地磁测量

中国境内很早就有过磁偏角的测量。1683年起，在北京曾有过间断的记录。1867年开始有地磁三要素（磁偏角、磁倾角和水平强度）的测量资料。在1936～1947年期间，中央研究院物理研究所、中央地质调查所、北平研究院物理研究所和陆地测量总局都做过区域性的地磁三分量的绝对测量。1950年开始进行全国范围的陆地磁测，并于1969～1972年完成了全国地磁普测。

中国的航空磁测是从1953年开始的，到70年代末期，绝大部分地区都做过1:500000或 1:1000000的航空磁测。在中国中部和东部的广大地区,还做过1:50000的航空磁测。根据以上资料编绘出 1:1000000的中国航空磁力异常图。中国航空磁测主要用磁通门磁力仪和质子旋进磁力仪，也使用光泵磁力仪测量地磁总强度。

中国的海洋磁测主要是利用拖曳式质子旋进磁力仪，测量地磁总强度。

从地磁测量资料中减去变化磁场和长期变化，并进行仪器差改正，以便把各个测点的观测值化为同一时刻和同一标准的数值。这个处理过程也叫地磁测量资料的通化或归算。

变化磁场改正在所获得的地磁测量资料中，不仅包括基本磁场，而且也包括变化磁场，因而，为了得到某一测点的基本磁场，就必须把变化磁场从观测值中减去。作法主要有两种：一种是利用测点附近地磁台的日变记录，按野外观测的时间，从磁照图上直接量取变化磁场（假定测点和地磁台的变化磁场是一致的）。这种改正方法虽较简单，但由于忽略了变化磁场随纬度的变化，所以每个地磁台的控制范围不能太大（控制半径约为500公里）。另一种方法是根据地磁台的多年资料,用统计分析方法，得到变化磁场各个成分的时空变化规律，计算出各个测点的变化磁场值，再从观测值中减去。这种改正方法比较繁琐，它适用于地磁台稀少地区的地磁测量资料的整理。

长期变化改正要把不同日期、不同年份的地磁测量资料归算到某一共同时刻，就要进行长期变化改正。通常是根据地磁台和地磁复测点的各个地磁要素的年变率，描绘出它们的地理分布，或用泰勒多项式表示出它们的地理分布，然后根据各个测点的经纬度即可量取或计算出相应的长期变化值。如果测区缺少地磁台和地磁复测点,就难以确定长期变化的分布。在这种情况下,可以利用相应年代的世界地磁图的等变线进行长期变化的改正。

仪器差改正由于不同磁力仪的观测结果不一致，若要把不同磁力仪测量的地磁资料归算到某一共同标准（地磁台站标准或国际地磁测量标准），就要进行仪器比测，以确定仪器差。在磁测前后，均应将使用的地磁仪器与地磁台的标准地磁仪进行比测，如果野外测量时间较长，则在测量过程中间也应进行仪器比测，以便确定仪器差随时间的变化。经过仪器差改正之后，地磁测量资料就归算到某一共同的测量标准。中国是以北京地磁台的标准磁力仪为标准的。

另外,有些国家还对地磁测量资料进行高度改正,以便把不同高度的地磁资料归算到某一共同高度（如海平面）。

陆地磁测资料经过上述各种改正之后，就得到一系列年份相同、标准相同、高度相同的基本磁场数据。对于其他类型的地磁测量资料，还要进行一些特殊的改正，例如对于三分量航空磁测资料，还要进行飞机磁场的改正，以及定向系统漂移的改正（见地球变化磁场）。

陈宗器，地磁学家、地球物理学家。参加了斯文赫定为首的中瑞西北科学考察团，１９２９—１９３４年间深入大西北从事野外考察，沿线进行了地形测

量，并精确测定了罗布泊的位置与形状，他开创了中国的地磁科学事业，建立并领导了若干重要台站。他与刘庆龄发表了《中国地磁测量结果之初步报告》等著作。后期从事科学管理与领导工作，作出了重大贡献。

