磁場（Magnetic field），物理概念，是指傳遞實(shí)物間磁力作用的場。磁場是由運(yùn)動(dòng)著的微小粒子構(gòu)成的，在現(xiàn)有條件下看不見、摸不著。磁場具有粒子的輻射特性。磁體周圍存在磁場，磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的，所以兩磁體不用在物理層面接觸就能發(fā)生作用。由于磁體的磁性來源于電流，電流是電荷的運(yùn)動(dòng)，因而概括地說，磁場是相對于觀測點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的電荷的運(yùn)動(dòng)的電場的強(qiáng)度與速度，帶來的觀測點(diǎn)處電荷所受力的變化的表現(xiàn)。

用現(xiàn)代物理的觀點(diǎn)來考察，物質(zhì)中能夠形成電荷的終極成分只有電子（帶單位負(fù)電荷）和質(zhì)子（帶單位正電荷），因此負(fù)電荷就是帶有過剩電子的帶電物體，正電荷就是帶有過剩質(zhì)子的帶電物體。運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場的真正場源是運(yùn)動(dòng)電子或運(yùn)動(dòng)質(zhì)子所產(chǎn)生的磁場。例如電流所產(chǎn)生的磁場就是在導(dǎo)線中運(yùn)動(dòng)的電子所產(chǎn)生的磁場。

漢語解釋

1.傳遞實(shí)物間磁力作用的場。

2.借指有巨大吸引力的場所?！痘ǔ恰?981年第6期：“離開祖國已有兩個(gè)半月，那邊有我的依戀，我怎么能留下呢？但這里卻出現(xiàn)了一個(gè)磁場?！?/p>

磁現(xiàn)象

永磁體——磁鐵的性質(zhì)

永磁體具有磁性（magnetism），能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)；

永磁體具有磁極（magnetic pole），分磁北極（也叫做“N極”）和磁南極（也叫做“S極”）；

磁極之間存在相互作用，同性相斥，異性相吸；

磁極不能單獨(dú)存在。

歷史沿革

最早出現(xiàn)的幾副磁場繪圖之一，繪者為勒內(nèi)·笛卡爾，1644年。

雖然很早以前，人類就已知道磁石和其奧妙的磁性，最早出現(xiàn)的幾個(gè)學(xué)術(shù)性論述之一，是由法國學(xué)者皮?！さ埋R立克（Pierre de Maricourt）于公元1269年寫成。德馬立克仔細(xì)標(biāo)明了鐵針在塊型磁石附近各個(gè)位置的定向，從這些記號，又描繪出很多條磁場線。他發(fā)現(xiàn)這些磁場線相會于磁石的相反兩端位置，就好像地球的經(jīng)線相會于南極與北極。因此，他稱這兩位置為磁極。幾乎三個(gè)世紀(jì)后，威廉·吉爾伯特主張地球本身就是一個(gè)大磁石，其兩個(gè)磁極分別位于南極與北極。出版于1600年，吉爾伯特的巨著《論磁石》（De Magnete）開創(chuàng)磁學(xué)為一門正統(tǒng)科學(xué)學(xué)術(shù)領(lǐng)域。

于1824年，西莫恩·泊松發(fā)展出一種物理模型，比較能夠描述磁場。泊松認(rèn)為磁性是由磁荷產(chǎn)生的，同類磁荷相排斥，異類磁荷相吸引。他的模型完全類比現(xiàn)代靜電模型；磁荷產(chǎn)生磁場，就如同電荷產(chǎn)生電場一般。這理論甚至能夠正確地預(yù)測儲存于磁場的能量。

盡管泊松模型有其成功之處，這模型也有兩點(diǎn)嚴(yán)重瑕疵。第一，磁荷并不存在。將磁鐵切為兩半，并不會造成兩個(gè)分離的磁極，所得到的兩個(gè)分離的磁鐵，每一個(gè)都有自己的指南極和指北極。第二，這模型不能解釋電場與磁場之間的奇異關(guān)系。

于1820年，一系列的革命性發(fā)現(xiàn)，促使開啟了現(xiàn)代磁學(xué)理論。首先，丹麥物理學(xué)家漢斯·奧斯特于7月發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)線的電流會施加作用力于磁針，使磁針偏轉(zhuǎn)指向。稍后，于9月，在這新聞抵達(dá)法國科學(xué)院僅僅一周之后，安德烈·瑪麗·安培成功地做實(shí)驗(yàn)展示出，假若所載電流的流向相同，則兩條平行的載流導(dǎo)線會互相吸引；否則，假若流向相反，則會互相排斥。緊接著，法國物理學(xué)家讓·巴蒂斯特·畢奧和菲利克斯·沙伐于10月共同發(fā)表了畢奧-薩伐爾定律；這定律能夠正確地計(jì)算出在載流導(dǎo)線四周的磁場。1825年，安培又發(fā)表了安培定律。這定律也能夠描述載流導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場。更重要的，這定律幫助建立整個(gè)電磁理論的基礎(chǔ)。于1831年，麥可·法拉第證實(shí)，隨著時(shí)間演進(jìn)而變化的磁場會生成電場。這實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示出電與磁之間更密切的關(guān)系。

從1861年到1865之間，詹姆斯·麥克斯韋將經(jīng)典電學(xué)和磁學(xué)雜亂無章的方程加以整合，發(fā)展成功麥克斯韋方程組。最先發(fā)表于他的1861年論文《論物理力線》，這方程組能夠解釋經(jīng)典電學(xué)和磁學(xué)的各種現(xiàn)象。在論文里，他提出了“分子渦流模型”，并成功地將安培定律加以延伸，增加入了一個(gè)有關(guān)于位移電流的項(xiàng)目，稱為“麥克斯韋修正項(xiàng)目”。由于分子渦包具有彈性，這模型可以描述電磁波的物理行為。因此，麥克斯韋推導(dǎo)出電磁波方程。他又計(jì)算出電磁波的傳播速度，發(fā)現(xiàn)這數(shù)值與光速非常接近。警覺的麥克斯韋立刻斷定光波就是一種電磁波。后來，于1887年，海因里希·魯?shù)婪颉ず掌澴鰧?shí)驗(yàn)證明了這事實(shí)。麥克斯韋統(tǒng)一了電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)理論。

