磁偏角介紹

沈括在《夢(mèng)溪筆談》中記載與驗(yàn)證了磁針“常微偏東，不全南也”的磁偏角現(xiàn)象，比西歐記錄早 400年。英國(guó)人羅伯特·諾曼（Robert Norman）發(fā)現(xiàn)一根磁針用繩子在半中間吊起來(lái)，跟水平形成一偏角，他將這稱(chēng)為磁偏角。1581年，他在自己的《新奇的吸引力》一書(shū)中發(fā)表了他的發(fā)現(xiàn)。各個(gè)地方的磁偏角不同，而且，由于磁極也處在運(yùn)動(dòng)之中，某一地點(diǎn)磁偏角會(huì)隨時(shí)間而改變 。許多海洋動(dòng)物可以感應(yīng)到磁偏角并利用它來(lái)識(shí)途 。

磁偏角是磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量的水平投影與正北方向之間的夾角，亦即磁子午線(xiàn)與地理子午線(xiàn)之間的夾角。如果磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量的指向偏向正北方向以東稱(chēng)東偏，偏向正北方向以西稱(chēng)西偏。磁偏角可以用磁偏測(cè)量?jī)x測(cè)出來(lái)。磁偏角的度數(shù)是測(cè)量出來(lái)的，不是計(jì)算出來(lái)的。

在繪圖時(shí)，將此前對(duì)磁偏角的實(shí)際測(cè)量值標(biāo)在地圖（特別是海圖，普通地圖標(biāo)磁偏角的少）上。當(dāng)然，磁偏角的變化呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，我國(guó)東部地區(qū)磁偏角為西偏，甘肅酒泉以西多為東偏。

地磁極是接近南極和北極的，但并不和南極、北極重合， 一個(gè)約在北緯72°、 西經(jīng)96°處；一個(gè)約在南緯70°、東經(jīng)150°處。磁北極距地理北極大約相差1500km。在一天中磁北極的位置也是不停的變動(dòng)，它的軌跡大致為一橢圓形，磁北極平均每天向北移40m。磁北極大約于2005年進(jìn)入俄羅斯境內(nèi)。在我國(guó)，正常情況下，磁偏角最大可達(dá)6度，一般情況為2-3度。地圖的方向：上北、下南、左西、右東是大多數(shù)地圖的方向，但這可不是通用原則，如果地圖上有方向標(biāo)，可以通過(guò)方向標(biāo)了解到這些。

磁偏角還是不斷有規(guī)律變化的，地圖上的磁偏角只是測(cè)圖時(shí)的磁偏角（磁北比真北偏右，加上磁偏角；磁北比真北偏左，減去磁偏角；在我國(guó)一般是減去）。使用地圖本身所注的磁偏角要注意出版年限，地圖太老誤差較大。

關(guān)于用經(jīng)緯度計(jì)算距離：在地球赤道上環(huán)繞地球一周走一圈共40075.04公里而一圈分成360°，1°為60′，每一度一秒在赤道上的長(zhǎng)度計(jì)算如下：

40075.04km/360°=111.31955km

111.31955km/60=1.8553258km=1855.3m

而每一分又有60秒，每一秒就代表1855.3m/60=30.92m

任意兩點(diǎn)距離計(jì)算公式為：

d=111.12cos{1/[sinΦ_AsinΦ_B十cosΦ_AcosΦ_Bcos(λ_B—λ_A)]}

其中A點(diǎn)經(jīng)度，緯度分別為λ_A和Φ_A，B點(diǎn)的經(jīng)度、緯度分別為λ_B和Φ_B，d為距離。

至于比例尺計(jì)算簡(jiǎn)單地說(shuō)，也就是

1.不同的地方地磁偏角也不同！

2.正常情況下，我國(guó)磁偏角最大可達(dá)6度，一般情況為2-3度

3.東經(jīng)25度地區(qū)，磁偏角在1-2度之間；北緯25度以上地區(qū)，磁偏角大于2度；若在西經(jīng)低緯度地區(qū)，磁偏角是5-20度；西經(jīng)45度以上，磁偏角為25-50度，在我國(guó)，正常情況下，磁偏角最大可達(dá)6度，一般情況為2-3度。

