地球の磁場は、地球発揮し、その空間に数百キロメートルにその内部から延びる磁気効果です。それは棒磁石によって生成されるものと非常に似ています。このアイデアは、17世紀にイギリスの科学者であるウィリアムギルバートによって提案されました。
図1は地球の磁力線を示しています。それらは常に閉じており、内部を通り、外側に続き、一種のカバーを形成しています。
図1.地球の磁場は棒磁石の磁場に似ています。出典：ウィキメディア・コモンズ。
地球の磁場の起源はまだ謎です。温度が磁気秩序を破壊するようなものであるため、鋳鉄製の地球の外核はそれ自体では磁場を生成できません。これに対する温度しきい値は、キュリー温度として知られています。したがって、大量の磁化された材料が磁場の原因となることは不可能です。
この仮説を除外して、別の現象である地球の自転で磁場の起源を探す必要があります。これにより、溶融コアが不均一に回転し、流体が自発的に磁場を生成するダイナモ効果を生み出します。
ダイナモ効果が太陽などの天体の磁性の原因であると考えられていますが、これまでのところ、流体がこのように振る舞うことができ、生成された電流がどのように維持されるのかは不明です。
特徴
-地球の磁場は3つの寄与の結果です：内部磁場自体、外部磁場、および地殻内の磁性鉱物の磁場：
- 内部磁場：地球の中心にある磁気双極子（磁石）に似ており、その寄与は約90％です。時間の変化は非常にゆっくりです。
- 外部フィールド：大気の層での太陽活動に由来します。それは双極子のようには見えず、毎日、毎年、磁気嵐など、多くのバリエーションがあります。
- 地球の地殻にある磁性岩は、独自の磁場も作り出します。
-磁場は分極され、棒磁石のように北極と南極を示します。
-反対の極が互いに引き合うので、その北極であるコンパスの針は常に地球の磁石の南極がある地理的な北の近くを指します。
-磁場の方向は、磁南（磁石の北極）を出て磁北（磁石の南極）に入る閉じた線の形で表されます。
-磁北-磁南でも-フィールドは地球の表面に垂直ですが、赤道ではフィールドは放牧されます。（図1を参照）
-電磁界の強度は、赤道よりも極ではるかに大きくなります。
-地上ダイポールの軸（図1）と回転軸が一致していません。それらの間には11.2ºの変位があります。
地磁気要素
磁場はベクトルであるため、原点Oを持つデカルト座標系XYZは、その位置を確立するのに役立ちます。
図2.地磁気要素。出典：F. Zapata
磁場または誘導の合計強度はBで、その投影またはコンポーネントは次のとおりです。水平方向にH、垂直方向にZ。それらは次のように関連しています。
-D、Hと地理的な北（X軸）の間に形成される磁気赤緯の角度。東に向かって正、西に向かって負。
-I、BとHの間の磁気傾斜角、Bが水平線より下の場合は正。
コンパスの針は、フィールドの水平成分であるHの方向に向けられます。BXとH によって決定される平面は磁気子午線と呼ばれ、ZXは地理的子午線です。
地磁気要素と呼ばれる次の量のうち3つがわかっている場合、磁場ベクトルは完全に指定されます：B、H、D、I、X、Y、Z。
関数
地球の磁場の最も重要な機能のいくつかを以下に示します。
-人間は何百年もの間、それをコンパスによって方向づけるために使用しました。
-惑星を包み込み、太陽が継続的に放出する荷電粒子を偏向させることにより、惑星の保護機能を発揮します。
-地球の磁場（30-60マイクロテスラ）は実験室の磁場と比較して弱いですが、特定の動物がそれを使用して自分自身を方向づけるのに十分な強さです。渡り鳥、伝書鳩、クジラ、魚の群れもそうです。
-磁力測定または磁場の測定は、鉱物資源の探査に使用されます。
オーロラとサザン
それらはそれぞれオーロラまたはサザンライトとして知られています。それらは極近くの緯度に現れ、磁場は地球の表面にほぼ垂直で、赤道よりもはるかに強いです。
図3.アラスカのオーロラ。出典：ウィキメディア・コモンズ。
それらは、太陽が継続的に送信する大量の荷電粒子に起源があります。電場に閉じ込められたものは、通常、強度が高いため、極に向かってドリフトします。そこで彼らはそれを利用して大気をイオン化し、その過程で可視光が放出されます。
