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威廉吉尔伯特并不像佩雷格里鲁斯那样爱在上班时间划水，而是在业余时间完成了磁学研究，毕竟他的老板不是安茹的查尔斯，而是都铎王朝的伊丽莎白。
% f' M) z+ t" V G7 D1 h 他是一位多才多艺的医生，当说英语的他在1600年用晦涩难懂的拉丁文发表了他那科学史上高山仰止的作品《论磁学》时，他正处于事业最春风得意的一年。那一年，他成为了英国历史上最著名的君主伊丽莎白一世的御医，虽然他的老板正在走向她生命的尽头。 : X7 S; p2 u& ^* \2 i
伊丽莎白一世在描述威廉吉尔伯特的工作之前，我们有必要先介绍一些地磁学的基本概念和十六世纪末年，风靡欧洲如火如荼的经度测定竞赛。这是磁学的历程第一次和时代的主旋律，同呼吸共命运。
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d+ _( d+ }# Q4 L" H; f# V% n# h 下面首先介绍地磁学的一些基本概念，经度测定竞赛留到下一集再讲。 9 I6 u. B/ U+ r+ L& U, W( Q
初二的时候我们就知道力作为一种矢量，有大小和方向，那么要描述地磁场，也可以通过在地磁场当中的受力来描述，但在漫长的历史演变中，由于大航海运动时期的实际需求，即更方便用指南针进行导航的术语，如今我们倾向于延续历史传统，通过磁场三要素来描述地磁场：即磁偏角，磁倾角，还有磁场强度。
; P0 f; p( S# V8 T( t K- c* W4 m 磁场三要素磁偏角是一个非常显而易见的物理量。 指南针沿磁力线指向磁极上的北极。 十一世纪时，王安石变法的得力干将，尔后更以中国第一位科学家名留青史的沈括就意识到指南针指向的点与地球的地理极点并不相同。因为地理北极可以直接在北极星下面找到，但指南针并不完全指向这个点。 沈括在他的1088年编写的《梦溪笔谈》中写到了磁偏角的存在。到十五世纪初，欧洲的海员也普遍知道这一点。 # f# S; Y3 Z! ^3 L, ~/ J0 n/ ?5 n) I
! i' f5 M# n% v1 O* ] 沈括如今，磁子午线和地理子午线之间的差异角度被称为磁偏角。 按照惯例，如果你在北半球的东边，你的磁偏角是正的， 在西边则是负的。 偏差会根据你在地球上的位置而变化。但当年威廉吉尔伯特没有预料到的是，即使你保持其他变量不变，它也会随时间不断改变。 6 k$ e7 ^* m- ~" F5 u4 o, Z" Q
2 |: R- V3 u; N) B4 H# ` 如今随着时间的推移去测量它，你会发现磁极本身不仅会移动，而且指南针响应的磁场线也会移动。 这是违反直觉的，特别是如果你还记得中学物理书上那个展示磁铁磁场的试验，在一张铺满铁屑的白纸上放上一根条形磁铁。铁屑将沿着磁铁的磁力线以极其精确的方式排列，在两极收束。但是在地球的表面，磁感线不像白纸上那样整洁。它们有弹性，容易发生畸变。几十年来，这些变化可能是戏剧性的。例如，现代研究表明1653年伦敦的磁偏角是正的，到了1669年，它就变成负的了，而到了2018年，又处在了正的情况。 $ _$ Z7 @% ~( L1 b
而磁倾角则是后来被发现的，其具体发现者是大航海时代的何人已经难以考证。目前我能查到的资料只知道1576年在英格兰，人们已经开始进行零星的测量，最终这一行为在1581年由伊丽莎白时期的水手罗伯特.诺曼撰写的《新事物》出版后，获得了社会广泛关注。当然，即使突然爆红，在很长的一段时间里，C位依然是属于磁偏角的，在一百年多年后，牛顿的好基友，彗星先生哈雷于1702年绘制出第一幅全球范围的磁偏角等值线地图时，他依然冷落了磁倾角的存在。 3 m- i1 ]# u, w4 z v* e4 R( _
在海上度过了几十年的时光之后，诺曼成为了伦敦的一家大型航海设备制造商的老板。 他在磁倾角方面的革命性工作源于他多年来对他所制造的指南针的实验。他发现，如果你的指南针在球体中自由移动并将其指向地平线，它将被地球的磁场向上或向下拉动，这取决于你与磁赤道的相对位置。 例如在伦敦，诺曼测量出的磁倾角是71度，50分。 而在赤道，它根本没有倾斜，保持水平。 在我们今天称之为北极的地方，它将直接指向下方，并在南极直接指向天空。 , _. m! V" I7 K6 U6 G$ b! t* \9 z0 i
亚历山大洪堡而对于磁场强度，由于测定地磁场中受力大小的绝对值会与你使用的仪器有关，所以它的全球监测网络与标准的建立就要等到十九世纪的著名地理学家，博物学家，亚历山大.冯.洪堡来完成了，这个我们留到以后再谈。
% U, C6 \; K# ]( h 如今中国学术圈很多理工科大老板的第一桶金，就是他们年轻时候申请到的洪堡基金的留学奖学金，而后他们也获得了一个共同的名字：洪堡学者。 . d4 e9 A1 }2 k2 G+ q( |- I
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