雖然，有了極具功能的麥克斯韋方程組，經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)基本上已經(jīng)完備，在理論方面，二十世紀(jì)帶來了更多的改良與延伸。阿爾伯特·愛因斯坦，于1905年，在他的論文里表明，電場和磁場是處于不同參考系的觀察者所觀察到的同樣現(xiàn)象（幫助愛因斯坦發(fā)展出狹義相對論的思想實(shí)驗(yàn)，關(guān)于其詳盡細(xì)節(jié)，請參閱移動(dòng)中的磁鐵與導(dǎo)體問題）。后來，電動(dòng)力學(xué)又與量子力學(xué)、狹義相對論合并為量子電動(dòng)力學(xué)。

1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)在通電的導(dǎo)體周圍存在著磁場，從而知道了電和磁相互依存的關(guān)系。由導(dǎo)體中電流所產(chǎn)生的磁場的極性和電流的流動(dòng)方向有關(guān)，它服從右手法則。

產(chǎn)生原理

由于經(jīng)典物理中不使用基本粒子的概念來研究磁場問題，致使電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)都將產(chǎn)生磁場的原因定義為點(diǎn)電荷的定向運(yùn)動(dòng)，并將磁鐵的成因解釋為磁疇?，F(xiàn)代物理表明，任何物質(zhì)的終極結(jié)構(gòu)組成都是電子（帶單位負(fù)電荷），質(zhì)子（帶單位正電荷）和中子（對外顯示電中性）。點(diǎn)電荷就是含有過剩電子（帶單位負(fù)電荷）或質(zhì)子（帶單位正電荷）的物質(zhì)點(diǎn)，因此電流產(chǎn)生磁場的原因只能歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電子產(chǎn)生磁場。

一個(gè)靜止的電子具有靜止電子質(zhì)量和單位負(fù)電荷，因此對外產(chǎn)生引力和單位負(fù)電場力作用。當(dāng)外力對靜止電子加速并使之運(yùn)動(dòng)時(shí)，該外力不但要為電子的整體運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)能，還要為運(yùn)動(dòng)電荷所產(chǎn)生的磁場提供磁能?？梢姡艌鍪峭饬νㄟ^能量轉(zhuǎn)換的方式在運(yùn)動(dòng)電子內(nèi)注入的磁能物質(zhì)。電流產(chǎn)生磁場或帶負(fù)電的點(diǎn)電荷產(chǎn)生磁場都是大量運(yùn)動(dòng)電子產(chǎn)生磁場的宏觀表現(xiàn)。

同樣道理，由一個(gè)運(yùn)動(dòng)的帶正電的點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的磁場，是其中過剩的質(zhì)子從外力所獲取的磁能物質(zhì)的宏觀體現(xiàn)。但其磁能物質(zhì)又分別依附于其中帶有電荷的夸克。

傳遞運(yùn)動(dòng)電荷或電流之間相互作用的物理場，由運(yùn)動(dòng)電荷或電流產(chǎn)生，同時(shí)對產(chǎn)生場中其它運(yùn)動(dòng)電荷或電流發(fā)生力的作用。磁場是物質(zhì)的一種形態(tài)。

磁鐵與磁鐵之間，通過各自產(chǎn)生的磁場，互相施加作用力和力矩于對方。運(yùn)動(dòng)中的電荷會產(chǎn)生磁場。磁性物質(zhì)產(chǎn)生的磁場可以用電荷運(yùn)動(dòng)模型來解釋。

電場是由電荷產(chǎn)生的。電場與磁場有密切的關(guān)系；有時(shí)磁場會生成電場，有時(shí)電場會生成磁場。麥克斯韋方程組可以描述電場、磁場、產(chǎn)生這些矢量場的電流和電荷，這些物理量之間的詳細(xì)關(guān)系。根據(jù)狹義相對論，電場和磁場是電磁場的兩面。設(shè)定兩個(gè)參考系A(chǔ)和B，相對于參考系A(chǔ)，參考系B以有限速度移動(dòng)。從參考系A(chǔ)觀察為靜止電荷產(chǎn)生的純電場，在參考系B觀察則成為移動(dòng)中的電荷所產(chǎn)生的電場和磁場。

基本特點(diǎn)

與電場相仿，磁場是在一定空間區(qū)域內(nèi)連續(xù)分布的向量場，描述磁場的基本物理量是磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量B，也可以用磁感線形象地表示。然而，作為一個(gè)矢量場，磁場的性質(zhì)與電場頗為不同。

運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場產(chǎn)生的磁場，或兩者之和的總磁場，都是無源有旋的矢量場，磁力線是閉合的曲線簇，不中斷，不交叉。換言之，在磁場中不存在發(fā)出磁力線的源頭，也不存在會聚磁力線的尾閭，磁力線閉合表明沿磁力線的環(huán)路積分不為零，即磁場是有旋場而不是勢場（保守場），不存在類似于電勢那樣的標(biāo)量函數(shù)。

在量子力學(xué)里，科學(xué)家認(rèn)為，純磁場（和純電場）是虛光子所造成的效應(yīng)。以標(biāo)準(zhǔn)模型的術(shù)語來表達(dá)，光子是所有電磁作用的顯現(xiàn)所依賴的媒介。在低場能量狀況，其中的差別是可以忽略的。

磁場的運(yùn)動(dòng)相對性

磁場的運(yùn)動(dòng)相對性是指與場源同速運(yùn)動(dòng)的觀察者及其檢測儀器都不能測到運(yùn)動(dòng)中的場源所產(chǎn)生的磁場，而與場源不同速時(shí)則可測到場源的磁場。例如在地球表面參考系中，我們測定靜止于地球表面的電子不產(chǎn)生磁場，但是這個(gè)靜止于地球表面的電子卻在不停地隨同地表進(jìn)行自轉(zhuǎn)并圍繞太陽公轉(zhuǎn)。又例如，使導(dǎo)線對外產(chǎn)生磁場的電流是大量電子定向運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。該載流導(dǎo)線在對外產(chǎn)生磁場的同時(shí)，其中的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)電子并不被與其同行的其它電子的磁場所干擾，因?yàn)樗型械碾娮佣季哂型却呕鵁o法感受到其它電子磁場的存在。

主要功能

磁場是對放入其中的磁體有磁力的作用的物質(zhì)，磁場的基本特征是能對其中的運(yùn)動(dòng)電荷施加作用力，即通電導(dǎo)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于此。而現(xiàn)代理論則說明，磁力是電場力的相對論效應(yīng)，受到磁性影響的區(qū)域，顯示出穿越該區(qū)域的電荷或置于該區(qū)域中的磁極會受到機(jī)械力的作用。

