從指南針指向地理南面、南極,說明了攜帶著磁南極S磁性指針指向了磁北極(異名磁極相吸),說明了地磁北極在地理南極,地磁南北極與地理南北極相反。據(jù)此按照安倍右手螺線定則,判斷出地球電流旋轉(zhuǎn)方向:用右手握住通電螺線管,使四指彎曲與電流方向一致,那么大拇指所指的那一端是通電螺線管的N極。由于地磁北極N在南極,如果大拇指指向南極的話,那么想象中的地球螺線的電流方向(面向南方)就是四指彎曲的方向即順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向即由東往西;而地球自轉(zhuǎn)方向應(yīng)該是由西往東,也就是說地球電流旋轉(zhuǎn)方向與地球自轉(zhuǎn)相反;那么到底是什么力導(dǎo)致了地球電流旋轉(zhuǎn)方向與自轉(zhuǎn)相反呢?如果從太陽系不存在著磁場行星金星、月球來看,凡是那些自轉(zhuǎn)極為緩慢的行星都基本沒有磁場,而相反那些自轉(zhuǎn)較快的行星無一例外地存在磁場或較強(qiáng)磁場,由此看出,行星磁場強(qiáng)弱、至少自轉(zhuǎn)速度是決定磁場條件必須條件,既然磁場強(qiáng)弱是由自轉(zhuǎn)來決定的,那么為什么地球電流旋轉(zhuǎn)方向卻與自轉(zhuǎn)相反呢?原來地球是具有分層結(jié)構(gòu)的,在地球自轉(zhuǎn)中地殼相對于各個(gè)圈層攜帶電荷流體旋轉(zhuǎn)角速度地殼自轉(zhuǎn)最慢;眾所周知地殼地表電荷為負(fù)電,那么地核電荷相對地表就是正電荷(帶正電荷的原子核在重力作用下也會自然朝向地核);其次高溫熔融狀態(tài)下的巖漿、金屬流體產(chǎn)生電離,電子由于自身活動空間大、質(zhì)量輕,更加容易在熱量帶動下、向地表遷移聚集,故地球內(nèi)層顯示正電荷屬性。各個(gè)圈層流體的正電荷正是在地球自轉(zhuǎn)下相對于地殼在做由西往東自轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn),正是地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動推動了地球各個(gè)圈層不同角速度運(yùn)動,因而推動了正電荷與自轉(zhuǎn)方向一致的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,而作為地表負(fù)電荷不正是相對地核正電荷、在做地球自轉(zhuǎn)的相反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動嗎?這才是地磁北極在地球南極的根本原因。
地球空間磁極與現(xiàn)在地表磁極一致,并且沒有像地表磁極那樣會隨著時(shí)間變化而變動甚至倒轉(zhuǎn)。這一現(xiàn)象成因大概是得益于大氣中的離子、原子、分子、乃至塵埃、粉塵、氣體物質(zhì)由于缺乏周圍壓力束縛,導(dǎo)致自身體積膨脹,原子核引力下降容易失去電子,使其顯示正電荷。其次,漂浮于大氣物質(zhì)受到光輻射、太陽風(fēng)粒子、宇宙射線碰撞而丟失電子,從而成為帶正電荷物質(zhì),而這些攜帶大氣正電荷的氣流旋轉(zhuǎn)速度相對于地球地面、自轉(zhuǎn)角速度大,因而大氣電流(負(fù)電荷)旋轉(zhuǎn)方向相對于正電荷自轉(zhuǎn)方向就是與自轉(zhuǎn)相反,故大氣的磁極方向與地球磁極一致,并且相對于地球磁極而言,更加穩(wěn)定,因?yàn)榇髿庹姾尚再|(zhì)是不會改變的。
地球磁軸與極軸并不重合,存在著一個(gè)夾角即磁偏角11°,如果地軸傾角相對于黃北極為23.5°,那么地球磁偏角11°相對于黃北極傾角大約就是12.5°,即地磁偏轉(zhuǎn)角是向著減小傾角方向偏轉(zhuǎn),為什么磁極會向著減小傾角方向偏轉(zhuǎn)呢?同樣依據(jù)安倍螺線右手定則,如果磁軸偏轉(zhuǎn)了11°,那么依據(jù)磁場方向與電流方向相互垂直原理,顯然形成地球磁場的電流旋轉(zhuǎn)平面與赤道平面不一致,與赤道平面夾角就同樣應(yīng)該是11°即地核內(nèi)各個(gè)圈層流體運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)平面與赤道平面不一致,與赤道夾角應(yīng)該是11°,否則就不可能產(chǎn)生磁偏角11°,除非今天的電磁理論是錯(cuò)誤的。那么地球自西往東旋轉(zhuǎn),跟隨地球自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的地球各個(gè)圈層流體或金屬流體理應(yīng)像赤道平面那樣旋轉(zhuǎn),但為什么地殼下的各個(gè)圈層流體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動平面會偏離赤道平面11°之多呢?
