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生命的保护神：地磁场

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地球磁场分为地面磁场和高空磁场（又叫磁层）。

我们用磁场强度和磁感应强度两个物理量来描述磁场性质（磁场强弱和方向）。空间中某一点的磁场强度的度量是用（吸引或排斥）力的大小和方向来表示。由于磁场是电流或运动电荷引起的，且磁场是矢量，铁磁性材料在磁场中会发生磁化，所以，磁场的作用一般是指合磁场的作用。

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地磁场的磁感应强度大约是2--6×10-5T。地面附近的磁场强度大约有：5×10-5T，赤道附近较弱：2×10-5T～4×10-5T，两极较强约为：6×10-5T。我们感知一下地磁场的强度。一根长为500m电流为10A的导线受到地磁场的磁场力约为0.2N。和太阳系中其它星体的磁场相比，地球的磁场强很多。月球上没有磁场作用。

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人类如何知道地磁的存在以及地磁的磁极呢？主要是用转换法。即把地磁场的存在和方向转换为小磁针的N极指向。因为小磁针在地磁场中某点指向是唯一的，且小磁针的指向就是磁感线上某点的地磁场方向（注意：这三个方向是统一的，某点的切线方向，某点的磁场方向，某点小磁针N极受到的磁场力方向）。根据小磁针的指向和磁感线走向的规定（磁感线是从N极出来回到S极的一条条不重合的封闭曲线，直线是曲线的一种），就可以知道地磁的南北极了。两个磁极的连线叫磁子午线。磁子午线与地理子午线并不重合，大致呈11.5度的夹角，叫磁偏角，是我国古代科学系沈括首先发现的。

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地磁场的方向的确定

地磁场的形状和条形永磁体磁场形状相似，其表面存在一个磁性最弱的地带，叫做磁赤道。磁赤道与地理赤道也是不重合的。地磁场的北（N）极在地理南极附近，地磁场的南（S）极在地理北极附近。地球周围的磁感线是从地磁的N级到S级，所以在赤道上方磁感线是水平向北的，竖直分量为零。在北半球表面，磁感线是向北偏下方的，所以有水平向北的分量和竖直向下的分量；在南半球表面，磁感线是向北偏上方的，所以有水平向北的分量和竖直向上的分量。

地理的南北极与地磁南北极相反

条形磁体的磁场

为什么地球有磁场？铁磁性物质的存在是产生磁场的先决条件。1945年，物理学家埃尔萨塞根据磁流体发电机的原理推理，地磁场的起源由地核内液态铁流动造成的。"当液态的外地核在最初的微弱磁场中运动，像磁流体发电机一样产生电流。电流的磁场又使原来的弱磁场增强，这样外地核物质与磁场相互作用，使原来的弱磁场不断加强"，"由于摩擦生热的消耗，磁场增加到一定程度就稳定下来，形成了现在的地磁场"。对于这种观念，只是一种推理，难以用事实来验证，另一方面，地球内部铁磁性物质不一定是流动的，即使是流动的，也不一定向一个方向流动（转动或环流），更有人推理，地球内部可能是"空心"的。

本人推理，宇宙形成后，宇宙中充满着各种高速运动的射线和带电粒子，（相当于电流）形成巨大的电磁场，小颗粒地球在宇宙中高速直线运动，地球内部的铁（硬）磁性物质发生了磁化，同时，又切割磁感线运动产生了感应电流，电流磁场与原磁场的叠加，增强了地球磁场强度，直到被太阳所俘获。现代科学证实，宇宙就是一个很大的"场"，充满了暗物质、暗能量。"场动生波"，引力波的本质可能也是一种电磁波。

科学家对地球内部磁场的研究源于对岩石的研究。岩石中的铁磁性物质，在温度达到某一个值时，就会在地磁场的作用下发生有序排列。当温度下降到某一温度时，就不受地磁的影响，这样，岩石就记录了磁场的方向（科学家居里夫人首次发现的，这个温度有人叫居里点，不同的物质居里点不一样的）。根据启发，在1906年，法国一位科学家（布荣）又在火山熔岩中发现了岩石的磁记录，惊奇的是，岩石的磁记录和现在的地磁极相反。于是推测，地球的磁场可能发生过倒转。进一步研究发现，在海洋底部的玄武岩有对称的磁异常带。岩石的磁记录证明地球发生过剧烈的地壳运动，是大陆漂移的有力证据。

我国科学家通过研究郑州三星洞内的石笋，也有发现，地磁的南北极可快速倒转，周期大约一百年时间。资料显示，在非洲大陆地下，隐藏着一个直径约2900Km巨型密度较大的岩石，正在控制着地磁场的变化。

对于地磁变化原因，本人推理，地核中含有大量熔化并流动的铁磁性物质，只要流动的速度发生变化，地磁强弱就有可能发生变化，如果流动方向发生改变，地磁的方向就会发生改变。

地磁场对植物、微生物的生长也有影响，因为植物微生物也是生命的一种形式，其生命的机理和动物差不多。二十世纪60--70年代，人类发现了一种趋磁细菌，他们生活在北半球，顺着磁感线方向运动，生活在南半球却逆着磁感线运动。趋磁细菌的显著特证就是在体内可以合成纳米级的磁性材料，如四氧化三铁、胶黄铁矿等磁小体。植物的牵牛花等逆时针攀缘生长。

牵牛花

总之，地磁场是生物生存条件中不可缺少的环境因素之一，了解地磁场的知识，对于生物的健康、生长、繁殖、迁移等有着重要的作用。

1、参考资料：辛克勒的地磁场和生命。

2、名词解释：地磁三要素。磁感应强度：地磁场的强弱。磁偏角：地理上的子午线和地磁的磁子午线（静止的小磁针N极指向），磁倾角：地球上某点的磁场方向与地表水平面之间的夹角。最大的磁倾角达90。，最大的磁偏角达180。

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