磁铁(又称吸铁石)吸引铁片,就像慈母爱抚孩子一样,所以早期被称为爱心石,以表达爱意。 后来因为某种原因,这个颇为人性化的“心”被去掉了地磁场,取而代之的是左边偏旁的“石头”,就产生了今天的“磁铁”。
古人悬挂磁针来指示南北。 后来我才知道,磁针不是指向南北,而是稍微偏东西向。 这些是引导特性和磁偏置特性。 古人并不理解这种现象,而是将其归因于磁铁的某种“神秘”力量。
磁铁之所以具有导向性,归根结底并不是磁铁本身,而是地球磁场与磁铁之间的相互作用。 对于地磁场的观测,除了固定站的连续记录外,还有海上和高空的磁测量,以及火箭和卫星的观测。 通常记录磁场的垂直分量Z、水平分量H和磁偏角D或磁倾角I。 它们通常被称为地磁元素。
地磁场的分布非常有规律。 磁赤道形成于磁倾角等于0的地方,磁极(北磁极和南磁极)形成于磁倾角等于90°的地方。 地磁极的位置与地理极的位置不重合,这就是磁偏角的原因。
地球磁场具有三个明显的特征。 首先,地球磁场的主要成分(约占80%)由偶极子场提供。 正因为如此,早期的地磁工作者错误地认为地球是一块大磁铁。 事实上,这是由于地球内部的高温和深层岩石缺乏磁性造成的。 其次,非偶极子场的变化中心随着时间的推移有向西移动的趋势,习惯上称为“西移”。 人们对此有不同的解释。 一种观点认为,由于地核内部存在径向流动,根据角动量守恒定律,上升的物质为了保持原有的角动量值而增加其转速,从而形成了地核之间的转速差。外核和内核。 由于外核是地磁场的来源地磁场,外核的旋转速度比内核慢,导致主磁场向西移动。 第三,地磁场总强度较弱。 其大小相当于马蹄形玩具磁铁的强度。 但由于它分布在地球上如此巨大的面积,它形成了一道天然屏障,屏蔽了外太空直射向地球的高能能量。 带电粒子和宇宙线,它们捕获大量的质子、电子等,构成内外辐射带。 这两条辐射带的高度都在数万公里以上。 它们受到太阳活动的影响,引起地磁场的快速变化(如磁暴等)。
根据古地磁学研究,在地质时代,地球上的物体都受到磁场的影响。 有些岩石(如从地下涌出的岩浆)在高温下会被磁化,并获得与磁场方向一致的磁性。 随着岩石逐渐冷却,部分磁性保留下来,从而形成岩石的热剩磁。 如果用放射性方法测定年代,就可以得到不同地质年代磁场方向的变化,从而向人们展示磁场方向变化的历史。 研究结果表明,地球磁场方向在历史上曾多次发生变化,即地磁北极和南极发生了逆转。 变化时间可以从数十万年到数百万年不等。
目前,地球“神秘磁力”的研究显然已经取得了很大进展,但很多问题仍处于推测或假设阶段,还有很多秘密有待揭开。