[科普中国]-野外地磁日变观测站

地磁日变

地磁又称“地球磁场”或“地磁场”，是指地球周围空间分布的磁场。

地磁场类似磁铁棒，但是这种相似只是粗略的。磁铁棒或是其它永久磁铁的磁场是由于铁原子中的电子有序的运动而形成的。然而，地核的温度高于居里点（铁的居里点1043K），铁原子的电子轨道的方向会变得随机化，这样的随机化会使得物质失去它的磁场。因此地磁场的成因并不是由于有磁性的铁矿，主要的因素是电流（地电流（telluric currents））。另一项地磁场与磁棒不同的特征是地磁场的磁圈。磁圈与地球有一段距离，与地磁场表面有关。此外，在地核中的磁化的组成成分是转动的而不是静止的。

各地磁要素日变化的一般规律是白天变化大，夜间变化小。地磁赤道以北地区，偏角变化在早晨有一个极大值，午后有一个极小值，而垂直分量变化的显著特点是中午有一个极小值；地磁赤道以南地区，情况则恰恰相反。它们的变化幅度在地磁纬度4-30°处最大。水平分量的变化在地磁纬度±30°以内有一个中午极大值，在±30°以外有一个中午极小值，变化幅度在赤道上最大。日变化幅度还随季节而异，一般夏季大，冬季小；但变化的形态没有显著的差别。磁静日变化是电离层中电流体系及其在地球内部感应电流二者所产生的，所以日变化的特征主要由电离层中电流体系的分布情况所决定。由地球内部感应电流所产生的日变磁场与地壳、地幔的电阻率有关：电阻率大，则感应电流小，磁场小；电阻率小，则感应电流大，磁场大。地球应力场的变化会引起地下电阻率的变化，从而影响日变磁场的正常变化。所以仔细分析地震地区日变磁场的变化形态，对地震预报可能提供一种参考数据。1

野外地磁日变观测站简介野外地磁日变观测站是进行中、高精度磁测时，架设专门仪器并由专人负责观测地磁场全天变化（地磁日变）的地方。野外地磁日变观测站的要选在地磁场相对平缓、远离车辆、人员流动少以及一切可能引起地磁场变化的地点。用于日变观测的仪器性能要稳定，其观测精度不能低于野外测量使用的仪器。

该仪器一般在野外施工的磁力仪做基点读数之前就应该开始观测，且一天内禁止挪动，然后每隔一定时间重复读数。如选用自动读数记录的仪器则可事先将有关程序设定好，同时派专人看护。一般情况下，所有野外测量人员完成当天野外作业并完成晚基点观测之后，野外地磁日变观测站才允许撤离。野外地磁日变观测站观测得到的日变资料可供半径50千米范围内野外磁测做日变改正用。

地磁日变观测的时差问题在磁力测最过程中，为保证资料后处理的精度，一般都需要在测区或测区附近同纬度地区架设地磁日变观测站进行地磁日变同步观测，且要求地磁日变观测站要能控制整个测区，测区范围较大时，应设立两个以上的地磁日变观测站。但是，多地磁日变观测站的使用，对磁力资料的后处理提出了更高的要求，如果改正不合理就会引人许多误差甚至粗差。其中影响最大的当属地磁日变观测站的架设位置引起的太阳时时差和数据采集系统引起的系统时间时差。当架设多地磁日变观测站时，太阳时时差是一定存在的；由于各地磁日变观测站采用的都是各自独立的采集系统，长时间工作也必然会引起时差误差。

在测量界，无论是在控制测量领域还是在海道测量领域相关系数分析方法都有着广泛的应用，重力测量学、磁力测量学以及潮汐学等都有相关系数分析方法的内容。姚俊杰等为了解决地磁日变观测站间的时差问题，提出了一种利用最优相关系数法进行时间同步计算站间时差的方法。并进一步与传统经度差时差改正方法比较后发现，两者的计算结果存在很大的差异，通过实例分析，验证相关系数时差分析方法的正确性和经度差时差分析方法的局限性。

最优相关系数分析方法受各站数据采集质量、站间距离等外界因素制约，对站间的相关性造成很大影响。应当注意到，虽然总会存在一个最大相关系数，但这一相关系数小到一定限度后，它就不是最优的，因此，应用时需要对站间的相关系数加以控制和约束。2