地球磁场偶极子和非偶极子分量变化特征及其相关的地球深部过程.pdfVIP

第42卷第2期 地球物理学报 V“42No2 1999年3月 C}ⅡNESEJOURNAl，OFGEOPH、S1CS Mar．1999 地球磁场偶极子和非偶极子分量变化特征 及其相关的地球深部过程+ 刘青松 朱日祥 潘永信 郭 斌 【中国t一学院地球物卵研究昕，jE京10010I) 摘 要 通过分析1900年U柬每5a地球融场各阶球借系数的柜关系数口砭现．地球砬场偶极产 i995年叉1-51．早V 分量的p值在1905一】970年基本保持不变，1970一】985年F降．1985 宁型变化．『面非偶极子分量的口值则具有周期性变化，在1915年、1945年和l980年m现峰 值，在1935年和1965年则处于低各，变化周期约勾30a．通过分折地球磁场非偶扳子分量口 值周期变化与HK周期变化的相关肚，得出丽点新I}{j认*l】非偶扳子分量的川期性变化z，棱 幔边界嘏合过程相关，而偶极子分量的变化对序外梭的深部垃稃，二外接顶部流体只有周期陆 的变化，其变化周期与日长及非偶极于分量口的变化周期一致 关键词 日长，梭艘梢☆．地球磁场曰期性变化．相黄龋数 1 引 言 地球磁场极性倒转过程是地球磁场不同成分相互耥台的结粜”…．【习此．对地球磁场 进行分解并研究各分量的变化规律及其之间的卡H互关系，自助j认识地球磁场极性转换 机制及其相应的地球内部物理过程．从对称性角度考虑，叮以把地球磁场分为偶极子 族(n+Ⅲ为奇数)，n，rtl分别为地球磁场球谐系数的阶数和次数)和四扳子族f，z+r,4为偶 数)”J．地球磁场偶极子族和网极了族存在梢合关系，有可能偶檄子族与旧极子族对应不 同的发电机过程，相互之『口J独立．当四极子欣的作用超过偶极子族的作用时．地球磁场极 性就有可能发生倒转”】． 综合分析古地磁数据(5Ma以来)和1980年的上磁场表明．非偶搬子分量遵循高斯分 布”’．Hulot等(1994)研究了地球磁场的能潜特{止发现”】，在对数坐标下，非偶极了分量近 似用一条直线拟合，而偶极子分量独立于非偶极子分量的分布．事尖L，地球磁场偶极子 族和四极子族的统计特征没有本质的区别．对现今地球磁场的研究表明．偶极子分量的 漂移与衰减比非偶极子分量慢得多”1．凼此Merill等(1988)}凡为把地球磁场分为偶极子 旗和四极子族不合理”J，血该把地球磁场分为偶擞f分量f¨*偶极千舒量”， t目家杰出青年科学基金项目(4945a005)和·：|目}|学院玎凡i上剁磺肚JnH 4_到修定椭 2明 刘青松等：地球磁场偶极子和非偶极子分量变化特征技其相关的地球深郭过程 79 但是目前对地球磁场偶极子分量和非偶极子分量的物理含义及其对应的地球内部物 理过种迂不清楚．奉史将引人地球磁场相关函数的概念，计算每5a之间地球磁场各阶球 渚系数相关系数，寻求地球磁场与日长周期性变化相关的变化特征，并结合地球磁场已知 的变化规律。分析偶极子分量和非偶极子分量的变化机制及相关的地球内部物理过程 2地球磁场的相关函数 在任一时刻，，地球磁场径向分量口的球谐展开式为 BA 其中r为从地心算起的距离，目是地理余纬，_是从格林威治算起的地理经度，a是地球半 如果两个不同的函数可以应用球谐系数展开，其球谐系数分别为G7，s3c囊￡， Hager(1984)定义这两个不同函数的相关函数为”1 s㈠) c1H ∑(c7 P(”) (2) √互、(c?)二“?1“‘) 类似于上式，定义两个玎：同时刻，，，‘E的相关函数P(f。，，，，¨)为