固体地球物理学导论(4-5).pptVIP

第四章 第四章 地球磁场与地磁学 地球磁场及其构成 岩石磁性 地磁场起源假说 地球的变化磁场 古地磁学与地磁场变迁 地球磁场发现 地球磁场图片（1） 地球磁场图片（2） 地磁要素 地磁偶极子场 地磁基本磁场 地磁基本磁场 （续） 磁异常与变化磁场 磁学单位 地磁场总场分布图 地磁场垂直分量分布图 地磁偏角分布图 地磁倾角分布图 卫星地磁异常图 物质及岩石磁性 抗磁质与顺磁质 铁磁质 影响岩石磁性的主要因素 三大类岩石磁性特征 三大类岩石磁性特征（续） 基本磁场的成因 地磁“自激发电机”假说 地磁“自激发电机”假说 （续一） 地磁“自激发电机”假说 （续二） 地磁“自激发电机”假说 （续三） 地磁“自激发电机”假说 （续四） 地磁“自激发电机”假说 （续五） 地球的变化磁场 周期性变化 电离层电流系统图 扰动变化与太阳风 扰动变化与太阳风 （续） 太阳风对磁层的作用示意图 磁暴 极区磁亚暴和极光 古地磁学 热剩磁 热剩磁 （续） 碎屑剩余磁性 化学剩余磁性 粘滞剩余磁性 碎屑剩余磁性 岩石剩余磁性的成因 岩石剩余磁性的成因 （续一） 岩石剩余磁性的成因 （续二） 岩石剩余磁性与古地磁学 极移和大陆漂移 极移和大陆漂移 （续） 大陆漂移演变示意图 地磁极倒转与海底扩张 地磁极倒转与海底扩张 （续） 第五章 地球的电磁感应和电性结构 如何研究地球内部电性特征？ 地球电磁感应的物理基础 电磁感应与地球内部的电导率 中国地区深部电性结构研究 地球内部电性的表象 地球内部电性的观测 大地电场与局部电场 地球电磁感应的物理基础问题 地球电磁感应的物理基础问题 （续） 麦克斯韦方程组 地球电磁感应的物理基础 亥姆赫兹方程 谐波场的方程 谐波场的方程 谐波场的方程 谐波场的方程 谐波场的方程 地球内部的电导率 地球内部的电导率 地球内部的电导率 中国地区深部电性结构研究 中国地区深部电性结构研究 第五章 由 得 (2) 谐波场的方程 E=E0 e-iωt，H=H0 e-iωt 边界条件： E1t=E2t , H1t=H2t, D1n=D2n , B1n=B2n 对于半无限介质，设平面电磁波垂直向下传播，建立坐标系，使Z轴向下，则有 可解得 Hx=Cxke-kz Ex=iωμCxke-kz (2) 谐波场的方程 E=E0 e-iωt，H=H0 e-iωt 边界条件： E1t=E2t , H1t=H2t, D1n=D2n , B1n=B2n 趋肤深度 令k=b+ia ，则 有 Ex=iωμCxke-kz =iωμCxke-bz-i(ωt+az) =ωμCxke-bz-i(ωt+az-π/2) 其振幅和相位为 故称b为衰减系数，a为相位系数。 当m1时，可忽略位移电流作用，则有b近似为 δ=1/b为趋肤深度。 电磁波的趋肤深度随电阻率增高或频率降低而增加。 4.4 地球的变化磁场 如前所说，地磁场由两部分组成，一部分叫内源场，一部分叫外源场。外源场是不断变化的。变化磁场有的具有周期性，有的没有，有的形态规则，有的又不规则，有的连续出现，有的则偶然发作。 地球的变化磁场有平静变化和扰动两种类型。前者由电离层中的电流体系引起，其特征是连续性和周期性，而扰动主要由太阳风引起，是地磁基本场和平静变化上迭加的干扰背景。变化磁场在地表比基本磁场要小得多，通常约为万分之几到千分之几，偶尔可达百分之几。变化场在地面上的数量虽小，但由于来源于高空，其空间分布和时间变化能反 映高空各种电磁过程，对于研究高空物理现象、高空介质的性质和运动状态以及地下的电性结构等是重要的信息。 4.4.1 地磁场平静变化 平静变化又分为太阳日变化和太阳日变化两大类。前者由日照的变化，即热变化引起，周期为24小时；后者由潮汐运动所引起的周期为12.5小时(月潮)和12小时(日潮)。 直接原因：太阳得热辐射作用，导致高空电离层(100km的E层和200kmF层)在地磁场中以太阴潮和太阳潮为周期作周期运动，从而建立高空电离层中的电流系统。 地磁场的平静变化正是电离层中这种随季节、时间和地理纬度而不同的电流系统在地壳中产生的磁场之变化，变化磁场幅值为30-40nT。 4.4.1 地磁场扰动变化 地磁场的诸要素相对于平静磁场水平的任何偏离均称为地成扰动。扰动的幅度大小不等，从lnT到1000nT，持续时间不一，从几秒到几天，分布范围也不同，有全球性