磁體可以產(chǎn)生磁力，形成一個看不見、摸不著的磁場。磁場由許多微小的粒子構(gòu)成。我們怎樣才能“看見”磁場呢？

如何觀察磁場？

在一張白紙上放一塊磁鐵，在紙上撒一些碎鐵屑。輕彈一下白紙，讓碎鐵屑均勻鋪開。

看看發(fā)生了什么？

不一會兒，你會發(fā)現(xiàn)這些碎鐵屑在磁鐵周圍形成了許多條明顯的黑線。并且，越靠近磁極的地方碎鐵屑越多，黑線越密集。

由此，我們可以得到怎樣的結(jié)論？

碎鐵屑在磁鐵周圍形成的黑線被稱為磁感線，磁感線的疏密程度反映了磁場的強弱。磁體兩端、黑線密集的地方就是磁鐵的兩個磁極一一南極和北極。

結(jié)論：磁體兩極的磁場較強，磁體的其他部分磁場較弱。

地球其實就是一個巨大的磁體，它的周圍充滿了強大的磁場。地球磁場主要來源于地核內(nèi)部的液態(tài)鐵。它的地磁南極大致位于地球北極附近，它的地磁北極大致位于地球南極附近。地球赤道處的磁場最弱，兩極的磁場最強。

你可以想象一下，地球內(nèi)部有一塊巨大的磁鐵。這塊磁鐵的南極靠近地理北極，磁鐵的北極靠近地理南極。地球的無數(shù)條磁感線從地理南極出發(fā)，將地球包裹起來，每一條都指向地理北極。

你知道嗎？

地球的磁極并不是固定不動的，它們會隨著時間漸漸變化。許多年以后，地球的南北磁極將會發(fā)生一次顛覆性的翻轉(zhuǎn)。

可以感知地球磁場的動物

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，許多動物都能感應(yīng)到地球磁場的存在。然而，它們究竟是如何利用地球磁場進行長時間遷徙的？直到今天，這依舊是個未解之謎。

多刺龍蝦

生活在大西洋赤道附近的多刺龍蝦與其他龍蝦有點兒不一樣。一般龍蝦的觸須都很短，螯比較大，而多刺龍蝦的蝦須又長又粗，螯卻很小。當(dāng)它們生活的水域水溫下降時，多刺龍蝦會一個接一個，排成螺旋形的隊伍，井然有序地往水溫適宜的區(qū)域爬行。在這個過程中，即使蒙上它們的眼睛，也不會影響它們對于方向的判斷。

彩虹鱒魚

彩虹鱒魚的身材優(yōu)美勻稱，肚子是白色的，背脊上有黑色的小斑點，黃綠色身體的一側(cè)鑲著一道清晰的彩虹條紋。彩虹鱒魚有一種奇特的能力：無論它們長大以后游到什么地方，總會返回到出生地的河流或小溪產(chǎn)卵。它們的體細胞中似乎含有某種磁體，這種磁體像指南針一樣，幫助彩虹鱒魚找到回家的路。

海龜

海龜是世界上最古老的動物之一，早在2億多年前就出現(xiàn)在地球上了。現(xiàn)在，它們主要分布在南太平洋和印度洋海域。海龜天生具有很好的方向感，可以進行長時間遷徙，并且對所在水域的地磁強弱變化非常敏感。

在空中

候鳥

世界上大約有一半鳥類都是候鳥。它們會因為食物短缺、氣候變化、掠食者襲擊和疾病流行等原因進行遷徙。不同種類的候鳥遷徙方式也不一樣。比如，大雁通常需要結(jié)伴飛行幾千千米最終抵達目的地。

不同的候鳥會根據(jù)太陽或星星等天體的方位、地理地貌、風(fēng)向、地磁感應(yīng)等多種因素來辨別方向。

信鴿

信鴿有著超強的遠距離飛行和識路能力。它們對于地磁感應(yīng)高度靈敏，能夠通過地球磁場的強度和磁感線的方向來辨別方向。這使得它們無論在晴天還是雨天都能保持穩(wěn)定的導(dǎo)航能力。

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，信鴿作為信息傳遞工具的作用已大為削弱。然而，它們在一些特殊場合依然發(fā)揮著重要作用。比如，信鴿在戰(zhàn)爭或災(zāi)難時期依然是一種可靠的通信工具。因為它們的飛行不會受到電磁波干擾、無線電信號中斷等因素的影響。

大棕蝠

大棕蝠棲息在房屋頂棚、木質(zhì)水塔等隱蔽的地方。它們有回聲定位能力，可以在漆黑的環(huán)境中短距離飛行。一些科學(xué)家認為，它們也同時具備地磁感知能力，有時候會利用地球磁場進行回巢定向。

導(dǎo)航系統(tǒng)是怎么定位的？

受到動物們的啟發(fā)，人們發(fā)明出一套全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)用來導(dǎo)航。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由至少24顆近地衛(wèi)星組成。這些衛(wèi)星的軌跡幾乎能夠完全覆蓋地球上的每一個角落。任何時間、任何地方，上空都至少有4顆衛(wèi)星監(jiān)測。信號數(shù)據(jù)接收器借助4顆或更多的衛(wèi)星計算出地面與這些衛(wèi)星的距離，從而準(zhǔn)確推算人們所在的位置。

我們假設(shè)地球是一個平面。第一顆衛(wèi)星的位置為x，這時，數(shù)據(jù)接收器會計算這顆衛(wèi)星與你之間的距離為R，然后判斷你應(yīng)該在以×為圓心、R為半徑的圓的任意一點上。

接著，第二顆衛(wèi)星的位置為y，數(shù)據(jù)接收器會計算你與第二顆衛(wèi)星的距離，判斷你應(yīng)該位于下圖中，兩個圓交點所在的位置。

然后，第三顆衛(wèi)星位于z，再根據(jù)以上方法，畫出一個圓……這樣，就可以確定你的位置在三個圓的交點上。然而，實際情況下，地球并不是一個平面，而是一個球體。所以，需要4顆衛(wèi)星才能更加準(zhǔn)確地判斷你的位置。

想象一下，爸爸帶著你開車從家出發(fā)去游樂場，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將按照下面的步驟工作：

全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是不同專業(yè)的工程師合作研究的結(jié)晶。機械工程師負責(zé)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在太空環(huán)境中順利運行；航天航空工程師規(guī)劃衛(wèi)星的布局：軟件工程師負責(zé)撰寫程序，傳輸信號：電氣工程師專注于電力供應(yīng)、集成電路板設(shè)計等工作。