地球的磁場

中央研究院  地球科學研究所

李德貴

地球的磁場

一般人均曉得，在地球周圍的空間裡，存在著一個磁場--所謂的地磁場，

它使羅盤磁針在空間能自由轉動，且總是會靜止在近乎南北的方向上。世

界上最早發現地磁現象並能加以應用的人是我們中國人，早在兩千多年前

的戰國時代，我們就知道應用天然磁石來磨成指南針，並藉它來辨別方向。

而宋朝時的學者沈括(公元1031-1095)，在他所著的「梵溪筆談」中，更記

載有「以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也」這段話，它是

世界上最早有關於地磁場磁偏角的記載。此外，在同一時期的「武經紀要」

中也記載了用鐵片在地磁場中淬火，可使鐵片獲得強磁性，並用來製造指

南針的方法，這是熱殘磁原理，在世界上最早被應用的紀錄。

在羅盤於十二世紀從中國傳至歐洲後大約兩百多年，哥倫布(1492)由歐洲

航行到新大陸的途中，才發現地磁場有磁偏角，而且磁偏角會隨地而異。

其後於1544年時，哈特曼(G. Hartmann)才首先發現了磁傾角。至於第一本

有關地磁科學的著作是1600年英國醫生吉爾伯特(W. Gilbert)發表的「磁

體」(De Magnete)一書，他根據地球表面與球形磁石表面的磁傾角變化的

相似性，作出：『地球本身是一塊巨大的磁體，它的兩極與地理兩極相符

合』的結論。吉爾伯特是第一個提出地磁成因的理論概念，他並確定了地

磁場起源於地球內部的馬說法，他的著作對後來地磁科學的研究發展有重

大影響。從那時起，許多人對地磁場進行廣泛的長期的考察研究。到了

1840年，高斯(Gauss)發表了「地磁概論」一書，書中他對地磁場作了周密

的數學分析，為地磁場的理論分析奠定了基礎。同時在十九世紀初，人們

已知道如何應用地磁場在局部地區所引起的異常現象，來尋找磁鐵礦。

至於古地磁學之發展，早在十八世紀末，人們就發現一些岩石具有很強的

剩餘磁性能吸引磁針。到了十九世紀中葉，又發現某些近代噴發岩中的剩

餘磁性方向與地磁場平行，這可說是古地磁學的萌芽時期。1906年法國科

學家布倫氏(Brunhes)等更首先發現，法國中部的火成岩中之剩餘磁性方向

與現代地磁場方向相反，他們並提出地磁場曾經倒轉的推測。1926年麥肯

頓(Mercanton)提出可用古地磁學方法來檢驗地極的遷移和是否有大陸漂移

的現象，但直到五十年代中期，英國地球物理學家蘭康(Runcorn)等，分析

各大陸塊不同時期之古地磁視磁極(Virtual Geomagnetic Pole)曲線，才肯

定了大陸漂移假說，此後，世界的古地磁研究工作隨即蓬勃的開展。而六十

年代初，海底擴張假說的提出，給大陸漂移假說以有力的支持，同時海洋岩

芯的古地磁學研究，又為海底擴張假說提供了令人信服的證據。目前古地磁

學已被廣泛應用於地質和地球物理的各個領域，如地球發展歷史、地球磁場

起源、地層對比、構造運動、地球古半徑變化、月岩和隕石磁性的研究等，

且已取得了相當的成果。