地球磁場(chǎng)是在不斷變化的。它有長(zhǎng)期變化和短期變化。地球磁場(chǎng)的短期變化部分，即上述的地球變化磁場(chǎng)；除去短期變化部分，便是地球基本磁場(chǎng)，即上述的偶極磁場(chǎng)。 地磁要素的長(zhǎng)期變化，來(lái)源于地球內(nèi)部的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)。它首先表現(xiàn)為地磁場(chǎng)的向西漂移。例如，0°磁偏線(xiàn)與赤道的交點(diǎn)，近400年來(lái)已西移95°。其次，磁場(chǎng)強(qiáng)度有穩(wěn)定的衰減，近百年來(lái)，基本磁場(chǎng)強(qiáng)度衰減了5%。如果照此速度繼續(xù)衰減下去，那么，基本磁場(chǎng)將會(huì)在2千年后消失。另外，磁極也在移動(dòng)，如地磁北極的緯度逐年遞增0.004°；其經(jīng)度每年向西增加0.007°。

地磁要素的短期變化，來(lái)源于電離層及太陽(yáng)活動(dòng)的影響，變化形態(tài)比較復(fù)雜，分平靜變化和干擾變化。平靜變化是經(jīng)常性和周期性的變化，有太陽(yáng)日變化、太陰日變化和季節(jié)變化。來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子，影響地球大氣電離層的狀況，從而造成各地的磁場(chǎng)以太陽(yáng)日為周期的變化。地磁強(qiáng)度的水平分量的太陽(yáng)日變化，可達(dá) 0.03—0.04μT，約為水平分量的0.5%；地磁偏角的變化可達(dá)10′。

月球?qū)τ诘厍虼髿獾某毕饔?，使得一部分大氣以太陰日為周期，運(yùn)行于地球各部分之間。這種變化包括大氣電離層的變化，因而造成各地磁場(chǎng)以太陰日為周期的變化。它的變化幅度很小，磁場(chǎng)強(qiáng)度水平分量的變幅只有千分之幾μT，約為水平分量的0.05%；地磁偏角的變幅不到40″。太陽(yáng)直射點(diǎn)的南北移動(dòng)，以及隨之而來(lái)的太陽(yáng)輻射能在地球上的分布的季節(jié)變化，造成地磁要素的太陽(yáng)日變化的幅度因季節(jié)而變化。一般地說(shuō)，夏季太陽(yáng)日變化的幅度較大，冬季較小。

地磁要素的干擾變化要復(fù)雜得多。小的干擾多半是區(qū)域性的，次數(shù)頻繁，變幅很小。大的干擾是全球性的，次數(shù)較少，平均每年10次左右，變化幅度較大。特大的干擾稱(chēng)磁暴。磁暴發(fā)生時(shí)，磁針不安地?cái)_動(dòng)不止；在幾小時(shí)到 幾日內(nèi)，磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化可達(dá)十分之幾甚至幾個(gè)μT。磁暴的發(fā)生與太陽(yáng)活動(dòng)直接相關(guān)。來(lái)自太陽(yáng)的高能粒子，不僅干擾地球磁場(chǎng)，同時(shí)破壞大氣電離層結(jié)構(gòu)，中斷無(wú)線(xiàn)電通訊，高緯度地區(qū)出現(xiàn)極光。

