電場(chǎng)是電荷及變化磁場(chǎng)周?chē)臻g里存在的一種特殊物質(zhì)。電場(chǎng)這種物質(zhì)與通常的實(shí)物不同，它不是由分子原子所組成，但它是客觀存在的。電場(chǎng)具有通常物質(zhì)所具有的力和能量等客觀屬性。電場(chǎng)的力的性質(zhì)表現(xiàn)為：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有作用力，這種力稱(chēng)為電場(chǎng)力。電場(chǎng)的能的性質(zhì)表現(xiàn)為：當(dāng)電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)電荷作功（這說(shuō)明電場(chǎng)具有能量）。

電場(chǎng)

    靜止電荷在其周?chē)臻g產(chǎn)生的電場(chǎng)，稱(chēng)為靜電場(chǎng)；隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)在其周?chē)臻g激發(fā)的電場(chǎng)稱(chēng)為有旋電場(chǎng)（也稱(chēng)感應(yīng)電場(chǎng)或渦旋電場(chǎng)）。靜電場(chǎng)是有源無(wú)旋場(chǎng)，電荷是場(chǎng)源；有旋電場(chǎng)是無(wú)源有旋場(chǎng)。普遍意義的電場(chǎng)則是靜電場(chǎng)和有旋電場(chǎng)兩者之和。

　　電場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)，其方向?yàn)檎姾伤茈妶?chǎng)力方向，與負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向相反。電場(chǎng)的力的性質(zhì)用電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)描述。

靜電場(chǎng)：　　

    靜電場(chǎng)是由靜止電荷激發(fā)的電場(chǎng)。該靜止電荷被成為場(chǎng)源電荷，簡(jiǎn)稱(chēng)為源電荷。靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)起始于正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)，終止于無(wú)窮遠(yuǎn)或負(fù)電荷。靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)方向和場(chǎng)源電荷有著密切的關(guān)系。當(dāng)場(chǎng)源電荷為正電荷時(shí)，該電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)成發(fā)散狀；當(dāng)場(chǎng)源電荷為負(fù)電荷時(shí)，該電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)成收斂狀。其電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做功具有與路徑無(wú)關(guān)的特點(diǎn)。用電勢(shì)差描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)，或用等勢(shì)面形象地說(shuō)明電場(chǎng)的電勢(shì)的分布。

　　靜電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度公式為：E=F/q。單位為牛[頓]每庫(kù)倫。符號(hào)為N/C。它的另一個(gè)單位是伏特每米（V/m）.兩個(gè)單位之間的關(guān)系是1N/C=1V/m

感應(yīng)電場(chǎng)：　　

    變化磁場(chǎng)激發(fā)的電場(chǎng)叫感應(yīng)電場(chǎng)或渦旋電場(chǎng)。感渦旋電場(chǎng)

　　磁場(chǎng)變化時(shí)線(xiàn)圈產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體的種類(lèi)、形狀、性質(zhì)和構(gòu)成均無(wú)關(guān)，是由磁場(chǎng)本身的變化引起的。因此麥克斯韋提出了“變化的磁場(chǎng)會(huì)在其周?chē)目臻g激發(fā)一種電場(chǎng)，正是這種電場(chǎng)使得閉合回路中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)和感生電流”的理論，并將這種電場(chǎng)稱(chēng)為渦旋電場(chǎng)。

　　應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)是閉合的，沒(méi)有起點(diǎn)、終點(diǎn)。閉合的電場(chǎng)線(xiàn)包圍變化的磁場(chǎng)。

電場(chǎng)強(qiáng)度

　　描述某點(diǎn)電場(chǎng)特性的物理量，符號(hào)是E，E是矢量（矢量，既有大小又有方向的量。一般來(lái)說(shuō)，在物理學(xué)中稱(chēng)作矢量，在數(shù)學(xué)中稱(chēng)作向量）。電場(chǎng)強(qiáng)度簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng)，定義為放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值，場(chǎng)強(qiáng)的方向與正檢驗(yàn)電荷的受力方向相同。場(chǎng)強(qiáng)的定義是根據(jù)電場(chǎng)對(duì)電荷有作用力的特點(diǎn)得出的。對(duì)電荷激發(fā)的靜電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)激發(fā)的渦旋電場(chǎng)都適用。場(chǎng)強(qiáng)的單位是牛/庫(kù)或伏/米，兩個(gè)單位名稱(chēng)不同大小一樣。場(chǎng)強(qiáng)數(shù)值上等于單位電荷在該點(diǎn)受的電場(chǎng)力，場(chǎng)強(qiáng)的方向與正電荷受力方向相同。

　　電場(chǎng)的特性是對(duì)電荷有作用力，電場(chǎng)力，正電荷受力方向與方向相同，負(fù)電荷受力方向與方向相反。電場(chǎng)是一種物質(zhì)，具有能量，場(chǎng)強(qiáng)大處電場(chǎng)的能量大。

