地磁場的發明

A. 我國古代關於磁發明

指南針的發明

中國古代四大發明之一。利用磁鐵在地球磁場中的南北指極性而製成的一種指向儀器，有多種形體。戰國時期，已發現磁石吸鐵的現象，並用天然磁石製造「司南之勺」，「其柄指南」。此後,經過長時期的實踐,發現人工磁化的方法，造成更高一級的磁性指向儀器。宋代科學家沈括首先記載了地磁偏角，說用天然磁石摩擦鋼針，使之磁化成為磁針，可以指南，而常微偏東，並介紹了四種支掛磁針的方法：一是浮於水面，二是放在指甲上,三是放在碗沿上,四是線縷懸掛（見彩圖縷懸法指南針 據沈括記載復制模型）。宋軍中配備指南魚，是將薄鐵葉剪成魚形而磁化，用於陰天和黑夜判斷行軍方向。後來又發展成磁針和方位盤聯成一體的羅經盤,即羅盤。曾三異在《因話錄》中記載當時有「地螺」,「或有子午正針，或用子午、丙壬間縫針」。這種地羅還是一種水羅盤。當時，陰陽家用地羅看風水。在清丈田地和判決土地訴訟時,也使用地羅。據《萍洲可談》、《宣和奉使高麗圖經》、《諸蕃志》和《夢粱錄》記載，至晚在北宋後期，指南針已用於航海，南宋時，使用「針盤」導航。這種針盤還使用「浮針」，這對於海上交通的發展，中外經濟文化交流，起了極大作用。

最早的「指南針」 戰國時代，我國人民利用磁鐵造成了一種指示方向的工具，叫「司南」。「司南」就是指南的意思。
司南的形狀和現在的指南針完全不同。它是根據我國古代的勺子的形狀製成的，很象我們現在用的湯匙。
司南是怎樣製成的呢？古書上缺少詳細的記載，又沒有實物留下來，所以我們沒有辦法知道它的准確形狀。根據專家們的研究，司南大約是把整塊的天然磁鐵，輕輕地琢磨成勺子的形狀，並且把它的S極琢磨成長柄，使重心落在圓而光滑的底部正中。
司南做好以後，還得做一個光滑的底盤。使用的時候，先把底盤放平，再把司南放在底盤的中間，用手撥動它的柄，使它轉動。等到司南停下來，它的長柄就指向南方，勺子的口則指向北方。
司南的底盤是用青銅做的，有的是個塗漆的木盤，青銅和漆器都比較光滑，磨擦的阻力比較小，司南轉動起來很靈活。這種底盤內圓外方，四周還刻有表示方位的格線和文字。現在的出土文物中，就有這樣的銅盤和塗漆的木盤；還有東漢時候的一幅石刻，刻著一個小勺子放在一個小方台上，有人認為這就是司南。
司南是世界上最早的「指南針」。戰國時候，有人去采玉，怕在荒山中迷路，就帶上司南。
司南必須放在光滑的底盤上旋轉，底盤還必須放平，否則就會影響它指南的作用，甚至會使它從底盤上滑下來。因此，人們發明司南以後，又繼續不斷地研究改進指南的工具。

指南魚 公元九六零年，宋太祖建立宋朝，結束了五代十國時期的封建割據局面。北宋時候，農業、手工業和商業都有了新的發展。在這個基礎上，我國的科學技術獲得了輝煌的成就。宋朝時候，我國在指南針的製造方面，跟造紙法和印刷術一樣，也有很大的發展。
大約在北宋初年，我國又創制了一種指南工具——指南魚。
當時有一部有名的軍事著作，叫《武經總要》，其中說：行軍的時候，如果迂到陰天黑夜，無法辨明方向，就應當讓老馬在前面帶路，或者用指南車和指南魚辨別方向。《武經總要》這部書是在北宋仁宗慶歷四年（公元一零四四年）以前寫成的。這就是說，在那個時候，我國已經有指南魚，並且把它應用到軍事方面去了。
指南魚用一塊薄薄的鋼片做成，形狀很象一條魚。它有兩寸長、五分寬，魚的肚皮部分凹下去一些，使它象小船一樣，可以浮在水面上。
鋼片做成的魚沒有磁性，所以沒有指南的作用。如果要它指南，還必須再用人工傳磁的辦法，使它變成磁鐵，具有磁性。
關於怎樣進行人工傳磁，《武經總要》沒有明白的記載，但是它指出，指南魚要用「密器收之」，也就是說，要拿一個密封的合子藏起來。根據這一點來看，當時的人工傳磁法大約是這樣的：把鋼片做的魚和天然磁鐵放在同一個密封的 合子里，使它們接觸，時間久了，鋼片做的魚就也會具有磁性，變成磁鐵。
原來，不管磁化或者沒有磁化的鋼鐵裡面，每一個分子都是一根「小磁鐵」。沒有磁化的鋼條，它的分子毫無次序地排列著，「小磁鐵」的磁性都互相抵消了。磁化了的鋼條，所有的「小磁鐵」都整整齊齊地排列著，同性的磁極朝著一個方向，不用說，整個鋼條就具有磁性了。如果拿一塊磁鐵，緊緊擦著一根沒有磁化的鋼條，老是從這一頭向另一頭移動，那麼，由於磁鐵的吸力，普通鋼條中的分子也都順著一個方向排列起來，這樣，就完成「傳磁」的工作了。《武經總要》上講到的「密器收之」，可能就是指這種人工傳磁方法。
我國人民發明用人造磁鐵做指南魚，這是一個很大的進步。這說明我國人民在九百多年前就已具有相當豐富的磁鐵知識了。
使用指南魚，比使用司南要方便，它不需要再做一個光滑的銅盤，只要有一碗水就可以了。盛水的碗即使放得不平，也不會影響指南的作用，因為碗里的水面是平的。而且，由於液體的摩擦力比固體小，轉動起來比較靈活，所以它比司南更靈敏，更准確。
當時不但有鋼片做的指南魚，還有用木頭做的指南魚和指南龜。宋代《事林廣記》記載了用木頭做指南魚的方法：用一塊木頭刻成魚的樣子，象手指那樣大，在魚嘴往裡挖一個洞，拿一條磁鐵放在裡面，使它的S級朝外，再用蠟封好口。另外用一根針從魚口裡插進去，室南魚就做好了。把指南魚放到水面上，魚嘴裡的針就指向南方。
指南龜也是用木頭刻成的，放磁鐵的辦法和木頭指南魚一樣，插在尾部。指南龜不放在水裡，人們在它的肚子下面挖一個洞，把它裝在光滑的竹釘上面，使它便於自由轉動，它尾部的那根針，也會自動指向南方。
這種木頭指南魚和指南龜，很可能是一些懂得方術的方士創造的，做成以後只是用來變戲法。所以《事林廣記》的作者，把它們當作《神仙幻術》了。

