地磁場、磁偏角、磁傾角、地磁場倒轉(zhuǎn)及地?zé)釤嵩?、地球自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)形成機理的研究

（浙江省溫州市住宅建設(shè)公司 浙江溫州325000）

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地球是人類賴以生存的家園，通過對地磁場、磁偏角、磁傾角、地磁場倒轉(zhuǎn)及地?zé)釤嵩?、地球自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)形成機理的研究。探究這些成因和物理過程，對比觀察太陽系中多種物理現(xiàn)象和地球上多種物理現(xiàn)象，對這些物理現(xiàn)象資料進行整理，尋找方法，使對地球科學(xué)有更深入的認(rèn)識。

地磁場磁偏角磁傾角地磁場倒轉(zhuǎn)地?zé)釤嵩吹厍蜃赞D(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)

1 地磁場的成因

地磁場的成因眾說紛述,但筆者認(rèn)為地磁場是:海水離子流;地核(外核)電子逃逸而形成的負(fù)電層效應(yīng);地核外核自轉(zhuǎn)角速度與地核內(nèi)核自轉(zhuǎn)的線速度差異形成的發(fā)電機感應(yīng)原理綜合因素所形成。海水離子流即海水含有大量的正、負(fù)離子，在朝陽面由于太陽光子與正離子中和，而使負(fù)離子得到能量,大量的負(fù)離子隨著地球的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生了一個微弱的垂直于地球的原始磁場;在地幔深層的高溫狀態(tài)下，外核鐵鎳體呈液態(tài)處于等離子狀態(tài)，按現(xiàn)代物理學(xué)研究的結(jié)果，高溫高壓中的物質(zhì)其原子的核外電子會被加速而向外逃逸，在地幔間會形成負(fù)電層,而地球自轉(zhuǎn)帶動地幔負(fù)電層旋轉(zhuǎn),根據(jù)電動生磁原理而產(chǎn)生磁場;再由于負(fù)電層所處的環(huán)境是高溫與高壓，地核的外核處于超導(dǎo)狀態(tài)，電流在熔態(tài)的外核中作無衰減性流動。由于地核外核自轉(zhuǎn)角速度與地核內(nèi)核自轉(zhuǎn)的線速度的差異，液態(tài)的外地核在最初的以上二個因素所形成的微弱磁場中運動像磁流體發(fā)電機一樣產(chǎn)生電流，這電流的磁場又使原來的弱磁場不斷加強，其產(chǎn)生的磁場的極性與地球地理極性相反。形成了現(xiàn)在的地磁場。

2 地球磁偏角、傾角

關(guān)于磁偏角產(chǎn)生的原因：地磁偏角是指地球上任一處的磁北方向和正北方向之間的夾角。當(dāng)?shù)卮疟毕驅(qū)嶋H偏東時，地磁偏角為正，反之為負(fù)。。

磁傾角，地球表面任一點的地磁場總強度的矢量方向與水平面的夾角。將一個具有水平軸的可旋轉(zhuǎn)磁針制做得內(nèi)部質(zhì)量完全均勻?qū)ΨQ，使其在磁屏蔽空間中自然地保持水平。觀測時使其水平軸與當(dāng)?shù)卮抛游缑娲怪?，這時磁針指北極N所指的方向即為地磁場總強度的矢量方向，它與水平面的夾角即為當(dāng)?shù)氐拇艃A角。地磁場中某處磁感應(yīng)強度矢量與水平面的夾角叫磁傾角。地磁赤道處的磁傾角為零度，地磁兩極處的磁傾角為90度。

因為太陽風(fēng)是等離子體，當(dāng)太陽風(fēng)粒子到達(dá)地球時，被地球磁場所捕獲儲存在范艾倫輻射帶中有高達(dá)幾兆電子伏的電子以及高達(dá)幾百兆電子伏的質(zhì)子組成，一旦帶電粒子被捕獲，洛侖茲力便控制它們在地磁層中的運動，帶正電的粒子由西向東偏轉(zhuǎn)運動，帶負(fù)電的電子由東向西偏轉(zhuǎn)運動，這些帶電粒子的運動就產(chǎn)生了環(huán)繞地球的環(huán)電流，根據(jù)右手定則，其產(chǎn)生了一個與地磁場極性相反的磁場并疊加在地磁場上，由于兩極性相反兩磁場相對作用而產(chǎn)生力矩，這力矩的作用地球的磁軸并使磁軸偏離地球自轉(zhuǎn)軸,而使磁軸與自轉(zhuǎn)軸不重合，使得地磁場產(chǎn)生了磁偏角與磁傾角物理現(xiàn)像。極地是兩極性相反磁場交接處，因兩極性相反的磁場相抵，（在極地人們無法使用指南針）造成兩極地沒磁場的假像。