如果假設(shè)隨便一個(gè)空瓶作為地球固體地殼的話,那么沒有裝滿瓶子的水看成是地殼下流動的流體:如果瓶子是垂直地面的話,瓶子中的水平面就與地平面平行(與瓶子赤道平行);如果使瓶子傾斜的話、那么瓶子水平面就會與瓶子赤道面產(chǎn)生傾斜角度,并且水平面與赤道面夾角與瓶子傾斜角度一致,即如果瓶子傾斜角度是23°、水平面與瓶赤道夾角也是23°;如果傾斜23°瓶子發(fā)生旋轉(zhuǎn)的話,那么瓶中水也會旋轉(zhuǎn),其傾斜的水平面在旋轉(zhuǎn)力的帶動下(產(chǎn)生與赤道平面平行離心力),水平面夾角也會隨之變化,且會隨著(傾斜23°)瓶子旋轉(zhuǎn)速度的加快,促使瓶中傾斜水平面旋轉(zhuǎn)、產(chǎn)生了小于傾角23°趨勢。沒有旋轉(zhuǎn)的傾斜瓶子中的水平面之所以會與赤道面產(chǎn)生夾角,那是因?yàn)樗肿泳哂邢虻匦囊ψ疃叹嚯x方向流動的結(jié)果,雖然從傾斜瓶中水平面看來是傾斜的,但相對于地平面仍然是平行的;之所以旋轉(zhuǎn)水平面會產(chǎn)生與赤道夾角減小角度方向發(fā)展趨勢,那是因?yàn)槠孔有D(zhuǎn)產(chǎn)生了平行赤道離心力結(jié)果,驅(qū)動著水平面向著瓶赤道(緯向)平面靠攏;而地磁磁偏角的產(chǎn)生原因就和傾斜瓶中水在地心引力下,外觀產(chǎn)生傾斜水平面道理一樣。地球除了自身地心引力外,還存在著太陽、月球引力,地球地軸相對于公轉(zhuǎn)軌道平面傾斜23。5°,太陽對地球自然就存在著一個(gè)拉直地軸、減小傾斜角度的引力,正是這個(gè)拉直地軸、減小傾斜角度引力使得地殼下的流體旋轉(zhuǎn)平面沒有與赤道平面一致;其次,地球公轉(zhuǎn)前行推力和自轉(zhuǎn)氣流漩渦推力都有助于地球產(chǎn)生自轉(zhuǎn)軸傾角減小的力,因?yàn)橹挥写怪避壍榔矫娴那蝮w受到的阻力、摩擦力才是最小的。正是上述綜合力使得地球內(nèi)流體產(chǎn)生了與赤道平面有夾角的旋轉(zhuǎn)平面,于是在磁極便產(chǎn)生了磁極偏轉(zhuǎn)11°結(jié)果。
縱觀太陽系7大行星的自轉(zhuǎn)傾角與磁偏角關(guān)系,如下表所示。
太陽系7大行星的自轉(zhuǎn)傾角與磁偏角表
| 水星 | 地球 | 火星 | 木星 | 土星 | 天王星 | 海王星 |
自轉(zhuǎn)傾角 | 11° | 23° | 24° | 21° | 1° | 98° | 59° |
磁偏角 | 1° | 11° | 10° | 10° | 0° | 59° | 47° |
由此可見,凡是產(chǎn)生磁場的行星都一致表現(xiàn)出了磁偏角現(xiàn)象,說明了太陽、公轉(zhuǎn)力、自轉(zhuǎn)力對行星自轉(zhuǎn)軸傾角普遍存在著一個(gè)拉回減小傾角的力;其次,即便是像天王星這樣橫躺在公轉(zhuǎn)軌道上并逆轉(zhuǎn)行星也產(chǎn)生了磁偏角,且產(chǎn)生了較大的磁偏角,說明了太陽對天王星引力糾偏拉力的增大,可能得益于天王星自轉(zhuǎn)軸傾角大,太陽對其產(chǎn)生引力矩也大緣故;其三,地球磁偏角分布之所以緯度越低、磁偏角越小,可能是因?yàn)槌嗟雷赞D(zhuǎn)線速度遠(yuǎn)高于高緯度結(jié)果,是赤道低緯度自轉(zhuǎn)高線速度形成的平行于赤道的慣性力,使得地殼下流體旋轉(zhuǎn)傾斜平面與赤道平面基本趨于一致的結(jié)果,由此可以推論脈沖星磁極可能與其自轉(zhuǎn)軸基本一致;另外兩極、高緯度引力矩大,赤道低緯度引力矩小。其四,地球磁偏角各個(gè)緯度不同,反映了地球不同緯度地殼下流體旋轉(zhuǎn)傾斜角度是不同的。