地磁场产生机理

地磁场产生机理 摘要：本文主要依据磁现象的电本质，通过论述大地环电流的形 成机理，解释了地磁场形成的原因和特点，进而证明了磁北极指向地 理南极的真正原因。 关键词：大地环电流 地磁场 一、前言 人们早已知道，地震前夕地磁场方向会发生突变，偏转角可达数 度。对于巨大的地球而言，地震的深度不大，范围很小。它表明地磁 场产生的原因在地壳中，不在地壳内的地幔和地核中。 磁现象的电本质告诉我们，一切磁现象产生于电荷运动（即电 流）。这里所指的电荷运动是物质净电荷的运动。也就是单性电荷的 定向移动，或等离子体的异性电荷在电场中反向运动，而不是等离子 体异性电荷同时同向运动。这一观点也可以用来解释地球的电磁现 象。 二、大地环电流的形成 太阳和月球对地球大洋海水中的正负离子和地幔离子态熔岩中 的正负离子的电磁引力，使正负离子同时同向运动不能形成电流。太 阳和月球对地壳中自由电子的电磁引力，一方面使自由电子跟随太阳 和月球逆地球自转方向移动，使地球的向阳面带负电，背阳面带正电 ， 并且逆地球自转方向移动。负电荷的移动速度为 V 公-V 自，正电荷移 动的速度为 V 公+V 自 ，产生相当正电荷以 2V 自逆地球自转方向移动的效 果，形成电流 i1。另一方面，地球为球形导体，在同一经度线上， 地球公转轨道平面处自由电子受到的电磁引力最大，向两极逐渐减 小。因此，地球公转轨道平面处聚集的自由电子最多，电势最低。向 两极自由电子聚集量逐渐减少，电势逐渐升高。它使自由电子从公转 轨道平面处向两极移动，产生相当于正电荷沿经向向地球公转轨道平 面移动的效果，形成电流 i2，i1与 i2的合电流为 i。从局部观测， 大地电流 i的大小与方向是紊乱的。表现为在地面的不同地区观测， 大地电流 i的大小和方向是变化的；在同一地区的不同方位观测，大 地电流 i 的大小和方向也是变化的。这使人类难以把大地电流与地磁 联系起来，统一起来。但是，从整体上进行分析，大地电流 i 是有规 律的，它们的合电流 I 是平行地球公转轨道平面逆地球自转方向流动 的环形电流，称为大地环电流，如图示： 大地环电流示意图 三、大地环电流产生地磁场 赤 道 面 公转面 黄道面 I 据资料称，若地磁场是电流产生的，则大地环电流强度必须达到 109安培。经粗测，接在地面上的跨度为几米的导线中的电流密度可 达每平方毫米 10微安以上。在凤翔地区电流密度最大的方向在东北 西南方向，可以验证对大地电流 i 方向的理论推导结论。在地壳中， 若电流的密度按测量值的百分之一估算，每平方米就可形成 0.1 安培 的电流，则在厚为 10千米，宽为 1000 千米的地带中电流的强度就会 达到 109安培。由此可以推知，地磁场是大地环电流产生的。 四、地磁场的特点 大地环电流是太阳、地球电场感应发电机产生的感应电流。根据 右手螺旋定则，大地环电流所产生的磁场的方向垂直大地环电流所在 的平面，即垂直地球公转轨道平面。这就使大地环电流所产生的磁场 的北极的方向指向地理南极方向，地磁方向与地极方向夹角约等于黄 赤夹角。由于海陆分布的不规则性决定实际上形成的大地环电流是不 规则的闭合电流，加之地壳中的电路固定不变和地壳中铁磁性物质的 存在，因此使地磁场的南极偏向北美，地磁场的南北极不对称，但却 保持相对的稳定。它好像一个带铁芯的通电线圈所产生的磁场，通电 线圈摆动，而铁芯不动，磁极保持相对稳定一样。 五、结论 从磁现象的电本质来看，大地电流的合电流是逆地球自转方向的 环形电流，正是它产生了磁北极指向地理南极的地磁场。 地球物理新观点展示 通过研究和探索，可以认识到： 1、万有引力是物体大量分子引力作用的宏观表现，万有引力本 质是弱电磁力，万有引力场实质上是物体引力电场。 2、电离气体、电解质溶液和熔融的电解质构成离子态物质。离 子态物质在物体引力电场中，既要受到万有引力的作用，又要受到电 磁力的作用，并且以电磁力为主导。 3、从力学基本原理来看，外力是改变物体运动状态的原因和外 因是改变物质状态的原因的基本原理，地球只是太阳系中质量不大的 一颗行星，它还有大小“七个兄弟”，又有巨大的卫星月球。地球具 有电离层气体，电解质溶液大洋海水和地幔离子态岩浆。太阳、月球 和其他七大行星对地球的引力，既有万有引力，又有电磁力。它们相 对于地球位置的变化会引起两种引力变化，从而引起地球物理状态变 化和造成地球上产生各种各样的物理现象。 根据以上理论，我们就可以比较完善的认识天相变化引起地球物 理状态变化的特点和规律。