電場(chǎng)線(xiàn)

　　為形象地描述場(chǎng)強(qiáng)的分布，在電場(chǎng)中人為地畫(huà)出一些有方向的曲線(xiàn)，曲線(xiàn)上一點(diǎn)的切線(xiàn)方向表示該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向。電場(chǎng)線(xiàn)的疏密程度與該處場(chǎng)強(qiáng)大小成正比。

　　電場(chǎng)是一種物質(zhì)，電場(chǎng)線(xiàn)是我們?nèi)藶楫?huà)出的便于形象描述電場(chǎng)分布的輔助工具，并不是客觀存在的。

電場(chǎng)力

　　電場(chǎng)力:

　　一,定義：電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的.只要有電荷存在，電荷的周?chē)痛嬖谥妶?chǎng),電場(chǎng)的基本性質(zhì)是它對(duì)放入其中的電荷有力的作用，這種力就叫做電場(chǎng)力。

　　二方向：正電荷沿電場(chǎng)線(xiàn)的切線(xiàn)方向，負(fù)電荷沿電場(chǎng)線(xiàn)的切線(xiàn)方向的反方向。

　　三計(jì)算：電場(chǎng)力的計(jì)算公式是F=qE，其中q為點(diǎn)電荷的帶電量，E為場(chǎng)強(qiáng)?；蛴蒞=Fd，也可以根據(jù)電場(chǎng)力做功與在電場(chǎng)力方向上運(yùn)動(dòng)的距離來(lái)求。電磁學(xué)中另一個(gè)重要公式W=qU（其中U為兩點(diǎn)間電勢(shì)差）就是由此公式推導(dǎo)得出。

　　——————————

　　電場(chǎng)力的功能：

　　由于電場(chǎng)力的作用廣泛，它應(yīng)用到粒子加速器,航天事業(yè)中導(dǎo)航修正.對(duì)新物質(zhì)的加工。對(duì)物質(zhì)排列改變.在未來(lái)可能是主要?jiǎng)恿χ坏鹊取?/p>

　　電場(chǎng)力的研究方向：

　　在未來(lái)有電場(chǎng)力的存在航空航天事業(yè)會(huì)得到長(zhǎng)足發(fā)展，例如利用電場(chǎng)保護(hù)層（可以讓飛行器更輕）；以及讓飛行器依賴(lài)電場(chǎng)飛行（而取代現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)）；電場(chǎng)在核物質(zhì)的衰變起作用（讓我們能更好的利用能源）。

摩擦起電：　　

　　摩擦起電的原因，是因?yàn)槟Σ量梢允刮矬w得到多余的電子或失去原有的電子。得到多余電子的物體帶負(fù)電，失去原有電子的物體帶正電。

　　摩擦起電的定義：當(dāng)兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，一些束縛得不緊的電子往往從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，于是原來(lái)電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電。

　　摩擦后的物體所帶的電荷有兩種：用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的電荷是一種（正電），用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒所帶的電荷是另一種（負(fù)電）。

什么是電場(chǎng)？

    也許很多人都把它忽略了，覺(jué)得它只是物理學(xué)的一個(gè)很小的領(lǐng)域。但我覺(jué)得電場(chǎng)是一個(gè)非常了不起的東西。他是世界上一切力量之源。他是一切物理、工業(yè)、化學(xué)、能源、電子、信息、生物等學(xué)科研究的本質(zhì)對(duì)象。為什么呢？讓我們?cè)敿?xì)分析一下：

　　1.摩擦力，彈力主要由電場(chǎng)力貢獻(xiàn)的

　　2.分子之間的力由電場(chǎng)力組成

　　3.生化反應(yīng)的動(dòng)力源泉是電場(chǎng)

　　4.電流，電壓由電場(chǎng)力引起

　　5.光、電磁波由電場(chǎng)引起

　　6.信息技術(shù)也是研究電場(chǎng)的特性。

　　保守場(chǎng)

　　保守場(chǎng)，電場(chǎng)做功與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置有關(guān)。

                                              磁場(chǎng)

    自然界中的基本場(chǎng)之一，是電磁場(chǎng)的一個(gè)組成部分，用磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B表征。

    磁場(chǎng)是一種看不見(jiàn)，而又摸不著的特殊物質(zhì)，它具有波粒的輻射特性。磁體周?chē)嬖诖艌?chǎng)，磁體間的相互作用就是以磁場(chǎng)作為媒介的。電流、運(yùn)動(dòng)電荷、磁體或變化電場(chǎng)周?chē)臻g存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。由于磁體的磁性來(lái)源于電流，電流是電荷的運(yùn)動(dòng)，因而概括地說(shuō)，磁場(chǎng)是由運(yùn)動(dòng)電荷或電場(chǎng)的變化而產(chǎn)生的。

