答：「張衡一號」發布地磁圖，什麼是地磁圖？

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空少問答

小課堂

第七十七期

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答：「張衡一號」發布地磁圖，什麼是地磁圖？

上周六，空少為大家留了1個問題，來看看空少的解答以及從留言中選出的最佳答案吧！

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空少正解

上期我們講到，我國首顆電磁監測試驗衛星「張衡一號」發布的初步成果包括了高精度的全球地磁圖。

「張衡一號」

以往世界各國也不斷繪製地磁圖。那麼，什麼是地磁圖？為什麼經常要畫？

首先要了解我們地球的磁場：地球像下圖中的磁鐵，磁鐵北極（紅色）在地理南極附近，磁鐵南極（白色）在地理北極附近，地磁軸和地理軸之間有大概11°的偏差。

地球和它的磁場

磁場是一種看不見、摸不著的特殊物質，它不是由原子或分子組成的，但是實際存在。磁體周圍存在磁場，磁體間的相互作用就以磁場為媒介，所以兩磁體不用接觸就能發生作用。

很早以前，人類就已經知道磁石及其磁性，也發明了指南針，因為它總是有一端直著南（另一端自然就是指北）。法國學者皮埃·德馬立克（Pierre de Maricourt）於公元1269 年論述了他仔細標明鐵針在塊型磁石附近各個位置的定向，也就是用磁鐵指向的方向定義磁場方向，從這些記號描繪出很多條線，也就是上圖中的磁力線或磁場線。他發現磁力線匯聚於磁石的相反兩端位置，他稱之為磁極，如下圖所示，磁力線從北極（N）指向南極（S）。後來威廉·吉爾伯特主張地球本身就是一個大磁石，其兩個磁極分別位於南極與北極，所以在地面上看磁鐵會指向南北方向。

磁力線指示了磁場的方向，從北極（N）指向南極（S）

如此看來，地球的磁場在地面不同地方的大小和方向都不會是完全一樣的了。有一些常用的表現磁場特徵的參數，我們習慣叫地磁7要素，包括了磁場總強度、水平方向的強度、垂直方向的強度、向東的強度、向北的強度，這些向各個方向的強度稱為分量，也就是水平分量、垂直分量等等，也包括了跟水平面的夾角（磁傾角）以及水平分量跟北向之間的夾角（磁偏角，也就是相對於向北轉過的角度）。這些參量在不同地方不同，隨著時間也存在變化。

地磁圖就是表示在這些地球磁場各要素的數值，以及它們在地球表面分布和變化規律的等值線圖。它是根據區域內各地磁台的觀測數據編繪的。常用的有磁偏角、磁傾角、垂直分量及水平分量等幾種地磁圖。

作為在天上繞著地球一圈一圈飛、能夠遍歷世界各地的衛星，「張衡一號」衛星幫助我們繪製了世界各地的地磁角度、強度，繪製出全球地磁圖。其實像這樣的衛星其他國家以前也曾發射。而除了衛星的幫助，傳統的地磁圖是利用分布在地球各處的地磁台站對當地的磁場進行測量後匯總繪製的，更會有專門組織的野外測量，到許多沒有地磁台站的地點進行磁場測量。

我國一些地磁台站的位置

地磁圖可分為基本磁場圖、正常磁場圖和異常磁場圖。

基本磁場圖：就是我們上文一直在講的、根據各個測點歸算的測量資料繪製的地磁圖。它不僅反映地磁場在地面上的趨勢變化，而且也反映出地磁場在地面上的異常變化。中國和其他許多國家都出版基本磁場圖。只要地磁資料精度較高，測點分布比較合理，而且密度適當，就能繪製出比較準確的基本磁場圖。

正常磁場圖：根據多年的測算以及理論分析，科學家們有模擬地球磁場的模型，根據模型繪製的地磁圖就是正常磁場圖，有時也可以通過多次光滑基本磁場圖的等值線和等變線的辦法得到，即把地磁場中來自地球淺層的部分資料濾掉，只剩下來自地球深部的部分，所以它的等值線是光滑的。這個是理想的、那個「大磁鐵」的磁場。

異常磁場圖：除了本身假定的那個「大磁鐵」的正常磁場，地球磁場又會因為擾動、礦產等偏離理想狀態的正常磁場圖。異常磁場圖是根據各個測點的異常值繪製而成的。

根據地磁圖表示地理範圍的大小，地磁圖又可分為區域地磁圖和世界地磁圖。

下圖是一張磁偏角的世界地圖，這些線就是所謂的等值線，也就是沿著線的值一樣。藍線說明往西偏，羅盤的北向在這裡指向西，紅線則相反往東偏，綠線是指向北的。

磁偏角世界地圖

地磁要素的數值也是會逐年變化的，就比如描述地球磁場最權威的IGRF模型，幾乎每一年都有對應的版本，計算磁場的時候輸入不同的年，結果也不一樣。更何況，上文說到地磁場不是理想狀態的，因為各種原因有很多異常，那些擾動等也一直在變化。因此，地磁圖隔一些年要重新編繪—次。地磁圖上—般都註明編繪圖件的時間及各要素的年變化率曲線，以便獲得某個時間的地磁要素的準確數值。

留言區·精選

@ 李文其

地磁圖（map of the geomagnetic）是表示在地球基本磁場各要素數值及其在地球表面分布和變化規律的等值線圖。它是根據區域內各地磁台的觀測數據編繪的。常用的有磁偏角、磁傾角、垂直分量及水平分量等幾種地磁圖。

@ 霸凌侯爺

地磁圖我理解是：地球自身磁場方向和密度分布圖。導航定位，電磁通訊，測地繪圖，彈道校正等應用有很大意義。我們的地球北極點和地磁點並不重合，這個地磁北極點也在不斷變化位置，同樣全球地磁模型也在不斷變化的，所以要經常「複查」。

感謝大家的支持，我們下期再見！

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