Sadržaj članka

MAGNETNO POLJE ZEMLJE. Većina planeta u Sunčevom sistemu u određenoj mjeri ima magnetna polja. U opadajućem dipolnom magnetnom momentu na prvom mjestu su Jupiter i Saturn, zatim Zemlja, Merkur i Mars, au odnosu na Zemljin magnetni moment vrijednost njihovih momenata je 20.000, 500, 1, 3/5000 3/ 10000. Dipolni magnetni moment Zemlje 1970. bio je 7,98·10 25 G/cm 3 (ili 8,3·10 22 A.m 2), smanjujući se tokom decenije za 0,04·10 25 G/cm 3 . Prosječna jačina polja na površini je oko 0,5 Oe (5 10 -5 T). Oblik glavnog magnetnog polja Zemlje na udaljenostima manjim od tri radijusa je blizak polju ekvivalentnog magnetnog dipola. Njegov centar je pomeren u odnosu na centar Zemlje u pravcu 18° S. geografske širine. i 147,8° E. e. Osa ovog dipola je nagnuta prema osi rotacije Zemlje za 11,5°. Pod istim uglom, geomagnetski polovi su odvojeni od odgovarajućih geografskih polova. Istovremeno, južni geomagnetski pol nalazi se na sjevernoj hemisferi. Trenutno se nalazi blizu geografskog sjevernog pola Zemlje u sjevernom Grenlandu. Njegove koordinate su j = 78,6 + 0,04° T NL, l = 70,1 + 0,07° T W, gdje je T broj decenija od 1970. Na sjevernom magnetskom polu, j = 75° S, l = 120,4°E (na Antarktiku). Prave linije magnetnog polja Zemljinog magnetnog polja su u prosjeku blizu linijama sile ovog dipola, razlikuju se od njih po lokalnim nepravilnostima povezanim s prisustvom magnetiziranih stijena u kori. Kao rezultat sekularnih varijacija, geomagnetski pol precesira u odnosu na geografski pol sa periodom od oko 1200 godina. Na velikim udaljenostima, Zemljino magnetsko polje je asimetrično. Pod uticajem toka plazme (sunčevog vetra) koji emituje sa Sunca, Zemljino magnetno polje se iskrivljuje i dobija „rep“ u pravcu od Sunca, koji se proteže stotinama hiljada kilometara, nadilazeći orbitu planete. Mjesec.

Poseban dio geofizike koji proučava porijeklo i prirodu Zemljinog magnetnog polja naziva se geomagnetizam. Geomagnetizam razmatra probleme nastanka i evolucije glavne, konstantne komponente geomagnetno polje, priroda varijabilne komponente (oko 1% glavnog polja), kao i struktura magnetosfere - gornji slojevi magnetizirane plazme zemljine atmosfere u interakciji sa solarnim vjetrom i štiteći Zemlju od kosmičkog prodornog zračenja. Važan zadatak je proučavanje zakonitosti varijacija geomagnetskog polja, budući da su one uzrokovane vanjskim utjecajima povezanim prvenstveno sa sunčevom aktivnošću. .

Poreklo magnetnog polja.

Opažene osobine Zemljinog magnetnog polja su u skladu sa konceptom njegovog nastanka zahvaljujući hidromagnetnom dinamo mehanizmu. U ovom procesu, početno magnetsko polje se pojačava kao rezultat kretanja (obično konvektivnih ili turbulentnih) električno provodljive materije u tečnom jezgru planete ili u plazmi zvijezde. Na temperaturi supstance od nekoliko hiljada K, njena vodljivost je dovoljno visoka da konvektivna kretanja koja se javljaju čak i u slabo magnetizovanom mediju mogu pobuđivati ​​promenljive električne struje koje, u skladu sa zakonima elektromagnetne indukcije, mogu stvoriti nova magnetna polja. Prigušenje ovih polja ili stvara toplotnu energiju (prema Jouleovom zakonu) ili dovodi do pojave novih magnetnih polja. Ovisno o prirodi pokreta, ova polja mogu ili oslabiti ili ojačati izvorna polja. Za jačanje polja dovoljna je određena asimetrija pokreta. Dakle, neophodan uslov za hidromagnetski dinamo je samo prisustvo kretanja u provodnom mediju, a dovoljan uslov je prisustvo određene asimetrije (heličnosti) unutrašnjih tokova medija. Kada su ovi uslovi ispunjeni, proces pojačanja se nastavlja sve dok džulovi toplotni gubici, koji rastu sa povećanjem jačine struje, ne uravnoteže priliv energije usled hidrodinamičkih kretanja.