磁場(chǎng)概述：　　

　　簡(jiǎn)易定義：對(duì)放入其中的磁體有磁力的作用的物質(zhì)叫做磁場(chǎng)。

    形成原因： 假想有一根直立的金屬棒，上下兩端加上電位差使得電子朝向正電位端加速，而另一端由于缺少電子而帶正電。這樣的電流會(huì)在四周空間形成磁場(chǎng)。

　　磁場(chǎng)的基本特征是能對(duì)其中的運(yùn)動(dòng)電荷施加作用力，即通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)的作用力。磁場(chǎng)對(duì)電流、對(duì)磁體的作用力或力距皆源于此。而現(xiàn)代理論則說(shuō)明，磁力是電場(chǎng)力的相對(duì)論效應(yīng)。

　　與電場(chǎng)相仿，磁場(chǎng)是在一定空間區(qū)域內(nèi)連續(xù)分布的向量場(chǎng)，描述磁場(chǎng)的基本物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B ，也可以用磁感線(xiàn)形象地圖示。然而，作為一個(gè)矢量場(chǎng)，磁場(chǎng)的性質(zhì)與電場(chǎng)頗為

  

磁場(chǎng)示意圖

不同。運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，或兩者之和的總磁場(chǎng)，都是無(wú)源有旋的矢量場(chǎng)，磁力線(xiàn)是閉合的曲線(xiàn)簇，不中斷，不交叉。換言之，在磁場(chǎng)中不存在發(fā)出磁力線(xiàn)的源頭，也不存在會(huì)聚磁力線(xiàn)的尾閭，磁力線(xiàn)閉合表明沿磁力線(xiàn)的環(huán)路積分不為零，即磁場(chǎng)是有旋場(chǎng)而不是勢(shì)場(chǎng)（保守場(chǎng)），不存在類(lèi)似于電勢(shì)那樣的標(biāo)量函數(shù)。

　　電磁場(chǎng)是電磁作用的媒遞物，是統(tǒng)一的整體，電場(chǎng)和磁場(chǎng)是它緊密聯(lián)系、相互依存的兩個(gè)側(cè)面，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電磁場(chǎng)以波動(dòng)形式在空間傳播。電磁波以有限的速度傳播，具有可交換的能量和動(dòng)量，電磁波與實(shí)物的相互作用，電磁波與粒子的相互轉(zhuǎn)化等等，都證明電磁場(chǎng)是客觀存在的物質(zhì)，它的“特殊”只在于沒(méi)有靜質(zhì)量。

　　磁現(xiàn)象是最早被人類(lèi)認(rèn)識(shí)的物理現(xiàn)象之一，指南針是中國(guó)古代一大發(fā)明。磁場(chǎng)是廣泛存在的，地球，恒星(如太陽(yáng))，星系（如銀河系），行星、衛(wèi)星，以及星際空間和星系際空間，都存在著磁場(chǎng)。為了認(rèn)識(shí)和解釋其中的許多物理現(xiàn)象和過(guò)程，必須考慮磁場(chǎng)這一重要因素。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和人類(lèi)生活中，處處可遇到磁場(chǎng)，發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、電報(bào)、電話(huà)、收音機(jī)以至加速器、熱核聚變裝置、電磁測(cè)量儀表等無(wú)不與磁現(xiàn)象有關(guān)。甚至在人體內(nèi)，伴隨著生命活動(dòng)，一些組織和器官內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生微弱的磁場(chǎng)。地球的磁級(jí)與地理的兩極相反。

磁場(chǎng)方向　　

    規(guī)定小磁針的北極在磁場(chǎng)中某點(diǎn)所受磁場(chǎng)力的方向?yàn)樵撾姶艌?chǎng)的方向在磁體外部，磁感線(xiàn)從北極出發(fā)到南極的方向，在磁體內(nèi)部是由南極到北極，在外可表現(xiàn)為磁感線(xiàn)的切線(xiàn)方向或放入磁場(chǎng)的小磁針在靜止時(shí)北極所指的方向!磁場(chǎng)的南北極與地理的南北極正好相反，且一端的兩種極之間存在一個(gè)偏角，稱(chēng)為磁偏角。磁偏角不斷地發(fā)生緩慢變化。掌握磁偏角的變化對(duì)于應(yīng)用指南針指向具有重要

  

三維磁場(chǎng)圖

意義。

　　磁感線(xiàn)（Magnetic Induction Iine）：在磁場(chǎng)中畫(huà)一些曲線(xiàn)，用（虛線(xiàn)或?qū)嵕€(xiàn)表示）使曲線(xiàn)上任何一點(diǎn)的切線(xiàn)方向都跟這一點(diǎn)的磁場(chǎng)方向相同（且磁感線(xiàn)互不交叉），這些曲線(xiàn)叫磁感線(xiàn)。磁感線(xiàn)是閉合曲線(xiàn)。規(guī)定小磁針的北極所指的方向?yàn)榇鸥芯€(xiàn)的方向。磁鐵周?chē)拇鸥芯€(xiàn)都是從N極出來(lái)進(jìn)入S極，在磁體內(nèi)部磁感線(xiàn)從S極到N極。

