地球科学概论选修考试答案

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1、1.地磁场有哪些基本特征和起源假说？答：地磁场的基本特征：相当于地球球心磁偶所产生的磁场，有两个磁极，北磁极具有S磁性，南磁极具有N磁性，磁力线的分布：在北半球，磁力线由空中指向地下。在赤道附近磁力线平行地面，在南半球，磁力线由地下指向空中。磁轴与地轴之间的夹角为11.5°。磁场极强的变化规律：平均值为0.5两级最大值为0.6-0.7赤道上最小值为0.3-0.4起源假说：地球存在磁场的原因还不为人所知，普遍认为是由地核内液态铁的流动引起的。最具代表性的假说是“发电机理论”。1945年，物理学家埃尔萨塞根

2、据磁流体发电机的原理，认为当液态的外地核在最初的微弱磁场中运动，像磁流体发电机一样产生电流，电流的磁场又使原来的弱磁场增强，这样外地核物质与磁场相互作用，使原来的弱磁场不断加强。由于摩擦生热的消耗，磁场增加到一定程度就稳定下来，形成了现在的地磁场。再由物理知识可得，高温高压中的物质，其原子的核外电子全被加速而逃逸，所以在地核6000K的高温与360W个大气压的环境中会有大量的电子逃逸出来。地幔间会形成负电层，按照麦克斯的电磁理论，可以总结这样的一句话：电动生磁，磁动生电。所以要形成地球南北极式的磁场必然

3、需要形成旋转电场（多说，由太阳提供初始力），而地球自转必然会造成地幔负电层旋转，即旋转的电场。还有一种假说认为　　　　地磁场起源　　地球物理学的基本问题之一。自1600年英国的吉伯（W.Gilbert）提出“地球是一个巨大的磁石”开始，有关地磁场起源的推测已有近400年的历史，但至今仍未获得圆满解决。　　简史地磁场的主要部分犹如一个近似沿自转轴方向均匀磁化的球体的磁场。因此“永久磁石说”就成为地磁场成因最早和最自然的猜测。当地球物理学家提出地核可能是由铁、镍等强磁性物质组成的时候，这种猜测似乎得到了支持

4、。然而地球内部的温度远超过铁的居里点（见岩石磁性），所以这个假说不能成立。继而有人曾企图借助于带电地球的旋转、回转磁效应、温差电流以及感应电流等物理效应来解释地磁场，但其量值都远远不够大。例如根据回转磁效应，地球由于自转获得的磁化强度约为10-10电磁单位，比与地磁场相当的均匀磁化球体的磁化强度7.2×10-2约小9个数量级。鉴于从已有的物理规律找不到答案，有人开始探索新的规律。1947年英国物理学家布莱克特（P.M.S.Blackett）发现，当时测定的太阳、室女星座78号星和地球3个天体的磁矩M和角

5、动量P满足关系，其中G为万有引力常数,c为光速，β为比例常数，约为0.25。布莱克特把这个关系设想为物理学的一个新定律，作为地磁场起源的解释，称为“巨大转体说”。由于有3个天体的支持，这个假说曾一度引起广泛的关注。为证实这一结果，布莱克特专门设计了一种测弱磁场的高灵敏度仪器，但实验结果是否定的，所以布莱克特本人声明放弃他的假说。自激发电机说　　与上述各种推测同时出现的是“自激发电机说”。1919年拉莫尔（J.Larmor）首先提出了旋转的导电流体维持自激发电机的可能性，这是关于地磁场起源的自激发电机说的

6、最早概念。而较为系统的论述，则是40年代末和50年代初由埃尔萨塞(W.M.Elsasser）、帕克(E.N.Parker）和布拉德(E.C.Bullard）等人完成的，称为埃尔萨塞－帕克模型和布拉德过程。随着大型计算机的应用，使更复杂的磁流体动力学的计算成为现实。60年代后期发现，布拉德过程是不稳定的。这使得曾被认为极有希望的“自激发电机说”陷入了危机。直到1970年，利利（F.E.M.Lilley）修正了布拉德过程的运动模式，才使得稳定的“自激发电机说”再度有了可能。60年代古地磁学的数据肯定了地磁场

7、在漫长的地质时期经历了多次倒转的事实，地磁场极性的正向与反向的历史并没有显示出哪种极性更具有特殊性。这是除“自激发电机说”以外，其他关于地磁成因的假说所难以解释的。地球具有磁场在天体中并不特殊，太阳系九大行星中至少有木星、水星具有与地球磁场相类似的内源磁场。太阳和许多恒星也具有磁场。60～70年代帕克的研究说明，地磁场起源的模式可能对其他天体也适用。据此，人们现在认为“自激发电机说”是解释地磁成因的最有希望的理论。　　原理地核内磁流体动力学的研究思路是导电流体和磁场的相互作用如何改变原始的磁场和运动状态

8、，这是“自激发电机说”的基础。2、板块运动与地质构造、火山活动、地震活动的关系？大陆飘移是由板块运动引起的，板块构造学说认为地球表层的岩石圈并不是整体一块的，而是由多个板块拼和而成的。全球有6大板块，它们处于不同的运动状态中，使海洋与陆地的相对位置不断变化。一般来说,板块的内部比较稳定,而板块边缘地壳运动比较活跃,通常表现为张裂拉伸、俯冲碰撞、断裂错动等，容易形成火山和地震。全球有两大火山地震带，即环太平洋火山地震带和地中海----喜马拉雅