當(dāng)施加外磁場于物質(zhì)時(shí)，磁性物質(zhì)的內(nèi)部會被磁化，會出現(xiàn)很多微小的磁偶極子。磁化強(qiáng)度估量物質(zhì)被磁化的程度。知道磁性物質(zhì)的磁化強(qiáng)度，就可以計(jì)算出磁性物質(zhì)本身產(chǎn)生的磁場。創(chuàng)建磁場需要輸入能量。當(dāng)磁場被湮滅時(shí)，這能量可以再回收利用，因此，這能量被視為儲存于磁場。

磁體周圍存在磁場，磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的。電流、運(yùn)動(dòng)電荷、磁體或變化電場周圍空間存在的一種特殊形態(tài)的物質(zhì)。由于磁體的磁性來源于電流，電流是電荷的運(yùn)動(dòng)，因而概括地說，磁場是由運(yùn)動(dòng)電荷或變化電場產(chǎn)生的。

磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來表示磁場的強(qiáng)弱和方向的物理量，是矢量，用符號B表示。單位為T（特斯拉），1T=1N/A·m。對放入其中的小磁針有磁力的作用的物質(zhì)叫做磁場。磁場是一種看不見，而又摸不著的特殊物質(zhì)。

磁場的方向

規(guī)定小磁針的北極在磁場中某點(diǎn)所受磁場力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)磁場的方向。在磁體外部，磁感線從北極出發(fā)到南極的方向，在磁體內(nèi)部是由南極到北極，在外可表現(xiàn)為磁感線的切線方向或放入磁場的小磁針在靜止時(shí)北極所指的方向。磁場的南北極與地理的南北極正好相反，且一端的兩種極之間存在一個(gè)偏角，稱為磁偏角。磁偏角不斷地發(fā)生緩慢變化。掌握磁偏角的變化對于應(yīng)用指南針指向具有重要意義。磁偏角最早是由我國宋代科學(xué)家沈括發(fā)現(xiàn)，他將這個(gè)寫入《夢溪筆談》。書中指出“常微偏東，不全南也”。

應(yīng)用領(lǐng)域

磁現(xiàn)象是最早被人類認(rèn)識的物理現(xiàn)象之一，指南針是中國古代一大發(fā)明。磁場是廣泛存在的，地球，恒星（如太陽）、星系（如銀河系）、行星、衛(wèi)星，以及星際空間和星系際空間，都存在著磁場。為了認(rèn)識和解釋其中的許多物理現(xiàn)象和過程，必須考慮磁場這一重要因素。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和人類生活中，處處可遇到磁場，發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、電報(bào)、電話、收音機(jī)以至加速器、熱核聚變裝置、電磁測量儀表等，無不與磁現(xiàn)象有關(guān)。甚至在人體內(nèi)，伴隨著生命活動(dòng)，一些組織和器官內(nèi)也會產(chǎn)生微弱的磁場。地球的磁級與地理的兩極相反。

在古今社會里，很多對世界文明有重大貢獻(xiàn)的發(fā)明都涉及到磁場的概念。地球能夠產(chǎn)生自己的磁場，這在導(dǎo)航方面非常重要，因?yàn)橹改厢樀闹副睒O準(zhǔn)確地指向位置在地球的地理北極附近的地磁南極（地理北極實(shí)際上是地磁南極，地理南極實(shí)際上是地磁北極）。電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)作都依賴因磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)而隨著時(shí)間改變的磁場。通過霍爾效應(yīng)，可以給出物質(zhì)的帶電粒子的性質(zhì)。磁路學(xué)專門研討各種各樣像變壓器一類的電子元件，其內(nèi)部磁場的相互作用。

主要種類

恒磁場又稱為靜磁場，而交變磁場，脈動(dòng)磁場和脈沖磁場屬于動(dòng)磁場。磁場的空間各處的磁場強(qiáng)度相等或大致相等的稱為均勻磁場，否則就稱為非均勻磁場。離開磁極表面越遠(yuǎn)，磁場越弱，磁場強(qiáng)度呈梯度變化。

1.恒定磁場磁場強(qiáng)度和方向保持不變的磁場稱為恒定磁場或恒磁場，如鐵磁片和通以直流電的電磁鐵所產(chǎn)生的磁場。

2.交變磁場磁場強(qiáng)度和方向在規(guī)律變化的磁場，如工頻磁療機(jī)和異極旋轉(zhuǎn)磁療器產(chǎn)生的磁場。

3.脈動(dòng)磁場磁場強(qiáng)度有規(guī)律變化而磁場方向不發(fā)生變化的磁場，如同極旋轉(zhuǎn)磁療器、通過脈動(dòng)直流電磁鐵產(chǎn)生的磁場。

4.脈沖磁場用間歇振蕩器產(chǎn)生間歇脈沖電流，將這種電流通入電磁鐵的線圈即可產(chǎn)生各種形狀的脈沖磁場。脈沖磁場的特點(diǎn)是間歇式出現(xiàn)磁場，磁場的變化頻率、波形和峰值可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

常見的磁場

以下是兩種常見的磁場：

電磁場

電磁場（electromagnetic field）是有內(nèi)在聯(lián)系、相互依存的電場和磁場的統(tǒng)一體和總稱。隨時(shí)間變化的電場產(chǎn)生磁場，隨時(shí)間變化的磁場產(chǎn)生電場，兩者互為因果，形成電磁場。電磁場可由變速運(yùn)動(dòng)的帶電粒子引起，也可由強(qiáng)弱變化的電流引起，不論原因如何，電磁場總是以光速向四周傳播，形成電磁波。電磁場是電磁作用的媒遞物，具有能量和動(dòng)量，是物質(zhì)存在的一種形式。電磁場的性質(zhì)、特征及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律由麥克斯韋方程組確定。

電磁場是電磁作用的媒遞物，是統(tǒng)一的整體，電場和磁場是它緊密聯(lián)系、相互依存的兩個(gè)側(cè)面，變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電磁場以波動(dòng)形式在空間傳播。電磁波以有限的速度傳播，具有可交換的能量和動(dòng)量，電磁波與實(shí)物的相互作用，電磁波與粒子的相互轉(zhuǎn)化等等，都證明電磁場是客觀存在的物質(zhì)，它的“特殊”只在于沒有靜質(zhì)量。

在電磁學(xué)里，磁石、磁鐵、電流、含時(shí)電場，都會產(chǎn)生磁場。處于磁場中的磁性物質(zhì)或電流，會因?yàn)榇艌龅淖饔枚惺艿酱帕Γ蚨@示出磁場的存在。磁場是一種矢量場；磁場在空間里的任意位置都具有方向和數(shù)值大小。

