在地球磁场是地球的发挥磁场效应，并从它的内部延伸到几百公里的太空。它与条形磁铁产生的相似。英国科学家威廉·吉尔伯特（William Gilbert）在17世纪提出了这个想法，他还观察到不可能分开磁铁的磁极。
图1显示了地球的磁力线。它们始终是封闭的，穿过内部并在外部延伸，形成一种遮盖物。
图1.地球的磁场类似于条形磁铁的磁场。资料来源：维基共享资源。
地球磁场的起源仍然是个谜。由铸铁制成的地球外部核心本身无法产生磁场，因为温度如此之高，以至于破坏了磁序。为此的温度阈值称为居里温度。因此，不可能有大量的磁化材料引起磁场。
在排除了这个假设之后，我们必须寻找另一种现象的场的起源：地球的自转。这会导致熔融铁心旋转不均匀，从而产生发电机效应，其中流体自发地产生磁场。
人们相信，发电机效应是天文物体（例如太阳）磁化的原因，但是直到现在，还不清楚为什么流体能够以这种方式行为以及产生的电流如何保持。
特点
-地球磁场是三个贡献的结果：内部磁场本身，外部磁场以及地壳中磁性矿物的磁场：
- 内部磁场：它类似于位于地球中心的磁偶极子（磁铁）的磁场，其贡献约为90％。时间变化非常缓慢。
- 外场：来自大气层中的太阳活动。它看起来不像偶极子，并且有很多变化：每天，每年，磁暴等等。
- 地壳中的磁性岩石也产生了自己的磁场。
-磁场是极化的，呈北极和南极，就像条形磁铁一样。
-由于相反的两极相互吸引，罗盘针（即它的北极）始终指向地理磁铁的南极所在的地理北部附近。
-磁场的方向以闭合线的形式表示，这些闭合线离开磁性南极（磁体的北极）并进入磁性北极（磁体的南极）。
-在磁性北极（以及在磁性南极）中，该场垂直于地球表面，而在赤道处，该场在掠地。（见图1）
-两极的磁场强度比赤道的强度大得多。
-地面偶极子轴（图1）和旋转轴未对齐。它们之间的位移为11.2º。
地磁元素
由于磁场是矢量，因此以O为原点的笛卡尔坐标系XYZ有助于确定其位置。
图2.地磁元素。资料来源：F. Zapata。
磁场或感应的总强度为B，其投影或分量为：水平H，垂直Z。它们之间的关系是：
-D，磁偏角，在H和地理北部（X轴）之间形成，向东为正，向西为负。
-I，B和H 之间的磁倾角，如果B在水平线以下，则为正。
指南针的方向将为H的方向，即场的水平分量。由B和H 确定的平面称为磁子午线，而ZX是地理子午线。
如果已知以下三个量（称为地磁元素），则可以完全指定磁场矢量：B，H，D，I，X，Y，Z。
功能
这是地球磁场的一些最重要的功能：
-数百年来，人类一直使用它通过指南针定向自己。
-通过包裹住行星并使太阳连续发射的带电粒子偏转，从而行使行星的保护功能。
-尽管与实验室相比，地球的磁场强度（30-60微特斯拉）弱，但它的强度足以使某些动物使用它来定向自己。候鸟，信鸽，鲸鱼和一些鱼类也是如此。
-磁力计或磁场测量用于探矿资源。
北极光和南方
它们分别被称为北极光或南方光。它们出现在两极附近的纬度处，那里的磁场几乎垂直于地球表面，并且比赤道处的磁场强得多。
图3.阿拉斯加的北极光。资料来源：维基共享资源。
它们的起源是太阳不断发出的大量带电粒子。由于较高的强度，那些被电场捕获的电极通常会向两极漂移。他们在那里利用它使大气电离，并在此过程中发出可见光。
由于磁极的接近，北极光在阿拉斯加，加拿大和北欧可见。但是由于这种迁移，随着时间的流逝，它们有可能在俄罗斯北部变得更加明显。
不过，由于极光并没有完全跟随不稳定的磁北，因此目前似乎并非如此。
磁偏角和导航
