1. 地球的磁场和太阳风

观测表明，地球磁场类似于磁偶极子产生的磁场，地球像一个大的磁偶极子，相应的磁矩约为。观测还说明，地磁偶极轴线与地球自转轴并不重合，两者夹角为（图8-32）。且地磁极靠近地理北极，位于加拿大境内，地磁极在地理南极附近，位于南极洲。
    太阳风指的是从太阳大气最外层的日冕，向空间持续抛射出来的物质粒子流。 很早以前，人们看到彗星的尾巴老是背着太阳，猜想这大概是从太阳“吹”出来的某种物质造成的。1958年，通过人造卫星上的粒子探测器，探测到了太阳上有微粒流发出。美国科学家帕克给它取名为“太阳风”。这种微粒流是从日冕的冕洞中喷射出来的。 太阳风有两种。一种持续不断地辐射出来，速度较小，在飞到地球附近时，平均速度约为450 km/s；粒子含量也比较少，每立方厘米含质子数为1～ 10个。这种太阳风称为“持续太阳风”或被科学家们称作“宁静太阳风”。 另一种是在太阳活动时辐射出来，速度比较大。在飞到地球附近时，速度可达1000～2000 km/s，粒子含量也比较多。每立方厘米含质子数为几十个。这种太阳风称为“扰动太阳风”，高速太阳风对地球的影响很大，当它抵达地球时，往往引起很大的磁暴与强烈的极光，同时也发生电离层骚扰。 太阳风的主要成分是氢粒子（质子和电子）和氦粒子（氦原子核与电子），其中质子约占91%，氦核约占8%。此外还含有微量的电离氧、铁等元素。太阳风密度处于随时变化之中。

图 8-32

图 8-33

研究表明，由于太阳风对地球磁场作用的结果，在离地球较远处地磁场的分布与磁偶极子场已完全不同。这里出现了地磁场的边界层，称为磁层。地球的磁场好像被包裹在这磁层之内（图8-33）。 极光的形成主要是由于太阳风的带电微粒发射到地球磁场的势力范围，受到地球磁场的影响，从高纬度进入地球的高空大气，激发了高层空气质粒而造成的发光现象。地球是一块巨大的磁石，而它的磁极在南北两极附近。我们知道，指南针总是指着南北方向，就是因为受了地磁场的影响。从太阳射来的带电微粒流，也要受到地磁场的影响，而且使带电微粒流聚集在磁极附近。所以极光大多在南北两极附近的上空出现。在南极发生的叫南极光，在北极发生的叫北极光。