地名-磁偏角：

漠河11°00' w

齊齊哈爾9°54'w

哈爾濱9°39'w

長(zhǎng)春8°53'w

滿(mǎn)洲里8°40'w

沈陽(yáng)7°44'w

旅順6°35'w

北京5°50'w

天津5°30'w

濟(jì)南5°01'w

呼和浩特4°36'w

徐州4°27'w

上海4°26'w

太原4°11'w

包頭4°03'w

南京4°00'w

合肥3°52'w

鄭州3°50'w

杭州3°50'w

許昌3°40'w

九江3°03'w

武漢2°54'w

南昌2°48'w

銀川2°35'w

臺(tái)北2°32'w

西安2°29'w

長(zhǎng)沙2°14'w

贛州2°01'w

衡陽(yáng)1°56'w

廈門(mén)1°50'w

蘭州1°44'w

重慶1°34'w

遵義1°26'w

西寧1°22'w

桂林1°22'w

貴陽(yáng)1°17'w

成都1°16'w

廣州1°09'w

柳州1°08'w

東沙群島1°05'w

昆明1°00'w

南寧0°50'w

湛江0°44'w

憑祥0°39'w

?？?°29'w

拉薩0°21'w

珠穆朗瑪0°19'w

西沙群島0°10'w

曾母暗沙0°24'e

南沙群島0°35'e

烏魯木齊2°44'e

海島礁磁偏角測(cè)量

磁偏角研究背景

磁偏角作為重要的海洋地理環(huán)境要素，已廣泛應(yīng)用于船載磁羅經(jīng)、海流計(jì)、水下機(jī)器人(AUV)、自航式水雷等，是諸多海洋儀器正常發(fā)揮效能的基礎(chǔ)信息。由于地磁導(dǎo)航具有簡(jiǎn)便、廉價(jià)、可靠、最不易受干擾等特點(diǎn)，是人類(lèi)應(yīng)用最早最普遍的定位定向系統(tǒng)，在早期航海史上發(fā)揮了極其重要的作用。即使在衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代，世界各國(guó)航空航海領(lǐng)域一直把地磁導(dǎo)航作為必備的導(dǎo)航方法。當(dāng)前軍民航海圖上，磁偏角是不可或缺的基本要素，但是，磁偏角測(cè)量是我國(guó)海洋環(huán)境探測(cè)領(lǐng)域一項(xiàng)技術(shù)空白，軍民航海圖上標(biāo)注的磁偏角均不是實(shí)地測(cè)量值，而是通過(guò)低分辨率的外版地磁圖轉(zhuǎn)繪生成的。

磁偏角測(cè)量主要采用兩種方式：一是固定地磁臺(tái)站的長(zhǎng)期連續(xù)跟蹤觀(guān)測(cè)，二是野外流動(dòng)測(cè)點(diǎn)的不定期測(cè)量。由于固定地磁臺(tái)站選址和基建標(biāo)準(zhǔn)很高，不適宜建設(shè)太多，所以少量地磁臺(tái)站和大量野外測(cè)點(diǎn)相結(jié)合，是地磁場(chǎng)測(cè)量的最佳模式。我國(guó)有100多個(gè)地磁臺(tái)，包括30多個(gè)儀器配置齊全、觀(guān)測(cè)條件和環(huán)境較好的基準(zhǔn)地磁觀(guān)測(cè)臺(tái)站，具有測(cè)震、地磁、地電、GPS、重力、形變、井下觀(guān)測(cè)等多種地球物理觀(guān)測(cè)手段。其他臺(tái)站是以地震預(yù)報(bào)為主要服務(wù)對(duì)象的區(qū)域性地磁觀(guān)測(cè)臺(tái)站。由國(guó)際地磁學(xué)與高空物理學(xué)協(xié)會(huì)(IAGA)主持運(yùn)行的國(guó)際地磁觀(guān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)(INTERMAGNET)包括約133個(gè)地磁臺(tái)站，其中包括我國(guó)的北京站、長(zhǎng)春站、肇慶站、蘭州站、烏魯木齊站共5個(gè)固定臺(tái)站。海島礁附近的地磁場(chǎng)由于受海底地形、海底巖石性質(zhì)、海底地質(zhì)構(gòu)造和洋流等影響，往往與正常的地磁場(chǎng)存在較大差異，如何準(zhǔn)確高效測(cè)定海島礁附近的磁偏角，是非常重要的基礎(chǔ)性海洋測(cè)繪工作。

