地磁(geomagnetic)

地磁(geomagnetic)
國立臺灣師範大學地球科學系研究所周子宇碩士生/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

早在幾千年前，中國人就懂得使用磁石來做辨別方向的工具，宋代沈括於夢溪筆談中，更是詳細的記錄了他對地磁的觀察。「方家以磁石磨針鋒，則能指南……，然常微偏東，不全南也。」，這應該是人類歷史上最早發現磁偏角的紀錄。這樣的現象是因為地球磁北極與地理北極不同所造成的，地面上所觀測到的磁場強度理因向下，但古代在用磁針時，只有水平的概念，意即將向下的磁力投影到地面上，因此他們發現投影的磁力方向與正北有夾一個角度，這個角度稱為磁偏角，而投影的磁力與真實磁場強度的夾角，則稱為磁傾角。但在地球物理學家的觀測上，並不直接測量磁傾角與磁偏角，反而是測量磁力在xyz平面上的向量，再使用三角函數，來求得磁偏角、磁傾角與磁場強度。

地球上的磁場強度具有時間與空間變化的特性，國際大地測量及地球物理聯合會於60年代晚期，將世界各地測量到的地磁資料加以統整，建立了國際地磁參考場(International Geomagnetic Reference Field ,IGRF)，他提供了各地區一個係數，可代入高斯函數，求得各地的地磁強度。除了因地區不同外，地磁場的強度還會隨時間而有所變化，其變化分為兩類（一）長時間週期變化（二）短時間週期變化，長期變化以年為單位，與地磁極性倒轉之現象有關。短期變化則因所影響的因子不同，有內部也有外部的影響。

地磁場的日、季變化
因地球自轉的緣故，每個地區所受到的太陽輻射量不同，使得電離層的游離量不同，這樣的變化直接影響到地球磁場的變化。同樣的，每個季節因太陽直射的角度不同，也會發生同樣的情形，這就是地磁場的日與季的變化。

太陽寧靜日變化
根據科學家的觀察，上述的日變化在每個月中，有五天比較不顯著，各地的磁場變化量相當的小，這種情形在高緯度地區較為明顯。

磁爆
描述地磁場強度突然增加的現象，這個現象在赤道地區最為顯著，發生時，會有以上幾種數十或數百倍的磁場變化。發生後，磁場強度不會突然消失，而是需要數天，漸漸回復成正常的地磁場變化。

日焰
當太陽活動較為頻繁，會產生日焰現象，使得電離層受到干擾，此時電波的傳遞受到影響甚至中斷，也會引起地磁場突然改變

以上介紹了數種關於地磁場變化的情形，其實影響地磁場變化的因素很多，本文只介紹了高中生較能了解的幾類變化，有興趣的同學可以再找課外資料閱讀。

參考資料
宋國城、蘇福欽、王正松 (1999)。地球物理學概論。台北：中國地球物理學會。
Alan E. Mussett, & M. Aftab Khan(2000) Looking into the Earth: An Introduction to 　Geological Geophysics