地磁參考場

IGRF（International Geomagnetic Reference Field，國際地磁參考場）是有關地球主磁場與長期變化的模型，IGRF的誤差主要來源於：忽略外源場、球諧級數的截斷、台站分布的不均勻、測量、忽略地殼磁異常場等。分析我國大陸地區IGRF的誤差，有利於我國地磁研究人員在工作中合理地套用IGRF資料。如果不計磁異常與環境干擾都比較大的北京台，29個基準台的IGRF的誤差（均方根差）為146.9nT.

基本介紹

• 中文名：地磁參考場
• 146.9nT.：29個基準台的IGRF的誤差
• 境干擾大：北京台
• 源於：忽略外源場、球諧級數的截斷

地球磁場

球磁場跟地球引力場一樣，是一個地球物理場，它是由基本磁場與變化磁場兩部分組成的。基本磁場是地磁場的主要部分，起源於地球內部，比較穩定，變化非常緩慢。變化磁場包括地磁場的各種短期變化，與電離層的變化和太陽活動等有關，並且很微弱。

地磁參考場分布

地磁場也是一個向量場。描述空間某一點地磁場的強度和方向，需要3個獨立的地磁要素。常用的地磁要素有7個，即地磁場總強度F，水平強度H，垂直強度Z，X和Y分別為H的北向和東向分量，D和I分別為磁偏角和磁傾角。

自從高斯(Gauss)把球諧分析方法引進地磁學，建立地磁場的數學描述以來，地磁學得到了極大的發展。

地磁模型

地磁模型包括全球的和局部地區的兩種。

它就是到目前為止IAGA的有關小組每5年給出一個世界地磁參考場(IGRF)。

全球地磁場模型:

在球極坐標系中，拉普拉斯方程的通解為:_

在高斯分析中是根據內邊界上的函式值及其法向變化率來確定高斯係數(g，h)的。

局部磁場模型

局部地區的地磁場模型方面的學術問題與全球的有所不同，局部地區的地磁場模型不能採用球諧分析方法因為沒有"三維"意義

地磁場模型與地磁圖是了解研究地磁場空間分布與時間變化規律，及其源的特徵與變化的基礎。因此，也是了解我們地球及有關的動力學過程的重要手段。

科學價值

經過多年研究分析，俄羅斯科學院醫學基因研究中心地磁，電離層和無線電波擴散研究所的科研人員提出，地磁場的變化可導致人體淋巴染色體的畸變，使畸變的頻率提高兩倍。

其他套用

通過實驗，科研人員得出結論，磁場變化的速度而不是磁場的絕對量影響染色體畸變的頻率和細胞分裂過程中物質的交換，在一定範圍內，地磁場的變化甚至影響DNA的合成。據現代科學證明，地磁(氣場)對人體有很大的影響:

如果人體長期順著地磁的南北方向可使人體器官細胞有序化，產生生物磁化效應，使生物電得到加強，器官機能得到調整和增進，從而起到了良好的作用。

在地球南北兩極附近地區的高空，夜間常會出現燦爛美麗的光輝。有時它像一條彩帶，有時它像一團火焰，有時它又像一張五光十色的巨大銀幕。它輕盈地飄蕩，同時忽暗忽明，發出紅的，藍的，綠的，紫的光芒。靜寂的極地由於它的出現驟然顯得富有生氣。這種壯麗動人的景象就叫做極光。

產生極光的原因是來自大氣外的高能粒子(電子和質子)撞擊高層大氣中的原子的作用。這種相互作用常發生在地球磁極周圍區域。現在所知，作為太陽風的一部分荷電粒子在到達地球附近時，被地球磁場俘獲，並使其朝向磁極下落。它們與氧和氮的原子碰撞，擊走電子，使之成為激發態的離子，這些離子發射不同波長的輻射，產生出紅，綠或藍等色的極光特徵色彩。

在太陽活動盛期，極光有時會延伸到中緯度地帶，極光有發光的帷幕狀，弧狀，帶狀和射線狀等多種形狀。發光均勻的弧狀極光是最穩定的外形，有時能存留幾個小時而看不出明顯變化。然而，大多數其他形狀的極光通常總是呈現出快速的變化。弧狀的和摺疊狀的極光的下邊緣輪廓通常都比上端更明顯。極光最後都朝地極方向退去，輝光射線逐漸消失在瀰漫的白光天區。造成極光動態變化的機制尚示完全明了。

在太陽創造的諸如光和熱等形式的能量中，有一種能量被稱為"太陽風"。這是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流，該太陽風在地球上空環繞地球流動，以大約每秒400公里的速度撞擊地球磁場，磁場使該顆粒流偏向地磁極，從而導致帶電顆粒與地球上層大氣發生化學反應，形成極光。

地球的磁場還在不斷發生變化，其變化方式也在發生變化。不同地方的磁場方向和強度均以不同的方式發生變化，可能變小，也可能南北極發生大翻轉。由於地球磁場的複雜性，要預計它在遙遠的將來會是什麼樣子是不可能的。地球物理學家們利用分布在世界許多地方的磁場觀測點收集的數據，通過數學模型分析出磁場將如何變化。

地球磁場不是孤立的，它受到外界擾動的影響，地球磁層是一個頗為複雜的問題，其中的物理機制有待於深入研究。