ノーザンライトは、磁極が近接しているため、アラスカ、カナダ、北ヨーロッパで見ることができます。しかし、これが移住したことにより、やがて彼らはロシア北部に向かってより目に見えるようになる可能性があります。
しかし、今のところそうではないようです。オーロラは、不安定な磁北に正確に追従していないためです。
磁気偏角とナビゲーション
ナビゲーション、特に非常に長い旅行では、必要な補正を行って真の北を見つけるために、磁気偏角を知ることが非常に重要です。
これは、赤緯が地理的な場所によって大きく異なるため、等赤緯（等角）の線を示すマップを使用して実現されます。これは、磁場が局所的に変動し続けるためです。
滑走路に描かれた大きな数字は、磁北を基準とした度単位の方向であり、10で除算されて丸められます。
北の男
混乱するかもしれませんが、北にはいくつかのタイプがあり、特定の基準によって定義されています。したがって、次のことがわかります。
磁北は、磁場が表面に対して垂直である地球上の点です。そこにはコンパスポイントがあり、ちなみに、磁南と正反対（正反対）ではありません。
地磁気北は、磁気双極子の軸が表面に上昇する場所です（図1を参照）。地球の磁場は双極子磁場よりも少し複雑なので、この点は磁北と正確には一致しません。
地理的な北、地球の回転軸はそこを通過します。
ランバートまたはグリッドの北は、マップの子午線が収束するポイントです。地球の球面は平面に投影されると歪むため、真北または地理的な北と正確に一致しません。
図4.さまざまな北とその場所。出典：ウィキメディア・コモンズ。キャビット
磁場の反転
不可解な事実があります。磁極は数千年の間に位置を変えることができ、それは現在起こっています。実際、過去1700万年の間に171回前に発生したことが知られています。
証拠は、大西洋の中央の裂け目から出現する岩に見られます。それが出てくると、岩は冷えて固化し、地球の磁化の方向をその瞬間に設定します。これは保存されています。
しかし、これまでのところ、これが発生する理由について十分な説明はなく、磁場を反転させるために必要なエネルギー源もありません。
前述したように、磁北は現在、シベリアに向かって急速に移動しており、南部もゆっくりではありますが移動しています。
一部の専門家は、フィールドを弱めるのは、カナダのすぐ下の液体鉄の高速流が原因であると信じています。それはまた、磁気の逆転の始まりかもしれません。最後に起こったのは70万年前です。
地球の磁気を発生させるダイナモは、自発的に、またはたとえば彗星の接近などの何らかの外部介入によって一時的にオフになる可能性がありますが、後者の証拠はありません。
ダイナモが再起動すると、磁極が入れ替わります。しかし、反転が完全ではなく、双極子軸の一時的な変動が発生することもあり、最終的に元の位置に戻ります。
実験
これは、ヘルムホルツコイルで実行されます。同じ強度の電流が通過する2つの同一の同心円形コイルです。コイルの磁場は地球の磁場と相互作用し、結果として磁場を発生させます。
図5.地球の磁場の値を決定する実験。出典：F. Zapata
ほぼ均一な磁場がコイルの内部に作成されます。
-Iは電流の強さ
-μ oは真空の透磁率であります
-Rはコイルの半径です
処理する
コイルの軸にコンパスを配置して、地磁気B Tの方向を決定します。
-コイルの軸をB Tに垂直になるように向けます。したがって、電流が流れるときに生成される磁場B Hは、B Tに垂直になります。この場合：
図6.結果のフィールドは、コンパスの針がマークするものです。出典：F. Zapata
-B Hは、コイルに流れる電流に比例するため、B H = kIとなります。ここで、kは、コイルの形状（半径と巻き数）に依存する定数です。A測定電流は、B Hの値を持つことができます。そのため：
したがって：
-さまざまな電流がコイルを通過し、ペア（I、tgθ）がテーブルに記録されます。
-私と対比したグラフ tgθ。依存関係は線形であるため、傾きmが次のような直線が得られることが期待されます。
-最後、直線から - ライン最小二乗または視覚的調整に合わせ、それがBの値を決定するために進むTを。
参考文献
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