地球磁场与几个星球磁场的对比

1.5　地球磁场与几个星球磁场的对比

首先将火星的磁场与地球的磁场作一个对比，可加深我们对地磁场的认识。20世纪90年代以前，苏联和美国对火星进行了16次磁测，但是没有解决火星是否有像地球这样的内源偶极子磁场的问题。美国发射的火星全球观测者（Mars Global Surveyor，MGS）飞船，1997年9月抵达火星，进行了详细的矢量磁测。根据磁测结果可认识到，目前火星没有一个全球磁场，但是火星南半球有很强的星壳磁场，在火星表面100km高处，强度达1600nT，而在地球表面上空100km处，岩石圈磁场幅度只有±200nT。这说明在历史早期火星应该有一个像地球这样的全球磁场，从而留下了星壳的剩余磁化。地球与火星的磁场特征，从它们磁场的Mauersberger–Lowes谱（空间功率谱）可很明显表示出来，见图114^［24］。

图1-14　地球与火星表面内源场R_n的比较^［24］

月球岩石有剩余磁化，但是十分微弱。月球与火星一样，没有像地球那样的“星核磁场”。在空间时代，对其他星球的探测活动很活跃，测量它们的磁场是了解它们构造的重要手段。21世纪以来，对几个星球的磁测结果，可由它们的MauersbergerLowes谱集中地表示出来，见图115^{［24～28］}。

图1-15　地球（Earth），火星（Mars），木星（Jupiter），水星（Mercury）以及月球（Moon）在各自表面上的MauersbergerLowes谱

用细线表示地球、火星和月球的理论星壳谱，注意火星和月球没有明显的星核磁场，只有纯星壳磁场的谱。木星与水星的磁场分布尚不清楚^［28］

参考文献

［1］ Jocobs J A，Geomagnetism［M］.（4VOLS.），London：Academic Press，1987～1991.

［2］ Thébault E，Purucker M，Whaler K，et al.The Magnetic field of the Earth＇s lithosphere［J］.Space Science Reviews，2010，155（1—4）：95127.

［3］ Langel R A，Estes R H.A geomagnetic field spectrum［J］.Geophys.Res.Lett.，1982，9：250253.

［4］ Stefan Maus，Patrick Alken，Manoj Nair，Geomagnetic and Electric Field Models［EB/OL］.20120208.http://www.geomag.us/models/index.html，Last modified：Wednesday.

［5］ Finlay C C，S Maus，C D Beggan，et al.（美、英、俄、德、法、丹麦和瑞典七个国家科学家共34位）.International Geomagnetic Reference Field：The eleventh generation［J］.Geophysical Journal International，2010：12161230.

［6］ Maus S，Macmillan S，McLean S，et al.The US/UK World Magnetic Model for 20102015［R］.NOAA Technical Report NESDIS/NGDC，2010.

［7］ Nabighian N M，Grauch V J S，Hansen R O，et al.，The historical development of the magnetic method in exploration［J］.Geophysics，2005，70（6）：3361.（novemberdecember 2005）；P.33nd61nd.

［8］ Ravat D，Hildenbrand T G，Roest W.New way of processing nearsurface magnetic data：The utility of the Comprehensive Model（CM3）of the magnetic field［J］.The Leading Edge，2003，22：784785.

［9］ Sabaka T J，Olsen N，Purucker M E.Extending comprehensive models of the Earth’s magnetic field with Oersted and Champ data［J］.Geophysical Journal International，2004，159：521547.

［10］Manus S，Manoj C，Rauberg J，et al.NOAA/NGDC candidate models for the 11^th generation International Geomagnetic Reference Field and the concurrent release of the 6^th generation Pomme magnetic model［J］.Earth Planets Space，2010，62：729735.

［11］康国发，高国明，白春华，等.中国及邻近地区CHAMP卫星磁异常的分布特征［J］.地球物理学报，2010，53（4）：895903.

［12］Maus S.An ellipsoidal harmonic representation of Earth’s lithospheric magnetic field to degree and order 720［J］.Geochemistry Geophysics Geosystems，2010，11：12.

［13］王慧琳，陈超，张昌达.最新的岩石圈磁场模型及中国磁异常特征的几点认识［J］.地学前缘，2008，15（3）：6471.

［14］Haines G V.Spherical cap harmonic analysis［J］.J.Geophys.Res.，1985.90（B3）：25832591.

［15］Haines G V.Computer programs for spherical cap harmonic analysis of potential and general fields［J］.Comput.Geosci.，1988，14（4）：413447.

［16］Thébault E，Schott J J，Mandea M.Revised spherical cap harmonic analysis（RSCHA）：Validation and properties［J］.J.Geophys.Res.，2006，111，B01102，doi：10.1029/2005JB003836.

［17］Thébault，Erwan.Global lithospheric magnetic field modelling by successive regional analysis［J］.Earth Planets and Space，2006，58：458495.

［18］陈斌，顾左文，高金田，袁洁浩，狄传芝.2005年中国地区地磁场及其长期变化球冠谐和分析［J］.地球物理学报，2011，54（3）：771779.

［19］Mauersberger P.Das Mittel der Energiedichte des geomagnetischen Hauptfeldes an der Erdoberflache und seine sakular Anderung［J］.Gerlands Beitr.Geophys.，1956，65：207215.

［20］Lowes F J.Spatial power spectrum of the main geomagnetic field，and extrapolation to the core［J］.Geophys.J.R.astr.Soc.，1974，36：717730.

［22］Lowes F.Spatial Geomagnetic Spectrum［C］.in：Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism.edited by.Gubbins，David；HerreroBervera，Emilio，Springer，2007：350353.

［22］Maus S.The geomagnetic power spectrum［J］.Geophysical Journal International，2008，174（1）：135142.

［23］Maus S.Barckhausen U，Berkenbosch H，et al.，EMAG2：A 2arc min resolution Earth Magnetic Anomaly Grid compiled from satellite，airborne，and marine magnetic measurements，presentation［EB/OL］.http://www.congrex.nl/09c24/S2/S2_04_Maus_presentation.pdf.

［24］Mioara Mandea，Michael Purucker.Observing，Modeling，and Interpreting Magnetic Fields of the Solid Earth［J］.Surveys in Geophysics，2005，26：415459.

［25］Acu1a M H.The magnetic field of Mars［J］.The Leading Edge，2003，22（8）：769771.

［26］张昌达，陈超.月球引力场和磁场探测新进展［J］.地质科技情报，2004，23（4）：611.

［27］Connerney J E P，Acu1a M H，Ness N F，et al.Tectonic implications of Mars crustal magnetism［C］.Proceedings of the National Academy of Sciences，USA，2005，102（42）：14 97014 975.

［28］Hulot G，Finlay C C，et al.The Magnetic Field of Planet Earth［J］.Space Science Reviews，2010，152（14）：159222.