B. 地球磁場是怎麼產生的

地球磁場是怎麼產生的呢

從我國古人發明指南針以來,人們就已經知道地球存在著南北極對稱的磁場,幾千年來,人們對這個磁場的存在習以為常,很少有人對此現象的本質做過深入的研究.大約在本世紀50年代末,人們發現地球的磁場讓太陽風"壓"在一個水滴形的區域中,稱之為磁層.地球的巨大磁場從此開始引起許多人的注意.
傳統的觀點認為,地磁場是由地球內部的鐵質物質形成的.有的科學家甚至十分肯定地說,地球有一個鐵質的地核,有許多科普文章也是如此解釋的,這真是無稽之談.
為了說明這一點,我們不妨回顧一下居里夫婦的研究成果.我們現在所見到的鐵磁質是鐵的化合物或鐵與其它物質的混合物,它們的特性雖然與地磁場極其相似,但絕對不是地磁場成因.因為居里夫婦的實驗證明,鐵磁質在770℃(居里溫度)的高溫中磁性會完全消失.在地層深處的高溫狀態下,鐵會達到並超過自身的熔點呈現液態,決不會形成地球磁場.
法國科學家安培在一百多年前就已揭示了"磁現象的電本質",事實上人們早就應該明白地磁場的產生必然是與電現象有本質聯系的.
按照物理學研究的結果,高溫,高壓中的物質,其原子的核外電子會被加速而向外逃逸,所以,地核在6000K的高溫和360萬個大氣壓的環境中會有大量的電子逃逸出來,地幔間會形成負電層.
按照麥克斯韋的電磁理論,可以總結出這樣一句話:電動生磁,磁動生電.所以,要形成地球南北極式的磁場,必然需要形成旋轉的電場,而地球自轉必然會造成地幔負電層旋轉,即旋轉的負電場.
磁場由此而生.
然而,這會不會使人們陷入"先有雞還是先有蛋"的困惑之中呢 也就是說,磁場,電流和旋轉,這三個基本條件,哪一個是先產生的呢
這里沒有牛頓說的"上帝的第一次推動",那麼,是什麼原因導致了康德所說的"第一次起動"呢
這第一次起動,可以理解為第一次激發(激磁),這種激發來源於三個渠道:一是另一個星體磁場的影響;二是另一顆星體電場的影響;三是撞擊造成的旋轉.
只要有這三個條件中的任何一個,軸對稱的磁場和穩定的自轉就被啟動了.在這三個條件中,第一條是主要的.從多年的實踐來看,地球磁場受到太陽磁場的影響是很大的,地球的磁極與南北極不重合現象,就是太陽磁場對地球的第一次激發造成的,因為地軸與赤道面存在著一定的傾斜角度.
天文學發現天王星的磁場不是兩極對稱的,而是彎曲的,如果這是真實的,也可以說明它受到了另一個磁場"太陽磁場"的影響.其原因與它的運行姿態密切相關,它是"躺"在公轉軌道上運行的,太陽磁場的影響使它的磁場發生了彎曲.
地核中大量電子的逃逸必然使地內存在定向的電流,這可以用左手定則來斷定:讓地磁N極(地理南極)的磁力線穿過手心,拇指指向地球旋轉的方向(由西向東),其餘四指所指的方向就是電流的方向.由此可以看出,這個電流的方向是從地表指向地心的,由於電流的方向是電子運動的反方向,所以,可證明現階段正有電子從地球深處向外逃逸.地球內部磁場根據右手定則來判斷是個兩端開口的橢圓蛋殼形狀.
但是,地球內外擠壓的過程不是永恆的,擠壓的結果是達到原子核間斥力和正負電場引力的平衡.當擠壓過程結束時,電流消失,自轉驅動力會消失,地磁場也將消失,太陽發射出來的各種射線會直達地表,密集的正電粒子對電子的中和作用將進一步增強,使地幔層的電子減少,負電場減弱.這必然使地心的壓力減小,引力將會變小,地球的"腰圍"也必然會變粗.當地核的斥力佔有絕對優勢時,地球將會進入膨脹期,地幔層的電子會迴流向地心,如果此時地球仍存在一定的自轉慣性,那麼,地磁場的方向會發生變換;如果此時的地球已完全停止自轉,那麼,還有可能是磁場的方向不變而改變的是自轉的方向.因此,有兩種結果產生:要麼地磁反轉,要麼自轉反向.
"地磁反轉"學說對此提供了可*的依據——近年來,許多地質學家一致認為在過去的7600萬年中地磁至少反轉過171次.因為許多國家已經從地質勘測中查到了地磁反轉的證據.
法國和美國的科學家通過10Be分析法證實地磁場發生過逆轉.地球上的Be(鈹)元素都是以穩定的9Be存在的,如果有10Be存在則與地磁場消失有關,地磁消失時,磁層和電離層消失,宇宙射線中的高能粒子會直達地表,在它們的轟擊下,氮氧等元素會發生裂變反應,產生7Be和10Be.7Be的半衰期很短,將很快消失,而10Be的半衰期卻很長,找到10Be就等於找到了磁極反轉的證據.七十年代,科學家在大西洋海底4731米深處發現了較高濃度的10Be,相應的地質年代為70萬年,從而證實,在70萬年前有過一次地磁反轉.
——地磁反轉,正是地電流的反向流動造成的.
烏克蘭專家們也探測到,地球磁通量數值在最近200年裡大大減小,按現有的速度遞減,再過1000年地球的磁通量將降至零值.
英國地質觀察中心阿蘭·湯普森教授指出,地球磁場在歷史上不止一次曾消失過,地球磁極的變換是這種現象的結果.有的科學家推斷,地磁場發生逆轉前,磁力急劇減弱,直至消失,其後約需1萬年時間磁力強度才逐漸回復,但磁極方向卻完全相反了.
這真是一項重大發現.
可以肯定,地磁變換的周期將越來越長,直到最終停止,成為一顆死行星.
如果仔細分析地磁產生的原因,人們就會明白,磁極變換和電子運動方向的改變是密不可分的兩個現象,而這個過程是個耗能的過程,周期逐漸變長顯然是不奇怪的,總有一天這個過程會完全終止,而使地球成為一顆沒有電磁活動的死行星.
對於人類和所有生物來說,地磁變換是災難性的.地磁消失後,太陽的各種射線都會直達地表,強烈的輻射會使動植物發生變異生長.當地磁變換後,地內電子迴流的速度遠遠超過擠壓時的逃逸速度,而且電流強度也比逃逸電流的強度大得多,這使地磁場的磁通量增加至現階段的幾倍甚至幾十倍,較強的電流和磁場會給地球自轉以強大的動力(安培力),地球將以極快的速度自轉,地殼會被離心力扯裂,體積將增加至現階段的數倍甚至數十倍.
由於負電場力的減弱,地球在太陽磁場中受到的洛侖茲力將會減弱,磁極反轉使地球磁場與太陽磁場相排斥,公轉軌道將向日外偏離,它將加入"外行星"的行列,這種現象將維持到下一次磁極變換.
因此,地球磁極的變換是人類面臨的最大的威脅。

C. 地球磁場是怎麼產生的

一種關於地球磁場成因的假說認為：地球磁場的形成原因和其它行星的磁場的形成原因是類似的，地球或其它行星由於某種原因而帶上了電荷或者導致各個圈層間電荷分布不均勻。

這些電荷由於隨行星的自轉而做圓周運動，由於運動的電荷就是電流，電流必然產生磁場。這個產生的磁場就是行星的磁場，地球的磁場也是類似的原因產生的。這個假說和各個行星磁場的有無和強弱現象符合。

(3)地磁場的發明擴展閱讀

地球磁場對於地球的生命起到非常重要的作用，它可以使我們免受紫外線、宇宙射線、太陽風暴的照射，而且它會保護地球的大氣層。

而火星它的內部由於不存在著液態金屬，使得它的磁場非常的弱小，在經過數千次撞擊後，最終它的磁場消散，不到10億年的時間，火星的大氣層就被太陽剝離了。所以火星才不具備居住生物的條件。

