地磁學

地磁場所佔據的空間從地核至磁層邊界，磁層離地心最近的距離也有 8～ 13個地球半徑。地磁場的主要部分來自地球內部，稱為地球基本磁場；地球短周期變化磁場則來源於高空電離層和磁層的電流體系。利用地面和近地面空間地磁場的變化規律可以得到有關電離層和磁層的物理狀態和動力過程的某些信息。變化磁場還與太陽活動有密切關係。有關日地關係的研究是地磁學的重要組成部分。利用地表磁異常勘查地下礦床是地球物理勘探的方法之一。觀測由高空電磁波引起的地球內部的感應電磁場可探測地球內部的電性構造。

固體地球物理學的一個分支，是研究地磁場的時間變化、空間分佈、起源及其應用的一門學科。地磁場所佔據的空間從地核至磁層邊界。磁層離地心最近的距離（向陽面）也有8～13個地球半徑。地磁場的歷史，利用岩石磁性的測量已可追溯到太古代（約35億年前）。

利用岩石磁性來研究古地磁場，在20世紀50年代已形成地磁學的一個分支——古地磁學。各大陸所測得的古地磁極移是板塊大地構造學說的重要依據。

地磁場的主要部分來自地球內部，稱為地球基本磁場。基本磁場隨時間有緩慢的長期變化；地球短周期變化磁場則來源於高空電離層和磁層的電流體系。地磁場隨時間的變化和在空間的分佈規律，是地球內部和高空電磁過程的表現。因此利用地面和近地面空間地磁場的變化規律可以得到有關電離層和磁層的物理狀態和動力過程的某些信息。這是電離層和磁層物理的重要內容。變化磁場還與太陽活動有密切關係。有關日地關係的研究內容是地磁學的重要組成部分；由地面磁場的測定還可以研究地球內部的電磁性質和地核中的磁流體動力學過程；而利用地表磁異常勘查地下有用礦床，則是地球物理勘探的一個重要方法。

利用岩石磁性來研究古地磁場，在20世紀50年代就已發展成為地磁學中的一個重要分支──古地磁學。古地磁學是20世紀60～70年代地磁學中最活躍的領域。各個大陸所測得的古地磁極移，是板塊大地構造學說的重要支柱。因此有人說，20世紀地學最重要的成就是在地磁學領域取得的。

地磁學的另一個重要內容是地磁測量。隨著觀測儀器的改進和測量技術的發展，人們除能在陸地和海上進行地磁測量外，還開展了航空和衛星測量。

中國早在戰國時期（公元前475～前221）就已發現天然磁石的吸鐵性和指極性，在12世紀之前就已發明了指南針。但早期主要是著眼於這一現象在航海上的應用。1600年吉伯 (W.Gilbert)提出，磁針的指極性是由於地球本身象一塊巨大的磁石。這是地磁場本質的最早論斷，也是地磁學開始形成的早期標誌。隨著地磁場測量技術的發展和觀測資料的積累，1839年C.F.高斯首次將球諧分析法用於分析地球磁場，奠定了地磁場分析的理論基礎。

地磁場的起源問題尚未獲得圓滿解決。有關地磁場長期變化的規律，尚有許多爭議。全球地磁測點的分佈也還不夠均勻。

儘管對地磁場的認識已有較長的歷史，但起源問題至今仍未獲得圓滿解決；地磁場的測量迄今只有 400年的歷史，雖然岩石磁性的測量在一定程度上擴大了人們對地磁場認識的時間範圍，但其精度還不是很高的，因此有關地磁場長期變化的規律，目前仍有許多爭議；就是近代測量，全球測點的分佈也還不夠均勻，要確定較為理想的全球地磁場模型仍然是困難的。今後，隨著測量技術的發展，將會獲得更豐富的觀測資料，這無論對地磁場規律的探索，還是有關高空和地球內部的研究以及它們的應用都將是極為重要的。

中國最早發現磁石及地磁現象，並在公元前就發明了羅盤，在838～1099年間應用羅盤航海。歐洲 從12世紀開始應用羅盤。義大利航海家哥倫布 (C. Colombo，1451～1506) 從歐洲航行到美洲時，發現 了磁偏角。1510年哈特曼 (G.Hartman) 在羅馬首次發現了磁傾角。1600年英國學者吉爾伯特 (W.Gilbert) 指出：地球是個巨大的球形磁石。這是 有關地磁場成因的最早論述。至17世紀末，所有地 磁觀測僅限於測量磁偏角及磁傾角，還無法測定磁 力的大小。1839年德國物理學家高斯 (C.F. Gauss，1777～1855) 的經典著作《地磁力的絕對強 度》問世，創建了地磁場的球諧分析方法，證實了吉爾伯特的觀點，奠定了地磁場定量分析的理論基礎。據高斯理論可以測定地磁力大小。1840年高斯又發表了《地磁概論》，對地磁場作了周密的數字分析，奠定了地磁場理論分析的基礎。與此同時，俄國學者西蒙諾夫 (И.Симонов，1794～1855) 於1835年發 表了《地磁學理論的試探》，指出地磁場是地球內部均勻分佈的磁性粒子作用的產物。高斯與西蒙諾夫是 研究地磁學的先驅。地磁測量工作始於16世紀， 1538年卡斯特羅 (J.D.Castro) 精密地測定了歐洲至東印度的海上磁偏角。1832年高斯創立了測量地磁 場強度絕對值的方法，並與德國物理學家韋伯 (W.E.Weber，1804～1891) 共同創立了“高斯單位 制”，加速了各國地磁場的測定。19世紀開始應用地磁異常尋找磁鐵礦，推動了地磁學的應用研究及磁測方法研究。19世紀20年代，世界各國建立了第一批地磁台。1957～1958年，國際科協組織了三次地磁學研討會，全面討論了地磁場的時空分佈特徵及各類地磁現象，充實了地磁學理論。當今對岩石古磁場的研究，推動了板塊構造學說的研究。地磁學正向著應 用階段發展。

地磁學的研究內容分為兩個體系：①地球的基本磁場。包括穩定磁場的基本規律、地磁場要素及研究方法、地磁場的結構及長期變化。鐵磁現象的理論基礎、岩石磁性研究、古地磁學的基本原理及研究方法；②地球的變化磁場。包括地磁場的變化及其研究方向、周期性地磁變化、地磁擾動、伴隨地磁變化的各種自然現象、極光及磁擾動理論。當今地磁學的研究，趨於由地面、洋麵向高空發展，將磁性探測儀安 放於火箭及人造衛星上，接收高空大氣層、太陽風、行星星際磁場與地磁場有關的資料。在處理各種複雜 地磁異常的計算問題及原始數據的數據處理上，電子計算機將發揮重要作用。

亦稱“大地物理學”。研 究地球起源和演化、內部構造和組成、物理性質以及所發生的各種物理過程的學科。是地球物理學的一 個分支。把地球作為一個固體模型，研究其彈性、密度、重力、潮汐以及 與此有關的地球自轉、地磁場、地球內熱、內部構造等地球物理課題。主 要包括地震學、地磁學、重力學、地熱學、地球物理勘探(即應用地球物理學)、大地構造物理學、地球內部 物理學等分支。近代科學發展，經常涉及到固體地球物理學中的各種地球物理場，地球內部物理狀態、性質和運動特徵等方面。20世紀70年 代以來，固體地球物理學中逐步形成了一些新的研究領域，諸如極移、磁極倒轉、板塊構造、地震預報等。