对于导航，尤其是在长途旅行中，了解磁偏角非常重要，以便进行必要的校正并找到真正的北方。
这是通过表示等偏角线（等角线）的地图来实现的，因为偏角会根据地理位置而变化很大。这是由于磁场连续经历局部变化这一事实。
跑道上绘制的大量数字是相对于磁北的度数方向，除以10并四舍五入。
北方人
令人困惑的是，有几种类型的北方，由某些特定标准定义。因此，我们可以找到：
磁北是地球上磁场垂直于表面的一点。指南针指向那里，顺便说一句，它与南磁不成对立（完全相反）。
地磁北，是磁偶极子的轴上升到地表的地方（见图1）。由于地球的磁场比偶极子场复杂一点，因此该点与北极的磁场并不完全一致。
地理北部，地球自转轴穿过那里。
兰伯特（Lambert）或网格的北部是地图的子午线收敛的点。它与真实或地理北部并不完全一致，因为当投影到平面上时地球的球形表面会变形。
图4.各个北方及其位置。资料来源：维基共享资源。卡维特
磁场反转
有一个令人费解的事实：磁极可以在几千年内改变位置，目前正在发生。实际上，据了解，在过去的1700万年中，它发生了171次。
在大西洋中部裂谷出现的岩石中发现了证据。出来后，岩石冷却并凝固，暂时设置了地球磁化的方向，这是保守的。
但是到目前为止，还没有令人满意的解释为什么会发生这种情况，也没有使电场反转所需的能量来源。
如前所述，磁北目前正迅速向西伯利亚移动，而南磁也正在移动，尽管速度较慢。
一些专家认为，这是由于加拿大下方的铁水高速流动削弱了该领域。这也可能是磁性反转的开始。上一次发生的事件是70万年前。
尽管没有证据表明，引起地磁的发电机可能会自发地关闭，或者通过某种外部干预（例如彗星进入）暂时关闭。
当发电机重新启动时，磁极已切换位置。但是也可能发生反转不完全，而是偶极轴的暂时变化，最终将返回其原始位置的情况。
实验
它由亥姆霍兹线圈实现：两个相同且同心的圆形线圈，相同强度的电流通过该线圈。线圈的磁场与地球的磁场相互作用，从而产生最终的磁场。
图5.实验以确定地球磁场的值。资料来源：F. Zapata。
线圈内部会产生近似均匀的磁场，其强度为：
-I是电流的强度
-μ Ô是真空的磁导率
-R是线圈的半径
处理
将指南针放在线圈的轴向上，确定地磁场B T的方向。
-Oriente线圈的轴垂直于乙Ť。因此，该字段乙ħ作为电流通过产生，将垂直于乙Ť。在这种情况下：
图6.结果字段是罗盘针将要标记的区域。资料来源：F. Zapata。
-B H与流过线圈的电流成正比，因此B H = kI，其中k是一个常数，该常数取决于所述线圈的几何形状：半径和匝数。a测量电流，可以具有B H的值。以便：
从而：
-各种电流流经线圈，并且将线对（I，tgθ）记录在表格中。
-我与 tgθ。由于相关性是线性的，因此我们希望获得一条斜率m为：
-最后，从直线 - 线拟合的最小二乘或视觉调整，它前进到判断B的值Ť。
参考文献
- 地磁场。从以下站点恢复：web.ua.es
- 纳瓦拉大学磁流体动力学小组。发电机效果：历史。从以下位置恢复：fisica.unav.es。
- 柯克·帕特里克（Kirkpatrick，L。），2007年。《物理学：世界观》。第六版。圣智学习。
- 锅。地球磁场及其时间变化。从以下位置恢复：image.gsfc.nasa.gov。
- NatGeo。地球的磁性北极正在移动。从以下网址恢复：ngenespanol.com。
- 科学美国人。地球有不止一个北极。从以下地址恢复：cientificamerican.com。
- 维基百科。地磁极。摘自：en.wikipedia.org。