陈宗器，字步青，号伯簋，又号君衡、道衡（英文名ＰａｃｋｅｒＣ．Ｃｈｅｎ），１８９８年７月２７日生于浙江省新昌县，父为廪生，家境较富。早年在新昌、宁波等地读小学、师范，并担任过小学教员。１９１９年初自费去日本留学，在日本期间参加过中国留学生反对北洋政府在巴黎和会中卖国行为的示威游行。因病于１９２０年回国。

１９２０年考入南京高等师范工科，１９２４年改入东南大学物理系，于１９２５年毕业。大学毕业后，受聘于辽宁庄河师范。１年后回乡办中学，并就任新昌中学第一任校长。在多方筹集经费并到处招聘合格的教员后，终使学校教学能正常进行。“４．１２事变”后，因隐匿共产党人童志沂脱险，得罪了国民党县党部，被迫于１９２８年辞职。由叶企荪介绍到清华大学工程学系任助教。

１９２９年５月到中央研究院物理研究所工作，到任后即被派往中国西北科学考察团工作，担任天文、地形测量，并兼作磁偏角的测量。１０月由绥远出发到额济纳旗，沿额济纳河（弱水）南下，经肃州（酒泉）入祁连山考察。

１９３０年冬由敦煌西行至南疆，测量塔里木河改道以后的罗布泊的位置。１９３１年夏到１９３２年在柴达木和额济纳河流域及其终点湖泊苏古诺尔和嘎顺诺尔地区进行考察。１９３３年提出考察报告后回物理研究所。

１９３３年夏铁道部组织绥新公路察勘队，陈宗器仍被聘，担任地形和天文测量工作。１０月由绥远出发西行至南疆，从尉犂乘舟沿塔里木河东下，考察新的塔里木河下游的情况。１９３５年１月经西安回南京，提出考察报告。

１９３５年８月回物理研究所，又到南京紫金山地磁台工作。１９３６年３月至６月，从广州到上海一带进行地磁测量。

１９３６年９月赴德国留学，入柏林大学自然科学院专攻地球物理学，并在波茨坦地球物理研究所进行地磁研究工作。１９３９年陈宗器对德国发动世界大战不满，毅然离开德国到英国伦敦帝国学院研究部从事物理探矿工作。

１９４０年４月回国，被任命为中央研究院物理研究所副研究员，同年１０月赴已从南京迁往广西丹州的地磁台工作。

１９４１年春在广西桂林良丰筹建雁山地磁台，并兼任广西大学教授。同年８月至１２月率队到福建崇安，进行日全食观测。

１９４４年初被任命为中央研究院物理研究所研究员兼地磁台主任。１９４４年夏，日本侵略者继续南下，已正常工作１年多的雁山地磁台只得放弃。陈宗器负责物理研究所和职工、家属的抢运和疏散，经贵州到四川重庆北碚。在购地建所后，开展详细的地磁测量工作。

１９４６年物理研究所又迁往上海，１９４７年物理研究所地磁部分调整到气象研究所，并迁往南京北极阁。１９４８年因解放战争又迁往上海。中华人民共和国建立前夕，中央研究院及上海办事处负责人均逃离上海，陈宗器被上海各所公推为上海办事处主任，与各所领导一起抵制上海各所迁往台湾，并组织职工和家属保卫沪区各研究机构和职工、家属免受骚扰和破坏；同时还参加上海大学校长联谊会，迎接解放。

上海解放后，协助军管会接管有关单位，１９５０年先后被任命华东办事处秘书处长、中国科学院地球物理研究所副所长、兼南京办事处主任。１９５１年３月和５月分别辞去南京办事处和华东办事处职务，专任地球物理研究所副所长，并兼任南京大学教授。

１９５２年１月兼任中国科学院办公厅副主任，分管基建、器材、总务等处工作。１９５５年底办公厅改组，兼任管理局局长，主持科学院的建设和规划。１９５６年辞去院办公厅副主任的职务，回所参与所的领导工作和地磁研究室的工作，亲自组织筹建北京一批地磁台站，完善上海余山台，初步建成全国地磁台网，并主持筹建电离层观测站和宇宙线台。使地磁研究室具有包括基本磁场、变化磁场、古地磁、电离层、宇宙线等诸多学科的研究室。

