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电场是由电荷及变化磁场周围空间存在的特殊物质。电场是矢量场,具有力和能量属性,对电荷施加电场力,表明电场具有能量。电场分为静电场和有旋电场,其中静电场由静止电荷产生,有旋电场由随时间变化的磁场激发。
磁场是一种特殊的物质,存在于磁体周围,磁体间的相互作用通过磁场进行。磁场由电流、运动电荷、磁体或变化电场产生,具有对运动电荷施加作用力的基本特征。磁场是无源有旋的矢量场,磁力线闭合,不中断,不交叉。
电磁场是电场和磁场的统一整体,它们紧密联系、相互依存。变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,形成电磁场波动形式在空间传播。电磁波以有限速度传播,具有能量和动量,与实物相互作用,电磁场被证明是客观存在的物质。
地磁场是从地心至磁层顶的空间范围内的磁场,是地球本体的磁场。地磁场是一个向量场,由地磁场总强度、水平强度、垂直强度等要素描述。地磁场虽然很弱,但延伸到远空间,保护地球生物和人类免受宇宙辐射。
地球的基本磁场包括偶极子磁场、非偶极子磁场和地磁异常,偶极子磁场由地球液态外核内的电磁流体力学过程产生,非偶极子磁场分布在特定地域,地磁异常与岩石和矿体分布相关。
地球变化磁场分为平静变化和干扰变化,平静变化主要由太阳静日变化引起,干扰变化包括磁暴、地磁亚暴、太阳扰日变化和地磁脉动等。地球变化磁场与磁层、电离层电磁过程以及地壳上地幔的电性结构相关,研究地球电磁感应,可以得出地球内部电导率分布。