D. 我有一項發明，利用地球磁場發電，請問這

您好，
磁場是對放入其中的磁體有磁力的作用的物質叫做磁場，磁場的基本特徵是能對其中的運動電荷施加作用力，即通電導體在磁場中受到磁場的作用力。磁場對電流、對磁體的作用力或力距皆源於此。而現代理論則說明，磁力是電場力的相對論效應，受到磁性影響的區域,顯示出穿越該區域的電荷或置於該區域中的磁極會受到機械力的作用。3
當施加外磁場於物質時，磁性物質的內部會被磁化，會出現很多微小的磁偶極子。磁化強度估量物質被磁化的程度。知道磁性物質的磁化強度，就可以計算出磁性物質本身產生的磁場。創建磁場需要輸入能量。當磁場被湮滅時，這能量可以再回收利用，因此，這能量被視為儲存於磁場。

E. 地球磁場究竟是怎麼產生的呢

1945年，法國物理學家埃爾薩塞根據磁流體發電機的原理，提出地球的自轉在熔融的鐵核心內造成從西向東緩慢旋轉的渦流，這些渦流能夠產生環繞的電流，這些電環流最終產生了地球磁場。不過這種磁場並不穩定，不僅磁場強度經常變化，南北磁極的位置也總在不停地移來移去，甚至兩極會周期性地發生翻轉。