主要應(yīng)用領(lǐng)域

電磁場（或波）為能量一種形式，是當(dāng)今世界最重要的能源，研究領(lǐng)域涉及電磁能產(chǎn)生、存儲、變換、傳輸和應(yīng)用。

電磁波作為信息的載體，成為信息發(fā)布與通信的主要手段，研究內(nèi)容包括信息發(fā)布、交換、傳輸、儲存、處理、再現(xiàn)和應(yīng)用。

電磁波作為探測未知世界的一種重要手段，主要研究領(lǐng)域?yàn)殡姶挪ㄅc目標(biāo)的相互作用特性、目標(biāo)探測及其特征的獲取。

電磁波作為測控和定位技的手段，構(gòu)成現(xiàn)代工業(yè)、交通、國防等領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)

電、磁現(xiàn)象是大自然最重要的往來現(xiàn)象，也最早被科學(xué)家們關(guān)心和研究的物理現(xiàn)象，其中貢獻(xiàn)最大的有來頓、富蘭克林、伏打等科學(xué)家。

19世紀(jì)以前，電、磁現(xiàn)象作為兩個(gè)獨(dú)立的物理現(xiàn)象被廣泛的關(guān)注和研究。正是由于這些研究為電磁學(xué)理論的建立奠定了基礎(chǔ)。18世紀(jì)末期，德國哲學(xué)家謝林認(rèn)為，宇宙是有活力的，而不是僵死的，認(rèn)為電是宇宙的活力和靈魂；電-磁-光-熱現(xiàn)象相互聯(lián)系。奧斯特是謝林的信徒，從1807年開始研究電與磁之間的關(guān)系。1820年發(fā)現(xiàn)電流以力作用于磁針安培發(fā)現(xiàn)作用力的方向和電流的方向以及磁針到通過電流的導(dǎo)線的垂直線方向相互垂直，并定量建立了若干數(shù)學(xué)公式。這表明，電流與磁之間存在著密切的聯(lián)系。法拉第相信電、磁、光、熱相互聯(lián)系。奧斯特1820年發(fā)現(xiàn)電流以力作用于磁針后，法拉第敏銳地意識到磁也一定能夠?qū)﹄姰a(chǎn)生影響。1821年他開始探索磁生電效應(yīng)。1831年他發(fā)現(xiàn)；當(dāng)磁捧插入導(dǎo)體線圈時(shí)；線圈中產(chǎn)生電流。表明電與磁之間存在密切聯(lián)系。麥克斯韋深入研究并探討了電與磁之間發(fā)生作用的問題，發(fā)展了場的概念。在法拉第實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了宏觀電磁現(xiàn)象規(guī)律，引進(jìn)位移電流的概念，提出了一組描述電磁現(xiàn)象的規(guī)律偏微分方程，即麥克斯韋方程組，建立了宏觀經(jīng)典電磁場理論德國科學(xué)家赫茲，1887年用火花隙激勵(lì)一個(gè)環(huán)狀天線，用另一個(gè)帶隙的環(huán)狀天線接收，證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于電磁波存在的預(yù)言，這一重要的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致了后來無線電報(bào)的發(fā)明。從此開始了電磁場和電磁波理論的應(yīng)用與發(fā)展時(shí)代。

地磁場

地磁場（geomagnetic field）是從地心至磁層頂?shù)目臻g范圍內(nèi)的磁場。地磁學(xué)的主要研究對象。人類對于地磁場存在的早期認(rèn)識，來源于天然磁石和磁針的指極性。地磁的北磁極在地理的南極附近；地磁的南磁極在地理的北極附近。磁針的指極性是由于地球的北磁極（磁性為S極）吸引著磁針的N極，地球的南磁極（磁性為N極）吸引著磁針的S極。這個(gè)解釋最初是英國W.吉伯于1600年提出的。吉伯所作出的地磁場來源于地球本體的假定是正確的。這已為1839年德國數(shù)學(xué)家C.F.高斯首次運(yùn)用球諧函數(shù)分析法所證實(shí)。

地磁的磁感線和地理的經(jīng)線是不平行的，它們之間的夾角叫做磁偏角。中國古代的著名科學(xué)家沈括是第一個(gè)注意到磁偏角現(xiàn)象的科學(xué)家。

地球的基本磁場可分為偶極子磁場、非偶極子磁場和地磁異常幾個(gè)組成部分。偶極子磁場是地磁場的基本成分，其強(qiáng)度約占地磁場總強(qiáng)度的90%，產(chǎn)生于地球液態(tài)外核內(nèi)的電磁流體力學(xué)過程，即自激發(fā)電機(jī)效應(yīng)。非偶極子磁場主要分布在亞洲東部、非洲西部、南大西洋和南印度洋等幾個(gè)地域，平均強(qiáng)度約占地磁場的10%。地磁異常又分為區(qū)域異常和局部異常，與巖石和礦體的分布有關(guān)。

地球變化磁場可分為平靜變化和干擾變化兩大類型。平靜變化主要是以一個(gè)太陽日為周期的太陽靜日變化，其場源分布在電離層中。干擾變化包括磁暴、地磁亞暴、太陽擾日變化和地磁脈動(dòng)等，場源是太陽粒子輻射同地磁場相互作用在磁層和電離層中產(chǎn)生的各種短暫的電流體系。磁暴是全球同時(shí)發(fā)生的強(qiáng)烈磁擾，持續(xù)時(shí)間約為1～3天，幅度可達(dá)10nT（納特）。其他幾種干擾變化主要分布在地球的極光區(qū)內(nèi)。除外源場外，變化磁場還有內(nèi)源場。內(nèi)源場是由外源場在地球內(nèi)部感應(yīng)出來的電流所產(chǎn)生的。將高斯球諧分析用于變化磁場，可將這種內(nèi)、外場區(qū)分開。根據(jù)變化磁場的內(nèi)、外場相互關(guān)系，可以得出地球內(nèi)部電導(dǎo)率的分布。這已成為地磁學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域，叫做地球電磁感應(yīng)。

地球變化磁場既和磁層、電離層的電磁過程相聯(lián)系，又和地殼上地幔的電性結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以在空間物理學(xué)和固體地球物理學(xué)的研究中都具有重要意義。

