初相：H增加，高出平均水平， 起伏变化；
变化幅度: 在几十～上百nT，为 初相变幅；
持续时间: 几十分钟～几小时。
磁暴急始 全球同时开始的Ｈ突然增加部
分称为磁暴急始(aaˊ)，急始变换 幅度称为急始幅度，平均为十几nT
主相：Ｈ大幅度减小，磁暴的主 要形态特征；
变化幅度：几十～几百nT，最大 可超过1000nT，称为主相幅度；
1878～1950年磁暴数目的太阳周变化
空间分布特征： H；地磁赤道处磁暴幅度最
大,随着磁纬增加,幅度减少。
Z：北半球Z分量增加,南半 球Z分量减少,地磁赤道处,磁暴 幅度几乎为零, 随磁纬增加,幅度 增加。
D：变化没有规则形态
5. 湾扰 干扰变化 形态特征 变化依赖于地方磁时 持续时间为1～3小时 水平分量变化形似海湾。 正湾扰、负湾扰
四、地磁活动与太阳活动的关系
具有同样的11年周期，但地磁活动有迟后
太阳黑子数与地磁AA指数的关系
具有年变化：春秋变化剧烈、冬秋变化小
具有太阳自转周期变化规律
每天活 动程度 高低具 有日变 化规律
第三节 地球的电磁感应与电磁感应矢量 一、地球感应磁场的一般特点 1.地球感应磁场 起源于地表以下的内源场（地球是导体） 约占变化磁场的三分之一
(2)时空分布规律 变化的极值出现时刻在一个
朔望月中是逐日变化的； 变化幅度是随纬度而改变的。
3.
SD
太 阳 扰 日 变 化 干 扰 变 化
3.太阳扰日变化SD 干扰变化 (1)形态特征
变化依赖地方磁时 一个太阳日为周期 形态近似正弦形 白天夜间变化幅度近似相等
(在磁扰期间表现明显)
(2)时空分布规律 变化主要出现在高磁纬地区,
ⅱK变化 主要起源：太阳粒子辐射 形态特征：变化形态不规则 K变化比较复杂、类型较多、相
互交错
1.
三、各类变化的形态特征及时空分布规律 平 静 太 阳 日 变 化
Sq
典
型
的
平
静
变
化
。
返回
1.
平 静 太 阳 日 变 化
Sq
典
型
的
平
静
变
化
。
返回
1.
Sq
平 静 太 阳 日 变 化 典 型 的 平 静 变 化 。
持续时间：几小时～十几小时。
恢复相： H增加，由最低点上升到 原有的平均水平，起伏变化较平缓；
变化幅度：下降多少恢复多少； 持续时间：十几小时～2至3天。
(2)时空分布特征 时间变化特征： 磁暴发生次数具有11年周期； 磁暴发生具有27天重现性 磁暴发生时间具有日变特点：世界磁时 的傍晚至半夜(19点至凌晨2点)发生磁暴的 数目最多。
时间特征： 偶然发生、持续时间长短不一。
干扰变化是叠加在主磁场和平静 变化之上，变化复杂、相互交错、 类型较多。
2 K变化和非K变化 根据变化形态规则与否、变化的起
因，分为二大类型: K变化和非K变化。 变化磁场 = K变化 + 非K变化
ⅰ非K变化 主要起源：太阳光辐射 形态特征：变化形态规则 非K变化比较简单、类型较少。
变化幅度与太阳活动11年周期有 一定的 关系 。
变化基本取决于纬度和地方 时两个坐标
不同分量的Sq变化形态关于 地磁赤道呈对称或反对称分布
2.