Dinamo efekat - samopobuda i održavanje magnetnih polja u stacionarnom stanju zbog kretanja provodljive tekućine ili plinovite plazme. Njegov mehanizam je sličan stvaranju električne struje i magnetnog polja u samopobuđenom dinamu. Dinamo efekat je povezan s nastankom vlastitih magnetnih polja Sunca Zemlje i planeta, kao i njihovih lokalnih polja, na primjer, polja mrlja i aktivnih područja.

Komponente geomagnetskog polja.

Zemljino magnetno polje (geomagnetno polje) može se podijeliti na sljedeća tri glavna dijela.

1. Glavno magnetsko polje Zemlje, koje doživljava spore promjene vremena (sekularne varijacije) sa periodima od 10 do 10.000 godina, koncentrisano je u intervalima od 10–20, 60–100, 600–1200 i 8000 godina. Ovo posljednje je povezano s promjenom dipolnog magnetskog momenta za faktor od 1,5-2.

2. Svjetske anomalije - odstupanja od ekvivalentnog dipola do 20% intenziteta pojedinih područja karakterističnih veličina do 10.000 km. Ova anomalna polja doživljavaju sekularne varijacije koje dovode do promjena tokom vremena tokom mnogo godina i stoljeća. Primjeri anomalija: Brazilska, Kanadska, Sibirska, Kurska. U toku sekularnih varijacija, svjetske anomalije se pomiču, raspadaju i ponovo pojavljuju. Na niskim geografskim širinama postoji zapadni pomak u geografskoj dužini brzinom od 0,2° godišnje.

3. Magnetna polja lokalnih područja vanjskih školjki u dužini od nekoliko do stotina kilometara. Nastaju zbog magnetizacije stijena u gornjem sloju Zemlje, koje čine zemljinu koru i nalaze se blizu površine. Jedna od najmoćnijih je Kurska magnetna anomalija.

4. Promjenjivo magnetsko polje Zemlje (takođe zvano eksterno) je određeno izvorima u obliku strujnih sistema koji se nalaze izvan zemljine površine iu njenoj atmosferi. Glavni izvori takvih polja i njihovih promjena su korpukularni tokovi magnetizirane plazme koji dolaze sa Sunca zajedno sa solarnim vjetrom i formiraju strukturu i oblik Zemljine magnetosfere.

Struktura magnetnog polja Zemljine atmosfere.

Na magnetsko polje Zemlje utiče tok magnetizovane solarne plazme. Kao rezultat interakcije sa Zemljinim poljem, formira se vanjska granica magnetskog polja blizu Zemlje, nazvana magnetopauza. Ograničava Zemljinu magnetosferu. Usljed utjecaja solarnih korpuskularnih tokova, veličina i oblik magnetosfere se konstantno mijenjaju, a nastaje naizmjenično magnetsko polje, određeno vanjskim izvorima. Njegova varijabilnost duguje svoje porijeklo trenutnim sistemima koji se razvijaju na različitim visinama od nižih slojeva jonosfere do magnetopauze. Promjene Zemljinog magnetskog polja tokom vremena, uzrokovane različitim razlozima, nazivaju se geomagnetnim varijacijama, koje se razlikuju i po trajanju i po lokalizaciji na Zemlji i u njenoj atmosferi.

Magnetosfera je područje blizu Zemlje koje kontroliše Zemljino magnetno polje. Magnetosfera nastaje kao rezultat interakcije Sunčevog vjetra sa plazmom gornje atmosfere i Zemljinim magnetnim poljem. Oblik magnetosfere je šupljina i dugačak rep, koji ponavljaju oblik linija magnetnog polja. Podsolarna tačka je u prosjeku na udaljenosti od 10 Zemljinih radijusa, a rep magneta se proteže izvan orbite Mjeseca. Topologija magnetosfere određena je područjima prodora solarne plazme u magnetosferu i prirodom strujnih sistema.

