地磁学_4.ppt

地球基本磁场 03 地球 基本 磁场 地磁场的构成 03 地磁场由各种不同起源、不同变化规律的磁场成分叠加而成。 场源位置：可将地磁场分为内源场与外源场两部分。 地磁场随时间的变化特征（周期为几分之一秒至几千万年）：随时间变化较快的地磁场成分称为地球的变化磁场，而把随时间作缓慢变化或基本不变的地磁场成分称为地球的稳定磁 场。 地磁场的构成 03 不同的周期成分，哪些起源于地球内部，哪些 起源于地球外部呢? 一般认为，周期为4年以下的磁场成分，不可能起源于地球的深部(地核)，从根本上来说，它们起因于地球外部(电 离层和磁层)的电流体系。不过，这些高空电流体系或者由于自 身强度的变化，或者由于相对于地球而运动，会在地球的内部介 质(主要是在地壳与上地幔)中产生相应的感应电流，从而产生 一个感应的内源磁场。 这种感应场与直接起源于地球深部的 内源场不是一回事。如果将地磁连续观测值按较长时间段进行平 均，则可将起源于地球外部的这部分磁场及其感应场的贡献平均掉。 关于周期在4—30年之间的地磁场成分的起源问题，目前尚有争议，有人认为它来自外源(比如太阳黑于周期的变化引起的)，有人则认为它来自地球深部。 地磁场的构成 03 随时间作缓慢变化或基本不变的稳定磁场成分，绝大部分起源于地球内部。 场源的深度：基本磁场+异常磁场。 基本磁场，起源于地核或核幔边界的电流体系的磁场。是地球磁场的主体，具有全球性分布，从地核一直延伸到地球外部空间很远的地方。 异常磁场，起源于地壳内的磁性物质的磁场。由于场源深度浅，它在地球表面上呈区域性分布，典型范围约数十公里，而且随着离地面高度的增加而迅速衰减。 地磁场的构成 03 基本磁场的高斯级数 03 内源场部分，省去i 03 基本磁场三分量的高斯级数 基本磁场的高斯级数 03 地球表面上 基本磁场三分量的高斯级数 基本磁场的高斯级数 03 基本磁场的高斯级数 如何确定基本磁场的高斯系数？ 为了确定基本磁场的高斯系数，通常先将各测点一年之内的连续观测值加以平均，得到某年的年均值。由于外源磁场变化周期很短，或者是随机变化的，在求平均值的过程中，都被平滑掉了，因此剩下的平均值可以视为基本磁场的值。 为了排除局部磁异常的影响，一般应取不处于磁异常区的测点的数值来进行计算。 应将不同时刻的观测值归算到某一指定时刻，通常是归算到世界时某年1月1日0时0分）。这个过程称为通化。 03 基本磁场的高斯级数 如何确定基本磁场的高斯系数？ 基本磁场尽管变化缓慢，但却在不断变化。因此，由不同年代的年均值算出的高斯系数也会有所不同。而且，随着年代的推移，高斯系数的变化呈现出一定的趋势，它们反映了基本磁场本身的变化。  03 国际地磁参考场 为了对基本磁场的高斯系数给出一个全世界通用的标准，从1968年开始，国际地磁和高空物理协会（IAGA）相继讨论和通过了几个不同年代的基本磁场模型，称为国际地磁参考场（International geomagnetic reference field (IGRF) )。 它由一组高斯球谐系数和年变率系数组成，表示地球基本磁场和长期变化。每五年发表一次球谐系数，及绘制一套世界地磁图。 03 国际地磁参考场 03 国际地磁参考场 IGRF模型从建立到最后确定需要一段时间，如果使用后来出现的新数据来修正以前的IGRF模型，得到的模型称为国际地磁正式参考场（D-definite Geomagnetic Reference Field （DGRF））。 其他年份的高斯系数，由相邻两个模型经线性内插得到，或者由IGRF提供的年变率计算得出。 02 磁标势的高斯级数 /IAGA/vmod/igrf.html 03 地磁图 在地图上将某一地磁要素具有相同数值的点用光滑曲线连接起来，绘制出该要素的等值线，一系列具有不同数值的等值线就构成了一副地磁图。 等偏线图；等倾线图；水平强度等值线图；垂直强度等值线图；总强度等值线图等 世界地磁图 + 区域地磁图 每一张地磁图都必须表明代表的年份，世界地磁图每五年更新一次。 高斯系数计算得出 实际的观测值通化 03 地磁图 四个聚散中心：两个是地球的地理南北极；两个点水平强度H=0，在这两个点附近水平强度方向发生3600连续变化。 03 地磁图 地磁场在地球表面上存在两个极，称之为“磁极”。其中靠近地理北极的磁极称为“北磁极”，靠近地理南极的磁极称为“南磁极”。 地磁场有且仅有两个极，是近地空间地磁场的最重要特点。近地空间地磁场在很大程度上近似于一个位于地球球心的磁偶极子所激发的磁场。 不同年代的地磁图上，磁极的具体位置是不同的，表明磁极在移动。在地球历史上，两磁极的极性甚至多次颠倒过。 03 地磁图 特点：排列