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太空物理知識
 
磁層即時模擬
 
     
  地球的磁層  
     
 

        磁鐵,今時今日我們在每個人的居家環境中幾乎都可以看到,冰箱上的留言磁鐵、羅盤、螺絲起子、條狀磁鐵和電腦中的硬體。在很久以前,僅僅羅盤是人們所常用的磁鐵裝置,羅盤幫忙引導旅者方向,因為羅盤上的針頭永遠指向北方,人們如此使用著羅盤,遠在人們知道羅盤事實上是個磁鐵之前,更遠在人們開始對磁學有所認知之前。

 
     
 

        在 15 世紀末期威廉吉伯特 (William Gilbert) 了解到羅盤事實上是個小磁鐵,並且因為受到一個巨大磁場的影響而指向北方,在西元 1600 年,他發表了 〝磁〞("De Magnete") 一書說明了地球是有磁性的,地球是個磁鐵。

 
     
 

        如果你拿了兩個條狀磁鐵玩了一會,你會發現到條狀磁鐵的任何一端和另一個條狀磁鐵任何一端相互間的關係不是相互排斥就是相互吸引。條狀磁鐵的任何一端都稱為一個磁極 (magnetic pole),一端稱為北 (N, north pole) 而另一端稱為南 (S, south pole),同磁性相排斥 (如南對南) 而異磁性相吸引 (如南對北),因為條狀磁鐵有兩磁極,其磁場稱之為偶極磁場 (dipole magnetic field)。一般來說任何磁場都有偶數的磁極,科學家嘗試了50年以上,試著找到單磁極,但從來沒找到過。

地球的磁場就像條狀磁鐵一樣有南北兩極,我們用紅色的線來表示事實上是看不見的磁力線分布狀況。
 
     
 

        相對來說,較靠近地球 (由地球赤道往外算八個地球半徑或50,000公里) 的磁場分布看起來會比較像條狀磁場的分布方式,如上圖所示,在地球上有幾處比較奇特的地方使得地球的磁場分布不完全像條狀磁鐵一般。當我們再往地球遠處看去時,地球的磁場會越來越弱而越容易受到太空中帶電粒子的影響,我們將會在 -日地關係 - 分頁中針對這些影響談論更多,我們稱在地球磁場中的帶電粒子和空間為地球的〝磁層〞(magnetosphere)。

西元1916年,哈利愛得蒙爵士 (Sir Edmund Halley) 指出極光是順延著磁力線發展的,而在西元1941年,西歐特歐羅 (Olof Hiorter) 注意到了,當極光在天空中掠過時,在地球表面所量測的磁場會產生變動,極光和地球磁層以某種方式相關聯著。

 
     
 

        為何我們要在地球磁場上討論這麼多呢?這網頁不應該是跟極光和極區磁副暴有關嗎?是的,但地球磁場在極光和極區磁副暴的發展中扮演了極重要的角色。

 
     
     
 
<話說磁副暴