第三章 电磁物理学
第一节地球磁现象
地球磁场是人类生存离不开的一种环境因素。在这里将介绍的地球磁场在地球演化、生物活
动和人类生活等方面的作用，说明地球磁场和相关的地球磁现象的重要性。
地球磁场的变化和应用
长期的和世界范围的地球磁场的观测和研究表明，地球磁场是随时间和空间而变化的。
因此许多地方都设立了不断观测和记录地球磁场变化的地磁观测台或地磁观测站。我国便在
北京、各大行政区和一些重要省市建立有地磁观测台(站)。地磁场的这些变化不但提供了许
多有关地球结构和活动的信息，而且还有许多重要的应用。例如，磁法探矿已成为地球物理
探矿中一种重要的和常用的方法。它同其他的地球物理探矿法，如重力法和电学法等，各有
其特点。磁法探矿不仅可应用于铁矿的勘探，而且还应用于与铁矿相伴生的其他矿物的勘探
。前者称为磁法直接探矿，如磁铁矿、磁赤铁矿、钒钛磁铁矿和金铜磁铁矿等的勘探，后者
称为磁法间接探矿，如含镍、铬、钴等的金属矿床，金刚石、硼、石棉等非金属矿床以及石
油矿等的普查和勘探。
地球磁场和相关地磁现象的观测研究的应用是很多的。除磁法探矿外，还有如指南针的
磁定向和磁导航；由地磁场的突变(磁暴)预报太阳活动和空间天气预报；地磁扰动和磁暴会
对无线电通信和气候产生影响；地球磁场的异常变化与地震和火山活动有关，因而可能作为
预报地震和火山的一种因素；地磁场观测结合其他地球物理观测可进行地质调查等。
地球磁场与极光
地球的极光现象是发生在地球北极和南极区域及其附近高空的发光现象，其色彩鲜艳，形状
多种多样，人类在几千年前就观察和记载了这一发光现象，称为北极光。但是在很长时期中
都不知道发生极光的原因，更不知道极光与地球磁场的关系。直到近代科学的发展，才弄清
楚极光的产生时间、表现形态和变化情况都同地球磁场密切相关。
极光的形成主要是由于太阳的带电微粒发射到地球磁场的势力范围，受到地球磁场的影
响，从高纬度进入地球的高空大气，激发了高层空气质粒而造成的发光现象。地球是一块巨
大的磁石，而它的磁极在南北两极附近。我们知道，指南针总是指着南北方向，就是因为受
了地磁场的影响。从太阳射来的带电微粒流，也要受到地磁场的影响，而且使带电微粒流聚
集在磁极附近。所以极光大多在南北两极附近的上空出现。在南极发生的叫南极