地磁场、磁偏角、磁倾角、地磁场倒转及地热热源、地球自转及公转形成机理的研究

（浙江省温州市住宅建设公司 浙江温州325000）

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地球是人类赖以生存的家园，通过对地磁场、磁偏角、磁倾角、地磁场倒转及地热热源、地球自转及公转形成机理的研究。探究这些成因和物理过程，对比观察太阳系中多种物理现象和地球上多种物理现象，对这些物理现象资料进行整理，寻找方法，使对地球科学有更深入的认识。

地磁场磁偏角磁倾角地磁场倒转地热热源地球自转及公转

1 地磁场的成因

地磁场的成因众说纷述,但笔者认为地磁场是:海水离子流;地核(外核)电子逃逸而形成的负电层效应;地核外核自转角速度与地核内核自转的线速度差异形成的发电机感应原理综合因素所形成。海水离子流即海水含有大量的正、负离子，在朝阳面由于太阳光子与正离子中和，而使负离子得到能量,大量的负离子随着地球的转动产生了一个微弱的垂直于地球的原始磁场;在地幔深层的高温状态下，外核铁镍体呈液态处于等离子状态，按现代物理学研究的结果，高温高压中的物质其原子的核外电子会被加速而向外逃逸，在地幔间会形成负电层,而地球自转带动地幔负电层旋转,根据电动生磁原理而产生磁场;再由于负电层所处的环境是高温与高压，地核的外核处于超导状态，电流在熔态的外核中作无衰减性流动。由于地核外核自转角速度与地核内核自转的线速度的差异，液态的外地核在最初的以上二个因素所形成的微弱磁场中运动像磁流体发电机一样产生电流，这电流的磁场又使原来的弱磁场不断加强，其产生的磁场的极性与地球地理极性相反。形成了现在的地磁场。

2 地球磁偏角、倾角

关于磁偏角产生的原因：地磁偏角是指地球上任一处的磁北方向和正北方向之间的夹角。当地磁北向实际偏东时，地磁偏角为正，反之为负。。

磁倾角，地球表面任一点的地磁场总强度的矢量方向与水平面的夹角。将一个具有水平轴的可旋转磁针制做得内部质量完全均匀对称，使其在磁屏蔽空间中自然地保持水平。观测时使其水平轴与当地磁子午面垂直，这时磁针指北极N所指的方向即为地磁场总强度的矢量方向，它与水平面的夹角即为当地的磁倾角。地磁场中某处磁感应强度矢量与水平面的夹角叫磁倾角。地磁赤道处的磁倾角为零度，地磁两极处的磁倾角为90度。

因为太阳风是等离子体，当太阳风粒子到达地球时，被地球磁场所捕获储存在范艾伦辐射带中有高达几兆电子伏的电子以及高达几百兆电子伏的质子组成，一旦带电粒子被捕获，洛仑兹力便控制它们在地磁层中的运动，带正电的粒子由西向东偏转运动，带负电的电子由东向西偏转运动，这些带电粒子的运动就产生了环绕地球的环电流，根据右手定则，其产生了一个与地磁场极性相反的磁场并叠加在地磁场上，由于两极性相反两磁场相对作用而产生力矩，这力矩的作用地球的磁轴并使磁轴偏离地球自转轴,而使磁轴与自转轴不重合，使得地磁场产生了磁偏角与磁倾角物理现像。极地是两极性相反磁场交接处，因两极性相反的磁场相抵，（在极地人们无法使用指南针）造成两极地没磁场的假像。

3 地磁场倒转

地球磁场的倒转原因：根据地磁场起源理论：所谓地磁场磁极发生倒转是由地核自转角速度发生变化而引起的。地壳和地核的自转速度是不同步的，现阶段地核的自转速度大于地壳的自转速度。其自转速度从里到外一致。地球的自转角速度越来越小并且向月球传输角动量。同时，地球也渐渐形成了地壳、地幔和地核三层结构。当在地壳上出现地壳速度小于地核自转速度时就可以感受到磁场的存在，因为地核以大于地壳的自转速度形成了地磁场。由右手定则我们知道，磁场分为南北两极，磁场的N极在地理南极附近，磁场的S极在地理北极附近。地壳与地核自转角一直在发生变化，速度不同步，地球为了改变这种趋势，地核必然通过地幔软流层物质向地壳传输角动量，所以结果是地核的自转角速度逐渐减小，地壳的自转角速度逐渐增大。最终当地壳与地核的自转角速度此增彼减而最终一致时，地磁场就会在地球表面消失。这是一个循环往复的过程，地球在此过程中一直在传输着角动量来维持地壳和地核角速度的增减，改变着地球的地磁场。

