地磁

在遠古時代，人類便知道某些物質會永遠指著一個方向，古代的中國人更以此發明了指南針（古稱司南）。這些物質之所以會指著一個方向，是因為它們帶有磁性，同時由於地球被一股磁場包圍，所以無論這些東西轉到什麼方向，都會自動返回與地球磁場相同的方向。而包圍著地球的磁場，便是地磁。

圖一、漢朝司南的模型

地球的磁場由不同來源產生的磁場疊加而成，當中超過九成是由地球核心內導電物質的運動所致（稱為主磁場），其他較重要的來源包括大氣電離層中的電流，以及地殼中的電流。另外，山脈、礦物、斷層、火車、飛機和電纜等亦會造成區域異常。

圖二、地球的磁場主要由地球核心的導電物造成
（圖片來源：美國地質調查局）

太陽不斷向外釋放高能量帶電粒子（稱為太陽風），如果直接吹襲地球表面會對人類及其他生物造成損害，幸而地磁將大部份粒子阻隔在地球之外，保護生命免受太陽風的威脅。此外，有些動物（例如海龜和候鳥）亦依賴地磁導航。

圖三、地球的磁場保護地球免受太陽風的直接吹襲
（圖片來源：美國太空總署）

地磁的發現以至指南針的發明令人類實現了遠洋航行，以至開展了大航海時代，對貿易、戰爭、文化交流等帶來重大影響。

時至今日，指南針和羅盤依然是遠足、觀星、航空、航海等活動的必備工具。

圖四、常見的袋裝指南針

雖然指南針大致指向南方和北方，但仔細觀察可見，指南針所指的北方（磁北）與地理上的北方（正北，可透過觀察太陽或其他星體的位置得知）有所差異，這個差異稱為磁偏角。此外，地磁場與水平面的夾角稱為磁傾角。

圖五、磁偏角及磁傾角示意圖