１９４７年中国地球物理学会成立时起，陈宗器一直担任学会领导（秘书长），并任国际地球物理年中国委员会学术秘书（主席是竺可桢），为地球物理国际合作开创了新的一页。他为中国地球物理学会主要发起人之一，国际地球物理年（ＩＧＹ，１９５７—１９５８）期间的大规模科学活动，有许多国家参加。他积极参与了中国委员会的组织工作，并任秘书长承担了繁重的工作。

１９５１年５月陈宗器在南京加入了中国民主同盟。１９５６年８月加入了中国共产党。

１９５８年１２月患病出院后，未痊愈，就坚持参加紧张的科研工作。直到１９６０年２月病又复发。病危前夕，仍旧向前往探望的同志们指示和安排工作，并询问院和所的研究情况及中苏合作问题。

１９６０年３月４日在北京逝世，终年６２岁。

西北荒原科学考察，成就卓越

１９２９年夏至１９３４年夏的５年内，陈宗器在内蒙古、祁连山、柴达木、新疆等沙海连天、荒无人烟、极为艰苦的地区，完成了这一地区举世瞩目的综合科学考察任务，开辟了我国西北荒原地球科学事业。

１９２９年物理研究所派陈宗器参加中国西北科学考察团，担任天文、地形测量工作，并兼管磁偏角的测量工作。从绥远出发经百灵庙西行至额济纳旗，沿额济纳河（弱水）南下，经肃州（酒泉）进入祁连山考察。１９３０年冬，由敦煌西行出玉门关至南疆测量塔里木河改道以后的罗布泊的位置。１９３１年夏，去柴达木盆地考察。该年冬返回肃州（酒泉）。１９３２年在额济纳河流域及其终点湖泊苏古诺尔（索果湖）和嘎顺诺尔（嘎顺湖）一带进行考察，１９３３年５月回物理研究所。

不久，铁道部组织绥新公路察勘队，瑞典人斯文赫定担任团长，陈宗器仍被聘。１９３３年１０月从绥远出发，经百灵庙，额济纳旗、哈密、吐鲁番等地入南疆考察；由尉犁乘独木舟沿塔里木河东下，考察新的塔里木河下游的情况。１９３５年返回物理研究所。

这５年的西北荒原的科学考察，真可谓历尽千辛万苦，正如他撰写的《罗布淖尔与罗布荒原》的专著中写道：“罗布荒原除两极之外，可称世界最荒凉之区域”，“余等在此中旅行４个月（不足二天），并未见一人”，关于干旱无水的情景，曾记述：“自三德庙以西１０００余里，尽是戈壁，水草极少，有时行２００里尚不见水草，即可带之水也只能供吃喝，禁止洗涤，牲口有时干渴三四日，骆驼尚可，马便耐不住，渴死了”。

他担任天文测量工作，常要夜晚露天工作，晚上要在星光下度过，夜间天气严寒，有时严冬接连露宿数日，甚至有时因所带粮食用完，挨饿几天。

著名瑞典探险家斯文赫定对陈宗器的高度评价说：“我从来没有要求他这样做。让任何人在最热的２个月里（４１℃）牛虻和蚊虫密集的地方工作，冒着日晒病的危险，那真是太残酷了”。即使在这样艰苦的环境下，一有空余时间他仍抓紧时间读书学习。

在５年的艰苦条件下完成的科学考察工作主要成就表现在：陈宗器对额济纳河流域，祁连山、柴达木及南疆部分地区，进行了地形测量，并首次精确地测量了罗布泊的位置与形状，数十年后中国科学院遥感研究所出版的“空间遥感图象的分析应用”一书，其中用“陆地卫星—１”的照片分析罗布泊第Ｖ阶段湖岸所包围的罗布泊的形状与大小，就与陈宗器当时的测绘完全一致。首次对塔里木河、孔雀河、孔达利亚河的流量进行了测量。在数年考察中，还拍摄了大量的极有价值的照片。陈宗器是当时唯一的３次进入楼兰地区的我国自然科学家。

