来自 航天航空 2019-12-11 08:37 的文章
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地磁场有多大

  不用确切的告诉我多大,我只想知道为什么地磁场能使小磁针变向,却丝毫不能改变铁屑的受力情况呢?比如把小铁珠放在玻璃上,它却不动.而小磁针却能轻易变向?只要说出不同之处就可以了,网上...

  不用确切的告诉我多大,我只想知道为什么地磁场能使小磁针变向,却丝毫不能改变铁屑的受力情况呢?比如把小铁珠放在玻璃上,它却不动.而小磁针却能轻易变向?

  只要说出不同之处就可以了,网上的大道理看不懂,麻烦不要拉了展开我来答

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  铁屑和铁珠本身没有磁性,虽然放在磁场中会被磁化,但磁场一旦被撤走,他的磁性立即消失。铁屑和铁珠的磁场方向决定于使它磁化的磁场的方向。例如:当一根铁条接近磁铁的时候,无论铁条怎么去靠近磁铁,它总是被吸引。铁屑和铁珠自放到地磁场中的时候它们的磁场方向已经和地磁场一致了,所以不偏转。而小瓷针本身具有磁性,当它的磁场方向和地磁场方向不一致时,就会受到磁力的作用,发生偏转。当然地磁场是很弱的,磁针受到的磁力并不太大,若磁针受到的阻力太大的话,磁针也不会偏转。

  电场是光子流在宇宙不同空间的分布,由于光子密度分布不均匀,总会存在光子流的流向趋势,在光子流的方向上,存在光子能量密度,这个能量密度的本质就是电场,而光子流的流向趋势方向就是电场强度的方向。同时磁场与电场是相对应的,如果存在光子信息的变化,也就存在光子流的时间梯度,也可以说只要电场强度在某一时刻不断变化,存在电场强度的变化率,就会存在磁场,方向是光子流的纵向梯度方向。

  由于所有物质在存在的时候,都要不断地吸收物质以外,环境中的光子信息,同时发出具有自己特征的光子信息,总会存在吸收与发出的不平衡,存在光子流的流动趋势方向,也就是说任何物质在它存在的时候,在它周围总会,或多或少存在电场这种物质,在星体的周围,更是这样;不过,在我们周围的宏观物质中,由于物质质量不算大,吸收与发出光子信息的差不大,对电场的性质表现不强,只有物质性质发生了根本的变化,带上正电,或是带上负电,在这种物质周围存在电场的情况更明显一些,具有电场性质的物质才更强一些,可以让人们测量观察。

  一般的物体在不带电的情况下,不显示电场的属性,但是对于星体这样巨大的物体来讲,无论是带电,或是不带电,由于存在吸收与发出的光子信息不平衡问题,这种差异性,对人类这类质量的物质来讲,到了不可忽略的程度,也就是说对外表现出的电场的性质较为明显,不得不进行讨论;但是这里只讨论电场存在之后,由于星体要公转与自转,星体周围的电场是要变化的,也就是说在某一个位置上,光子流是随时间变化的,这种变化是在一定时间内存在方向与大小的变化,也就是说在星体中,只要存在光子信息的吸收与发出的不平衡性,星体周围就会存在电场,由于星体的运动,在星体周围就会存在磁场。对地球来讲也是同样的道理,由于吸收与发出光子信息的平衡,在一定时间内是以吸收光子信息为主,表现为负电荷;在一定的时间内以发出光子信息为主,表现为正电荷。在人类现在所处的年代里,地球是以吸收光子信息为主,表现为负电荷,由于地球自转和公转,产生了地磁场。下面就两种物理模型计算地磁场的大小。

  在光子信息理论中,物质间的相互作用力,并没有多么复杂,所有物质间的相互作用力,都是一个物体发出的光子信息,被另一个吸收后,与从环境中其它物质中吸收光子信息的能量进行比较而来的。电场力与物质间的万有引力,并没有多少差别,都是由于吸收发出光子信息作用后的结果,牛顿万有引力定律是这样一种形式,库仑引力定律,是这样一种形式,如果它们间存在必然联系,就是说物质在存在的时候,同样存在吸收光子信息与发出光子信息的差异,这种差异不是由于纯电荷引起了,是由于吸收光子信息不平衡引起的,但是从光子信息的角度来看,道理是一样的,为了找到万有引力与库仑引力间的关系,我们假定物质存在时,吸收与发出光子信息的不平衡性,与电荷电性是一致的,则物质质量为m的物体,存在时吸收光子信息与发出光子信息的差值,表现出的电荷量为q,其比例系数为,

  也就是一千克物质,在空间存在的时候,由于吸收与发出某一个物体的光子信息,与吸收和发出环境的光子信息,有一种不平衡,这种不平衡,相当于的电量,相当于与带个电子的电量。按照这种计算,地球的质量为的电量,如果将地球看作一个导体,事实上地球就是一个导体,如果这些电量象我们以前认识的自由移动的电荷,这些电荷的电量都是分布在地球的表面上的,由于地球自转,在地球的外表面会产生地磁场,这种物理模型对地磁场的计算如下:

