为什么地球有磁场而月球没有磁场？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-06-24 02:31 标签： 地球的磁场强度是多少

首先看这个坐标系：座标系的原点位于研究点(局部指北坐标系)；x轴指向地理北， y轴指向地理东；z轴垂直向下，指向地心。 组合：能够表示磁场强度矢量在xyz坐标系下的大小和方向。 地磁要素随时间而不断发生变化。确定某一点的磁场情况，需要三个要素，常用的是磁倾角、磁偏角和水平分量。 特斯拉（磁通量单位） 电磁场中的一种单位,纳特斯拉(nanoteslas)的缩写,与其他单位T mT 按照场源位置划分。地核场接近一个偶极子磁场。 外源场主要是变化磁场，包括宁静变化场和扰动变化场。 这里的磁异常反应的是非偶极子磁场的分布状态。 外源场主要是变化磁场，包括宁静变化场和扰动变化场。 按照电磁场理论， ，电流可以产生磁场。 地球空间的某些区域存在空间电流系，地球外源场主要由这些空间电流系产生。空间电流系包括磁层电流和电离层电流。它引起地磁场的短期扰动变化。 变化磁场：起源于地球外部并叠加在磁场上的各种短期变化磁场。它只占地磁场的很小部分（＜1%）这种磁场主要是由太阳辐射、太阳带 电粒子流、太阳的黑子活动等因素所引起的。因此，它常包含有日变化、年变化及太阳黑子活动引起的磁暴（即较剧烈的变化）等成分。 在磁暴影响下，地球内部出现的深部电流，称作大地电流。 这里的定义是参考书上的，不太明确，可以参考，更多的是从实用的角度讲。 方法：球谐分析。 磁异常：一个地区或地点的磁异常可以通过将实测地磁场进行变化磁场的校正之后，再减去基本磁场的正常值而求得。如所得值为正值称正磁异常，为负值称负磁异常。自然界有些矿物或岩石具有较强的磁性，如各种铁矿、超基性岩等， 地磁异常和重力异常类似，如果差值为正，称正异常；差值为负时称负异常。一般情况下，正异常多是由于地下赋存着高磁场性的矿物或岩石，如磁铁矿，镍铁矿和超基性岩类等。负异常则多由地下赋存的石油，盐矿，铜矿和花岗岩等低磁性或反磁性矿物或岩石引起。 太阳风是从恒星上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。在不是太阳的情况下，这种带电粒子流也常称为“恒星风”。太阳风是一种连续存在，来自太阳并以200-800km/s的速度运动的高速带电粒子流。这种物质虽然与地球上的空气不同，不是由气体的分子组成，而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成，但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似，所以称它为太阳风。 太阳风是从太阳日冕层向行星际空间抛射出的高温高速低密度的粒子流，主要成分是电离氢和电离氦。 因为太阳风是一种等离子体，所以它也有磁场，太阳风磁场对地球磁场施加作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。 尽管这样，地球磁场仍有效地阻止了太阳风长驱直入。 磁层由磁层顶、等离子体幔、磁尾、中性片、等离子体层 、等离子体片等组成 。 磁尾宽度约有15-20个地球半径，长度至少超过月球的距离，可能达到1000万公里。 地球到月球的平均距离是 384,400千米 月球离地球近地点距离 为 35.7万 千米 （就是地表到月表）；距离地球最远的远地点距离为40.6万千米（就是加上月球与地球的直径）。 P74页。 在地球表层，这一闭合结构形成了一个磁扑获系统，扑获了大气圈上层形成的带电粒子而构成一个环绕地球的宇宙射线带，称作范艾伦带。范艾伦带的影响范围可达离地面65000km以上。由大气层上部约100—150km处气体发光而形成的极光，就是范艾伦带中的气体分子受电磁扰动的产物。沿着范艾伦带，极光可以在不到１秒钟的时间内从一个受扰动的极区于瞬间传到另一个扰动极区，因此极光的爆发在北极区和南极区几乎是同时发生的。 讲授注解：在此处说明前面所讲的磁层不适用于此高斯形式的公式，这个公式只是用于近地面 历史上，经常倒转（大约几十万年），上一次到现在78万年（猿人被认为是人类的直接祖先，具有人和猿的两重生理构造特征，大约生存于距今200万年到三四十万年前）。 授课说明： Buffet(1999): 什么导致了磁场倒转？ 数值模拟表明，核幔边界热流的变化与地磁极倒转事件有关。 历史上发生过很多次的磁极倒转情况，且并不是非常的规律。 授课说明：a图中的布容正常、松山反转、高斯正常、吉伯（吉尔伯特）反转期表示极性期，黑色的为正常场，白色的是反转场。 a图中间拉尚、布拉克等表示极性事件。 地质年代从古至今依次为：太古代、元古代

