磁荷的磁场只是分享.ppt

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1、磁荷的磁场§1变化磁场的一般特点变化磁场——随时间变化较快的地磁场部分，主要由固体地球之外的空间电流体系所产生，所以又称“外源磁场”。外源场通过电磁感应在地球内部产生的感应电流对变化磁场也有一定贡献。地磁场变化的类型外源场内源场一.外源磁场的一般特点1.外源场的时间变化特征（对比）外源场变化的时间尺度从几十分之一秒(地磁脉动)到11年(地磁场的太阳活动周变化)，其中包括日变化、暴时变化、27日太阳自转周变化、季节变化等等。变化磁场的时间谱复盖了秒共10个数量级。对比：地核场——变化缓慢（千年量级）地壳场——变化极慢（万年-百万年量级）外源场——变化较快（秒

2、-年量级）图.1海面和海底记到的变化磁场能谱2.外源场的空间分布特征外源场在空间分布上的特征是它的全球性尺度和远距离空间相关性。即一般来说，空间梯度较小，暗示着外源场的源电流体系具有很大的空间尺度。3.外源场的物理起源外源场——起源于空间等离子体（磁流体）动力学过程。地壳场——起源于岩石磁性，地核场——起源于地核等离子体（磁流体）的动力学过程，太阳风发电机、电离层发电机和地核发电机过程遵循类似的物理方程，只是介质物理参数、边界条件和受力状态不同而已。介质物理参数等离子体密度，粘性系数，电导率等边界条件内源：外核，内核，下地幔外源：磁层顶，电离层

3、受力状态内源粘滞力必须考虑；外源较小，在一些情况下可以忽略4.外源场的可观测性外源场除了可以在地面观测外，还可以借助航天器直接进入源区观测，但是地核场只能在地面和空间观测，其源区无法直接到达，因此，在可观测性方面，地核场与外源场截然不同。地壳场也基本上是这种情况，由此导致了不同磁场部分研究方法的不同。二、变化磁场的分类平静变化：Sq,L扰动变化：磁暴，亚暴，湾扰，钩扰，脉动注意：地磁扰动按形态学分类与按物理成因分类并不一一对应，有时，不同类型的扰动是同一物理过程产生的，有时，不同物理过程在某些地区产生类似的扰动。太阴日（Lunarday)月球周日视动周

4、期。自转和公转是月球的真实运动，运行方向是自西向东的。而月球周日运行的方向是自东向西的，这不是月球的真实运动，而是地球自转运动的反映，故称做月球的周日视运动。月球周日视动周期是24时50多分钟，称做太阴日。它是地球自转和月球公转两种运动的叠加。一个太阳日平均是24小时，地球自转一个太阳日之后，月球也公转了13°多。这样，地球必须再自转13°多，才能完成一个太阴日。地球自转1°需要4分钟，自转13°多就需要50多分钟。这就是太阴日与太阳日长短不等的原因。图2中国地磁台链记录的变化磁场(1989.3.8-20.)§2变化磁场的分析方法台站配置——单台、双台、

5、台链、局域台网、全球台网、卫星等各种观测系统观测位置——地面、低空、海底到空间各个区域分析方法——单台资料（时序叠加法、傅立叶分析、本征模分析）双台资料（对比相关分析）台链资料（相关分析）局域台网（冠谐、矩谐和双调和分析）全球台网（球谐分析）一.单台记录分析方法时序迭加法－不同样本，同一时刻叠加，放大周期部分，压制随机和非周期部分．2.谱分析（傅立叶谱、动态谱、小波谱）(1)傅立叶谱分析图4用一月地磁记录所做的磁静日傅立叶分析图5用一天地磁记录所做的磁静日傅立叶分析(2)动态谱分析(时间-频率分析)图6地磁脉动的动态谱磁暴期间Pc5地磁脉动的小波谱图3.

6、本征模分析一般谱分析的缺陷——基本函数系是事先人为选定的，谱分析的目的就是把函数表达成这些基函数的加权和。所用的基函数不一定有明确的物理意义。改进——合理的办法是对具体的物理问题选定适合于该问题的、有物理意义的基函数。这样的函数系事先不知道。但在原始的时间序列中隐藏着关于基函数的信息。最理想的方法是直接从时间序列中同时求出基函数及其强度——本征模分析。本征模分析的步骤(以一个台站的日变化为例)（1）原始资料：台站某要素m天的记录，每天有n个观测值（如24个时均值），写成矩阵形式矩阵的每一行向量代表一天的记录，是一个样本，包括n个元素。m天的记录提供了m个样

7、本。表示第k种因素对m个样本的贡献，类似于付氏级数中三角函数的振幅表示第k种因素的归一化“振型”，类似于付氏级数中的三角函数（2）主因素：假定有p种因素对磁场有贡献，其中第k种因素的贡献可以写成（3）总的变化磁场=p种因素贡献之和由原始数组X构造协方差矩阵假定各种因素互相独立，则（4）解本征值方程，得到和本征模分析举例（BMT,2001)二.双台记录分析方法除了单台方法仍可使用外，还可用“台间差”法消除共同的磁扰。即去除相同变化，保留不同的变化，研究传播和空间位置的变化。图5.71973年1月北京和广州地磁台X分量日变记录(S1,S2)及其差值曲线(S1

8、-S2)三.台链资料分析方法四.局域台网资料分析方法区域地磁异常的