磁偏角測(cè)量原理

地磁要素中，磁偏角的觀(guān)測(cè)歷史是最早的。磁偏角測(cè)量?jī)x器不同，其測(cè)量原理也不同。最初的磁偏角測(cè)量?jī)x器是指南針。通過(guò)指南針確定真北方向和磁北方向的位置，計(jì)算二者之間的夾角，就是磁偏角?，F(xiàn)代磁偏角測(cè)量一般采用地磁經(jīng)緯儀，其測(cè)量原理見(jiàn)圖1，首先需要在實(shí)地勘選兩個(gè)相互通視的點(diǎn)，組成觀(guān)測(cè)基線(xiàn)，其中一點(diǎn)用于架設(shè)觀(guān)測(cè)儀器，稱(chēng)為觀(guān)測(cè)點(diǎn)，另外一點(diǎn)用于標(biāo)定方向，稱(chēng)為方位點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)勘選和標(biāo)石埋設(shè)完成后，首先采用GNSS或者天文觀(guān)測(cè)方法，測(cè)定觀(guān)測(cè)基線(xiàn)的真方位角α，然后采用專(zhuān)門(mén)的磁偏角測(cè)量?jī)x器測(cè)定觀(guān)測(cè)基線(xiàn)的磁方位角，二者相減可得觀(guān)測(cè)基線(xiàn)的磁偏角，即：

作為專(zhuān)門(mén)的磁偏角測(cè)量?jī)x器，地磁經(jīng)緯儀的構(gòu)成主要包括三部分：

(1)光學(xué)經(jīng)緯儀：采用無(wú)磁材料制造的光學(xué)經(jīng)緯儀，用于基線(xiàn)方向瞄準(zhǔn)和磁方位角的讀??；

(2)磁通門(mén)磁力儀探頭：加裝光學(xué)望遠(yuǎn)鏡上，要求其軸向與光學(xué)望眼鏡軸向嚴(yán)格平行，用于確定磁子午面的位置；

(3)檢零器：與磁通門(mén)探頭連接，用于檢測(cè)磁通門(mén)探頭的輸出電壓，當(dāng)檢零器上的輸出電壓值為零時(shí)，標(biāo)志磁通門(mén)探頭軸線(xiàn)垂直于地磁場(chǎng)方向，據(jù)此確定地磁場(chǎng)方向的位置。

采用地磁經(jīng)緯儀進(jìn)行磁偏角測(cè)量時(shí)，也能同時(shí)測(cè)定磁傾角。另外為完整了解測(cè)點(diǎn)附近的地磁場(chǎng)矢量，一般還需采用總強(qiáng)度磁力儀測(cè)定地磁場(chǎng)總強(qiáng)度的標(biāo)量值。磁偏角D和磁傾角I的計(jì)量單位是(°、'、″)，總強(qiáng)度的計(jì)量單位為納特(nT)。海島礁磁偏角測(cè)量設(shè)備在國(guó)內(nèi)外均能生產(chǎn)，其中國(guó)產(chǎn)MDI型地磁經(jīng)緯儀的度盤(pán)最小刻劃為1'，工作溫度－10℃～40℃，G856型質(zhì)子旋進(jìn)總強(qiáng)度磁力儀的測(cè)量范圍為20000～70000nT，分辨率優(yōu)于0.1nT，絕對(duì)精度優(yōu)于0.5nT，采樣周期6s，主機(jī)尺寸18cm×27cm×9cm，重量1.6kg，探頭尺寸9cm×13cm，探頭重量1.2kg。

不同磁力儀存在明顯的儀器誤差，為把不同磁力儀的測(cè)量結(jié)果歸算到某一共同基準(zhǔn)，在每年出測(cè)之前和收測(cè)之后，需到國(guó)家基準(zhǔn)地磁臺(tái)對(duì)DI儀和總強(qiáng)度磁力儀進(jìn)行比測(cè)，計(jì)算絕對(duì)儀器誤差和相對(duì)儀器誤差。如遇儀器故障需及時(shí)更換，也需對(duì)新儀器進(jìn)行比測(cè)，確定其儀器誤差。總強(qiáng)度磁力儀比測(cè)時(shí)應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行2次以上，兩次比測(cè)得到的儀器絕對(duì)誤差的互差不得大于0.5nT。地磁經(jīng)緯儀的構(gòu)造特點(diǎn)是，在無(wú)磁經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡上固化一個(gè)磁通門(mén)傳感器。該磁通門(mén)探頭通過(guò)嚴(yán)格調(diào)校，其軸向與望遠(yuǎn)鏡軸線(xiàn)保持一致。采用地磁經(jīng)緯儀進(jìn)行磁方位角測(cè)量，實(shí)質(zhì)是通過(guò)地磁經(jīng)緯儀的無(wú)磁經(jīng)緯儀、磁通門(mén)磁力儀探頭和檢零器的相互配合，根據(jù)檢零器的輸出，確定磁子午面的位置。當(dāng)經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁通門(mén)探頭與地磁場(chǎng)磁力線(xiàn)夾角隨之不斷變化，由此導(dǎo)致檢零器輸出的電壓發(fā)生相應(yīng)變化，見(jiàn)圖2。顯然，當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)方向與無(wú)磁經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡垂直時(shí)，檢零器輸出為零，據(jù)此確立地磁場(chǎng)的方向。