由于他在西北科学考察方面的卓越成就，获瑞典国王特颁北极星勋章。

我国地磁事业的开创者

１９３５年陈宗器回物理研究所后，在１９３６年３月至６月参加了东南沿海的地磁测量，共测量广州、汕头、厦门、福州、温州、宁波、普陀、吴淞等１４个点。

１９３６年陈宗器赴德国留学，入柏林大学自然科学院专攻“地球物理学”，并在波茨坦（Ｐｏｔｓｄａｍ）地球物理研究所著名的地磁学家巴特尔士（Ｂａｒｔｅｌｓ）指导下进行地磁研究工作。１９３９年陈宗器对德国发动世界大战不满，毅然离德赴英国伦敦帝国学院研究部从事物理探矿研究工作。

１９４０年回国，被任命为物理研究所副研究员，１９４１年主持筹建广西桂林雁山地磁台，并率队赴福建崇安观测１９４１年９月２１日日全食，研究其对地磁场的影响，共得到８６张磁照图。雁山地磁台正式观测记录１年后，由于日本入侵广西，被迫迁往重庆北碚。１９４４年陈宗器被任命为研究员兼地磁台主任，负责在北碚选择所址、购地、建房，使物理研究所能开展正常研究工作。１９４６年又对北碚地区进行了详细的地磁测量。

中华人民共和国建立前夕，陈宗器组织和领导了建立永久性和临时性地磁台共５个，进行了地磁测量１４个省市与地区，共有１２０个测点。

中华人民共和国建立后，陈宗器除被任命为华东办事处秘书处长外，还任中国科学院地球物理研究所副所长、南京办事处主任，还积极配合上海市军管会接管有关单位，１９５０年１２月兼任上海市军管会徐家汇及余山天文台气象台管理委员会主任委员。从此帝国主义经管的机构归人民所有，并决定由紫金山天文台和地球物理研究所共同管理，他被任命为中国科学院天地上海联合工作委员会主任。

他除担任中国科学院院里繁重的工作外，还担任着地球物理研究所副所长兼地磁研究室的主任工作。由于解放前从事地磁研究工作的人员极少，只有几位老先生，陈宗器就调来了一些学物理和学测量的毕业生来充实地磁研究室，让他们一面学习，一面工作，还派人员出国进修。

原来只有一个上海余山地磁台，远不能满足地磁研究工作的需要，他亲自组织筹建北京（白家疃）、广州、兰州、拉萨、武汉等地磁台。他为了国民经济和国防建设的急需，亲自组织有关人员编制中国地磁图（１９５０．０）和组织人员配合军委测绘局在国内开展野外地磁测量。为了进行相关科学的研究，陈宗器主持筹建余山和廊坊两个电离层观测站，并接收原属原子能研究所的宇宙线观测项目，在北京白家疃建立宇宙线观测站。这样使得地磁研究室成为包括基本磁场、变化磁场、古地磁、电离层、宇宙线等诸多学科，并成立一批有骨干研究力量的研究室。

１９４７年中国地球物理学会成立，陈宗器一直担任学会领导（秘书长）。１９５６年率中国代表团赴莫斯科参加国际地球物理年东欧筹备委员会，之后又去西班牙巴塞罗那参加国际地球物理年筹备会议。出国期间，他广泛接触同行学者和参观了有关的学术机构，结交了许多朋友，吸收了他们的好经验。回国后，陈宗器担任国际地球物理年中国委员会的学术秘书，花了不少精力主持这项工作。后因国际地球物理年特别委员会制造“两个中国”的阴谋，因而于１９５７年６月我国严正申明退出此组织，但仍按原制定的计划进行多学科的观测与研究。

为科学事业公而忘私

１９４４年夏，日寇把魔爪伸向广西，物理研究所被迫经贵州迁往四川。陈宗器负责该研究所职工、家属、仪器设备。图书等抢运和疏散。沿黔桂路经贵阳再到重庆。职工及家属几经换车到达贵阳，但运输仪器设备及图书的火车被扔在金城江（今河池），虽经多方设法借到数辆汽车，火速抢运，终因抢运不及，被迫把部分仪器设备及图书炸毁，大部分物资几经周折终于到达四川重庆。