宇宙磁場

太陽

太陽普遍磁場指日面寧靜區(qū)的微弱磁場，強(qiáng)度約1×10-4～3×10-4特斯拉，它在太陽南北兩極區(qū)極性相反，觀測發(fā)現(xiàn)，通過光球的大多數(shù)磁通量管被集中在太陽表面稱作磁元的區(qū)域，其半徑為100～300千米，場強(qiáng)為0.1～0.2特斯拉，大多數(shù)磁元出現(xiàn)在米粒和超米粒邊界及活動(dòng)區(qū)內(nèi)。如果把太陽當(dāng)做一顆恒星，可測到它的整體磁場約3×10-5特斯拉，這個(gè)磁場是東西方向的。

太陽黑子磁場

一般說來，一個(gè)黑子群中有兩個(gè)主要黑子，它們的磁極性相反。如果前導(dǎo)黑子是N極的，則后隨黑子就是S極的。在同一半球（例如北半球），各黑子群的磁極性分布狀況是相同的；而在另一半球（南半球）情況則與此相反。在一個(gè)太陽活動(dòng)周期（約11年）結(jié)束、另一個(gè)周期開始時(shí)，上述磁極性分布便全部顛倒過來。因此，每隔22年黑子磁場的極性分布經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)，稱為一個(gè)磁周。強(qiáng)磁場是太陽黑子最基本的特征。黑子的低溫、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)模型都與磁場息息相關(guān)。

耀斑與磁場的關(guān)系

耀斑是最強(qiáng)烈的太陽活動(dòng)現(xiàn)象。一次大耀斑爆發(fā)可以釋放10^30～10^33爾格的能量，這個(gè)能量可能來自磁場。在活動(dòng)區(qū)內(nèi)一個(gè)強(qiáng)度為幾百高斯的磁場一旦湮沒，它所蘊(yùn)藏的磁能便全部釋放出來，足夠供給一次大耀斑爆發(fā)。在耀斑爆發(fā)前后，附近活動(dòng)區(qū)的磁場往往有劇烈的變化。本來是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的磁場，在耀斑發(fā)生后就變得比較簡單了。這就是耀斑爆發(fā)的磁場湮沒理論的證據(jù)。

日珥的磁場

日珥的溫度約為10000℃，它卻能長期存在于溫度高達(dá)一、兩百萬攝氏度的日冕中，既不迅速瓦解，也不下墜到太陽表面，這主要是靠磁力線的隔熱和支撐作用。寧靜日珥的磁場強(qiáng)度約為10高斯，磁力線基本上與太陽表面平行；活動(dòng)日珥的磁場強(qiáng)一些，可達(dá)200高斯，磁場結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

太陽普遍磁場

除太陽活動(dòng)區(qū)外，日面寧靜區(qū)也有微弱的磁場。整個(gè)說來，太陽和地球相似，也有一個(gè)普遍磁場。不過由于局部活動(dòng)區(qū)磁場的干擾，太陽普遍磁場只是在兩極區(qū)域比較顯著，而不象地球磁場那樣完整。太陽極區(qū)的磁場強(qiáng)度只有1～2高斯。太陽普遍磁場的強(qiáng)度經(jīng)常變化，甚至極性會突然轉(zhuǎn)換。這種情況在1957～1958年和1971～1972年曾兩次觀測到。

太陽整體磁場

如果把太陽當(dāng)作一顆恒星，讓不成像的太陽光束射進(jìn)磁像儀，就可測出日面各處混合而成的整體磁場。這種磁場的強(qiáng)度呈現(xiàn)出有規(guī)則的變化，極性由正變負(fù)，又由負(fù)變正。大致來說，在每個(gè)太陽自轉(zhuǎn)周（約27天）內(nèi)變化兩次。對這個(gè)現(xiàn)象很容易作這樣的解釋：日面上有東西對峙的極性相反的大片磁區(qū)，隨著太陽由東向西自轉(zhuǎn)，科學(xué)家們就可以交替地觀察到正和負(fù)的整體磁場?？傊柹霞扔衅毡榇艌?，又有整體磁場。前者是南北相反的，后者是東西對峙的。

太陽系磁場結(jié)構(gòu)

太陽磁場的精細(xì)結(jié)構(gòu)

通過高分辨率的觀測表明，太陽磁場有很復(fù)雜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。就活動(dòng)區(qū)來說，在同一個(gè)黑子范圍內(nèi)各處磁場強(qiáng)度往往相差懸殊；并且在一個(gè)就整體說來是某一極性（例如N極）的黑子里，常含有另一極性（S極）的小磁結(jié)點(diǎn)。因此，嚴(yán)格說來，單極黑子并不存在。在橫向磁場圖上，不僅各處強(qiáng)度不同，方位角也不一樣。在黑子半影中，較亮條紋與它們之間的較暗區(qū)域的磁場也有明顯的差異。在活動(dòng)區(qū)中，磁結(jié)點(diǎn)的直徑約為1000公里，磁場強(qiáng)度為1000～2000高斯。黑子磁場的自然衰減時(shí)間是很長的。

在日面寧靜區(qū)，過去認(rèn)為只有微弱的磁場，其強(qiáng)度約為1～10高斯?？墒切碌挠^測表明，寧靜區(qū)的磁場的強(qiáng)度同樣是很不均勻的，也含有許多磁結(jié)點(diǎn)。它們在日面上所占面積很小，卻含有日面寧靜區(qū)絕大部分的磁通量。具體說來，寧靜區(qū)磁結(jié)點(diǎn)的范圍還不到200公里，而它們含的磁通量竟占整個(gè)寧靜區(qū)的90%左右。由于磁通量集中，磁結(jié)點(diǎn)的磁場強(qiáng)度可達(dá)上千高斯，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過寧靜區(qū)大范圍的平均磁場強(qiáng)度。

行星際磁場的扇形結(jié)構(gòu)

在磁場“凍結(jié)”的情況下，太陽風(fēng)的粒子帶著磁力線跑，于是太陽磁場便彌漫于整個(gè)太陽系空間。因?yàn)樘栐谧赞D(zhuǎn)，太陽風(fēng)所攜帶的磁力線就不是直線，而是螺旋線。此外，日面上有整體磁場，相鄰磁區(qū)的極性是相反的。這些因素同時(shí)起作用，形成行星際磁場的扇形結(jié)構(gòu)。它和太陽整體磁場密切相關(guān)，它們的極性幾乎完全一致。太陽整體磁場的極性一旦轉(zhuǎn)換，行星際磁場的極性立即跟著轉(zhuǎn)換。

隨著太陽磁場向外擴(kuò)張，它的強(qiáng)度也就越來越弱。在地球外圍空間，磁場強(qiáng)度還不到萬分之一高斯。然而由于行星際空間的氣體極為稀薄，這樣弱的磁場也能對物質(zhì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生支配作用。在太陽風(fēng)的作用下，地磁場被壓縮在地球磁層的范圍內(nèi)，不能向外延伸。

