地磁気極

地磁気極は、最もよく適合する双極子の軸が地球の表面と交差する対蹠点です。この理論上の双極子は、地球の中心にある強力な棒磁石に相当し、他のどの点双極子モデルよりも、地球の表面で観測される磁場をより正確に表します。対照的に、実際の地球の磁極は対蹠点ではありません。つまり、磁極が位置する線は地球の中心を通過しません。

地球の外核内の流体の動きにより、実際の磁極は常に動いています（永年変化）。しかし、数千年かけて平均すると、その方向は地球の自転軸に向かいます。磁極は50万年に1回程度反転しますが（つまり、北と南が入れ替わります）、この切り替えの周期は1万年から5000万年までさまざまです。^{[2]また、磁極は}太陽風が磁場を偏向させるため、直径約50マイル（80 km）の楕円形に毎日揺れ動きます。 ^[3]

地磁気極は理論上のもので、直接位置を特定することはできませんが、地磁気極よりも実用的であると言えます。これは、地磁気極が地球の磁場について多くのことを説明し、たとえばオーロラが観測できる場所を決定するためです。地球の磁場の双極子モデルは、地磁気極の位置と磁場の強さを表す双極子モーメントで構成されています。^[3]

一次近似として、地球の磁場は、地球の自転軸（地理学的北極と南極を定義する）に対して約9.6°傾いており、地球の中心を中心とする単純な双極子（棒磁石のような）としてモデル化できます。 ^[5]地磁気北極と南極は、この理論上の双極子の軸が地球の表面と交差する対蹠点です。したがって、実際の磁極とは異なり、地磁気極は常にそれぞれ等しい緯度と補足的な経度を持ちます（2017年：北緯80.5°、南緯80.5°、西経72.8°、東経107.2°）。^[4]地球の磁場が完全な双極子であれば、磁力線は地磁気極で地表に対して垂直になり、磁北極と磁南極と一直線になり、北磁極は双極子の南端に位置する。しかし、この近似は不完全であり、磁極と地磁気極はある程度離れている。^[6]

北磁極と同様に、地磁気北極は棒磁石の北極を引き付けるため、物理的な意味では実際には磁気南極です。これは、惑星間磁場に接続し、太陽風が電離層に直接到達するためのルートを提供する「開いた」磁力線の中心です。2020年の時点では^{[アップデート]}、カナダのヌナブト準州エルズミーア島の80°39′N 72°41′W / 80.65°N 72.68°W / 80.65; -72.68 (地磁気北極 2020年推定) [ 7 ^{]に位置して}いましたが、2015年には80°22′N 72°37′W / 80.37°N 72.62°W / 80.37; -72.62 (地磁気北極 2015年推定)、エルズミーア島にもある。^[5]

南磁極は、この最も適合する傾斜双極子の軸が南半球で地球の表面と交差する点である。2020年現在^{[アップデート]}、南磁極は80°39′S 107°19′E / 80.65°S 107.32°E / -80.65; 107.32（2020年推定南磁極）^{に位置している[7]。}一方、2005年には、ボストーク基地の近くの79°44′S 108°13′E / 79.74°S 108.22°E / -79.74; 108.22（2005年推定南磁極）に位置すると計算された。

地球の実際の磁場は正確な双極子ではないため、（計算上の）北磁極と南磁極は北磁極と南磁極と一致しません。地球の磁場が正確に双極子であれば、磁気コンパスの針の北極は北磁極を直接指すことになります。しかし実際には、核から発生する地磁気にはより複雑な非双極子部分があり、地殻の磁気異常も局所的な磁場に寄与するため、そうはなりません。^[5]

地磁気極の位置は、衛星や地磁気観測所による地球の磁場の測定結果に統計的に当てはめて計算されます。これには国際地磁気基準磁場（歴史上の広い期間をカバー）^[8]や米国の世界磁気モデル（5年間のみをカバー）などがあります。

地磁気極は時間とともに移動します。これは、地磁気が地球の外核にある溶融鉄合金の運動によって生成されるためです。（地球ダイナモを参照）。過去150年間で、地磁気極は年間0.05°から0.1°の割合で西に移動し、年間0.01°の速度で真の極に近づいています。^[6]

数千年にわたって、地磁気極の平均的な位置は地理学的極と一致しています。古地磁気学者は長い間、地磁気逆転時を除いて地磁気極の時間平均位置は常に地理学的極と一致しているという地心軸双極子（GAD）仮説に依存してきました。この仮説を支持するかなりの古地磁気学的証拠があります。^[9]

地球の誕生以来、地球の磁場の向きは何度も逆転しており、地磁気の北が南に、あるいはその逆になっています。この現象は地磁気逆転と呼ばれています。地磁気逆転の証拠は、プレートが離れる中央海嶺で見ることができます。マグマがマントルから染み出して固まり、新しい海底になると、その中の磁性鉱物は磁場の方向に磁化されます。この残留磁気の研究は古地磁気学と呼ばれています。したがって、最も最近に形成された海底から始めて、より古い海底へと移動しながら、以前の磁場の方向を読み取ることができます。

• 地球の磁場

• McElhinny, Michael W.; McFadden , Phillip L. (2000)。古地磁気学：大陸と海洋。Academic Press。ISBN 0-12-483355-1。
• メリル、ロナルド T. (2010)。『私たちの磁気地球：地磁気の科学』シカゴ大学出版局。ISBN 978-0-226-52050-6。
• メリル、ロナルド T.; マケルヒニー、マイケル W.; マクファデン、フィリップ L. (1996)。地球の磁場: 古地磁気、核、深部マントル。アカデミックプレス。ISBN 978-0-12-491246-5。

• NOAA—地磁気関連のウェブリソース