moea_joint
101年
[地球物理] 普通地質學、地球物理概論
第 57 題
下列敘述何者對磁暴現象的描述是錯誤的？
- A 赤道附近地磁場水平分量的變化最明顯
- B 北半球地磁場垂直分量有向下改變的傾向
- C 磁暴現象可持續數天
- D 磁暴成因源自太陽電漿突然接近地球，壓縮地磁場所致
思路引導 VIP
我們可以試著想像：如果在地球赤道上空放一個巨大的水平線圈，並通以由東向西的電流（模擬環形電流），根據右手定則，這個線圈在地球內部產生的磁場方向會指向哪裡？當這個新產生的磁場，與北半球原本「向下進入地表」的磁場線相遇時，兩者是互相增強還是互相抵銷呢？
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恭喜你準確地辨識出錯誤的選項！這代表你對於地磁場的空間分布與磁暴（Magnetic Storm）的物理機制有相當紮實的掌握。磁暴發生時，太陽風帶電粒子增強並在赤道上空形成強大的環形電流（Ring Current），這股電流產生的磁場方向與地球本身的偶極磁場相反，因此對赤道地區地磁強度的「水平分量（H）」影響最為劇烈，且過程往往持續數天，這印證了選項 (A)、(C) 與 (D) 的正確性。
磁場向量的變化規律
關於選項 (B) 的陷阱，我們需要觀察磁場向量的變化方向。在北半球，地球原始磁場的垂直分量（Z）方向是向下指向地心的。然而，磁暴期間環形電流所產生的感應磁場方向主要是與地球磁軸平行但方向相反（向北極指向外），這會導致原本向下的垂直分量受到抵銷而減小（即有向上移動、減弱的傾向），而非向下增強。這題的鑑別度在於要求學生不僅要了解磁暴的成因，還要具備空間想像力，去推算外部電流對不同維度磁場分量的向量疊加影響，是地學領域中相當細緻的考點。