人們對太陽磁場測量只限于太陽大氣。至于太陽內(nèi)部磁場，還不能直接測量，只能用理論方法作粗略的估計(jì)。有人認(rèn)為它可能比大氣的磁場強(qiáng)得多。

磁星

magnetic star

“磁星”（Magnetar）是中子星的一種，它們均擁有極強(qiáng)的磁場，透過其產(chǎn)生的衰變，使之能源源不絕地釋出高能量電磁輻射，以X射線及伽瑪射線為主。磁星的理論于1992年由科學(xué)家羅伯特·鄧肯（Robert Duncan）及克里斯托佛·湯普森（Christopher Thompson）首先提出，在其后幾年間，這個(gè)假設(shè)得到廣泛接納，去解釋軟伽瑪射線復(fù)發(fā)源（soft gamma repeater）及不規(guī)則X射線脈沖星（anomalous X-ray pulsar）等可觀測天體。

具有強(qiáng)磁場的恒星。通常光譜型為A，磁場可以強(qiáng)到30000T（特斯拉）。磁星的磁場強(qiáng)度還在變化，故又稱磁變星。磁變星大多為A型特殊星。一部分磁變星，不僅磁場周期性變化，光度和光譜也變化。光變周期1～25天，變幅一般不超過0.1等。

形成

當(dāng)一顆大型恒星經(jīng)過超新星爆發(fā)后，它會塌縮為一顆中子星，其磁場也會迅速增強(qiáng)。在科學(xué)家鄧肯及湯普森的計(jì)算結(jié)果當(dāng)中，其強(qiáng)度約為一億特斯拉（108 Tesla），在某些情況更可達(dá)1000億特斯拉（10^11 T，10^15 Gauss），這些極強(qiáng)磁場的中子星便被稱為“磁星”。而地球表面的天然地磁場強(qiáng)度，在赤道附近約3.5×10-5 T，在兩極附近約7×10-5 T。

據(jù)估計(jì)，每大約十顆超新星爆發(fā)中，便會有一顆能成為磁星，而非一般的中子星或脈沖星。在它們演變成超新星前，自身需擁有強(qiáng)大磁場及高自轉(zhuǎn)速度，方有機(jī)會演化成磁星。有人認(rèn)為，磁星的磁場可能是在中子星誕生后首十秒左右，透過熾熱內(nèi)核物質(zhì)的對流所產(chǎn)生的，情形就如一臺發(fā)動(dòng)機(jī)。如果在對流現(xiàn)象發(fā)生期間同時(shí)擁有高自轉(zhuǎn)速度（周期約10毫秒左右），其產(chǎn)生的電流足以傳遍整顆天體，便足夠把其自轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)為其磁場。相反，如果天體的自轉(zhuǎn)速度較慢，其內(nèi)核物質(zhì)的對流所產(chǎn)生的電流不足以傳遍整顆天體，只在局部區(qū)域流動(dòng)。

短壽命

一顆磁星的外層含有等離子及以鐵為主的重元素，在張力產(chǎn)生期間，天體會出現(xiàn)“星震”（starquake），這種地震能使天體釋放強(qiáng)大能量，包括釋出X射線暴及伽瑪射線暴，天文學(xué)家把這種天體稱為“軟伽瑪射線復(fù)發(fā)源”。

如果把一顆磁星看成為“軟伽瑪射線復(fù)發(fā)源”，它們的壽命相當(dāng)短暫。“星震”會釋出大量物質(zhì)及能量，當(dāng)中物質(zhì)被困在自身的強(qiáng)大磁場中，繼而在數(shù)分鐘內(nèi)蒸發(fā)殆盡，另外其他能以放射形式釋出的物質(zhì)，其動(dòng)能來自天體的角動(dòng)量，使磁星的自轉(zhuǎn)速度減慢，且比其他中子星減得更快。轉(zhuǎn)速減慢會連帶其強(qiáng)大磁場一同減弱，到大約一萬年后磁星的“星震”停止，期間仍會釋出X射線，天文學(xué)家將之稱為“不規(guī)則X射線脈沖星”。再過大約一萬年后，其活動(dòng)幾近停止?！靶钦稹睂儆谝环N瞬間的大型破壞，當(dāng)中一些給人們直接記錄，例如2004年12月27日的SGR 1806-20，隨著天文望遠(yuǎn)鏡的精確度日高，預(yù)計(jì)在未來人們能記錄更多類似現(xiàn)象。

火星

火星磁場消失之謎有新解：行星撞擊是元兇

據(jù)國外媒體報(bào)道，火星磁場到底是如何消失的？來自加拿大多倫多大學(xué)的賈法爾·阿爾卡尼-哈梅德日前就該問題提出了一種新的觀點(diǎn)。阿爾卡尼-哈梅德認(rèn)為，一顆曾在火星附近運(yùn)行，后來又與之發(fā)生碰撞的較大小行星是導(dǎo)致火星磁場消失的真正原因。

在40億年之前，剛形成不久的火星也曾擁有過磁場，而且其強(qiáng)度還與地球磁場非常接近。不過，火星磁場在存在了短暫的時(shí)間后便神秘地消失了。

在解釋火星磁場消失的各種觀點(diǎn)中，最主要的一種認(rèn)為：隨著火星核的冷卻，其中液態(tài)金屬的對流逐漸減弱，最終導(dǎo)致了磁場的消失。

為了揭開火星磁場消失的秘密，阿爾卡尼-哈梅德與同事們設(shè)計(jì)了一套新的計(jì)算機(jī)模型。他們認(rèn)為，要想解釋磁場消失的原因，首先應(yīng)查清它是如何出現(xiàn)的。

加拿大科學(xué)家表示，當(dāng)年推動(dòng)火星液態(tài)核心內(nèi)金屬流運(yùn)動(dòng)的力量并非來源于火星內(nèi)部，而是來自一顆被年輕的火星所俘獲的大型小行星。

根據(jù)阿爾卡尼-哈梅德等人的計(jì)算，在太陽和木星的聯(lián)合作用下，這顆小行星可能曾沿一條穩(wěn)定的軌道繞火星飛行，兩者之間的距離約10萬公里。不過，在火星引力的作用下，該小行星開始逐漸地向火星靠近。當(dāng)兩者的距離接近到5~7.5萬公里時(shí)，小行星所產(chǎn)生的引力已足夠打破火星核內(nèi)部原有的平衡，并誘發(fā)其中金屬流的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生出磁場。小行星在火星上誘發(fā)磁場的過程持續(xù)了大約5000~15000年。