磁場(chǎng)類(lèi)型

　　恒磁場(chǎng)又稱(chēng)為靜磁場(chǎng)，而交變磁場(chǎng)，脈動(dòng)磁場(chǎng)和脈沖磁場(chǎng)屬于動(dòng)磁場(chǎng)。磁場(chǎng)的空間各處的磁場(chǎng)強(qiáng)度相等或大致相等的稱(chēng)為均勻磁場(chǎng)，否則就稱(chēng)為非均勻磁場(chǎng)。離開(kāi)磁極表面越遠(yuǎn)，磁場(chǎng)越弱，磁場(chǎng)強(qiáng)度呈梯度變化。

  

計(jì)算機(jī)模擬演示地球的磁場(chǎng)

1.恒定磁場(chǎng)　磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向保持不變的磁場(chǎng)稱(chēng)為恒定磁場(chǎng)或恒磁場(chǎng)，如鐵磁片和通以直流電的電磁鐵所

　　產(chǎn)生的磁場(chǎng)。

　　2.交變磁場(chǎng)　磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向在規(guī)律變化的磁場(chǎng)，如工頻磁療機(jī)和異極旋轉(zhuǎn)磁療器產(chǎn)生的磁場(chǎng)。

　　3.脈動(dòng)磁場(chǎng)　磁場(chǎng)強(qiáng)度有規(guī)律變化而磁場(chǎng)方向不發(fā)生變化的磁場(chǎng)，如同極旋轉(zhuǎn)磁療器、通過(guò)脈動(dòng)直流電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)?！?/p>

　　4.脈沖磁場(chǎng)　用間歇振蕩器產(chǎn)生間歇脈沖電流，將這種電流通入電磁鐵的線(xiàn)圈即可產(chǎn)生各種形狀的脈沖磁場(chǎng)。脈沖磁場(chǎng)的特點(diǎn)是間歇式出現(xiàn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的變化頻率、波形和峰值可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　以下是兩種常見(jiàn)的磁場(chǎng)：

電磁場(chǎng)

　　電磁場(chǎng)（electromagnetic field）是有內(nèi)在聯(lián)系、相互依存的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的統(tǒng)一體和總稱(chēng)。隨時(shí)間變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，兩者互為因果，形成電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)可由變速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子引起，也可由強(qiáng)弱變化的電流引起，不論原因如何，電磁場(chǎng)總是以光速向四周傳播，形成電磁波。電磁場(chǎng)是電磁作用的媒遞物，具有能量和動(dòng)量，是物質(zhì)存在的一種形式。電磁場(chǎng)的性質(zhì)、特征及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律由麥克斯韋方程組確定。

地磁場(chǎng)

　　地磁場(chǎng)（geomagnetic field）是從地心至磁層頂?shù)目臻g范圍內(nèi)的磁場(chǎng)。地磁學(xué)的主要研究對(duì)象。人類(lèi)對(duì)于地磁場(chǎng)存在的早期認(rèn)識(shí)，來(lái)源于天然磁石和磁針的指極性。地磁的北磁極在地理的南極附近；地磁的南磁極在地理的北極附近。磁針的指極性是由于地球的北磁極（磁性為S極）吸引著磁針的N極，地球的南磁極（磁性為N極）吸引著磁針的S極。這個(gè)解釋最初是英國(guó)W.吉伯于1600年提出的

  

地球磁場(chǎng)示意圖

。吉伯所作出的地磁場(chǎng)來(lái)源于地球本體的假定是正確的。這已為1839年德國(guó)數(shù)學(xué)家C.F.高斯首次運(yùn)用球諧函數(shù)分析法所證實(shí)。

　　地磁的磁感線(xiàn)和地理的經(jīng)線(xiàn)是不平行的，它們之間的夾角叫做磁偏角。中國(guó)古代的著名科學(xué)家沈括是第一個(gè)注意到磁偏角現(xiàn)象的科學(xué)家。

　　地磁場(chǎng)是一個(gè)向量場(chǎng)。描述空間某一點(diǎn)地磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，需要3個(gè)獨(dú)立的地磁要素。常用的地磁要素有7個(gè)，即地磁場(chǎng)總強(qiáng)度F，水平強(qiáng)度H，垂直強(qiáng)度Z，X和Y分別為H的北向和東向分量，D和I分別為磁偏角和磁傾角。其中以磁偏角的觀測(cè)歷史為最早。在現(xiàn)代的地磁場(chǎng)觀測(cè)中，地磁臺(tái)一般只記錄H，D，Z或X，Y，Z。

