在第二次世界大戰中,出現了壹種叫做磁性水雷的新式武器。當軍艦在布雷區上方的水面上通過時,水雷就像長了眼睛壹樣,自動迅速地追擊軍艦,準確地把它炸沈。
為什麽磁性水雷這樣神通廣大呢?這是因為地球是個巨大的磁體,在它的周圍充滿了磁場。用鋼鐵材料制成的軍艦被地球的磁場所磁化,變成了壹個在海上遊動的磁體,於是就產生了“軍艦磁場”。在磁性水雷中有壹個可以繞水平軸轉動的磁針,用來控制起爆電路。當帶有磁場的軍艦駛入布有磁性水雷區域的時候,水雷會受到軍艦磁場的作用,其內部的磁針就會轉動起來並接通起爆電路,從而將軍艦炸沈。
指南針總是指向南北方向的事實,正好也說明了地球磁場的存在。但壹般說來,地磁場比較微弱,它的強度只是常見的永久磁鐵磁場強度的萬分之壹。根據異名磁極相吸的原理,指南針南極應指向地磁場的北極,而指南針的北極應指向地磁場的南極。可見,地磁場的南極位於地球的北極附近;而地磁場的北極位於地球的南極附近。
但是,連接地磁場兩極的地磁軸與連接地球地理位置兩極的地理自轉軸並不重合,兩者之間有壹個不大的交角,這個角叫做地磁偏角。早在公元11世紀,我國古代科學家沈括通過精心的觀察,發現磁針並不指向正南,而是略微偏向東壹些。這是科學史上對地磁偏角現象第壹次做出的正確解釋,這要比歐洲人對這壹現象的認識早400多年。
現在我們來做壹個實驗:把磁針用壹根細線穿過它的中心懸掛起來。這時我們會發現磁針的指北端向下傾斜,指南端向上翹起,磁針不是停留在水平位置上。假如這個實驗是在南半球做,情況正好相反,磁針的指南端向下傾斜,指北端向上翹起,也不會停留在水平位置上。我們把懸掛起來的磁針與水平方向間形成的夾角叫做磁傾角,在地球上不同地方,磁傾角的大小是不相同的。
地球磁場的強度、磁偏角、磁傾角,構成了地球磁場的三要素,簡稱“地磁三要素”。壹般說來,在地球上的不同地方,地磁三要素是不同的。但從壹個地方到鄰近的另壹個地方,它們雖有變化,但是變化得十分緩慢而微小。然而在有些地方,地磁場三要素的變化非常劇烈,這叫做“地磁異常”。造成地磁異常的主要原因是由於埋在地下的各種巖石和礦物質具有明顯的磁性,進而對磁針產生了吸引力作用的緣故。壹般說來,如果出現這種情況,就可以斷定地下有鐵礦。1954年,我國壹支地質探礦隊,就是利用這種方法在山東發現了壹個儲藏量近億噸的大鐵礦。經過進壹步的勘探,發現這個大鐵礦在地下450米左右,面積達4千米2,鐵礦層厚度達60多米。利用地磁場的變化,不僅可以探鐵,而且還可以探鎳、鉻、金以及石油等多種地下資源。
利用地磁場的變化情況,科學家們還可以預報地震。我們知道,在地殼中的巖石有很多都是有磁性的。地震時這些巖石因受力的作用而發生形變,隨著形變的發生,它們的磁場也會發生變化,從而會造成地磁場的具體異常,這就是平常說的“震磁效應”。我們只要掌握震磁效應的規律,利用測量儀器密切監視地磁場的變化情況,並且有效地排除其他幹擾,就能對地震做出比較準確的預報,從而減少財產的損失和人員的傷亡。