在此之后，小行星仍在不斷地向火星靠近并使后者的磁場又維持了數(shù)百萬年的時(shí)間。阿爾卡尼-哈梅德認(rèn)為，如果該小行星的自轉(zhuǎn)方向與火星的保持一致，或者其沿相反的方向繞火星旋轉(zhuǎn)，那么火星磁場還有可能維持更長的時(shí)間。

最終，在火星引力的作用下，這顆小行星發(fā)生了分裂，有此產(chǎn)生的大量碎片落向火星并孕育出了一些龐大的環(huán)形山。

隨著小行星的解體，火星磁場也隨之消失了（確切地說，應(yīng)是減弱為原先的數(shù)百分之一）－－火星核內(nèi)部原有的對流現(xiàn)象太弱，不足以孕育強(qiáng)大的磁場。

而磁場的消失可能還在火星氣候變化的過程中發(fā)揮了極其重要的作用。據(jù)科學(xué)家們估價(jià)，在磁場消失后，火星的氣候逐漸由原先的溫暖濕潤變得寒冷干旱。

火星磁場消失之謎有新解：火星內(nèi)核被熔化

瑞士科學(xué)家們通過實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論稱，數(shù)億年前就消失了的火星磁場不久后將再次恢復(fù)。據(jù)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道稱，科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)，火星的部分內(nèi)核被熔化是導(dǎo)致火星磁場消失的主要禍?zhǔn)住?/p>

以瑞士聯(lián)邦工學(xué)院（位于蘇黎世）的安德魯-斯圖阿爾特為首的瑞士科研小組通過模擬實(shí)驗(yàn)成功再現(xiàn)了火星內(nèi)核部分地區(qū)的壓力和溫度。在此次模擬實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們利用填充了鐵、鎳和硫混合物的金剛石密封艙，它的壓力被調(diào)節(jié)到了40兆帕斯卡。通過實(shí)驗(yàn)，研究人員成功發(fā)現(xiàn)，在火星內(nèi)核溫度達(dá)到1500開氏度時(shí)，密封艙內(nèi)的混合物應(yīng)該處于液態(tài)狀。不過內(nèi)核外層會出現(xiàn)固化現(xiàn)象。當(dāng)然，只有在火星內(nèi)核中硫的含量不超過10.6%時(shí)才會出現(xiàn)上述現(xiàn)象?？茖W(xué)家們稱，這可以解釋火星的磁場為何消失了，同時(shí)也可以解釋地球的磁場為何至今仍然存在?？茖W(xué)家們認(rèn)為，地球磁場之所以至今依然存在，就是因?yàn)榈睾藘?nèi)部是固態(tài)的。固態(tài)地核內(nèi)層與被熔化了含大量鐵的外層相互摩擦便產(chǎn)生了地球磁場，其工作原理類似于直流發(fā)電機(jī)。

科學(xué)家們表示，如果火星內(nèi)核被熔化了的部分能夠重新結(jié)晶變成固態(tài)形式，那么消失已久的火星磁場還將再次出現(xiàn)。

物理術(shù)語

磁感線（Magnetic Induction Iine）：在磁場中畫一些曲線，用（虛線或?qū)嵕€表示）使曲線上任何一點(diǎn)的切線方向都跟這一點(diǎn)的磁場方向相同（且磁感線互不交叉），這些曲線叫磁感線。磁感線是閉合曲線。規(guī)定小磁針的北極所指的方向?yàn)榇鸥芯€的方向。磁鐵周圍的磁感線都是從N極出來進(jìn)入S極或傳向無窮遠(yuǎn)處，在磁體內(nèi)部磁感線從S極到N極。

磁感線是為了形象地研究磁場而人為假想的曲線，并不是客觀存在于磁場中的真實(shí)曲線。但可以根據(jù)磁感線的疏密，判斷磁性的強(qiáng)弱。磁感線密集，則磁性強(qiáng)，稀疏，則弱。

磁感應(yīng)強(qiáng)度：與磁力線方向垂直的單位面積上所通過的磁力線數(shù)目，又叫磁力線的密度，也叫磁通密度，用B表示，單位為特斯拉（T）。

磁通量：磁通量是通過某一截面積的磁力線總數(shù)，用Φ表示，單位為韋伯（Weber），符號是Wb。通過一線圈的磁通的表達(dá)式為：Φ=B·S（其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，S為該線圈的面積。）1Wb=1T·m2

安培力：（左手定則）F=BILsinθ矢量表達(dá)式：F=I×BL。

洛倫茲力：（左手定則）（微觀上）F=qvBsinθ矢量表達(dá)式：F=qv×B。

模擬實(shí)驗(yàn)

電腦模擬系統(tǒng)破解地球磁場南北顛倒之謎

美國《國家地理雜志》發(fā)表文章解釋了地球磁場“南北顛倒”的原因。1845年德國數(shù)學(xué)家卡爾·高斯開始記錄地球磁場數(shù)據(jù)，與那時(shí)相比，今天的磁場強(qiáng)度減弱了近10%左右。而且這種勢頭還將繼續(xù)。

從地質(zhì)記錄來看，地球磁場平均大約每20萬年翻轉(zhuǎn)一次，不過時(shí)間也可能相差很大，并不固定，上一次磁場翻轉(zhuǎn)是在78萬年前。

專家認(rèn)為，地球磁場來自地球深處的地心部分。固體的地心四周是處在熔解狀的鐵和鎳液體。地心在金屬液中的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生了電流，形成了地球磁場。而該磁場屏蔽了宇宙射線，主要是太陽風(fēng)暴對地球的襲擊，保護(hù)了地球生命的延續(xù)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，火山巖漿凝固時(shí)，其中的鐵總是按磁場方向排列。專家把這一現(xiàn)象稱為地球動(dòng)力學(xué)，地球磁場是由地球動(dòng)力支配的，他們根據(jù)這一理論發(fā)展的電腦模擬系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，地心周圍的液體物質(zhì)，總是處在不穩(wěn)定狀態(tài)，以非常緩慢的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，一般大約每年移動(dòng)1°。然而在受到某種干擾時(shí)，這個(gè)速度會變得越來越快，使原有的磁場偏離極地越來越遠(yuǎn)，最后發(fā)生南北極互換的現(xiàn)象。