F. 存在磁場的應用是什麼發明

指南針就是很好的利用了，地球的磁場，作為指引方向一個工具，真心在幫你期待採納，

G. 地磁場是怎麼樣產生的

對地球磁場起源的探索，早在公元1600年前後就已經開始了，其主要假說有永磁體說、電流說、壓電效應說、溫差電效應說、發電機理論等，其中永磁體說被實驗否定，電流說由於電阻問題而被人們放棄，壓電效應說由於現實中的壓電效應本身沒有涉及溫度的影響，其實驗值都是在常溫下獲得的，據此推出的磁場強度微不足道而被人們拋棄，發電機理論由於不能說明南北磁極翻轉而受到質疑。那麼，地球的磁場是如何產生的呢？
只有存在運動電荷或電流才能產生磁場，因此，地球磁場應該與地球內部的帶電結構有關。但是，地球磁場的南北磁極還存在著一種小范圍的低速運動，這種運動表明地球磁場不僅僅是地球內部的帶電部分作旋轉運動產生的，在地球內部還應該存在著一個相對穩定的內部電流。那麼，地球內部為什麼會長期穩定地帶電、並存在一個相對穩定的內部電流呢？
據分析，地球內部地幔的半徑約為2900公里，溫度大約在1500～3000℃之間，壓力為50萬～150萬個大氣壓，地核的半徑約為3500公里，溫度在5540℃左右，壓力大約為350萬個大氣壓。在通常情況下，構成宏觀物體的每個原子所帶的正電量和負電量是等值的，這樣，經中和後的宏觀物體就不帶電了。但由於地核及地幔下部物質受到的壓力作用較大，溫度也較高，筆者認為，一個在常溫低壓狀態下被公認的常識，宏觀物體不能自發地穩定帶電的觀點將不再成立，即在天體內部的高壓狀態下，物質都是帶電量不等的離子體，高溫等離子體、低溫等離子體的「相等」是不可能的。
磁流體發電的實驗表明，在上千度以上的溫度狀態下，物質中少量原子中的電子可以克服原子核引力的束縛而變成自由電子，同時原子則因失去電子變成帶正電的離子，這種狀態稱之為低溫等離子狀態。地核的溫度在5540℃左右，如此高的溫度勢必會使地核中少量原子的電子克服原子核引力的束縛，變成自由電子，同時令構成地核的少量原子失去電子變成帶正電的離子，在壓力不是很高的狀態下，失去電子的原子及克服原子核引力束縛的自由電子通常以等離子狀態存在，原子核的引力作用及熱運動使自由電子不能長期與失去電子的原子脫離開來。但是，當物質是在超高壓作用下以密度極大的狀態存在時，克服原子核引力束縛的電子，將在地核壓力產生的巨大擠壓力作用下，趨於飄浮到地核與地幔的交界處，造成克服原子核引力束縛的自由電子與失去電子的原子長期脫離開來，筆者將這種現象稱之為熱壓電效應。由於地核內部的原子總量非常巨大，可以產生大量的被分離電荷。
原子最外層電子雲的分布幾率，會受到鄰近原子中電子的靜電排斥作用，由於地核中物質所受壓力作用較高，物質密度較大，受到鄰近原子中電子的靜電排斥作用也相應較強，原子的最外層電子雲會部分地失去圍繞原子核運動的空間，使原子最外層電子的分布向原子外擴張。與常壓狀態下金屬中可自由運動的自由電子不同，在超高壓壓力作用下失去圍繞原子核運動空間的電子，也不能在地核中其它鄰近原子之間自由運動。由於整個地核的壓力都較高，因此，地核中少量原子最外層電子雲的分布幾率將一直延伸到壓力較低的地核與地幔交界處甚至地幔中上部。地核中部分以自由電子狀態存在的電子在壓力作用下，趨於朝壓力較低的地核與地幔交界面附近甚至地幔中上部分布，使宏觀的地核處於帶正電狀態，地核與地幔的交界面附近以及地幔中上部處於帶負電狀態，即發生熱壓電效應。
原子的基態通常處於較深的負能級狀態，較弱的壓力作用不能將其激發或電離，但較強的壓力作用會以一種令原子最外層電子雲運動空間減少的形式，改變原子最外層電子雲的分布幾率。由於更低的能態已經被其它電子占據，原子最外層電子雲只能朝外擴張，使原子最外層電子雲的分布幾率可以延伸到地核與地幔的交界處甚至地幔中上部，並在地核與地幔的交界處外部形成一個電子殼層。
天體內部的熱壓電效應主要是將與原子分離的電子擠壓出天體內部的高壓區，如果電子沒有與原子分離，則很難被大量地擠壓出天體內部的高壓區。
