於地心之均匀磁化球体；非偶极子场只占全磁场强度的5%，且具有区域性。

地球磁场的强度和方向会随时间而变化，可分为起源於地球内部主磁场的长期变化及源自地球外部的短期变化。长期变化包括磁极向西漂移和磁极反转的现象，这些长期变化资料运用於研究古地磁学。短期变化主要受到太阳及月亮的影响，最常见的现象是地磁场日变化和磁暴。日变化是因太阳的幅射作用，使电离层电流强度发生变化而影响地球磁场。磁暴是具有高导电性的电浆压缩地球磁场，使得地球磁场发生剧烈且不规则的改变。磁暴会干扰电波通讯，磁暴期间所产生的极光现象，甚至在中纬度都可以观测到。

测量地球磁场的强度，早期是利用机械式的仪器来进行磁力测量。1950年起，大都采用质子进动磁力仪进行磁力测勘。磁力仪的感应器内有线圈，线圈内装满煤油、酒精、水等富含氢的水溶液，线圈通以强电流会产生感应磁场，液体内的氢质子会顺着此感应磁场排列。当电流中断後，氢质子会自旋到地球磁场的方向，质子自旋所产生的频率被线圈量测到，再乘上质子磁旋率，就可获得地球磁场强度。

台湾地区的地磁测量，多於海上测量，陆上测量是中国石油公司（今台湾中油公司）在西部平原及麓山带探勘油矿时所进行。台湾中部及高山地区，仍缺乏地磁的实测资料。2003年，中央大学与中央研究院地球科学研究所共同规画，以8个月的时间进行全岛地磁测量，绘制台湾地区地磁异常图，并探讨其在地体构造的含义。

台湾最早的地磁场连续观测站，是1965年交通部电波研究实验室在桃园县仑坪设置，观测台湾的背景地磁场，并提供国际地磁及高空物理学会（International Association of Geomagnetism and Aeronomy, IAGA）计算地球磁场模型时使用，并可研究太空环境变化对於地磁扰动的影响。地磁场连续观测资料常被用於地震前兆研究。中央气象局在台湾地震较频繁的地区，共装设11个地磁场连续观测站，进行磁场变化与地震活动关联性的研究。在中正大学内建置磁通量磁力连续观测站，以监测梅山断层的活动。

中文关键字：质子进动磁力仪 , 磁层 , 磁暴 , 极光 , 自激发电机

英文关键字proton precession magnetometer , magnetosphere , magnetic storm , aurora , self-excited geodynamo

参考资料

Lowrie, W. 1997. Fundamentals of Geophysics. Cambridge: Cambridge University Press.王乾盈。2006。《基础地球科学》。台北：全华科技。管志宁。2005。《地磁场与磁力勘探》。北京：地质出版社。 USGS Earthquake Hazards Program。earthquak/。

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