　　近地空間的地磁場(chǎng)，像一個(gè)均勻磁化球體的磁場(chǎng)，其強(qiáng)度在地面兩極附近還不到1高斯，所以地磁場(chǎng)是非常弱的磁場(chǎng)。地磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位過(guò)去通常采用伽馬（γ），即1納特斯拉。1960年決定采用特斯拉作為國(guó)際測(cè)磁單位，1高斯=10^(-4)特斯拉（T），1伽馬=10^(-9)特斯拉=1納特斯拉（nT），簡(jiǎn)稱(chēng)納特。地磁場(chǎng)雖然很弱，但卻延伸到很遠(yuǎn)的空間，保護(hù)著地球上的生物和人類(lèi)，使之免受宇宙輻射的侵害。

　　地磁場(chǎng)包括基本磁場(chǎng)和變化磁場(chǎng)兩個(gè)部分，它們?cè)诔梢蛏贤耆煌??；敬艌?chǎng)是地磁場(chǎng)的主要部分，起源于地球內(nèi)部，比較穩(wěn)定，變化非常緩慢。變化磁場(chǎng)包括地磁場(chǎng)的各種短期變化，主要起源于地球外部，并且很微弱。

　　地球的基本磁場(chǎng)可分為偶極子磁場(chǎng)、非偶極子磁場(chǎng)和地磁異常幾個(gè)組成部分。偶極子磁場(chǎng)是地磁場(chǎng)的基本成

  

地球核心的流體部分對(duì)地球磁場(chǎng)的影響

分，其強(qiáng)度約占地磁場(chǎng)總強(qiáng)度的90%，產(chǎn)生于地球液態(tài)外核內(nèi)的電磁流體力學(xué)過(guò)程，即自激發(fā)電機(jī)效應(yīng)。非偶極子磁場(chǎng)主要分布在亞洲東部、非洲西部、南大西洋和南印度洋等幾個(gè)地域，平均強(qiáng)度約占地磁場(chǎng)的10%。地磁異常又分為區(qū)域異常和局部異常，與巖石和礦體的分布有關(guān)。

　　地球變化磁場(chǎng)可分為平靜變化和干擾變化兩大類(lèi)型。平靜變化主要是以一個(gè)太陽(yáng)日為周期的太陽(yáng)靜日變化，其場(chǎng)源分布在電離層中。干擾變化包括磁暴、地磁亞暴、太陽(yáng)擾日變化和地磁脈動(dòng)等，場(chǎng)源是太陽(yáng)粒子輻射同地磁場(chǎng)相互作用在磁層和電離層中產(chǎn)生的各種短暫的電流體系。磁暴是全球同時(shí)發(fā)生的強(qiáng)烈磁擾，持續(xù)時(shí)間約為1～3天，幅度可達(dá)10納特。其他幾種干擾變化主要分布在地球的極光區(qū)內(nèi)。除外源場(chǎng)外，變化磁場(chǎng)還有內(nèi)源場(chǎng)。內(nèi)源場(chǎng)是由外源場(chǎng)在地球內(nèi)部感應(yīng)出來(lái)的電流所產(chǎn)生的。將高斯球諧分析用于變化磁場(chǎng)，可將這種內(nèi)、外場(chǎng)區(qū)分開(kāi)。根據(jù)變化磁場(chǎng)的內(nèi)、外場(chǎng)相互關(guān)系，可以得出地球內(nèi)部電導(dǎo)率的分布。這已成為地磁學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域，叫做地球電磁感應(yīng)。

　　地球變化磁場(chǎng)既和磁層、電離層的電磁過(guò)程相聯(lián)系，又和地殼上地幔的電性結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以在空間物理學(xué)和固體地球物理學(xué)的研究中都具有重要意義。

相關(guān)術(shù)語(yǔ)介紹　　

    磁感應(yīng)強(qiáng)度：與磁力線(xiàn)方向垂直的單位面積上所通過(guò)的磁力線(xiàn)數(shù)目，又叫磁力線(xiàn)的密度，也叫磁通密度，用B表示，單位為特（斯拉）T。

　　磁通量：磁通量是通過(guò)某一截面積的磁力線(xiàn)總數(shù)，用Φ表示，單位為韋伯（Weber），符號(hào)是Wb。通過(guò)一線(xiàn)圈的磁通的表達(dá)式為：Φ=B·S（其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為該線(xiàn)圈的面積。） 1Wb=1T·m2