將地核視為一個巨大的帶正電荷的原子核，將地核與地幔的交界處外部覆蓋整個地核的帶負電荷的電子殼層視為一個巨大的帶負電荷的電子氣海洋，地核所帶的正電量和地核周圍電子殼層所帶的負電量是等值的，這樣，經中和後的宏觀地球外表就不帶電了。電子氣的比重極小，在超高壓與高溫共同作用產生的強大浮力作用下，地核中以離子狀態存在的電子克服原子核的庫侖作用，趨於飄浮到地核外部，並在浮力作用與地核中所有失去電子的原子的庫侖作用相平衡的位置，也即在地核與地幔的交界面附近，形成一個覆蓋地核的電子殼層。將地核與電子殼層視為一個巨大的「原子」，地球磁場的產生就與這個巨大 「原子」的存在有關。
必須強調，由於電子具有波動性，每個飄浮到地核外部的電子的分布位置並不是固定不變的，而是有一定的范圍，其飄浮的范圍甚至有可能一直延伸到地球表面上來，也就是說地球的表面有可能帶有負電荷，在我們的周圍也應該存在一個可以測量到的電勢梯度，但不知為何沒有被測量到。
由於電子氣海洋的存在，產生了地核與地幔的交界面層。美國的科學家通過實驗觀察發現，地核的自轉與地殼和地幔並不同步。地核與地幔之間接觸面積非常巨大，按照「常識」，充滿液態岩漿的地核與地幔之間接觸面上產生的摩擦力應非常巨大，足以使質量巨大的地核與地幔之間的相對運動在幾小時或幾分鍾的「瞬間」趨於同步，並將其相對運動所具有的動能轉化為熱能和沖擊波，同時在地球內部產生巨大的震動，由於地殼的厚度只有微不足道的幾十公里，地核與地幔所具有的動能足以沖破地殼，產生直沖大氣層的岩漿巨浪，可地核的旋轉運動竟然能在上億年的時間里與地幔不同步，這是為什麼呢？
眾所周知，當原子相互作用形成離子或分子時，有獲得特殊穩定構型的傾向，其中最重要的是惰性氣體結構。在通常情況下，非惰性氣體結構的元素只能以原子結合成分子來形成惰性氣體結構，但在大量電子以自由狀態存在的電子殼層中，原子會趨於直接與電子結合成具有惰性氣體結構的帶電粒子，以使系統處於相對較低能量狀態。原子直接與以自由狀態存在的電子結合成具有惰性氣體結構的帶電粒子，造成電子殼層中大量原子處於特殊穩定構型的負離子狀態。電子殼層中大量電子的靜電屏蔽作用，還能令電子殼層中原子之間失去相互作用，不能相互結合生成分子。
根據量子力學理論，存在於具有惰性氣體結構原子軌道上的電子的排列不是任意的，電子將趨於由自旋平行且反向的自由電子雙雙組成電子對。具有惰性氣體結構的金屬陰離子物質在常溫常壓下是不存在的，但由於地核與地幔交界面上電子殼層的存在，令地核與地幔接觸面上充滿了具有惰性氣體結構的鐵、鎳等負離子物質。帶有電子的鐵、鎳等元素的性質非常特殊，由於元素之間沒有相互作用，相對運動時產生的摩擦力作用極小，具有惰性氣體結構的鐵、鎳等負離子物質就如同是具有超流動性的液氦。在地核與地幔的接觸面上充滿了具有超流動性潤滑劑的狀態下，地核的旋轉運動即使與地幔不同步，地核與地幔在「接觸面」上產生的摩擦力也是微不足道的。由於具有惰性氣體結構的負離子物質具有超流動性，使電子殼層底部的物質不隨地幔或地核作同步旋轉運動。
有證據表明，地殼及地幔的旋轉速度在多種因素影響下會發生變化，但影響地殼及地幔旋轉速度的各種因素，有些對地核的旋轉運動並不產生同樣影響。此外，由於太陽和月亮的引力作用，以及地核內部的鐵核、鈷核中的穩定同質異能素在高溫高壓作用下發生同質異能素轉化核反應時釋放核能的不均勻性，造成覆蓋地核表面的電子殼層不同區域存在較大溫差，使電子殼層底部的負離子物質發生大規模定向運動，盡管巨大的負離子物質風暴的摩擦力對地核與地幔都微不足道，但由於電子氣海洋中的鐵、鎳等金屬負離子物質風暴，造成地核與地幔都不斷地有大量物質與電子殼層底部中物質進行交換，並給地核與地幔的旋轉運動帶來不同影響，經過幾十億年的漫長歲月，就會造成地幔與地核之間的旋轉運動不同步。因此，地幔與地核的旋轉運動不同步，自然也就不奇怪了。
不難想像，太陽和月亮的引力作用，以及地核內部的鐵核、鈷核中的穩定同質異能素在高溫高壓作用下發生同質異能素轉化核反應時釋放核能的不均勻性，會造成電子殼層中具有超流動性物質的密度及分布發生巨大波動，由此產生的在地核與地幔之間的電子殼層底部中負離子物質大風暴會非常強烈，強烈的負離子物質大風暴又會產生強大的交變電磁場。