L
太 阴 日 变 化
平
静
变
返回
化
返回
2. 太阴日变化L 平静变化 (1)形态特征 变化依赖于地方太阴时 半个太阴日为变化的周期 变化非常微弱, H或Z分量的最 大振幅只有 1～2nT。
第三章 地磁场的变化
第一节 地磁场的长期变化
一. 主磁场
场源深度大于1/2地球半径的地磁场 由地心偶极子场和非偶极子场构成
二.主磁场获得 通常以地磁要素的年均值表
示主磁场大小 日均值、月均值也用来代表短
时间的主磁场
三.地磁场的长期变化 主磁场随时间的缓慢变化称为
地磁场的长期变化（长期变）
四. 地磁场的长期变现象 1 地磁要素的长期变化(D、I、H、Z、F) 2 高斯系数、磁矩、地磁极位置的长期变化 3 磁极位置的移动 4 等值线的变化 5 非偶极子场中心位置的移动、强度的变化
正弦形、振幅较稳定。 Pi型：近似于阻尼振动、振幅
呈衰减形式、不规则。
地磁不规则脉动Pi2图例 Pi
地磁脉动图例
Pi2 Pc4
PC型脉动的振幅与周期间存在着 一定的关系: 周期越长, 振幅越大。
各类脉动又可根据其周期的不同, 将其分为 Pc1～Pc6 、Pi1～Pi3 几类。
各类脉动周期范围和平均振幅的关系
2 空间特征 存在西漂：磁极、异常中心
等西漂速度约0.2°/a 。
3 整体特征 地心偶极子的强度和方向的缓慢
变化; 地磁偶极矩以每年5%的速度减小 ; 磁极位置缓慢移动，即偶极矩方
向缓慢变化 。
第二节 地球的变化磁场 ——地磁场的短期变化
一.变化磁场 1 地球的变化磁场 地球的变化磁场是指地磁场中随时间变 化较快的那部分磁场。
Apr 1
Time(minute)
00:00 12:00 Apr 2
返回
00:00 UT
1967年2月16～17日磁暴，中低纬区不同经度的6个台站 H记录
(a)1979.9.8北京台记录SC型磁暴 (b)1988.1.2天水台记录GC型磁暴
磁暴过程分为三个阶段： 初相（急始）：ab段 主相: bc段 恢复相: cd段
1.
Sq
平 静 太 阳 日 变 化 典 型 的 平 静 变 化 。
三、各类变化的形态特征及时空分布规律
1. 平静太阳日变化Sq 典型的平静变化。 (1)形态特征
变化依赖于地方太阳时, 并以一个 太 阳日(24小时)为周期, 白天变化强, 夜间平 静。
(2)时空分布规律
变化幅度有明显的季节性，表现 出夏季大冬季小的特点。
1978.3.1北京台
6. 钩扰 干扰变化 白天出现
形态特征 形态似钩子 持续时间为几十分钟 水平分量表现明显 变化幅度为几～近百nT。 正钩扰、负钩扰
7. 地磁脉动 干扰变化 短周期变化, 其变化周期为0.2～
1000s范围 变化幅度在10-2 ～102 nT不等
形态特征 PC型：连续、规则、近似为
特征
乾陵地磁台 1999.8.27
北京地磁台 1979.3.22
返回
100nT/Tic
31/03-01/04/2000 magnetic storm
MZL
BJI LYH WHN
QGZ
H Component
00:00
12:00 00:00 Mar 30
12:00 00:00 12:00
Mar 31
化的起因，分为二大基本类型: 平 静变化和干扰变化。
变化磁场 = 平静变化 + 干扰变化
ⅰ平静变化 起源：太阳光辐射引起电离层
中形成的比较稳定的电流体系。
时间特征： 连续存在、周期性、永远延续。 平静变化比较简单、类型较少。
ⅱ干扰变化 起源：太阳粒子辐射引起磁
层和电离层中形成的各种短暂的电 流体系。
特别是磁纬Φ= 67°附近 中低磁纬区变化幅度很小 变化的相位与地磁纬度有关
4. 磁暴D 典型干扰变化 全球同时发生的、强度很强(K
≥5)的强大磁扰 特点：全球性、同时性, 以世界
时计时。
1959.11.27 磁暴
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(1)形态特征 高磁纬区以变化最大的分量变化
特征为其形态特征 中低磁纬区以水平分量的减小为
பைடு நூலகம்佘山（徐家汇）台（D）
北京（老）台（D） 青岛台（D）
澳大利亚东南部磁场强度考古地磁测量结果
返回
偶极距衰减示意图
高斯系数g20随时间变化示意图
返回
10000
移
动
情 况
年 以
来
地
磁
极
位
置
返回
返回
五. 地磁场长期变特征 1 时间特征
存在变化周期,周期有22年, 50～70年, 120年, 180年, 500～600 年,1000年以及7000～8000年等。
2.地球感应磁场的一般特点 Sq的感应磁场 感应磁场电流体系与外源场电流体系方向相反，
相位差约1小时左右，强度为1：2
L的感应磁场
磁暴主相的感应磁场
地磁湾扰的感应磁场
地磁钩扰的感应磁场
二、地球电磁感应问题的基本原理
三、地球电导率的分布
四、大地电磁测深原理
叠加在基本磁场之上的各种短 期的地磁变化。
起源于固体地球以外的各种 电流体系。
2 变化磁场的获得 地球变化磁场大小可定义为地
磁场强度的实测值和它的月均值或 年均值的差值。
3 地磁活动 地磁场变化的幅度和频率不断
变化的现象称为地磁活动。
二. 变化磁场的分类（形态分类）
1 平静变化和干扰变化 根据变化出现的时间特征、变