上海解放前夕，由于中央研究院及上海办事处的领导人逃往台湾，陈宗器被各研究所公推为上海办事处主任。他不顾一切困难挺身而出，联络中央研究院沪、宁各所抵制国民党胁迫迁往台湾的企图。当时任浙江大学校长的竺可桢为躲避国民党要他去台湾，而从杭州来到上海，陈宗器安排竺可桢在岳阳路中央研究院躲藏。在此期间，成立应变会，陈宗器奔波于长宁路和岳阳路（中央研究院在沪的两个主要地点）负责并组织职工和家属日夜巡逻；解放前几天，还安排职工、家属躲进较坚固的大楼内，以防止流弹伤害。同时还积极参加上海各大学联谊会，共同商讨如何迎接解放。

中国科学院刚筹建时，陈宗器于１９５２年１月兼任办公厅副主任，主管基建、器材、总务等处工作。１９５５年底办公厅改组，兼任管理局局长。他工作非常繁忙，由于劳累，１９５３年初左眼视网膜脱落，在病中仍不忘院里的工作，眼病未能治愈，就又投入到工作中去。

１９５６年，陈宗器辞去中国科学院办公厅副主任的职务，回地球物理研究所参与所的领导工作和地磁研究室的工作。积极为全国地磁台网的建设及地磁工作人员的培养和为组织国际地球物理年活动等忘我的工作。

１９５８年，陈宗器终因积劳成疾病倒了，在协和医院为他切除了胃癌，只休息了半年又投入了紧张的工作。１９５９年，他癌症复发，在病榻上仍不忘所里的工作，几次商及贾普曼（Ｃｈａｐｍａｎ）和巴特尔士（Ｂａｒｔｅｌｓ）合著的《地磁学》一书翻译的进展。病中除了自己仍坚持阅读有关地球物理学的最新文献外，还认真审改学生的论文报告。

陈宗器的一生是勤勤恳恳地为科学事业献身的一生，不论在西北科学考察，还是在其他的科研工作中，不为名利，兢兢业业地、出色地完成各项科研任务，为我国的地球物理事业，特别是我国的地磁事业的开创和发展做出了卓越的贡献。

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测量地磁要素及其随时间和空间的变化，为地磁场的研究提供基本数据。地磁测量可分为陆地磁测、海洋磁测、航空磁测和卫星磁测。根据测量范围的不同，地磁测量又可分为全球性的、区域性的和地方性的。地磁测量可以分为绝对测量和相对测量。它们的目的和所要求的精度不同。

陆地磁测

利用磁力仪在地面上进行地磁测量。一般使用磁偏角仪测量地磁偏角（由天文观测测定地理真北），使用石英丝水平强度磁力仪测量地磁水平强度，使用质子旋进磁力仪测量地磁总强度。用这样一组仪器进行测量,不仅速度快,而且精度高。地磁测点的分布要求尽量均匀，并应设在磁场均匀、没有人为干扰的地方。测点的经纬度是通过天文观测确定的。根据地磁测量的目的和要求，测点又有复测点和普通点之分。复测点的距离一般为二、三百公里，每年复测 1次。复测点的地磁资料主要是用来研究地磁场的长期变化，它在很大程度上弥补了地磁台站少、分布不均匀的缺陷。普通点的距离一般为几十公里，其资料主要用来编绘地磁图。

为了保证地磁资料的精度，不仅要有高精度的地磁仪器，而且要有合理的观测方法。在所有的地磁测量中，陆地磁测资料的精度最高，它不仅可以用来研究地磁场及其长期变化，而且也为研究固体地球物理学、地质和地球物理勘探中的某些问题提供重要的依据。

利用船只携带仪器在海洋进行的地磁测量。主要有 3种形式：一是在无磁性船上安装地磁仪器；二是用普通船只拖曳磁力仪在海洋上测量；三是把海底磁力仪沉入海底进行测量。大规模地进行海洋磁测，是在20世纪初叶。1905～1929年，美国卡内基研究所先后用专门装备起来的船只和卡内基号无磁性船，在太平洋、大西洋和印度洋等海域进行了测量，取得了大量的磁偏角、磁倾角和水平强度资料。1957年以后，苏联利用曙光号无磁性船连续完成了印度洋、太平洋和大西洋的航行，获得大量的地磁资料（包括磁偏角、水平强度、垂直强度和总强度）。

