地磁场等效磁偶极子模型的初步计算验证与地磁场产生原因的初步探究.PDF

2017/1/5 地磁场偶极子模型的初步计算验证 及地磁场产生原因的初步探究 电磁学论文答辩 王笑宇 P 指导老师：卢荣德 报告提纲 1.探究动机 2.相关计算及推导求证 3. 结论 4.展望 2017/1/5 1.探究动机： 根据课本《电磁学》第五章作 业习题5.13出发，该题将地磁 场视为位于地球中心的磁偶极 子，故好奇地磁场的等效模型 的正确性。做出简单计算求证。 2.相关计算及推导求证(主要内容) 2.1等效磁偶极子 2.2地磁场可视化模型 2.3地球发电机理论 2.4地核结构与外核带电环形电流的计算 2.5地球内核等效铁芯模型计算 2.6初步结论 2017/1/5 2.1等效磁偶极子 地磁场 等效磁矩 + 强度数据 = 计算验证 Figure 1:等效磁偶极子 2.2. 地磁场可视化模型[12] 引自空间科学学报《地磁场磁力线可视化 种子点选取的磁场强度线积分等分算法》 从计算机模拟的结果看在除去太 阳风的影响下，地球磁场是大体 Figure 2:选取60个种子点并过滤冗余磁力线后的结果 符合磁偶极子模型的。 2017/1/5 2.3. 地球发电机理论 查阅课本有关章节解释： “目前盛行的有关地磁场产生的原因，主流观念是地球发电机理论，该 理论在观测、实验、理论和研究上得到较多证实，也能较好的解释地磁 反转现象地球发电机理论认为地球内核有流动的熔融态铁，形成导电的 “汪洋”，导电流体依据电流的磁效应，必然会产生磁场，因此这便是 地磁场的由来“[3] 可以看出也是支持磁偶极子模型的，但是课本没有讲明导电流体产生电流的方 式，以及流动状态和原因。 由于知识水平有限，故针对查阅的资料做出简单分析推断。 探究方向 “在地球上所观测到的磁场却包含了地球内部因素引起的内源磁场和起源于地球外部因素的外源磁 场，内源磁场占地球总磁场强度的94 ％，而外源磁场仅占6 ％”[2] 外源磁场 6％ 地磁场 内源因素 内源磁场 9 4 ％ 因此仅探究地球磁场的内源因素 2017/1/5 2.4. 地核结构与外核带电环形电流的计算 查阅地核结构如下[4] 地核结构导致外核慢，内核快。 在太阳引力作用下，内外核角速度不同。