幾萬年來，蜜蜂、鴿子、鯨魚、鮭魚、紅龜、津巴布韋鼴鼠等動(dòng)物一直依賴先天性的本能在磁場的指引下秋移春返，一旦磁場消失，它們的命運(yùn)很難預(yù)測。

地球磁極變換不會造成災(zāi)難

大家都知道地球磁極要隨著時(shí)間流逝而變換，南極變北極，北極變南極。而且兩次變換之間的時(shí)間間隔不等，平均為25萬年。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，此前的一次變換發(fā)生在75萬年前，因此他們預(yù)料，不久還會發(fā)生新的兩極變換。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)問題：地球磁極變換會不會使地球磁場短時(shí)間消失，從而失去了防止宇宙帶電粒子到達(dá)地球的能力，引起一些科幻電影所描述的嚴(yán)重自然災(zāi)害呢？

德國慕尼黑大學(xué)的赫拉德·勒施等人的研究發(fā)現(xiàn)，不會發(fā)生這樣的災(zāi)難，而其中的拯救英雄就是太陽風(fēng)。赫拉德·勒施等人發(fā)現(xiàn)，由帶電粒子組成的太陽風(fēng)，將在瞬間建立起一個(gè)新磁場。

另外，由于太陽風(fēng)和地球等離子層運(yùn)動(dòng)速度相差很大，太陽風(fēng)將很快在距離地面350公里的高度建立起一個(gè)磁保護(hù)傘，這個(gè)磁保護(hù)傘的磁場強(qiáng)度大致與地磁磁場強(qiáng)度一樣。它們可以將宇宙中的帶電粒子擋在地球大氣層外，地球上的生物依然可以高枕無憂。

生理影響

自然界磁輻射對大腦夢幻的影響

在自然界中，存在著地磁和大量的宇宙空間物質(zhì)射線以及太陽磁暴輻射波，這些磁波會對人類的大腦和臟器形成刺激性影響。這些磁波輻射對生物成長有一種促進(jìn)作用，同時(shí)，人體與磁場也存在一定的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性。宇宙本身就是一個(gè)強(qiáng)大的磁場空間，沒有宇宙強(qiáng)大的磁場作用力，也就沒有自然界生物細(xì)胞的合成，地球上面的生物也就不會存在。

人類的夢中幻覺，大部分是由于空間磁輻射所引起的，強(qiáng)大的磁波輻射也可以給人類造成重大的傷害，也可以引起空間的人體核磁共振效應(yīng)。自然界的諸多奇異現(xiàn)象都存在強(qiáng)磁場的力作用，可造成信鴿對地理位置辨別的失效，可造成人類方向性的判別錯(cuò)誤，也可造成人類大腦的噩夢幻覺聯(lián)想。

研究進(jìn)展

2014年7月，根據(jù)歐洲航天局Swarm衛(wèi)星陣列搜集到的數(shù)據(jù)顯示，在過去的六個(gè)月時(shí)間里，地球磁場正在快速減弱。Swarm衛(wèi)星陣列由三顆獨(dú)立衛(wèi)星組成，根據(jù)衛(wèi)星上搭載的磁力計(jì)顯示，地磁場最大的薄弱點(diǎn)出現(xiàn)在西半球上空，而在南印度洋等地區(qū)，地磁場有加強(qiáng)的趨勢。

科學(xué)家們至今還不能確定地磁場減弱的原因，不過他們認(rèn)為原因之一可能是地磁場正在為翻轉(zhuǎn)做準(zhǔn)備，從數(shù)據(jù)上分析，地磁場的北極正在往西伯利亞遷徙。磁極的翻轉(zhuǎn)不是一下子就完成的，不用幾千年，至少也要好幾百年，并且，地球在過去已經(jīng)發(fā)生過很多次磁極翻轉(zhuǎn)。

其實(shí)，每隔幾十萬年地球磁極就會翻轉(zhuǎn)一次。雖然地球磁場的強(qiáng)度變化只是正常磁場翻轉(zhuǎn)周期的一部分，但是Swarm搜集的數(shù)據(jù)顯示，地球磁場的減弱速度比過去都快。此前，按照研究人員的估算，地球磁場應(yīng)該以每100年5%的強(qiáng)度衰減，但是數(shù)據(jù)顯示地球磁場實(shí)際的衰減速度達(dá)到了每10年5%（即5％/10年），是人們想象中的10倍。按照過去的推斷科學(xué)家認(rèn)為地球磁場會在大約2000年后完全翻轉(zhuǎn)，不過按照最新的數(shù)據(jù)，翻轉(zhuǎn)很可能很快就會發(fā)生。

霍爾效應(yīng)

主條目：霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，金屬導(dǎo)體的電荷載子是電子，而不是離子。

假設(shè)，處于磁場的一條寬片型載流導(dǎo)線，其電流垂直于磁場，則其電荷載子會因?yàn)楦惺艿铰鍌惼澚Χ蛞贿叄瑥亩诖怪庇诖艌?、電流的方向產(chǎn)生電壓于導(dǎo)線兩側(cè)。1879年，艾德溫·霍爾（Edwin Hall）發(fā)現(xiàn)這效應(yīng)，稱為霍爾效應(yīng)。由于能夠辨明電荷載子到底帶有正電還是帶有負(fù)電，這效應(yīng)最先證實(shí)，在載流導(dǎo)線里流動(dòng)的電流，是由移動(dòng)中的電子形成的，與質(zhì)子無關(guān)。

磁強(qiáng)計(jì)（magnetometer）應(yīng)用霍爾效應(yīng)為運(yùn)作原理，可以用來測量磁場，或檢查像不銹鋼管道一類物體因腐蝕而產(chǎn)生的磁通量泄漏（magnetic flux leakage）。由于霍爾效應(yīng)元件產(chǎn)生的訊號幅值非常微弱，必須加以放大，才能被偵測，所以，現(xiàn)在許多霍爾效應(yīng)傳感器都加入一個(gè)高增益集成電路放大器。霍爾效應(yīng)傳感器可以用來測量磁場、旋轉(zhuǎn)速度、液體流速、電流、壓力等等。

在半導(dǎo)體領(lǐng)域，霍爾效應(yīng)也可以應(yīng)用于偵測在半導(dǎo)體一類物質(zhì)內(nèi)的主要電荷載子是負(fù)電子還是正空穴。

霍爾效應(yīng)推進(jìn)器是一種低功率的離子推進(jìn)器。當(dāng)太空船進(jìn)入軌道或太空時(shí)，可以用霍爾效應(yīng)推進(jìn)器來推進(jìn)太空船。