[科普中國(guó)]-野外地磁日變觀測(cè)站

地磁日變

地磁又稱“地球磁場(chǎng)”或“地磁場(chǎng)”，是指地球周圍空間分布的磁場(chǎng)。

地磁場(chǎng)類似磁鐵棒，但是這種相似只是粗略的。磁鐵棒或是其它永久磁鐵的磁場(chǎng)是由于鐵原子中的電子有序的運(yùn)動(dòng)而形成的。然而，地核的溫度高于居里點(diǎn)（鐵的居里點(diǎn)1043K），鐵原子的電子軌道的方向會(huì)變得隨機(jī)化，這樣的隨機(jī)化會(huì)使得物質(zhì)失去它的磁場(chǎng)。因此地磁場(chǎng)的成因并不是由于有磁性的鐵礦，主要的因素是電流（地電流（telluric currents））。另一項(xiàng)地磁場(chǎng)與磁棒不同的特征是地磁場(chǎng)的磁圈。磁圈與地球有一段距離，與地磁場(chǎng)表面有關(guān)。此外，在地核中的磁化的組成成分是轉(zhuǎn)動(dòng)的而不是靜止的。

各地磁要素日變化的一般規(guī)律是白天變化大，夜間變化小。地磁赤道以北地區(qū)，偏角變化在早晨有一個(gè)極大值，午后有一個(gè)極小值，而垂直分量變化的顯著特點(diǎn)是中午有一個(gè)極小值；地磁赤道以南地區(qū)，情況則恰恰相反。它們的變化幅度在地磁緯度4-30°處最大。水平分量的變化在地磁緯度±30°以內(nèi)有一個(gè)中午極大值，在±30°以外有一個(gè)中午極小值，變化幅度在赤道上最大。日變化幅度還隨季節(jié)而異，一般夏季大，冬季?。坏兓男螒B(tài)沒有顯著的差別。磁靜日變化是電離層中電流體系及其在地球內(nèi)部感應(yīng)電流二者所產(chǎn)生的，所以日變化的特征主要由電離層中電流體系的分布情況所決定。由地球內(nèi)部感應(yīng)電流所產(chǎn)生的日變磁場(chǎng)與地殼、地幔的電阻率有關(guān)：電阻率大，則感應(yīng)電流小，磁場(chǎng)?。浑娮杪市?，則感應(yīng)電流大，磁場(chǎng)大。地球應(yīng)力場(chǎng)的變化會(huì)引起地下電阻率的變化，從而影響日變磁場(chǎng)的正常變化。所以仔細(xì)分析地震地區(qū)日變磁場(chǎng)的變化形態(tài)，對(duì)地震預(yù)報(bào)可能提供一種參考數(shù)據(jù)。1

野外地磁日變觀測(cè)站簡(jiǎn)介野外地磁日變觀測(cè)站是進(jìn)行中、高精度磁測(cè)時(shí)，架設(shè)專門儀器并由專人負(fù)責(zé)觀測(cè)地磁場(chǎng)全天變化（地磁日變）的地方。野外地磁日變觀測(cè)站的要選在地磁場(chǎng)相對(duì)平緩、遠(yuǎn)離車輛、人員流動(dòng)少以及一切可能引起地磁場(chǎng)變化的地點(diǎn)。用于日變觀測(cè)的儀器性能要穩(wěn)定，其觀測(cè)精度不能低于野外測(cè)量使用的儀器。

該儀器一般在野外施工的磁力儀做基點(diǎn)讀數(shù)之前就應(yīng)該開始觀測(cè)，且一天內(nèi)禁止挪動(dòng)，然后每隔一定時(shí)間重復(fù)讀數(shù)。如選用自動(dòng)讀數(shù)記錄的儀器則可事先將有關(guān)程序設(shè)定好，同時(shí)派專人看護(hù)。一般情況下，所有野外測(cè)量人員完成當(dāng)天野外作業(yè)并完成晚基點(diǎn)觀測(cè)之后，野外地磁日變觀測(cè)站才允許撤離。野外地磁日變觀測(cè)站觀測(cè)得到的日變資料可供半徑50千米范圍內(nèi)野外磁測(cè)做日變改正用。

地磁日變觀測(cè)的時(shí)差問題在磁力測(cè)最過程中，為保證資料后處理的精度，一般都需要在測(cè)區(qū)或測(cè)區(qū)附近同緯度地區(qū)架設(shè)地磁日變觀測(cè)站進(jìn)行地磁日變同步觀測(cè)，且要求地磁日變觀測(cè)站要能控制整個(gè)測(cè)區(qū)，測(cè)區(qū)范圍較大時(shí)，應(yīng)設(shè)立兩個(gè)以上的地磁日變觀測(cè)站。但是，多地磁日變觀測(cè)站的使用，對(duì)磁力資料的后處理提出了更高的要求，如果改正不合理就會(huì)引人許多誤差甚至粗差。其中影響最大的當(dāng)屬地磁日變觀測(cè)站的架設(shè)位置引起的太陽時(shí)時(shí)差和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)引起的系統(tǒng)時(shí)間時(shí)差。當(dāng)架設(shè)多地磁日變觀測(cè)站時(shí)，太陽時(shí)時(shí)差是一定存在的；由于各地磁日變觀測(cè)站采用的都是各自獨(dú)立的采集系統(tǒng)，長(zhǎng)時(shí)間工作也必然會(huì)引起時(shí)差誤差。

在測(cè)量界，無論是在控制測(cè)量領(lǐng)域還是在海道測(cè)量領(lǐng)域相關(guān)系數(shù)分析方法都有著廣泛的應(yīng)用，重力測(cè)量學(xué)、磁力測(cè)量學(xué)以及潮汐學(xué)等都有相關(guān)系數(shù)分析方法的內(nèi)容。姚俊杰等為了解決地磁日變觀測(cè)站間的時(shí)差問題，提出了一種利用最優(yōu)相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行時(shí)間同步計(jì)算站間時(shí)差的方法。并進(jìn)一步與傳統(tǒng)經(jīng)度差時(shí)差改正方法比較后發(fā)現(xiàn)，兩者的計(jì)算結(jié)果存在很大的差異，通過實(shí)例分析，驗(yàn)證相關(guān)系數(shù)時(shí)差分析方法的正確性和經(jīng)度差時(shí)差分析方法的局限性。

最優(yōu)相關(guān)系數(shù)分析方法受各站數(shù)據(jù)采集質(zhì)量、站間距離等外界因素制約，對(duì)站間的相關(guān)性造成很大影響。應(yīng)當(dāng)注意到，雖然總會(huì)存在一個(gè)最大相關(guān)系數(shù)，但這一相關(guān)系數(shù)小到一定限度后，它就不是最優(yōu)的，因此，應(yīng)用時(shí)需要對(duì)站間的相關(guān)系數(shù)加以控制和約束。2