Formira se rep magnetosfere linije sile Zemljinog magnetskog polja, koje izlaze iz polarnih oblasti i izdužuju se pod dejstvom sunčevog vetra za stotine Zemljinih radijusa od Sunca do noćne strane Zemlje. Kao rezultat toga, plazma solarnog vjetra i solarnih korpuskularnih tokova, takoreći, teku oko Zemljine magnetosfere, dajući joj neobičan oblik repa. U repu magneta, na velikim udaljenostima od Zemlje, intenzitet Zemljinog magnetnog polja, a samim tim i njihova zaštitna svojstva, su oslabljeni, a neke čestice solarne plazme mogu prodrijeti i ući u Zemljinu magnetosferu i magnetne zamke radijacioni pojasevi. Prodire u glavni dio magnetosfere u područje ovala aurore pod uticajem promenljivog pritiska Sunčevog vetra i međuplanetarnog polja, rep služi kao mesto za formiranje tokova taložnih čestica koje izazivaju aurore i auroralne struje. Magnetosfera je odvojena od međuplanetarnog prostora magnetopauzom. Duž magnetopauze, čestice korpuskularnih tokova teku oko magnetosfere. Uticaj solarnog vjetra na Zemljino magnetsko polje je ponekad vrlo jak. magnetopauza – vanjska granica Zemljine (ili planetarne) magnetosfere, na kojoj je dinamički pritisak sunčevog vjetra uravnotežen pritiskom vlastitog magnetnog polja. Sa tipičnim parametrima solarnog vjetra, podsolarna tačka je 9-11 Zemljinih radijusa udaljena od centra Zemlje. Tokom perioda magnetnih poremećaja na Zemlji, magnetopauza može ići izvan geostacionarne orbite (6,6 Zemljinih radijusa). Kada je solarni vjetar slab, podsolarna tačka je na udaljenosti od 15-20 Zemljinih radijusa.

Sunčan vetar -

odliv plazme solarne korone u međuplanetarni prostor. Na nivou Zemljine orbite, prosječna brzina čestica sunčevog vjetra (protona i elektrona) je oko 400 km/s, broj čestica je nekoliko desetina po 1 cm 3 .

Magnetna oluja.

Lokalne karakteristike magnetnog polja se mijenjaju i fluktuiraju ponekad po mnogo sati, a zatim se vraćaju na prethodni nivo. Ovaj fenomen se zove magnetna oluja. Magnetne oluje često počinju iznenada i širom svijeta u isto vrijeme.

geomagnetske varijacije.

Promjene Zemljinog magnetnog polja tokom vremena pod utjecajem različitih faktora nazivaju se geomagnetne varijacije. Razlika između uočene vrijednosti jačine magnetnog polja i njegove prosječne vrijednosti tokom bilo kojeg dugog vremenskog perioda, na primjer, mjesec ili godina, naziva se geomagnetska varijacija. Prema zapažanjima, geomagnetske varijacije se kontinuirano mijenjaju u vremenu, a takve promjene su često periodične.

dnevne varijacije. Dnevne varijacije u geomagnetnom polju se javljaju redovno, uglavnom zbog strujanja u Zemljinoj jonosferi uzrokovanih promjenama u osvjetljenju Zemljine jonosfere Suncem tokom dana.

nepravilne varijacije. Nepravilne varijacije u magnetnom polju nastaju zbog uticaja toka solarne plazme (solarne vjetar) na Zemljinoj magnetosferi, kao i promjene unutar magnetosfere i interakcija magnetosfere sa jonosferom.

Varijacije od 27 dana. 27-dnevne varijacije postoje kao tendencija ponavljanja povećanja geomagnetne aktivnosti svakih 27 dana, što odgovara periodu rotacije Sunca u odnosu na posmatrača Zemlje. Ovaj obrazac je povezan sa postojanjem dugovječnih aktivnih područja na Suncu, uočenih tokom nekoliko rotacija Sunca. Ovaj obrazac se manifestuje u obliku 27-dnevnog ponavljanja magnetne aktivnosti i magnetnih oluja.

Sezonske varijacije. Sezonske varijacije u magnetnoj aktivnosti pouzdano se otkrivaju na osnovu mjesečnih prosječnih podataka o magnetskoj aktivnosti dobijenih obradom opservacija tokom nekoliko godina. Njihova amplituda raste sa porastom ukupne magnetske aktivnosti. Utvrđeno je da sezonske varijacije magnetne aktivnosti imaju dva maksimuma, koji odgovaraju periodima ekvinocija, i dva minimuma, koji odgovaraju periodima solsticija. Razlog za ove varijacije je formiranje aktivnih regija na Suncu, koje su grupisane u zonama od 10 do 30° sjeverne i južne heliografske širine. Stoga je u periodima ekvinocija, kada se ravni Zemljinog i Sunčevog ekvatora poklapaju, Zemlja najizloženija djelovanju aktivnih područja na Suncu.

