地球电磁现象物理学教学课件

地球电磁现象物理学36、如果我们国家的法律中只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。——马克·吐温37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。——威·皮物特38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。——菲力普斯39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。——朱尼厄斯40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。——爱献生地球电磁现象物理学地球电磁现象物理学36、如果我们国家的法律中只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。——马克·吐温37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。——威·皮物特38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。——菲力普斯39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。——朱尼厄斯40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。——爱献生第三章地球主磁场起源第一节地球主磁场起源研究的历史回顾第二节地球发电机过程的深部环境第三节地核介质的力学和电磁特性第四节圆盘发电机第五节运动学发电机第六节湍流发电机和平均场电动力学第七节磁流体发电机第八节地球发电机的能源问题§31地球主磁场起源研究的历史回顾地磁场起源问题是物理学重大难题之爱因斯坦对地磁场起源理论的基本要求二.主要的地磁起源理论第三章地球主磁场起源第一节地球主磁场起源研究的历史回顾第二节地球发电机过程的深部环境第三节地核介质的力学和电磁特性第四节圆盘发电机第五节运动学发电机第六节湍流发电机和平均场电动力学第七节磁流体发电机第八节地球发电机的能源问题§31地球主磁场起源研究的历史回顾地磁场起源问题是物理学重大难题之爱因斯坦对地磁场起源理论的基本要求二.主要的地磁起源理论对地磁场起源理论的基本要求一个成功的地磁场起源理论应该是:1、物理上合理(符合电磁学、力学、热力学等物理学基本规律)与其他学科相容(特别是地学学科)3、能够回答关于地磁场的基本问题(1)为什么地球会有磁场?(2)为什么地磁场会长期存在(至少为地球年龄的70%)?(3)为什么倜极场占优势?平均偶极轴与地轴相合?(指南针近似指北)(4)什么因素决定地磁场强度及其变化(5)引起地磁场长期变化的过程是什么?(6)地磁场西漂的意义何在?(7)为什么地磁极性会倒转?而又没有占优势的极性?8)极性倒转时地磁场发生什么变化?为什么?9)为什么地磁场极性倒转频率变化如此之大?(10)为什么其他行星和卫星也有磁场?这些磁场是否可以用统一机制来解释?二、主要的地磁起源理论大体分五类:依据不同的物理理论,有不同的侧重点。磁化理论(偶极场产生机制)感应理论(偶极场产生机制,偶极场变化的机制)电流理论(偶极场产生机制,偶极场变化的机制)波动理论(地磁场西漂)发电机理论(一般的理论)(1)永久磁化理论(吉尔伯特1600)地球是个大磁铁问题:(1)如果地球均匀磁化,要产生观地球磁矩测到的地磁场,平均磁化强度~80A/m8*102m2(地球体积约为1021m3)。这是天然岩石磁化强度上限,地球不可能完全由这样的物质组成(2)岩石只能在居里点温度(-6009以下,才可获得永久磁化,由地温梯度估磁化强度(单计,在20-30km深度处,温度已到居里位体积内分子磁矩的矢点温度。如果地磁场仅仅由地表到20-量和30km这一薄层地壳所产生,则要求地壳岩石的磁化强度高达60004/m。不可能!(2)磁回旋理论(巴耐特1933)旋转的铁磁物体会在转轴方向磁化,其磁矩为M=cmn/e而实验测定值为M=1.5×10n(CG.S)=1.5×10n(A/m)式中n为每秒转数问题:地球转速n-105,代入上式,得到的地球磁矩仅为100亿分之一的实际地磁矩。太小!(3)巨体旋转理论(布莱克特1947)布莱克特理论:地球、太阳和室女座78号星的磁矩与转矩之比很接近。于是他提出,由于某个目前还不能解释的物理定律,巨大天体具有与机械转矩成正比的磁矩。为了得到实验证明,他专门研制了无定向磁力仪,测量随地球转动的纯金球的微弱磁场。问题:实际测量结果否定了他的假定,但无定向磁力仪却成了古地磁测量的重要仪器,可以测量10-3-10-m的微弱磁场。(4)磁暴感应理论(查特里1956)查特里理论:磁暴起源于赤道环电流,它在地核中产生感应电流,电流产生偶极磁场。反复发生的磁暴,可地球辐射带以维持这一电流和磁场问题:只有在偶极场存在的条件下,才会形成磁暴环电流。即先有地磁场,后有环电流即使不考虑这个困难,要形成今天的地磁偶极场,大约需要100亿年,而地球却只有46亿年的历史。(5)静磁感应理论(怀尔德)怀尔德同心球模型内球的电流模拟偶极磁场,球内表面相应于海洋的区域置放铁板(他认为,海洋地壳比大陆地壳冷,故居里点较深,磁性较强)。用这个模型产生的总磁场(包括一次场和铁板中的二次感应场)显示了主磁场的某些特征。问题:1假设与实际不符:海洋地壳比大陆地壳热,而不是冷。2.没有给出内球电流产生的原因,而这一点正是地磁场起源理论应该回答的最核心的问题。56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。——库法耶夫

57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。——