地磁偏角:地球磁場方向的指南
地球磁場是一種看不到的力量,會使磁針指向大致的南北方向。然而,由於地球磁極並非完全與地理南北極重合,這使得磁針實際指的方向與真正的北方之間存在一個夾角,稱為地磁偏角。
地磁偏角的發現與歷史
北宋學者沈括於《夢溪筆談》中首度紀錄了地磁偏角的存在,比西歐的記錄早了四百年。英國科學家羅伯特·諾曼後續發現磁針會因重力影響而產生偏角,並於1581年發表了他的發現。


地磁偏角的測量
磁偏角可用磁偏測量儀測量,測量單位為角度,表示磁場強度矢量的水平投影與正北方向之間的夾角。東偏為磁場強度矢量指向正北方向以東,西偏為指向正北方向以西。
地磁偏角的應用
地磁偏角廣泛應用於航海、勘探等領域。在使用地圖和指南針導航時,必須校正地磁偏角才能確保準確。磁偏角也用於校正磁羅經、海流計和水下機器人等設備。
地磁偏角的觀測
觀測地磁偏角需要在兩個可視點之間建立觀測基線,一為觀測點,一為方位點。使用全域衞星定位系統(GNSS)或天文觀測確定真方位角,再用地磁經緯儀確定磁方位角,相減即可求得磁偏角。
地磁偏角的變化
地磁偏角隨著時間、位置和地球磁場的變化而改變。在地球東部地區一般為西偏,甘肅酒泉以西多為東偏。我國正常情況下,磁偏角最大可達6度,一般為2-3度。
磁極與地磁偏角
地球磁極接近南極和北極,但並不與它們重合。磁北極距地理北極大約相差1500公里,其位置和方向也在不斷變動。磁極的變動會影響地磁偏角。
磁偏角與海圖
地圖上通常標示著磁偏角,以便使用者校正磁羅經。然而,由於地磁偏角會持續變化,應注意地圖的出版年份,較老的地圖誤差較大。
地磁偏角測量儀構成
地磁經緯儀,又稱DI儀,是專門的磁偏角測量儀器。其組成包括:
- 無磁材料製造的光學經緯儀:用於基線方向瞄準和磁方位角讀取
- 電子羅盤:用於磁方位角讀取
- 地磁傳感器:用於測量地磁場強度和方向
- 數據記錄器:用於記錄測量數據
磁偏角
磁偏角是指磁北極與真北極之間的角度差。它是由地球磁場的方向和水平面的夾角引起的。
磁偏角的成因
地球磁場是一個複雜的力場,其方向在不同地點和時間都可能有所不同。它主要是由地球內部的流動金屬液體的運動產生的。由於地球磁場不是均勻的,因此磁北極和真北極之間產生了角度差。
磁偏角的影響
磁偏角會影響導航,因為船隻和飛機的羅盤會根據磁北極而非真北極來指向。如果沒有考慮磁偏角,可能會導致航行方向的不準確。
磁偏角的測量
磁偏角可以用磁通量計測量。磁通量計是一種裝置,可以測量地球磁場的方向和強度。磁偏角可以用以下公式計算:
磁偏角 = 真北角 - 磁北角
磁偏角的年變化
磁偏角隨著時間而變化。這是由於地球磁場會隨著時間而變化。磁偏角的年變化率各不相同,具體取決於地點。
城市 | 磁偏角 |
---|---|
台北市 | 2° 東 |
東京市 | 7° 東 |
紐約市 | 14° 西 |
倫敦市 | 1° 西 |
巴黎市 | 2° 東 |
莫斯科市 | 10° 東 |
開羅市 | 4° 東 |
悉尼市 | 12° 東 |
磁偏角的應用
磁偏角在航海、航空、測量和地球物理學等領域都有應用。它可以幫助導航、校準儀器和研究地球磁場。