地核与地壳间的角动量传输在惯性的作用下一直持续，地壳的自转角速度还在继续增大，地核的自转角速度继续减小，于是出现了地壳自转角速度大于地核自转角速度的情形。这时，在地球表面就会感受到来自地核逆地球自转方向的旋转质量场效应。按照右手定则判断，新形成的地磁场的N极在地理北极附近，S极在地理南极附近。地球一直在运转，长期来看，当地壳与地核间的相对速度呈周期性变化的，自转一直是减速状态时，每隔一段时，地球磁场都要发生一次倒转。当然，在地球磁场倒转之前会发生一些征兆和变化，地球磁场会减弱直至到零。值得说明的是，无论地球表面测得的地磁场方向如何发生变化，但是，在太空中地磁场的方向却始终是不变的。因为在太空中测得的地磁场，是整个地球自转产生的旋转质量场效应，并不会因为地壳与地核相对速度的改变而发生变化。在太空中测得的地磁场的N方向始终在地理南极上空。

4 地球地热热源

地球内部自身储存了丰厚的热能，当内部热量无法出来的，它通过火山爆发、温泉以及岩石的热传导等形式不断地向地表传送和流失，从而降低内部温度。

地热来源（一）地球因引力收缩而产生热。

地球的形状与起源：地球是太阳系中一个赤道部分较为突出（半径6378.5km），两极部分较为扁平（半径6357km）的近似球形的行星，它给数百万种生命提供了家园。今天最能接受的关于宇宙和我们这个星系起源的理论就是所谓的“大碰撞”理论：宇宙是在约100-150亿年前的一次大碰撞中产生的，在漫长的岁月里，宇宙膨胀、变稀薄而形成了无数的星系与星星，包括我们的太阳系和地球。由于引力的作用,物质相互吸引而不断的收缩,在这漫长收缩过程中由于密度与压力不断的增加从而在地球的内部产生了极高的温度,温度将各种物质融化，液化将物质分层，密度大的物质下沉，密度低的物质上浮，形成了地壳、地幔与地核。

地热来源（二）地球两磁场相对作用。

地球本身的磁场及太阳风在范艾伦辐带由于洛伦兹力作用及地球的自转所形成的环电流产生的磁场，由于两磁场极性相反而均垂直叠加于地球的两磁极并作用于内、外核的铁镍合金环上，由于两磁场均在不断变化而使产生的电流与磁场也变化不定，从而这不断变化磁场作用于内、外核的铁镍合金环上产生感生电涡流，这电涡流在内、外核的铁镍合金环上产生了热量。

5 地球自转

5.1 气流的推动

地球内部温度非常的高，原始地球根本不会自转，地表与地心均衡的冷热自吸力以及地表外围的冷热作用促使她转动。冷热有天性的自吸力，是产生引力的必须造物。白昼的半球温度高，黑夜的半球气温低。白昼和黑夜将热气流一直交换传递着，使气流一直在转动循环推动着地球的自转，所以说地球的自转而是来自气流。在太空中，地球的重力是微不足道的，追逐的气流足以轻松的推动地球的转动。有资料证明外作用力能改变地球自转的速度。智利2010年2月27日发生的里氏8.8级强地震，使得地球自转一周时间变短1.26微秒，人造卫星上天给地球产生的反冲力，也能使地球自转发生变化。

5.2 地球内外核的电涡流磁场与地球磁场相互作用产生转动力矩

地球两极性相反且相互叠加而又不断变化的磁场，作用于地球内外核上，根据左手定则，其产生的电涡流与地球磁场会产生转动力矩，从而推动地球的自转。这种现象可在其它行星上得到验证：行星—金星与月球。由于金星和月球上没有铁镍的内核，仅有点很小微弱的磁性，故、金星和月球的自转均很慢。木星上磁场比地磁场强，木星的自转速度就比地球快了好几倍。

6 地球的公转

地球的公转是地球运动的离心力与太阳引力(向心力)及虚拟的共同质量中心相互作用之结果

地球像一个旋转的陀螺高速的转动,如没有太阳引力(向心力)的作用,地球会因自身运动的离心力的作用,地球会在运动的抛物线轨道的切线方向飞去而逃逸太阳系,但由于太阳引力(向心力)的作用，迫使地球只能沿转动的抛物线轨道方向移动,故其公转的方向与地球自转的方向一致，呈逆时针方向移动，并环绕太阳作椭圆形的圆周运动。但需要指出的是，地球公转所环绕的并不是以太阳为中心，而是环绕一个虚拟的太阳与地球的共同质量中心。地球的公转并不是单方面运转，即地球绕共同质心运转时，太阳也在转动,并始终处于共同质心的相反两侧。故由于这虚拟的共同质心的作用，使地球的运动的离心力与太阳引力（向心力）得到平衡，迫使地球及其它太阳系行星遵循开普勒行星运动三定律的奥秘之所在,以至于地球公转至近日点时不为太阳引力吸引而吞噬,而按部就班周而复始运行至今。

地磁场、磁偏角、磁倾角、地磁场倒转及地热热源、地球自转及公转形成机理的研究

■杨益文

P318[文献码]B

1000-405X（2016）-10-238-1