3 地磁場倒轉(zhuǎn)

地球磁場的倒轉(zhuǎn)原因：根據(jù)地磁場起源理論：所謂地磁場磁極發(fā)生倒轉(zhuǎn)是由地核自轉(zhuǎn)角速度發(fā)生變化而引起的。地殼和地核的自轉(zhuǎn)速度是不同步的，現(xiàn)階段地核的自轉(zhuǎn)速度大于地殼的自轉(zhuǎn)速度。其自轉(zhuǎn)速度從里到外一致。地球的自轉(zhuǎn)角速度越來越小并且向月球傳輸角動量。同時，地球也漸漸形成了地殼、地幔和地核三層結(jié)構(gòu)。當(dāng)在地殼上出現(xiàn)地殼速度小于地核自轉(zhuǎn)速度時就可以感受到磁場的存在，因為地核以大于地殼的自轉(zhuǎn)速度形成了地磁場。由右手定則我們知道，磁場分為南北兩極，磁場的N極在地理南極附近，磁場的S極在地理北極附近。地殼與地核自轉(zhuǎn)角一直在發(fā)生變化，速度不同步，地球為了改變這種趨勢，地核必然通過地幔軟流層物質(zhì)向地殼傳輸角動量，所以結(jié)果是地核的自轉(zhuǎn)角速度逐漸減小，地殼的自轉(zhuǎn)角速度逐漸增大。最終當(dāng)?shù)貧づc地核的自轉(zhuǎn)角速度此增彼減而最終一致時，地磁場就會在地球表面消失。這是一個循環(huán)往復(fù)的過程，地球在此過程中一直在傳輸著角動量來維持地殼和地核角速度的增減，改變著地球的地磁場。

地核與地殼間的角動量傳輸在慣性的作用下一直持續(xù)，地殼的自轉(zhuǎn)角速度還在繼續(xù)增大，地核的自轉(zhuǎn)角速度繼續(xù)減小，于是出現(xiàn)了地殼自轉(zhuǎn)角速度大于地核自轉(zhuǎn)角速度的情形。這時，在地球表面就會感受到來自地核逆地球自轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量場效應(yīng)。按照右手定則判斷，新形成的地磁場的N極在地理北極附近，S極在地理南極附近。地球一直在運轉(zhuǎn)，長期來看，當(dāng)?shù)貧づc地核間的相對速度呈周期性變化的，自轉(zhuǎn)一直是減速狀態(tài)時，每隔一段時，地球磁場都要發(fā)生一次倒轉(zhuǎn)。當(dāng)然，在地球磁場倒轉(zhuǎn)之前會發(fā)生一些征兆和變化，地球磁場會減弱直至到零。值得說明的是，無論地球表面測得的地磁場方向如何發(fā)生變化，但是，在太空中地磁場的方向卻始終是不變的。因為在太空中測得的地磁場，是整個地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量場效應(yīng)，并不會因為地殼與地核相對速度的改變而發(fā)生變化。在太空中測得的地磁場的N方向始終在地理南極上空。

4 地球地?zé)釤嵩?/h2>

地球內(nèi)部自身儲存了豐厚的熱能，當(dāng)內(nèi)部熱量無法出來的，它通過火山爆發(fā)、溫泉以及巖石的熱傳導(dǎo)等形式不斷地向地表傳送和流失，從而降低內(nèi)部溫度。

地?zé)醽碓矗ㄒ唬┑厍蛞蛞κ湛s而產(chǎn)生熱。

地球的形狀與起源：地球是太陽系中一個赤道部分較為突出（半徑6378.5km），兩極部分較為扁平（半徑6357km）的近似球形的行星，它給數(shù)百萬種生命提供了家園。今天最能接受的關(guān)于宇宙和我們這個星系起源的理論就是所謂的“大碰撞”理論：宇宙是在約100-150億年前的一次大碰撞中產(chǎn)生的，在漫長的歲月里，宇宙膨脹、變稀薄而形成了無數(shù)的星系與星星，包括我們的太陽系和地球。由于引力的作用,物質(zhì)相互吸引而不斷的收縮,在這漫長收縮過程中由于密度與壓力不斷的增加從而在地球的內(nèi)部產(chǎn)生了極高的溫度,溫度將各種物質(zhì)融化，液化將物質(zhì)分層，密度大的物質(zhì)下沉，密度低的物質(zhì)上浮，形成了地殼、地幔與地核。

