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地球磁场之谜（第1页）

地球磁场之谜

地球是一个天然的大磁体，无论在陆地、海洋，还是天空，都能够感受到地球磁场的存在。我国古人很早以前就对地磁现象有所认识，中国古代四大发明之一的指南针，就是利用磁针在地球磁场中的指极性制成的。

历史上，第一个提出地球磁场理论概念的是英国人吉尔伯特。他在1600年提出一种论点，认为地球自身就是一个巨大的磁体，它的两极和地理两极相重合。这一理论确立了地球磁场与地球的关系，指出地球磁场的起因不应该在地球之外，而应在地球内部。

1893年，数学家高斯在他的著作《地磁力的绝对强度》中，从地磁成因于地球内部这一假设出发，创立了描绘地球磁场的数学方法，从而使地球磁场的测量和起源研究都可以用数学理论来表示。但这仅仅是一种形式上的理论，并没有从本质上阐明地球磁场的起源。现在科学家们已基本掌握了地球磁场的分布与变化规律，但是，对于地球磁场的起源问题，学术界却一直没有找到一个令人满意的答案。

目前，关于地球磁场起源的假说归纳起来可分为两大类，第一类假说是以现有的物理学理论为依据；第二类假说则独辟蹊径，认为对于地球这样一个宇宙物体，存在着不同于现有已知理论的特殊规律。

属于第一类假说的有旋转电荷假说。它假定地球上存在着等量的异性电荷，一种分布在地球内部，另一种分布在地球表面，电荷随地球旋转，因而产生了磁场。这一假说能够很自然地通过电与磁的关系解释地球磁场的成因。但是，这个假说却有一个致命缺点，首先它不能解释地球内外的电荷是如何分离的；其次，地球负载的电荷并不多，由它产生的磁场是很微弱的，根据计算，如果要想得到地球磁场这样的磁场强度，地球的电荷储量需要扩大1亿倍才行，理论计算和实际情况出入很大。同时，该理论还难以自圆其说的是，地球表面的观测者随着电荷一起旋转，对于电荷来说，不存在什么相对运动，没有电流又何谈磁场呢?

以地核为前提条件的地球磁场假说也属于第一类假说，弗兰克在这类假说中提出了发电机效应理论。他认为地核中电流的形成，应该是地核金属物质在磁场中做涡旋运动时，通过感应的方式而产生的。同时，电流自身形式的场就是连续不断的再生磁场，就像发电机中的情形一样。弗兰克所建立的模型说明了怎样实现地球磁场的再生过程，解释了地球磁场有一定的数值。但是在应用这种模型的时候，却很难解释地核中的这种电路是怎样通过圆形回路而闭合的。此外，这个模型也没有考虑到电流对涡旋运动的反作用，而这种反作用是不允许涡旋分布于平行赤道面的平面内的。

属于第一类假说的还有漂移电流假说、热力效应假说和霍尔效应假说等，但这些假说都不能全面地解释地球磁场的奇异特性。

关于地球磁场起源的第二类假说，这其中最具代表性的就是重物旋转假说。

1947年，布莱克特提出任意一个旋转体都具有磁矩，它与旋转体内是否存在电荷无关。这一假说认为，地球和其他天体的磁场都是在旋转中产生的，也就是说星体自然生磁，就好像电荷转动能产生磁场一样。但是，这一假说在试验和天文观测两方面都遇到了困难。在现有的实验条件下，还没有观察到旋转物体产生的磁效应。而对天体的观测结果表明，每个星球的磁场分布状况都很复杂，尚不能证明星球的旋转与磁场之间存在着必然的依存关系。

因此，关于地球磁场的起源问题，学术界仍处在探索与争鸣之中，尚没有一个具有相当说服力的理论，能对地球磁场的成因做出解释。