11 godina varijacija. Veza između solarne aktivnosti i magnetske aktivnosti se najjasnije manifestuje kada se uporede duge serije zapažanja koja su višestruki od 11-godišnjih perioda solarne aktivnosti. Najpoznatija mjera solarne aktivnosti je broj sunčevih pjega. Utvrđeno je da u godinama maksimalnog broja sunčevih pjega i magnetna aktivnost dostiže svoju maksimalnu vrijednost, međutim porast magnetne aktivnosti nešto zaostaje u odnosu na rast sunčeve, tako da u prosjeku ovo kašnjenje je jedna godina.

Dobne varijacije- spore varijacije elemenata zemaljskog magnetizma sa periodima od nekoliko godina ili više. Za razliku od dnevnih, sezonskih i drugih varijacija vanjskog porijekla, sekularne varijacije su povezane s izvorima koji leže unutar Zemljinog jezgra. Amplituda sekularnih varijacija dostiže desetine nT/godišnje; promjene u prosječnim godišnjim vrijednostima takvih elemenata nazivaju se sekularna varijacija. Izolinije sekularnih varijacija koncentrisane su oko nekoliko tačaka - centara ili žarišta sekularnih varijacija, u tim centrima veličina sekularne varijacije dostiže svoje maksimalne vrijednosti.

Radijacijski pojasevi i kosmički zraci.

Radijacioni pojasevi Zemlje su dva regiona najbližeg svemirskog prostora, koji okružuju Zemlju u obliku zatvorenih magnetnih zamki.

Sadrže ogromne tokove protona i elektrona zarobljenih dipolnim magnetskim poljem Zemlje. Zemljino magnetsko polje ima snažan utjecaj na električno nabijene čestice koje se kreću u svemiru blizu Zemlje. Dva su glavna izvora ovih čestica: kosmičke zrake, tj. energetski (od 1 do 12 GeV) elektroni, protoni i jezgra teških elemenata koji pristižu skoro svjetlosnim brzinama, uglavnom iz drugih dijelova Galaksije. I korpuskularni tokovi manje energetski nabijenih čestica (10 5 -10 6 eV) koje izbacuje Sunce. U magnetskom polju, električne čestice se kreću spiralno; putanja čestice, takoreći, vijuga oko cilindra, duž čije ose prolazi linija sile. Radijus ovog imaginarnog cilindra zavisi od jačine polja i energije čestica. Što je veća energija čestice, veći je radijus (naziva se Larmorov radijus) za datu jačinu polja. Ako je Larmorov radijus mnogo manji od radijusa Zemlje, čestica ne dopire do njene površine, već je zarobljena Zemljinim magnetskim poljem. Ako je Larmorov radijus mnogo veći od polumjera Zemlje, čestica se kreće kao da nema magnetnog polja, čestice prodiru u Zemljino magnetsko polje u ekvatorijalnim područjima ako je njihova energija veća od 10 9 eV. Takve čestice napadaju atmosferu i, sudarajući se s njenim atomima, izazivaju nuklearne transformacije koje proizvode određene količine sekundarnih kosmičkih zraka. Ove sekundarne kosmičke zrake već se registruju na površini Zemlje. Za proučavanje kosmičkih zraka u njihovom izvornom obliku (primarni kosmički zraci), oprema se podiže na raketama i umjetnim zemaljskim satelitima. Otprilike 99% energetskih čestica koje "probijaju" Zemljin magnetni ekran su kosmički zraci galaktičkog porijekla, a samo oko 1% se formira na Suncu. Zemljino magnetsko polje sadrži ogroman broj energetskih čestica, i elektrona i protona. Njihova energija i koncentracija zavise od udaljenosti do Zemlje i geomagnetske širine. Čestice ispunjavaju, takoreći, ogromne prstenove ili pojaseve koji pokrivaju Zemlju oko geomagnetnog ekvatora.