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地球本身的磁場及太陽風(fēng)在范艾倫輻帶由于洛倫茲力作用及地球的自轉(zhuǎn)所形成的環(huán)電流產(chǎn)生的磁場，由于兩磁場極性相反而均垂直疊加于地球的兩磁極并作用于內(nèi)、外核的鐵鎳合金環(huán)上，由于兩磁場均在不斷變化而使產(chǎn)生的電流與磁場也變化不定，從而這不斷變化磁場作用于內(nèi)、外核的鐵鎳合金環(huán)上產(chǎn)生感生電渦流，這電渦流在內(nèi)、外核的鐵鎳合金環(huán)上產(chǎn)生了熱量。

5 地球自轉(zhuǎn)

5.1 氣流的推動

地球內(nèi)部溫度非常的高，原始地球根本不會自轉(zhuǎn)，地表與地心均衡的冷熱自吸力以及地表外圍的冷熱作用促使她轉(zhuǎn)動。冷熱有天性的自吸力，是產(chǎn)生引力的必須造物。白晝的半球溫度高，黑夜的半球氣溫低。白晝和黑夜將熱氣流一直交換傳遞著，使氣流一直在轉(zhuǎn)動循環(huán)推動著地球的自轉(zhuǎn)，所以說地球的自轉(zhuǎn)而是來自氣流。在太空中，地球的重力是微不足道的，追逐的氣流足以輕松的推動地球的轉(zhuǎn)動。有資料證明外作用力能改變地球自轉(zhuǎn)的速度。智利2010年2月27日發(fā)生的里氏8.8級強地震，使得地球自轉(zhuǎn)一周時間變短1.26微秒，人造衛(wèi)星上天給地球產(chǎn)生的反沖力，也能使地球自轉(zhuǎn)發(fā)生變化。

5.2 地球內(nèi)外核的電渦流磁場與地球磁場相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩

地球兩極性相反且相互疊加而又不斷變化的磁場，作用于地球內(nèi)外核上，根據(jù)左手定則，其產(chǎn)生的電渦流與地球磁場會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，從而推動地球的自轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象可在其它行星上得到驗證：行星—金星與月球。由于金星和月球上沒有鐵鎳的內(nèi)核，僅有點很小微弱的磁性，故、金星和月球的自轉(zhuǎn)均很慢。木星上磁場比地磁場強，木星的自轉(zhuǎn)速度就比地球快了好幾倍。

6 地球的公轉(zhuǎn)

地球的公轉(zhuǎn)是地球運動的離心力與太陽引力(向心力)及虛擬的共同質(zhì)量中心相互作用之結(jié)果

地球像一個旋轉(zhuǎn)的陀螺高速的轉(zhuǎn)動,如沒有太陽引力(向心力)的作用,地球會因自身運動的離心力的作用,地球會在運動的拋物線軌道的切線方向飛去而逃逸太陽系,但由于太陽引力(向心力)的作用，迫使地球只能沿轉(zhuǎn)動的拋物線軌道方向移動,故其公轉(zhuǎn)的方向與地球自轉(zhuǎn)的方向一致，呈逆時針方向移動，并環(huán)繞太陽作橢圓形的圓周運動。但需要指出的是，地球公轉(zhuǎn)所環(huán)繞的并不是以太陽為中心，而是環(huán)繞一個虛擬的太陽與地球的共同質(zhì)量中心。地球的公轉(zhuǎn)并不是單方面運轉(zhuǎn)，即地球繞共同質(zhì)心運轉(zhuǎn)時，太陽也在轉(zhuǎn)動,并始終處于共同質(zhì)心的相反兩側(cè)。故由于這虛擬的共同質(zhì)心的作用，使地球的運動的離心力與太陽引力（向心力）得到平衡，迫使地球及其它太陽系行星遵循開普勒行星運動三定律的奧秘之所在,以至于地球公轉(zhuǎn)至近日點時不為太陽引力吸引而吞噬,而按部就班周而復(fù)始運行至今。

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■楊益文

P318[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-238-1