在太阳系内，地球是唯一已知能支持生命繁衍的行星。这种支持生命的条件不只是因为地球有液体的水和一个较厚的大气层，还因为它有一个磁场可以阻挡太阳的辐射。地球的磁场主要由内部地核产生。具有流体性的铁质导电外地核因内热而产生对流，地球的转动使对流的动能转化成电磁能，由此支撑了地球磁场所需的能量，同时又造成了地磁随时间的变动。地球磁场有如一般磁石，分南北两极，不过磁极虽靠近地理上的两极，但与它们并不重合（夹角约11°），而且极向相反（地球的南磁极在北半球，磁针的北极才被吸向北方）。磁场透过地幔，到达地表，在赤道附近的磁场强度在0.25～0.65 高斯（Gs）。由于地核的对流运动并不规则，磁极会漂移，甚至反转。磁极反转在地球历史中曾多次发生，但无固定频率，最近一次约在78万年前。目前发现地磁南极正从加拿大北部急速向西伯利亚方向移动（每年达40公里），导致地磁图表需要经常更新。

地磁向空间伸延，与带电粒子形成了地球的磁层（magnetosphere），在距离地球几倍半径的空间与太阳风接触。太阳风是从日冕发出的高速带电粒子，主要是电子、质子（氢原子核）和α粒子（氦原子核）。在地球附近太阳风的粒子密度一般是每毫升3～6，速度每秒200～400公里；但在太阳活动猛烈时（如太阳耀斑爆发），粒子密度可以跃升至每毫升20以上，而速度可达每秒1000公里，引起地磁暴（geomagnetic storm）。

即使在一般情况下，磁层受太阳风的影响，其外围的磁场也会产生变形（见图8.8）。地球磁层与太阳风压力相抵的边界称为“磁层顶”（magnetopause），其外形有些像彗星。在向太阳一方，受太阳风压迫，磁层顶约在地球半径10倍的距离，呈半球形。其外是弓波（bow shock），在此太阳风因受阻而速度产生突降。弓波与磁层顶之间称“磁鞘”（magnetosheath），是湍流和大幅波动的区域，太阳风的高速粒子在此进行了热化（thermalization），温度和密度都比太阳风高。背太阳方的磁层受太阳风的拖拉而延长达200倍地球半径以上，称为“磁尾”（magnetotail），在此由异常太阳风激发磁重联（magnetic reconnection）所引起的磁尾亚暴（magnetotail substorm）是出现极光（aurora）的主要原因。

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图8.8　地球磁层与空间环境

地球受到了其磁场的保护。地磁向空间伸延，与带电粒子形成了地球的磁层（magnetosphere）。这个地球的磁场大大地改变了太阳风对地球的影响。大部分太阳风中的粒子会被磁层偏转，余下的粒子虽会继续向地球大气层运动，但等离子层会阻止高能量的电子进入低层空间。

磁层的内部，电离层之上至3～4倍地球半径（近赤道区），包含着一个圆环形，高密度而低温（相对于磁层以内）的等离子层（plasmasphere）。受偶极磁场的操控，其里层随地球转动。等离子层中的极低频电磁波阻止了高能量电子进入低轨道空间和地面，对保护人造卫星、太空站、地球生物起了重大作用。磁层中有两个似车胎形的范艾伦辐射带（Van Allen radiation belts），内带距地面1000～6000公里，存在大量的电子（能量达数百KeV）和质子（能量达100 MeV以上）。外辐射带距地面高度13000～60000公里，比内带大得多，储存着受磁场束缚的高能电子（0.1～100 MeV）。范艾伦辐射带中的高能粒子主要来自太阳风和宇宙射线，它们会破坏太阳能电池、集成电路、感测器等仪器。人造卫星的轨道一般都会避开辐射带和加上一些防护（如几毫米的铝层），但在巨大的磁暴发生时，辐射带边界的移动和漏出的高能粒子往往会对人造卫星上的电子仪器造成严重损害。强磁暴所造成的磁力线扰动还会导致长距离电源线短路，严重影响人类在地面上的活动。高能粒子对细胞的破坏作用亦不容忽视。因此，当载人的太空船穿越辐射带时，必须尽量减少经过的时间。