　　安培力：（左手定則）F=BIL*Sinθ

　　洛倫茲力：（左手定則）（微觀上）F=qvBSinθ

相關(guān)資料　　

    電腦模擬系統(tǒng)破解地球磁場(chǎng)南北顛倒之謎

　　美國(guó)《國(guó)家地理雜志》發(fā)表文章解釋了地球磁場(chǎng)“南北顛倒”的原因。1845年德國(guó)數(shù)學(xué)家卡爾·高斯開(kāi)始記錄地球磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，與那時(shí)相比，今天的磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱了近10%左右。而且這種勢(shì)頭還將繼續(xù)。

　　電腦模擬系統(tǒng)“助陣”科學(xué)家說(shuō)，這種現(xiàn)象并不罕見(jiàn)。在過(guò)去的數(shù)十億年中，地球磁場(chǎng)曾多次發(fā)生翻轉(zhuǎn)，這可以在地球巖石中找到大量證據(jù)。而他們?cè)谧罱鼛资曛邪l(fā)展的電腦模擬系統(tǒng)，可以很好地演示這個(gè)翻轉(zhuǎn)過(guò)程。美國(guó)加州大學(xué)的地球科學(xué)和磁場(chǎng)專(zhuān)家加里·格拉茲邁爾說(shuō)：“我們可以在巖石上看到翻轉(zhuǎn)的情形，可是巖石不會(huì)告訴我們?yōu)槭裁础ｋ娔X模擬系統(tǒng)能說(shuō)明這一切?！边@一系統(tǒng)就是格拉茲邁爾和他的同事保爾·羅伯茲共同研發(fā)的。從地質(zhì)記錄來(lái)看，地球磁場(chǎng)平均大約每20萬(wàn)年翻轉(zhuǎn)一次，不過(guò)時(shí)間也可能相差很大，并不固定，上一次磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)是在78萬(wàn)年前。

　　專(zhuān)家認(rèn)為，地球磁場(chǎng)來(lái)自地球深處的地心部分。固體的地心四周是處在熔解狀的鐵和鎳液體

  

近日地空間的地球磁層圖

。地心在金屬液中的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了電流，形成了地球磁場(chǎng)。而該磁場(chǎng)屏蔽了宇宙射線(xiàn)，主要是太陽(yáng)風(fēng)暴對(duì)地球的襲擊，保護(hù)了地球生命的延續(xù)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，火山巖漿凝固時(shí)，其中的鐵總是按磁場(chǎng)方向排列。專(zhuān)家把這一現(xiàn)象稱(chēng)為地球動(dòng)力學(xué)，地球磁場(chǎng)是由地球動(dòng)力支配的，他們根據(jù)這一理論發(fā)展的電腦模擬系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，地心周?chē)囊后w物質(zhì)，總是處在不穩(wěn)定狀態(tài)，以非常緩慢的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，一般大約每年移動(dòng)一度。然而在受到某種干擾時(shí)，這個(gè)速度會(huì)變得越來(lái)越快，使原有的磁場(chǎng)偏離極地越來(lái)越遠(yuǎn)，最后發(fā)生南北極互換的現(xiàn)象。

　　美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)的地球物理學(xué)家皮特·奧森正在嚴(yán)密關(guān)注地球磁場(chǎng)的變化。他說(shuō)，隨著時(shí)間的推移，我們能夠追蹤到它的軌跡。就像颶風(fēng)預(yù)報(bào)一樣，我們會(huì)知道翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象什么時(shí)候發(fā)生。加里·格拉茲邁爾安慰大家說(shuō)：“這個(gè)現(xiàn)象曾發(fā)生過(guò)多次了，生命不會(huì)因此滅絕的?！毙侣劚尘按艌?chǎng)顛倒將危及生物磁場(chǎng)顛倒將危及到生物。首先，許多依靠鑒別地球南北極而遷徙的動(dòng)物將會(huì)“亂了方寸”。

　　幾萬(wàn)年來(lái)，蜜蜂、鴿子、鯨魚(yú)、鮭魚(yú)、紅龜、津巴布韋鼴鼠等動(dòng)物一直依賴(lài)先天性的本能在磁場(chǎng)的指引下秋移春返，一旦磁場(chǎng)消失，它們的命運(yùn)很難預(yù)測(cè)。

　　地球磁極變換不會(huì)造成災(zāi)難

　　大家都知道地球磁極要隨著時(shí)間流逝而變換，南極變北極，北極變南極。而且兩次變換之間的時(shí)間間隔不等，平均為2

  

活動(dòng)太陽(yáng)的磁場(chǎng)

5萬(wàn)年。

　　科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，此前的一次變換發(fā)生在75萬(wàn)年前，因此他們預(yù)料，不久還會(huì)發(fā)生新的兩極變換。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題：地球磁極變換會(huì)不會(huì)使地球磁場(chǎng)短時(shí)間消失，從而失去了防止宇宙帶電粒子到達(dá)地球的能力，引起一些科幻電影所描述的嚴(yán)重自然災(zāi)害呢？