美国宇航局表示，45亿年前，我们的星球表面温度极高，无法维持生命。太阳不断用太阳耀斑和日冕物质喷射轰击地球，然而邻近的一个磁性盾牌可能会帮助颗星球保留了大气层，并最终转变为一颗宜居星球。根据美国宇航局主导的一项研究完成后的报告显示，这块“盾牌”就是月球。

美国宇航局首席科学家、该研究的主要作者吉姆·格林表示，月球似乎为地球提供了一个抵御太阳风的实质性保护屏障。这道屏障对于地球在其早期生命中维持大气层的能力至关重要。航天局计划在 "阿特米斯"计划期间，当宇航员返回月球表面时，将对这一发现进行跟踪调查。

阿特米斯计划的目标之一将是返回月球南极的土壤样本。月球是在45亿年前形成的，当时我们的星球也才诞生不到1亿年，许多科学家相信一个火星大小的物体Theia撞上了原地球。撞击产生的碎片最终形成了月球。由于重力的作用，月球的存在稳定了地球的自转轴，在地球生命的早期，一天甚至只有5小时。

在遥远的过去，月球的距离只有8万英里，而现在的距离是23.8万英里。此前科学家认为，月球从来没有持久的全球磁场，因为它的核心很小。

磁场是至关重要的，因为它能起到屏蔽作用，导致电荷沿着看不见的线路移动。对阿波罗任务期间返回的月球表面样本的研究使研究人员能够确定月球曾经有过磁层。研究人员创建了一个计算机模型来观察各自轨道上磁场位置的行为。在某些时候，月球的磁层会成为太阳辐射撞击地月系统的屏障。

月球和地球的磁层在每个物体的极地都会有磁力连接．这种连接对年轻的地球很重要，因为高能量的太阳风粒子不会完全穿透耦合的磁场，将大气层剥离。科学家说，也有一些大气交换。对月球的探索将帮助研究人员在未来了解更多信息。

　　在过去的400多年里，人类一直在测量地球的磁场，但它已经无情地向西方漂移。现在，一种新的假说表明，可能是地球外核中奇异的波动导致了这种漂移。

　　慢波，亦称为罗斯贝波，会在旋转流体中产生。它们也被称为“行星波”，它们存在于许多大型的旋转天体中，包括地球上的海洋和大气，以及木星和太阳。

　　地球的外核也是一种旋转流体，这意味着罗斯贝波也在其内循环。而海洋和大气中罗贝斯波具有与地球东向自转相反、向西移动的波峰，在内核中罗斯贝波“有点像大气罗斯贝波翻转了一样，”英国剑桥大学博士生OP Bardsley说道，他是一项关于罗斯贝波假说的新研究的作者。研究发现，它们的波峰总是向东移动。

　　地核中磁铁矿的旋转产生了地球的地磁场。地磁场反过来保护地球免受太阳辐射，这对于地球上的生命是非常重要的。如果没有它，地球表面将会受到来自太阳的带电粒子流的轰击，最终会撕裂地球大气层。

　　Bardsley在试图理解波在地球内核传播的过程时，意识到这些波可能可以解释地球磁场的奥秘之一。在过去的四个世纪里，科学家们测量了磁偏角，即磁针静止时，其所指的北方与真正北方的夹角。（因为磁场中充满了区域性的小异常，指南针的指针相对于真正的北方会稍微偏差一点，这取决于你站在哪里。）

　　在这四个世纪中，这些偏差测量显示的异常展现出地磁场向西移动的趋势，Bardsley在新研究报告中报道，该研究于5月15日发表在《皇家学会学报A》上。

　　“向西漂移主要表现为在赤道附近的大西洋上的一系列斑点，”Bardsley告诉现场科学，它们每年漂移约，译者李彤馨，转载须授权

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