將電子殼層中的多餘電子視為超自由電子，由於有大量超自由電子和自由電子的存在，按金屬導電的經典電子說，電子殼層的電阻由於電子殼層中的原子與超自由電子之間不存在固有的庫侖作用聯結。當超自由電子和自由電子在外電場的作用下作定向運動時，超自由電子不會通過電磁相互作用將定向運動所具有的能量傳遞給電子殼層中的原子物質，構成電子殼層的原子物質的無規則熱運動也不會影響到超自由電子在外電場的作用下的定向運動，因此，地球內部地核與地幔之間的電子殼層是一個沒有電阻的高溫超導地層。
根據量子力學理論，電子具有波動性，具有波動性的超自由電子在電子殼層中傳播時，由於波長與電子殼層中物質自由電子相差極大，其波長要比電子殼層中物質自由電子大很多，傳播時不會受到電子殼層中原子物質散射（或偏析），使超自由電子在電子殼層中的傳播不會受到阻礙，因此，電子殼層中的「固有」電阻對波長與其自身的自由電子相差極大的超自由電子的影響是微不足道的。
根據量子力學理論，存在於具有惰性氣體結構原子軌道上的電子的排列不是任意的，超自由電子將趨於由自旋平行且反向的電子雙雙組成電子對。將地核與電子殼層視為一個巨大的「原子」，電子殼層中大量的超自由電子會雙雙組成大量的電子對，這種電子對組態可使系統的能量降低，形成穩定的結合。於是，在電子殼層中大量的超自由電子將趨於形成電子對組態。由於電子對的慣性質量極小，其熱運動不會與電子殼層中的原子產生熱能交換，換句話說，超自由電子形成的電子對的熱運動不受電子殼層中原子熱運動的影響，故利用電子殼層中大量的超自由電子和/或超自由電子組成的超自由電子對來傳輸電磁場能量，則電子殼層的電阻率將與電子殼層中超自由電子組成的電子對的密度成反比。由於地核的體積極大，溫度和壓力又相對較高，熱壓電效應造成電子氣海洋中超自由電子組成的超自由電子對的密度極大，電子殼層的導電率極高，堪稱是高溫超導地層，使得存在於其中的電流就如同存在於超導線圈中的電流那用，可以永不消失地在其中流動，也使得在地球上形成了一個磁場強度較穩定的南北磁極。如上所述，太陽和月亮的引力作用，以及地核內部釋放核能的不均勻性，會造成電子殼層中具有超流動性物質的密度及分布發生巨大波動，由此產生的在地核與地幔之間的負離子物質大風暴會非常強烈，強烈的負離子物質大風暴又會產生強大的交變電磁場，使得存在於電子殼層的電流分布發生變化，造成地球磁場的南北磁極發生一種低速運動，這種低速運動在歷史上曾經多次造成地球的南北磁極翻轉。
天文觀測表明，太陽和木星具有很強的磁場，其中木星的磁場強度大約是地球磁場的20---40倍。太陽和木星上的元素主要是氫和少量的氦、氧等這類較輕的元素，其內部並沒有大量的鐵磁質元素，而地球上則含有大量的鐵、鈷、鎳等鐵磁質元素，那麼，太陽和木星的磁場為何比地球還強呢？
眾所周知，地核的半徑約為3500公里，溫度在5540℃左右，壓力大約為350萬個大氣壓。而木星內部的溫度約為30000℃左右，壓力也比地球內部高的多，太陽內部的壓力、溫度還要更高。熱壓電效應可在太陽和木星內部產生更加廣闊的電子殼層，太陽和木星內部電子殼層的帶電量也比地球內部電子殼層的帶電量大的多，再加上木星的自轉速度較快，其自轉一周的時間為9小時56分30秒，木星內部電子殼層的運動的線速度也遠高於地球內部的電子殼層，其磁場強度自然也要比地球高的多。
事實上，如果天體的內部溫度超過鐵、鈷、鎳的居里點，則天體的磁場強度與其內部是否含有鐵、鈷、鎳等鐵磁質元素無關，因為在居里點溫度以上，它們的鐵磁質性質會發生突變，這時它們已經轉化為順磁質元素了。
正是由於太陽、木星內部的壓力、溫度遠高於地球，因此，太陽、木星上的磁場要比地球磁場強的多。而火星、水星的磁場比地球磁場弱，則說明火星、水星內部的壓力、溫度遠低於地球。
此外，由於中微子具有磁矩，天體的磁場還可能與其引力作用俘獲的冷中微子數量的多少有關。眾所周知，在宇宙中存在著大量的中微子，其中部分中微子的運動速度相對較低，有可能被天體的萬有引力作用俘獲，堆積在天體的內部。對於引力較強的天體，其內部被俘獲的冷中微子數量會較多，如果冷中微子在弱相互作用下，在天體的內部組合成結構較穩定的暗物質，因其不受「明」物質熱運動的影響，其可在天體的內部按照一定順序方向排列，則也會產生一定強度的磁場。
參考資料：http://www.ephyst.com/unknown/titles/dqccszycshd.htm

