科學家在對同一地方的古岩石的大量分析中發現,有的岩石的剩磁與現在的地方相同,有的剩磁則與現在的地磁方向相反。不僅陸地上的岩石有這種“地磁異常”,各大洋的洋底岩石也存在大量磁異常。
從岩層特別是海底岩層磁性的這些變化,科學家們推斷出地球磁場方向曾經與現在相反,而且這種地磁反轉在最近500萬年裏曾經發生過10次之多!科學家在對古岩層的磁性進行觀測時還注意到,不僅不同地質時期岩石的磁化方向不同,分布在不同大陸上的同一地質時期的古岩石的剩磁方向也是不同的。難道同一時期地球有多少個南北磁極嗎?經過多方麵的研究,才認識到這種地磁異常是由於大陸在漫長的地質曆史時期中有漂稱運動。而且不同大陸的漂稱方向不一樣。因此,大陸現在的位置和方向已經不是岩石磁化時的位置和方向了。其他許多研究也支持大陸漂稱學。
科學家還發現,地球磁場正在逐漸減弱。如果這種趨勢保持下去,地球磁場也許會消失,而地磁的消失可能會對地球的生物態造成影響。這種減弱過程會不會逆轉呢?
現在我們來幾種常見的磁場,我們已經知道,在磁場中的每一點,磁感應強度B都有一定的方向。如果在磁場中畫出一些曲線,使曲線上每一點的切線方向都跟這點的磁感應強度的方向一致,這樣的曲線就叫做磁感線(AGNEIINDUINLINE)。利用磁感線可以形象地描述磁場。
實驗中常有鐵屑來模擬磁感線的形狀。在磁場中放一塊玻璃板,玻璃板上均勻地撒一層細鐵屑,細鐵屑就在磁場裏磁化成磁針。輕敲玻璃板,鐵屑就會有規則地排列起來,模擬出磁感線的形狀,如圖--1所示。在兩極附近,磁場較強,磁感線較密。
把磁針放到通電直導線附近,根據磁針的方向,可以研究它周圍磁場的分布。直線電流的磁場方向可以作安培定則(APERERULE)方便地表示(圖—-):右手握住導線,讓伸直的拇指所指的方向與電流方向一致,彎曲的四指所指的方向主濁磁感線環繞的方向。這個規律也叫右手螺旋定則。環形電流的磁場也可以用磁針來研究,並且也可以用另一種形式的安培定則表示(圖--):讓右手彎曲的四指與環形電流的方向一致,伸直的拇指所指的方向就是環形導線上磁感線的方向。
環形電流其實就是隻有一匝的通電螺線管,通電螺線管則是許多匝環形電流串聯而成的,因此,通電螺線管的磁場也就是這些環形電流磁場的疊加。所以,環形電流的安培定則也可以用來判定通電螺線管的磁場。這時,拇指所指的方向是螺線管內部的磁場的方向。從外部看,通電螺線管的磁場相當於一個條形磁鐵的磁場,所以用安培定則時,拇指所指的是它有北極的方向(圖--4)。
與然磁體的磁場相比,電流磁場的強弱容易控製,因而在實際中有很多重要的應用。電磁起重機,電話,電動機,發電機,以及在自動控製中普遍應用的電磁繼電器等,都離不開電流的磁場。現在我們來安培分子電流假,磁鐵和電流都能產生磁場。它們的磁場是否有什麼關係?我們知道,通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵有磁場十分相似,法國學者安培(ANDRE-ARIEAPERE,1775—186)由此受到啟發,提出了著名分子電流假。他認為,在原子,分子等物質微粒的內部,存在著一種環形電流——分子電流,分子電流使每個物質微粒都成為微的磁體,它的兩側相當於兩個磁極(圖--5)。
安培的假能夠解釋一些磁現象。一條鐵棒未被磁化的時候,內部分子電流的取向是複雜亂無章的,它們的磁場互相抵消,對外不顯磁性(圖--6)。當鐵棒受到外界磁場的作用時,各分子電流的取向變得大致相同,鐵棒被磁化,兩端對外界顯示出較強的磁作用,形成磁極(圖--6)。磁體受到高溫或猛烈撞擊時會失去磁性,這是因為激烈的熱運動或震動使分子電流的取向又變得雜亂無章了。
在安培的時代,人們不知道物質內部為什麼會有分子電流。0世紀後,人們認識到,原子內部帶電粒子在不停地運動,這種運動對應於安培所的分子電流。
接著勻強磁場,我們在前麵的實驗中已經遇到過勻強磁場,它是強弱,方向處處相同的磁場。距離很近的兩個平行的異名磁極之間的磁場(圖--7),除邊緣部分外,可以認為是勻強磁場。勻強磁場的磁感線是一些間距相同的平行直線。相隔適當距離的兩個平行放置的線圈通電時,其中間區域的磁場也是勻強磁場(圖--8)。這種裝置在電子儀器中常常用到。