地磁场的基本要素

时间：2021.08.20 发布人：mugxvi
地磁场的基本要素

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第1个回答

用户名：匿名用户  

地磁场（习惯上用F表示）是失量场，由三个“要素”才能确切描述它在地面任一点的方向和大小。有三种办法选定三要素。一种办法是取垂直分量Z、水平分量h**和磁偏角D。D是水平分量的方向（即磁北和地理北之间的夹角）。另杆味教食承单留给既处误一种办法是取总场强度，它对水平面的倾角I和磁偏角D。第三种办法是取地磁场的北分量X、东分量Y和垂直向下分量Z。

X、Y意王哥击打段我知督陆争、Z、D、I、h**及F，都是地磁要素。它们之间的关系可以从图7-11建立起来。利用以下关系式，可以实现各要素之间的转换：

固体地球物理学概吗加各论


图7-11地磁要素示问答意图

如图7-11所示，通过F和的宣山独h**的垂直平面叫地磁子午面，周而XZ平面就是地理子午面。在上述七个要素中，只有三个是独立的。如果知道其中任意三个，那么其余四个也可以计算出来。一般在地磁台上，直接由仪器记录的要素通常是h**、Z、D。在航空磁测和卫星磁测中，通常是测量F。

为了观察研究地磁场的分布，时常在地图上将某一地磁要素相等的点，用曲线春剂率的财文连接起来，形成各种等值线图，简称地磁等值图，如等磁偏图、等磁倾图、等磁力图等。但是，一个地区的地磁测量时常不是短时期能完成的，所以制作运据形视何源布帝降等值图时，还必须将不同时间的观测值，按照地磁场随时间的变化规律，归算到同一时间；而且，由于观测点分布不均匀，通常采用高斯球谐分析的方法，得出走高斯系数后，按一定公式算出磁场分布，然后绘出各种等值图。这种图反映的是地球磁场总特征，因而可以作为大陆磁测或区域磁测的参考。

表达地磁场的模式有术乐果白完红名打超三种，第一种是用球谐级数表示地磁场石损件虽斗翻德分布，叫球谐模式；第二种是用若干个偶拿干极子表示地磁场分布，叫作偶极子模式；第三种是用若干电流环表示地磁场分布，叫作电流环模式。一般地说，球谐分析是最常用的方法，但是，球谐模式不能反映地磁场场源的实际状况须倍没之高专滑句节的，这是球谐分析方法的不足之处。偶极子模式和电流环模式有助于阐明地磁场及其长期变九者化的起源。目前，偶极子模式不仅穿绝论答世务较波可以表示全球范围的地磁洲答婷过怀鸡伟袁为场及长期变化，而且也可以表示地球上某一局部地区的相应分布。

地表和高空地磁场的观测表明，地磁场与一个均匀磁化球体磁场相似，且与置于地心的一个磁偶极子磁场等效。磁偶极子的磁轴与地球的自转轴之间存在一夹角（11.5°左右），其磁矩约为7905×1023A·m2。球谐分析表明，地磁场的99.5%源于地球**，约80%源于地心偶极子，该偶极子磁轴的延线与地面相交于两点，称为南、北地磁极。磁倾角为0的等值线处为磁赤道，它与地理赤道的位置相近，但不重合。这个偶极子约80%属于沿地球自转轴的偶极子，而剩余部分则为地球赤道面内的单偶极子和多偶极子（图7-12）。

图7-12磁赤道、磁极和自转轴关系示意图

利用球坐标r、θ、λ、r为与地心的距离，θ为地理纬度，λ为经度，地球磁场限谈族干卷存项缩善F可用磁位V表示：

F=—▽V（7-53）

因为V满足拉普拉私程，它可以用球谐函数表示为

固体地球物理学滑孔块概论

其中：a为地球的赤道半径；（cosθ）为缔合勒让德函数；系数、相应于内源所**生的主田直之马生特投历究愿磁场；、相应于外源所**生的磁场，它们的量纲均与磁场强度相同。

地磁场的三个分量分别为

固体地球物理学概论

把式（7-54）代入式（7-55），并用全球的X、Y、Z或是其他的地磁要素测量值，可求得、、、等系数。高斯（Gauss）于1839年首先采用这样方法进行分析。结果表明、比、要小很多，间接明了地磁场主要是由内源所引起的，且为稳定的，即为基本磁场。、通常称为高斯磁场球谐系数。

高斯以后，许多学者进行了计算。但这些计算所依据的**有限，因而所得结果不足以反映全貌。在1957年的国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）多伦多会议上决定进行全球磁测。根据磁测**，给出1955～1972年的国际地磁参考场，一般称为1965.0年国际地磁参考场或1965.0IGRF。对于基本场和长期变化，各用了80多个球谐系数，计算地磁各要素的空间分布，且将高斯磁场球谐系数每五年更新一次。图7-13就是现代地磁场实测图。

图7-13现代地磁场实测图（1990.0IGRF）

1.等磁倾图

所谓等磁倾图，是地磁倾角I相等的等值线图。

从图7-13（b）可以看到，等磁倾线的分布比较规则，趋势大致与地理纬度平行，即在同一纬度上磁倾角比较接近，磁倾角为零的那条线和地理赤道很接近，即在赤道上的磁针几乎是水平的。由此线向北或向南，倾角都加大，磁针向下倾斜。当磁针几乎竖立起来，即倾角接近90°时，那里的水平强度h**=0，而垂直强度达到最大。

2.等磁偏图

等磁偏图是地磁偏角D相等的等值线图。

从图7-13（c）可以看出，等磁偏值的形状较为复杂。这些等值线的走向与地理经线并不平行，但它们都在南北两个方向汇合，分别汇合于南北磁极。这两个磁极不称为磁偏极而是称为磁倾极，是因为在两极的水平分量h**是不定的，因而磁偏角也是不定的。