　　德國(guó)慕尼黑大學(xué)的赫拉德·勒施等人的研究發(fā)現(xiàn)，不會(huì)發(fā)生這樣的災(zāi)難，而其中的拯救英雄就是太陽(yáng)風(fēng)?！『绽隆だ帐┑热税l(fā)現(xiàn)，由帶電粒子組成的太陽(yáng)風(fēng)，將在瞬間建立起一個(gè)新磁場(chǎng)。

　　另外，由于太陽(yáng)風(fēng)和地球等離子層運(yùn)動(dòng)速度相差很大，太陽(yáng)風(fēng)將很快在距離地面350公里的高度建立起一個(gè)磁保護(hù)傘，這個(gè)磁保護(hù)傘的磁場(chǎng)強(qiáng)度大致與目前的地磁磁場(chǎng)強(qiáng)度一樣。它們可以將宇宙中的帶電粒子擋在地球大氣層外，地球上的生物依然可以高枕無(wú)憂(yōu)。 ^[1]

　　自然界磁輻射對(duì)大腦夢(mèng)幻的影響

　　在自然界中，存在著地磁和大量的宇宙空間物質(zhì)射線(xiàn)以及太陽(yáng)磁暴輻射波，這些磁波會(huì)對(duì)人類(lèi)的大腦和臟器形成刺激性影響。這些磁波輻射對(duì)生物成長(zhǎng)有一種促進(jìn)作用，同時(shí)，人體與磁場(chǎng)也存在一定的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。宇宙本身就是一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)空間，沒(méi)有宇宙強(qiáng)大的磁場(chǎng)作用力，也就沒(méi)有自然界生物細(xì)胞的合成，地球上面的生物也就不會(huì)存在。人類(lèi)的夢(mèng)中幻覺(jué)，大部分是由于空間磁輻射所引起的，強(qiáng)大的磁波輻射也可以給人類(lèi)造成重大的傷害，也可以引起空間的人體核磁共振效應(yīng)。自然界的諸多奇異現(xiàn)象都存在強(qiáng)磁場(chǎng)的力作用，可造成信鴿對(duì)地理位置辨別的失效，可造成人類(lèi)方向性的判別錯(cuò)誤，也可造成人類(lèi)大腦的噩夢(mèng)幻覺(jué)聯(lián)想。

　　大家都聽(tīng)說(shuō)過(guò)鬼屋、鬼域嗎？在這些地區(qū)，人們會(huì)做一連串的噩夢(mèng)，夢(mèng)中的幻覺(jué)恐怖、驚慌、錯(cuò)覺(jué)等等因素都與死亡相糾纏。宇宙空間的強(qiáng)射線(xiàn)粒子波，可形成人體或者物體分子鍵的斷裂、無(wú)形的衣物裂口、人體皮膚的淺表性傷痕、無(wú)明火自燃等等。

　　如果人在強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入睡眠狀態(tài)，可產(chǎn)生較惡劣的夢(mèng)幻聯(lián)想狀態(tài)。人類(lèi)在夜間所做的噩夢(mèng)，也有白天的聯(lián)想作用因素。假如你在白天進(jìn)入到了極其恐怖的區(qū)域（其實(shí)世界上也不存在什么恐怖的場(chǎng)所，是人類(lèi)的思維意識(shí)在作怪，只不過(guò)是心理作用罷了），一旦到了夜晚的睡眠期，你的腦部活躍神經(jīng)系統(tǒng)就會(huì)把你帶入夢(mèng)幻的聯(lián)想中，并且再現(xiàn)恐怖的時(shí)空景象，從而形成人類(lèi)對(duì)夢(mèng)境的過(guò)度相信。

宇宙中的大型磁場(chǎng)

太陽(yáng)磁場(chǎng)

　　太陽(yáng)普遍磁場(chǎng)指日面寧?kù)o區(qū)的微弱磁場(chǎng)，強(qiáng)度約1×10-4～3×10-4特斯拉，它在太陽(yáng)南北兩極區(qū)極性相反，近年的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)光球的大多數(shù)磁通量管被集中在太陽(yáng)表面稱(chēng)作磁元的區(qū)域，其半徑為100～300千米，場(chǎng)強(qiáng)為0.1～0.2特斯拉，大多數(shù)磁元出現(xiàn)在米粒和超米粒邊界及活動(dòng)區(qū)內(nèi)。如果把太陽(yáng)當(dāng)作一顆恒星，可測(cè)到它的整體磁場(chǎng)約3×10-5特斯拉，這個(gè)磁場(chǎng)是東西反向的。

　　基本信息

　　太陽(yáng)磁場(chǎng)solar magnetic field

　　太陽(yáng)的絕大部分物質(zhì)是高溫等離子體，太陽(yáng)的物態(tài)、運(yùn)動(dòng)和演變都與磁場(chǎng)密切相關(guān)。太陽(yáng)黑子、耀斑、日珥等活動(dòng)現(xiàn)象，更是直接受磁場(chǎng)支配。因此，太陽(yáng)磁場(chǎng)的研究具有重要意義。