H. 第一個發明地理兩級和地磁兩級並不重合的科學家是誰

地球周圍形成一個巨大的地磁場。早在公元前3世紀戰國時期，我國就
已利用磁性發明了指南儀器一一司南。後來人們還發現地磁極與地理極的位置是不一致的。地球磁場同置於地球中心的一個大條形磁鐵(條形磁鐵與地軸呈11. 5°相交)所產生的偶極磁場相類似。條形磁鐵的北極指向地球的南磁極，條形磁鐵的南極指向地球的北磁極。其磁力線是從南磁極出發進入北磁極的。當然事實上地球內部並無這樣一個條形磁鐵。為了確定地表任何一點的地磁場，需要進行磁場強度測量。磁偏角也就是地磁子午線與地理子午線的夾角，以指北針為准，偏東為正，偏西為負。磁傾角即磁針與各處水平面的夾角，常隨緯度而變化，在兩磁極a角為90°，在磁赤道則為0°，以指北針為准，下傾者為正，上仰者為負。

I. 地磁是怎麼產生的呢

地球磁場是怎麼產生的

從我國古人發明指南針以來,人們就已經知道地球存在著南北極對稱的磁場,幾千年來,人們對這個磁場的存在習以為常,很少有人對此現象的本質做過深入的研究.大約在本世紀50年代末,人們發現地球的磁場讓太陽風"壓"在一個水滴形的區域中,稱之為磁層.地球的巨大磁場從此開始引起許多人的注意.
傳統的觀點認為,地磁場是由地球內部的鐵質物質形成的.有的科學家甚至十分肯定地說,地球有一個鐵質的地核,有許多科普文章也是如此解釋的,這真是無稽之談.
為了說明這一點,我們不妨回顧一下居里夫婦的研究成果.我們現在所見到的鐵磁質是鐵的化合物或鐵與其它物質的混合物,它們的特性雖然與地磁場極其相似,但絕對不是地磁場成因.因為居里夫婦的實驗證明,鐵磁質在770℃(居里溫度)的高溫中磁性會完全消失.在地層深處的高溫狀態下,鐵會達到並超過自身的熔點呈現液態,決不會形成地球磁場.
法國科學家安培在一百多年前就已揭示了"磁現象的電本質",事實上人們早就應該明白地磁場的產生必然是與電現象有本質聯系的.
按照物理學研究的結果,高溫,高壓中的物質,其原子的核外電子會被加速而向外逃逸,所以,地核在6000K的高溫和360萬個大氣壓的環境中會有大量的電子逃逸出來,地幔間會形成負電層.
按照麥克斯韋的電磁理論,可以總結出這樣一句話:電動生磁,磁動生電.所以,要形成地球南北極式的磁場,必然需要形成旋轉的電場,而地球自轉必然會造成地幔負電層旋轉,即旋轉的負電場.
磁場由此而生.
然而,這會不會使人們陷入"先有雞還是先有蛋"的困惑之中呢 也就是說,磁場,電流和旋轉,這三個基本條件,哪一個是先產生的呢
這里沒有牛頓說的"上帝的第一次推動",那麼,是什麼原因導致了康德所說的"第一次起動"呢
這第一次起動,可以理解為第一次激發(激磁),這種激發來源於三個渠道:一是另一個星體磁場的影響;二是另一顆星體電場的影響;三是撞擊造成的旋轉.
只要有這三個條件中的任何一個,軸對稱的磁場和穩定的自轉就被啟動了.在這三個條件中,第一條是主要的.從多年的實踐來看,地球磁場受到太陽磁場的影響是很大的,地球的磁極與南北極不重合現象,就是太陽磁場對地球的第一次激發造成的,因為地軸與赤道面存在著一定的傾斜角度.
天文學發現天王星的磁場不是兩極對稱的,而是彎曲的,如果這是真實的,也可以說明它受到了另一個磁場"太陽磁場"的影響.其原因與它的運行姿態密切相關,它是"躺"在公轉軌道上運行的,太陽磁場的影響使它的磁場發生了彎曲.
地核中大量電子的逃逸必然使地內存在定向的電流,這可以用左手定則來斷定:讓地磁N極(地理南極)的磁力線穿過手心,拇指指向地球旋轉的方向(由西向東),其餘四指所指的方向就是電流的方向.由此可以看出,這個電流的方向是從地表指向地心的,由於電流的方向是電子運動的反方向,所以,可證明現階段正有電子從地球深處向外逃逸.地球內部磁場根據右手定則來判斷是個兩端開口的橢圓蛋殼形狀.