从50年代开始，拖曳式质子旋进磁力仪用于海上测量地磁总强度（电缆长度≥3倍船身长）。70年代末,质子旋进磁力仪才被安置在海底来直接测量地磁场。这样在海洋表面和海底同时测量，就可以得到地磁场的垂直梯度（见海洋磁力测量）。

海洋磁测资料对编制地磁图、以及研究海洋地质和海底资源都有重要的作用。海洋磁测发现了海底条带状磁异常，为板块构造学说提供了重要依据（见板块大地构造学说）。

用飞机携带磁力仪在空中进行的地磁测量，它比陆地磁测和海洋磁测速度快，费用省。

航空磁测可分为两种类型，一种是用磁通门磁力仪，或质子旋进磁力仪，或光泵磁力仪测量地磁场的总强度（标量）;另一种是用磁通门分量磁力仪,或质子旋进分量磁力仪测量地磁场的各个分量，有的测量磁偏角、水平强度和磁倾角，有的测量地磁场的北向强度、东向强度和垂直强度。测量地磁总强度时，飞行高度较低，通常是几十米或几百米，测线也较密，线距为几百米或几千米。为了减少飞机本身产生的磁场对测量结果的影响，要把探头放在机舱外面（见彩图），用一定长度的电缆同飞机联接。测量地磁场分量时，飞行高度为几公里，线距为几十公里。测量地磁场分量的难度比测量其总强度的难度大得多，这是因为不仅要测定探头相对于参考系统的方向，而且要补偿飞机磁场对测量结果的影响。

在进行航空磁测时,除了磁力仪之外,定位和导航是很重要的辅助技术。根据测量的目的和测区的条件，可以使用不同的定位和导航方法，例如可以用地形图和照相机、惯性导航仪和多普勒导航仪，以及高精度的圆系统定位导航.航空磁测数据用模拟记录器或数字磁带来收集，并用微处理机进行处理。

尽管三分量航空磁测的精度低于地面磁测的精度，但它可以在交通不便或不可能进行地面磁测的地区进行测量，为研究这些地区的地磁场及其长期变化提供资料。另外，航空磁测还广泛地应用于金属矿普查、石油普查和地质构造研究等方面（见航空地球物理勘探）。

卫星磁测

把磁力仪放在人造卫星上进行的地磁测量。卫星磁测技术发展迅速，最初只是当卫星飞过地面接收站上空时，卫星才发射信息，目前已使用记忆装置，能获得整个卫星轨道上磁场数据。

1958年，苏联发射了世界上第一颗测量地磁场的卫星（“人造地球卫星”3号）,上面装有磁通门矢量磁力仪，由于不能准确地确定仪器的方向，所以只能得到总强度的资料。以后，苏联和美国又先后发射了几颗飞行不高的测量地磁场的卫星,如美国的“先锋”3号、“宇宙”26号、“宇宙”49号、“宇宙”321号、“奥戈”2号、“奥戈”4号和“奥戈”6号，这些卫星都只携带测量地磁场总强度的磁力仪（质子旋进磁力仪或光泵磁力仪），飞行高度通常是几百公里，能够准确、迅速地测量地磁场总强度。1979年10月30日美国发射了一颗“地磁卫星”，它的轨道通过两极上空，能够覆盖整个地球表面。卫星上除装有光泵磁力仪和磁通门矢量磁力仪外，还装有星象照相机,能较准确地确定卫星的飞行姿态,因而有可能作出较准确的地磁三分量的全球测量。

通过卫星磁测，人们在很短的时间里，就能取得整个地球磁场的资料。根据卫星磁测资料，可以建立全球范围的地磁场模型，研究全球范围的磁异常，并可以研究地磁场的空间结构（见磁层）。

陈宗器著:中国境内地磁观测之总检讨,《学术汇刊》，第1卷，第2期，1944。

A.Zmuda,World Magnetic Survey 1957～1969, IAGABulletin, No.28,1971.