  当地球以自转时,在地球上会产生磁感强度,将这个磁感应强度分为地球内部和地球外部,通过计算

  其中,,是地球上电荷的电荷由于旋转而具有的磁矩,特别是在地球表面上,用两种方法计算出的地磁场强度是应该是相等的,特别是在地球的两极 。在今天的地磁场研究中知道这显然是错误的,因为地球两极的地磁场不到,原因有两个,第一,,这么多电荷并不是自由电荷,而是地球吸收光子信息表现出来的物理量,并不会分布地球表面上,如果要建立物理模型的话,应该是将这些电荷均匀分布于地球这个球体,再进行地磁场的计算,才能更加接近于实际所测定的地磁场的数值;第二,计算数值的时候,是以太阳系为参照物,看着地球自转的,而在实际测定的地磁场的数值时,是相对于地球静止的。

  为了进一步计算地磁场的数值,与实际测定的地磁场的数值地接近,我换一种物理模型,就是让地球显示的电荷量均匀分布于地球本身,用地球外面的地磁场强度计算公式,进行积分运算,看看两极的地磁场强度有多大。将地球看成是由一个个球壳组成,则这部分物质所带电荷量是,,

  将地球质量,,,,代入,计算得到,对待地球赤道上的地磁场强度的计算如下:

  在赤道上就是说,如果地球所带的电荷量为正电荷,磁感应强度B的方向与磁矩的方向相反,如果地球所带的电荷量为负时,地磁场强度B的方向与磁矩的方向相同,或者说地球以吸收光子信息为主时,是相反的,以发出光子信息为主时,在赤道处B的方向与磁矩的方向相同。

  但是在实际测量中,地磁场磁感应强度B没有这么大,通常在,这里有这么几个原因:

  1 计算是以太阳系为参照物,就是随地球公转,同时不与地球自转,是以这种物理模型计算的结果。

  3 计算中没有考虑空气存在对地球地磁场的影响,事实上这是一个不小的比例,空气的存在,如果随地球一起自转,正好减弱地磁场的磁感应强度B。

  4 计算中没有考虑电离层的存在对地球地磁场的影响,事实上这又是一个不小的比例,我们知道电离层是带正电荷,它的存在,如果是正电荷随地球一起自转,同样会减弱地磁场的磁感应强度B,等多种因素,使得计算数据与实际数据间存在差别。

  5 地球质量的分布并不均匀,在内部质量密度更大一些,巧合地是地球中心物质对表面贡献比较小,特别是地球内部,温度比较高,是以发出光子信息为主,表现为正电荷,由于地球自转会减弱地球表面上的磁场数值。

  从地心至磁层顶的空间范围内的磁场。地磁学的主要研究对象。人类对于地磁场存在的早期认识,来源于天然磁石和磁针的指极性。磁针的指极性是由于地球的北磁极(磁性为S极)吸引着磁针的N极,地球的南磁极(磁性为N极)吸引着磁针的S极。这个解释最初是英国W.吉伯于1600年提出的。吉伯所作出的地磁场来源于地球本体的假定是正确的。这已为1839年德国数学家C.F.高斯首次运用球谐函数分析法所证实。

  地磁场是一个向量场。描述空间某一点地磁场的强度和方向,需要3个独立的地磁要素。常用的地磁要素有7个,即地磁场总强度F,水平强度H,垂直强度Z,X和Y分别为H的北向和东向分量,D和I分别为磁偏角和磁倾角。其中以磁偏角的观测历史为最早。在现代的地磁场观测中,地磁台一般只记录H,D,Z或X,Y,Z。

  近地空间的地磁场,像一个均匀磁化球体的磁场,其强度在地面两极附近还不到1高斯,所以地磁场是非常弱的磁场。地磁场强度的单位过去通常采用伽马(γ),即10高斯。1960年决定采用特斯拉作为国际测磁单位,1高斯=10特斯拉(T),1伽马=10特斯拉=1纳特斯拉(nT),简称纳特。地磁场虽然很弱,但却延伸到很远的空间,保护着地球上的生物和人类,使之免受宇宙辐射的侵害。

  地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分,它们在成因上完全不同。基本磁场是地磁场的主要部分,起源于地球内部,比较稳定,变化非常缓慢。变化磁场包括地磁场的各种短期变化,主要起源于地球外部,并且很微弱。

  地球的基本磁场可分为偶极子磁场、非偶极子磁场和地磁异常几个组成部分。偶极子磁场是地磁场的基本成分,其强度约占地磁场总强度的90%,产生于地球液态外核内的电磁流体力学过程,即自激发电机效应。非偶极子磁场主要分布在亚洲东部、非洲西部、南大西洋和南印度洋等几个地域,平均强度约占地磁场的10%。地磁异常又分为区域异常和局部异常,与岩石和矿体的分布有关。

  地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。平静变化主要是以一个太阳日为周期的太阳静日变化,其场源分布在电离层中。干扰变化包括磁暴、地磁亚暴、太阳扰日变化和地磁脉动等,场源是太阳粒子辐射同地磁场相互作用在磁层和电离层中产生的各种短暂的电流体系。磁暴是全球同时发生的强烈磁扰,持续时间约为1~3天,幅度可达10纳特。其他几种干扰变化主要分布在地球的极光区内。除外源场外,变化磁场还有内源场。内源场是由外源场在地球内部感应出来的电流所产生的。将高斯球谐分析用于变化磁场,可将这种内、外场区分开。根据变化磁场的内、外场相互关系,可以得出地球内部电导率的分布。这已成为地磁学的一个重要领域,叫做地球电磁感应。

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