磁星

　　“磁星”（Magnetar）是中子星的一種，它們均擁有極強(qiáng)的磁場(chǎng)，透過(guò)其產(chǎn)生的衰變，使之能源源不絕地釋出高能量電磁輻射，以X射線(xiàn)及伽瑪射線(xiàn)為主。磁星的理論于1992年由科學(xué)家羅伯特·鄧肯（Robert Duncan）及克里斯托佛·湯普森（Christopher Thompson）首先提出，在其后幾年間，這個(gè)假設(shè)得到廣泛接納，去解釋軟伽瑪射線(xiàn)復(fù)發(fā)源（soft gamma repeater）及不規(guī)則X射線(xiàn)脈沖星（anomalous X-ray pulsar）等可觀測(cè)天體。

形成

　　當(dāng)一顆大型恒星經(jīng)過(guò)超新星爆發(fā)后，它會(huì)塌縮為一顆中子星，其磁場(chǎng)也會(huì)迅速增強(qiáng)。在科學(xué)家鄧肯及湯普森的計(jì)算結(jié)果當(dāng)中，其強(qiáng)度約為一億特斯拉（108 Tesla），在某些情況更可達(dá)1,000億特斯拉（1011 T，1015 Gauss），這些極強(qiáng)磁場(chǎng)的中子星便被稱(chēng)為“磁星”。而地球表面的天然地磁場(chǎng)強(qiáng)度，在赤道附近約3.5×10-5 T，在兩極附近約7×10-5 T。

　　一顆超新星在爆發(fā)期間，自身可能會(huì)失去約10%的質(zhì)量，一顆質(zhì)量為太陽(yáng)的10倍到30倍的恒星，在避免塌縮成黑洞的情況下，它們需要放出更大的質(zhì)量，可能為自身的80%。

　　據(jù)估計(jì)，每大約十顆超新星爆發(fā)中，便會(huì)有一顆能成為磁星，而非一般的中子星或脈沖星。在它們演變成超新星前，自身需擁有強(qiáng)大磁場(chǎng)及高自轉(zhuǎn)速度，方有機(jī)會(huì)演化成磁星。有人認(rèn)為，磁星的磁場(chǎng)可能是在中子星誕生后首十秒左右，透過(guò)熾熱內(nèi)核物質(zhì)的對(duì)流所產(chǎn)生的，情形就如一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。如果在對(duì)流現(xiàn)象發(fā)生期間同時(shí)擁有高自轉(zhuǎn)速度（周期約10毫秒左右），其產(chǎn)生的電流足以傳遍整顆天體，便足夠把其自轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)為其磁場(chǎng)。相反，如果天體的自轉(zhuǎn)速度較慢，其內(nèi)核物質(zhì)的對(duì)流所產(chǎn)生的電流不足以傳遍整顆天體，只在局部區(qū)域流動(dòng)。

　　短壽命

　　一顆磁星的外層含有等離子及以鐵為主的重元素，在張力產(chǎn)生期間，天體會(huì)出現(xiàn)“星震”（starquake），這種地震能使天體釋放強(qiáng)大能量，包括釋出X射線(xiàn)暴及伽瑪射線(xiàn)暴，天文學(xué)家把這種天體稱(chēng)為“軟伽瑪射線(xiàn)復(fù)發(fā)源”。

　　如果把一顆磁星看成為“軟伽瑪射線(xiàn)復(fù)發(fā)源”，它們的壽命相當(dāng)短暫?！靶钦稹睍?huì)釋出大量物質(zhì)及能量，當(dāng)中物質(zhì)被困在自身的強(qiáng)大磁場(chǎng)中，繼而在數(shù)分鐘內(nèi)蒸發(fā)殆盡，另外其他能以放射形式釋出的物質(zhì)，其動(dòng)能來(lái)自天體的角動(dòng)量，使磁星的自轉(zhuǎn)速度減慢，且比其他中子星減得更快。轉(zhuǎn)速減慢會(huì)連帶其強(qiáng)大磁場(chǎng)一同減弱，到大約一萬(wàn)年后磁星的“星震”停止，期間仍會(huì)釋出X射線(xiàn)，天文學(xué)家將之稱(chēng)為“不規(guī)則X射線(xiàn)脈沖星”。再過(guò)大約一萬(wàn)年后，其活動(dòng)幾近停止。“星震”屬于一種瞬間的大型破壞，當(dāng)中一些給人們直接記錄，例如2004年12月27日的SGR 1806-20，隨著天文望遠(yuǎn)鏡的精確度日高，預(yù)計(jì)在未來(lái)人們能記錄更多類(lèi)似現(xiàn)象。