地球环境学作业.PDFVIP

應地所在職專班一年級 地球環境學作業 組員：劉彥碩 592235003 劉長勤 592235010 火星的磁場 8 為了明確地了解火星上自然形成的磁場， 以火星磁場的研究為主要目標的火星全球探勘者號(MGS) ，在1997 年發射。美國先前針對這 顆行星派遣十六次任務和往昔的蘇聯都無法回答下列這個基本的問題，那就是火星的內部是 否有和地球相似的磁場？ 隨著火星全球探勘者號在1997 年的九月到達火星，以相當靠近火星分佈在表面上高度85 到 170 公里的範圍內，藉由超過 1000 次的橢圓形軌道運行，可探測到磁場向量的存在。在固 定高度400 公里的圓形軌道上探測超過 10000 次，得到一個相當大的磁場向量。期待這太空 船和上面探測磁場的儀器，可以持續在軌道上運作超過2008 年。 火星全球探勘者號使用兩具磁場的感應器，置於太陽能板的邊緣，也就是距離太 空船中心4.5 公尺處，兩具接收器彼此距離 (a)火星全球地殼磁場的分佈圖，用不同顏色表 9 公尺。對接收器來說，太陽能板被設計只 示地殼磁場在徑向分量上的磁場強度和極性， 會產生極小的磁場(小於0.25nT) ，測量的正 注意那線性構造可延伸超過 1000 公里，綠色 確性決定於內部的校準刻度和藉由控制好太 的空心圓表示的是直徑大於15 公里的隕石坑 空船飛行時所產生變動的磁場。從全球探勘 ，實心圓表示的是火星上巨大的火山口 者號的動力系統傳出的工程資料和磁力計， (b) 在高度400 公里上的繪圖軌道上所偵測到 兩者都被輸入太空船磁場的一個即時模式， 徑向地殼磁場分佈圖畫在火星的地形圖上 以便在測量值上扣除，使得磁力計每個單位 最後產生的準確值小於 1nT 的磁場。在人造衛星巡航的階段，被設置在類似電動烤肉架的模 式，以對著地球的軸慢慢旋轉。如此對磁場的測量是有利的，因為旋轉的太空船會在兩個旋 轉平面調整分量，並用來校準儀器，去除太空船產生的磁場。當太空船的磁場在太空船的機 體內保持固定時，飛行角度的運用(旋轉和左右搖晃)就被用來當成校準的目的。 獨特的觀點對火星早期熱的歷史，置於全球探勘者號上的磁力計和電子反射計已確定火 星的內部目前並沒有因電磁感應所產生的磁場。從全球探勘者號上的資料估算目前的火星磁 偶極力矩，最大可以產生的M 小於2*1017A-m2 ，幾乎等於不存在，因赤道的表面所量到的磁 場強度小於0.5nT ，相較於地球的同處可以得到30000~60000nT 的磁場強度。 另一方面，在火星地殼上存在某些強烈磁化的區域，而且緊緊結合著較古老，且擁有很 多隕石坑的高地，這些區域位於將火星分開成北方低地和南方高地的邊緣南側上。因為沒有 感應的磁場，所以這些磁化的性質就像地球上的殘磁。但令人驚呀的，在這個區域上方100 公里高度所測量到的磁場強度居然達到 1600nT(相較於地球地殼的磁場在同個高度只能建立 低於正負200nT 的磁場) ，結合高地的磁化和隕石衝擊所扮演的任務，已經可以改變地殼的磁 場性質，構成一個新的、有用的診斷工具，可以對這個行星早期熱的歷史提供一個獨特的觀 點。這在全球探勘者號到達之前是幾乎全然不知的。從月球採礦者的任務傳來的資料，可以 同時分析和說明目前行星系統上的地殼磁場，不具有核心電磁感應機制的。火星和月球是在 研究地殼磁場的理想的實驗室，而且因流動的鐵所產生的磁化地殼的磁場已消失很久。因此 相對於地球的情形，在這裏要區分單純的殘磁和感應的磁場是相當容易的。 火星上有板塊運動嗎？從火星全球探勘者號上的磁力計和電子反射計上發現令人吃驚的 現象，那就是在火星的南半球上偵測到獨特線性排列的強烈磁場區。而且分佈在Terra Sirenum 和Terra Cimmeria 磁力線是特別的明顯，可以讓人聯想到地球上觀察到海底擴張和地磁反轉 的板塊運動過程。如果這個說明是正確的，這將表示火星早期的歷史中可能存在板塊構造和 磁場的反轉，然而，在Jack Connerney 和他的工作夥伴們提出的模式，認為這些相對明顯的 磁化區，和地殼緩慢冷卻的過程中所形成的磁場