地球磁場揭秘：時間的軌跡
引言
地球磁場是地球獨特的標誌，它不僅保護我們免受有害輻射，還能追溯地球悠久的歷史。磁性地層學，一門研究岩石磁性的學科，讓我們得以探索地球磁場的時空變化。
磁性地層學的原理
岩石中的磁性礦物在形成時會被地球磁場磁化。由於地球磁場會隨時間發生極性反轉，研究岩石磁性可以確定岩石形成時的磁極方向。這使我們能夠構建出磁性地層學年表，揭示地球磁場演變的歷史。
地磁極性反轉
地球磁場並非亙古不變。過去數百萬年來，地球磁場極性發生了多次反轉，磁極位置相互交換。磁性地層學提供了這些反轉發生的時間和頻率的詳細記載。
碎屑剩餘磁性
除了火成岩，沉積物中的磁性礦物也可以記錄地球磁場的信息。這種磁性被稱為碎屑剩餘磁性，它提供了深海沉積物中更連續且高解析度的磁性記錄。
古地磁研究
磁性地層學的技術使古地磁研究成為可能。古地磁學家通過收集和分析岩石樣本，可以重建地磁場的過去行為，確定大陸漂移的時序，並探究地球演化的謎團。
松山基範：磁極反轉的先驅
日本地質學家松山基範最早發現了磁極反轉的現象。他對熔岩流和粘土樣本的研究表明，它們的磁極性與當前地球磁場方向相反。
布萊克特集成：測定磁場的革命
英國物理學家布萊克特發明瞭一種靈敏的磁力計，徹底革新了岩石磁性的測量。這項技術使古地磁研究得到長足發展，為大陸漂移説的支持提供了強有力的證據。
全球磁極圖譜
自 20 世紀 50 年代以來，科學家們對全球陸地和海洋的岩石樣本進行了廣泛的磁性測量。這些測量構建了一個全球磁極圖譜，顯示了地球磁場在時間和空間上的巨大變化。
| 磁性地層學術語 | 説明 |
|---|---|
| 磁極反轉 | 地球磁場極性的變化 |
| 碎屑剩餘磁性 | 沉積物中磁性礦物的磁化 |
| 古地磁研究 | 研究岩石磁性以瞭解地磁場歷史 |
| 磁性地層學年表 | 記錄了地球磁場極性反轉時間和頻率 |
| 偉寧-邁內茲擺儀 | 一種重力探測儀器 |
| 磁力計 | 用於測量磁場的儀器 |
正磁場與反磁場
正磁場和反磁場是兩個不同的磁場類型，它們對外加磁場的反應不同。
正磁場
正磁場物質在受到外加磁場時，其磁化強度與外加磁場的方向相同。換句話説，它們被外加磁場吸引。例如，鐵、鎳和鈷等金屬都是正磁場物質。
正磁場物質的磁化率為正值，這表示它們可以增加外加磁場的強度。
反磁場
反磁場物質在受到外加磁場時，其磁化強度與外加磁場的方向相反。換句話説，它們被外加磁場排斥。例如，水、銅和鋁等物質都是反磁場物質。
反磁場物質的磁化率為負值，這表示它們可以減弱外加磁場的強度。
比較正磁場和反磁場
下表比較了正磁場和反磁場的特性：
- 正磁場應用：
- 電磁鐵：利用正磁場物質的特性，可以製成電磁鐵，在通電時產生磁場，斷電後磁場消失。
- 磁性共振影像（MRI）：利用正磁場物質（如人體）的特性，可以產生磁共振影像，用於醫療診斷。
- 反磁場應用：
- 磁懸浮列車：利用反磁場物質的特性，可以在列車和軌道之間產生排斥力，使列車懸浮在軌道上，實現高速運行。
- 磁浮機：利用反磁場物質的特性，可以在機器中產生無摩擦力，實現平穩運行。
結論
正磁場和反磁場是兩個不同的磁場類型，它們對外加磁場的反應不同。正磁場物質被外加磁場吸引，而反磁場物質被外加磁場排斥。兩者在許多應用中都有用，例如電磁鐵、磁共振影像和磁懸浮列車。