磁偏角測(cè)量時(shí)，在觀(guān)測(cè)點(diǎn)上安置地磁經(jīng)緯儀，對(duì)準(zhǔn)整平以后，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡精確瞄準(zhǔn)方位點(diǎn)上的覘標(biāo)，讀取此時(shí)的水平度盤(pán)讀數(shù)m₀；然后將地磁經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡置于水平狀態(tài)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部，同時(shí)注意觀(guān)測(cè)點(diǎn)附近檢零器；當(dāng)照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)到某個(gè)位置時(shí)，檢零器上的讀數(shù)為零，鎖定照準(zhǔn)部，讀取此時(shí)的水平度盤(pán)讀數(shù)m。這時(shí)表示磁通門(mén)傳感器的方向垂直于地磁子午面，水平度盤(pán)位置m±90°就是磁北方向所在的磁子午面，不難得出基線(xiàn)方向與磁子午面方向的夾角，即磁方位α_m為：

磁偏角研究結(jié)論

國(guó)內(nèi)海島礁磁偏角測(cè)量原理、方法和儀器等主要技術(shù)環(huán)節(jié)均初步引用陸上野外流動(dòng)地磁測(cè)量模式。本文簡(jiǎn)單介紹了國(guó)內(nèi)當(dāng)前海島礁磁偏角測(cè)量的原理、作業(yè)方法、儀器設(shè)備、數(shù)據(jù)處理和精度要求等實(shí)際情況，由此可知，雖然磁偏角測(cè)量原理較為簡(jiǎn)單，但工作過(guò)程較為繁瑣。特別是高溫、高濕、高鹽、多霧、多風(fēng)等海島礁特殊作業(yè)環(huán)境，使剛剛起步的我國(guó)海島礁磁偏角測(cè)量工作面臨許多難以預(yù)測(cè)的新問(wèn)題，當(dāng)前主要是測(cè)點(diǎn)勘選比較困難，觀(guān)測(cè)基線(xiàn)距離一般難以滿(mǎn)足要求，為此需要在當(dāng)前模式的基礎(chǔ)上，對(duì)作業(yè)儀器和方法進(jìn)行大量適用性改進(jìn)。只有通過(guò)不斷實(shí)踐積累，才能形成較完整的海島礁磁偏角測(cè)量技術(shù)能力。 2100433B

磁偏角是磁北與正北之間的夾角。

東經(jīng)25度地區(qū)，磁偏角在1-2度之間；北緯25度以上地區(qū)，磁偏角大于2度；若在西經(jīng)低緯度地區(qū)，磁偏角是5-20度；西經(jīng)45度以上，磁偏角為25-50度，在我國(guó)，正常情況下，磁偏角最大可達(dá)6度，一般情況為2-3度。

地圖的方向：上北、下南、左西、右東是大多數(shù)地圖的方向，但這可不是通用原則，如果地圖上有方向標(biāo)，可以通過(guò)方向標(biāo)了解到這些。

在我國(guó)除部分磁力異常的地方外，一般磁偏角都是西偏。磁偏角還是不斷有規(guī)律變化的，地圖上的磁偏角只是測(cè)圖時(shí)的磁偏角。使用地圖本身所注的磁偏角要注意出版年限，地圖太老誤差較大。

我國(guó)東部和沿海地區(qū)的磁偏角偏西，而且緯度越高的地方，磁偏角也越大，只有新疆、西藏和南沙群島地區(qū)的磁偏角偏東。最大4度左右，最小接近于零度。由于地磁南北極的位置不是固定不變的，所以各個(gè)地方的磁偏角也不是固定不變的，下面是2006年的情況，大概在20年以?xún)?nèi)都能用。