地球电磁现象物理学
课程编码：070801M04002H
英文名称：Physics of Electromagnetic Phenomena of the Earth
课时：60
学分：4.00
课程属性：专业核心课
主讲教师：杜爱民等
教学目的要求
本课程为固体地球物理学专业和空间物理专业研究生的专业基础课。
本课程的教学目的是使学生了解和掌握地球电磁现象物理学的一般原理，主要地磁现象的形态学和物理机制。教学中将通过讲解、介绍地磁学基础知识与现代发展趋势，把地磁学与固体地球物理学、空间物理学、等离子体物理学、生物学等不同学科结合起来，分析地磁学发展过程中几次大的争论与现代争论的焦点，力求在学习与讨论相结合的基础上，了解并学习科学家提出问题和解决问题的思路，以培养学生从事科研的能力。
预修课程
电磁学，电动力学
大纲内容
第一章 绪论 6.0学时 杜爱民
第1节 电磁场的普遍规律
第2节 地磁场的基本特性
第3节 地磁场的起源
第4节 地磁异常的意义
第5节 地球空间电磁环境
第6节 地球变化磁场与太阳活动
第7节 产生地磁场的电流载体
第8节 地磁测量
第9节 地磁学发展简史
第二章 地球主磁场形态学 8.0学时 葛亚松
第1节 主磁场的拓扑结构
第2节 主磁场的球谐分析
第3节 磁场的多极子分解
第4节 主磁场模型和地磁坐标系
第5节 国际参考地磁场
第6节 主磁场的长期变化
第7节 主磁场的西向漂移
第8节 主磁场的极性倒转和古地磁
第三章 地球主磁场的地核起源 7.0学时 葛亚松
第1节 地球主磁场起源研究的历史回顾
第2节 地球发电机过程的深部环境
第3节 地核中的力学过程和电磁过程
第4节 圆盘发电机
第5节 运动学发电机
第6节 湍流发电机
第7节 地球发电机过程的实验室模拟
第8节 地球发电机的能源问题
第四章 地壳磁场形态学 4.0学时 罗浩
第1节 地壳磁场的时空特点
第2节 地磁异常的描述方法
第3节 地壳磁场的测量
第4节 全球地壳磁场模型
第5节 区域地磁异常模型
第五章 地壳磁场的磁性岩石起源 5.0学时 罗浩
第1节 岩石磁性
第2节 地磁异常的正演
第3节 地磁异常的反演
第4节 地壳磁异常与地壳磁化强度
第5节 海底磁异常与海底扩张
第6节 卫星磁测及其地球物理意义
第六章 地球变化磁场形态学 6.0学时 罗浩
第1节 变化磁场的时空特点
第2节 变化磁场的分析技术
第3节 变化磁场的等效电流
第4节 平静太阳日变化Sq
第5节 平静太阴日变化L
第6节 地磁暴与太阳扰日变化SD
第7节 地磁亚暴与湾扰
第8节 地磁钩扰
第9节 地磁脉动
第10节 地磁活动性和地磁指数
第七章 地球变化磁场的空间电流起源 9.0学时 罗浩
第1节 地球大气的基本性质
第2节 磁场中带电粒子的运动
第3节 磁流体中的电流
第4节 电离层与磁层电流体系
第5节 磁层顶电流
第6节 辐射带与赤道环电流
第7节 磁尾电流
第8节 场向电流
第9节 电离层电流
第八章 地球感应磁场形态学 3.0学时 杜爱民
第1节 感应磁场的一般概念
第2节 全球性感应磁场的空间分布
第3节 区域感应磁场的形态学特点
第4节 局地感应磁场与变化磁场异常
第九章 地球感应磁场的岩石电性起源 6.0学时 杜爱民
第1节 地球电磁感应的一般概念
第2节 电磁感应的基本原理
第3节 地球电导率模型
第4节 由全球感应磁场推测地球电导率
第5节 由区域感应磁场推测区域电导率分布
第6节 由局部地磁变化异常推测电导率分布
第十章 近地空间电磁环境和空间天气 6.0学时 杜爱民
第1节 近地空间电磁环境的一般概念
第2节 太阳活动
第3节 行星际空间的结构和变化
第4节 磁层与太阳风的相互作用
第5节 电离层和磁层的耦合
第6节 地磁活动和太阳的关系
第7节 空间天气与地球电磁环境
教材信息
1、
《地球电磁现象物理学》
徐文耀
2009年1月
中国科学技术大学出版社
参考书
1、
Electromagnetism and Earth’s Interior
Rikitake，T.
1966年
Elsevier Publishing Company
课程教师信息
杜爱民，男，1970年6月出生，空间物理专业博士, 中科院地质与地球物理所研究员。 2004年3月-10月留学访问美国ALASKA大学地球物理所。
学科类别：空间物理学
研究方向：
磁暴预报，极光预报，磁暴亚暴动力学特征。
地磁脉动的观测及磁层动力学过程和诊断，南北极ULF波的形态特征与激发机制，地震前地磁场的异常变化
承担科研项目情况：
1）用自适应滤波法预报地磁活动(国家863) 2002AA732080-10，2002.1-2004.12，国家863计划。
2）用ULF波推测磁层中等离子体密度及其变化40236058，2004.1-2006.1，自然科学青年基金项目
3）日地空间灾害性天气的发生、发展和预报研究：空间灾害性天气的磁层物理研究（2006CB806305）-磁层空间暴中的等离子体波进入磁过程研究，2006年9月1日－2008年8月31日，国家重点基础研究计划项目（973），参加
4）地磁活动重现变化的预报方法研究，2006年7月——2007年6月，空间天气学重点实验室开放研究基金
5）电离层电流中DP1/DP2电流体系与环电流关系研究（40774086），2007-2010，国家自然科学基金项目
6）地磁场动态分布计算200708043，2007-2009，地震行业科研专项
7）国家科技支撑计划课题“卫星电磁数据处理与应用技术研究”（2008BAC35B01），2009-2012。
8）国家自然科学基金委员会重大项目《空间天气能量传输过程研究》子课题《磁层边界层动力学过程和关键区域耦合研究》，2009年1月1日-2012年12月31日.