但是,地球內外擠壓的過程不是永恆的,擠壓的結果是達到原子核間斥力和正負電場引力的平衡.當擠壓過程結束時,電流消失,自轉驅動力會消失, 地磁場也將消失,太陽發射出來的各種射線會直達地表,密集的正電粒子對電子的中和作用將進一步增強,使地幔層的電子減少,負電場減弱.這必然使地心的壓力減小,引力將會變小,地球的"腰圍"也必然會變粗.當地核的斥力佔有絕對優勢時,地球將會進入膨脹期,地幔層的電子會迴流向地心,如果此時地球仍存在一定的自轉慣性,那麼,地磁場的方向會發生變換;如果此時的地球已完全停止自轉,那麼,還有可能是磁場的方向不變而改變的是自轉的方向.因此,有兩種結果產生:要麼地磁反轉,要麼自轉反向.
"地磁反轉"學說對此提供了可*的依據——近年來,許多地質學家一致認為在過去的7600萬年中地磁至少反轉過171次.因為許多國家已經從地質勘測中查到了地磁反轉的證據.
法國和美國的科學家通過10Be分析法證實地磁場發生過逆轉.地球上的Be(鈹)元素都是以穩定的9Be存在的,如果有10Be存在則與地磁場消失有關,地磁消失時,磁層和電離層消失,宇宙射線中的高能粒子會直達地表,在它們的轟擊下,氮氧等元素會發生裂變反應,產生7Be和10Be.7Be的半衰期很短,將很快消失,而10Be的半衰期卻很長,找到10Be就等於找到了磁極反轉的證據.七十年代,科學家在大西洋海底4731米深處發現了較高濃度的10Be,相應的地質年代為70萬年,從而證實,在70萬年前有過一次地磁反轉.
——地磁反轉,正是地電流的反向流動造成的.
烏克蘭專家們也探測到,地球磁通量數值在最近200年裡大大減小,按現有的速度遞減,再過1000年地球的磁通量將降至零值.
英國地質觀察中心阿蘭·湯普森教授指出,地球磁場在歷史上不止一次曾消失過,地球磁極的變換是這種現象的結果.有的科學家推斷,地磁場發生逆轉前,磁力急劇減弱,直至消失,其後約需1萬年時間磁力強度才逐漸回復,但磁極方向卻完全相反了.
這真是一項重大發現.
可以肯定,地磁變換的周期將越來越長,直到最終停止,成為一顆死行星.
如果仔細分析地磁產生的原因,人們就會明白,磁極變換和電子運動方向的改變是密不可分的兩個現象,而這個過程是個耗能的過程,周期逐漸變長顯然是不奇怪的,總有一天這個過程會完全終止,而使地球成為一顆沒有電磁活動的死行星.
對於人類和所有生物來說,地磁變換是災難性的.地磁消失後,太陽的各種射線都會直達地表,強烈的輻射會使動植物發生變異生長.當地磁變換後,地內電子迴流的速度遠遠超過擠壓時的逃逸速度,而且電流強度也比逃逸電流的強度大得多,這使地磁場的磁通量增加至現階段的幾倍甚至幾十倍,較強的電流和磁場會給地球自轉以強大的動力(安培力),地球將以極快的速度自轉,地殼會被離心力扯裂,體積將增加至現階段的數倍甚至數十倍.
由於負電場力的減弱,地球在太陽磁場中受到的洛侖茲力將會減弱,磁極反轉使地球磁場與太陽磁場相排斥,公轉軌道將向日外偏離,它將加入"外行星"的行列,這種現象將維持到下一次磁極變換.
因此,地球磁極的變換是人類面臨的最大的威脅。

J. 利用地球磁場不能發明永動機嗎

磁場是對放入其中的磁體有磁力的作用的物質叫做磁場，磁場的基本特徵是能對其中的運動電荷施加作用力，即通電導體在磁場中受到磁場的作用力。磁場對電流、對磁體的作用力或力距皆源於此。而現代理論則說明，磁力是電場力的相對論效應，受到磁性影響的區域,顯示出穿越該區域的電荷或置於該區域中的磁極會受到機械力的作用。3
當施加外磁場於物質時，磁性物質的內部會被磁化，會出現很多微小的磁偶極子。磁化強度估量物質被磁化的程度。知道磁性物質的磁化強度，就可以計算出磁性物質本身產生的磁場。創建磁場需要輸入能量。當磁場被湮滅時，這能量可以再回收利用，因此，這能量被視為儲存於磁場。