Edward Kononovich

Zemljino magnetsko polje je formacija koju stvaraju izvori unutar planete. Predmet je proučavanja odgovarajućeg dijela geofizike. Dalje, pogledajmo pobliže šta je Zemljino magnetsko polje, kako se formira.

opće informacije

Nedaleko od površine Zemlje, otprilike na udaljenosti od tri njena poluprečnika, linije sile iz magnetnog polja raspoređene su u sistem "dva polarna naelektrisanja". Ovdje je područje koje se zove "plazma sfera". Sa udaljavanjem od površine planete, povećava se uticaj protoka jonizovanih čestica iz solarne korone. To dovodi do kompresije magnetosfere sa strane Sunca, i obrnuto, Zemljino magnetsko polje se izvlači sa suprotne, sjenčane strane.

plazma sfera

Opipljivo djelovanje na površinsko magnetsko polje Zemlje ima usmjereno kretanje nabijenih čestica u gornjim slojevima atmosfere (jonosfera). Lokacija potonjeg je od stotinu kilometara i više od površine planete. Zemljino magnetsko polje drži plazmasferu. Međutim, njegova struktura snažno ovisi o aktivnosti solarnog vjetra i njegovoj interakciji sa potpornim slojem. A učestalost magnetnih oluja na našoj planeti je posljedica sunčevih baklji.

Terminologija

Postoji koncept "magnetne ose Zemlje". Ovo je prava linija koja prolazi kroz odgovarajuće polove planete. "Magnetski ekvator" je veliki krug ravni okomit na ovu osu. Vektor na njemu ima smjer blizak horizontali. Prosječni intenzitet Zemljinog magnetnog polja značajno ovisi o geografskom položaju. To je otprilike jednako 0,5 Oe, odnosno 40 A / m. Na magnetnom ekvatoru isti indikator je približno 0,34 Oe, a kod polova blizu 0,66 Oe. U nekim anomalijama planete, na primjer, unutar Kurske anomalije, indikator je povećan i iznosi 2 Oe. linije Zemljine magnetosfere sa složenom strukturom, projektovane na njenu površinu i konvergirane na sopstvenim polovima, nazivaju se "magnetnim meridijanima".

Priroda pojave. Pretpostavke i nagađanja

Ne tako davno, pretpostavka o povezanosti nastanka Zemljine magnetosfere i strujnog toka u jezgru od tekućeg metala, koja se nalazi na udaljenosti od četvrtine ili trećine radijusa naše planete, dobila je pravo na postojanje. Naučnici imaju pretpostavku o takozvanim "telurskim strujama" koje teku u blizini zemljine kore. Treba reći da s vremenom dolazi do transformacije formacije. Zemljino magnetsko polje se mnogo puta promijenilo u proteklih sto osamdeset godina. To je fiksirano u okeanskoj kori, a o tome svjedoče studije remanentne magnetizacije. Poređenjem presjeka s obje strane okeanskih grebena utvrđuje se vrijeme divergencije ovih dionica.

Zemljin magnetski pomak

Položaj ovih dijelova planete nije konstantan. Činjenica njihovog raseljavanja bilježi se još od kraja devetnaestog vijeka. Na južnoj hemisferi, magnetni pol se za to vreme pomerio za 900 km i završio u Indijskom okeanu. Slični procesi se odvijaju i u sjevernom dijelu. Ovdje se pol pomiče prema magnetnoj anomaliji u istočnom Sibiru. Od 1973. do 1994. godine, udaljenost kojom se dionica kretala ovdje je bila 270 km. Ovi unaprijed izračunati podaci su kasnije potvrđeni mjerenjima. Prema najnovijim podacima, brzina magnetnog pola sjeverne hemisfere značajno je porasla. Porastao je sa 10 km/godišnje sedamdesetih godina prošlog vijeka na 60 km/godišnje početkom ovog stoljeća. Istovremeno, jačina Zemljinog magnetnog polja opada neravnomjerno. Dakle, u protekle 22 godine ona je na nekim mjestima smanjena za 1,7%, a negdje za 10%, mada ima i područja gdje je, naprotiv, povećana. Ubrzanje u pomaku magnetnih polova (za otprilike 3 km godišnje) daje razlog za pretpostavku da njihovo kretanje danas uočeno nije ekskurzija, ovo je još jedna inverzija.

To posredno potvrđuje i povećanje takozvanih "polarnih praznina" na jugu i sjeveru magnetosfere. Jonizirani materijal solarne korone i svemira brzo prodire u rezultirajuće produžetke. Od toga se sve veća količina energije skuplja u subpolarnim područjima Zemlje, što je samo po sebi ispunjeno dodatnim zagrijavanjem polarnih ledenih kapa.

Koordinate

Nauka koja proučava kosmičke zrake koristi koordinate geomagnetnog polja, nazvanog po naučniku McIlwainu. On je prvi predložio njihovu upotrebu, budući da se zasnivaju na modifikovanim varijantama aktivnosti naelektrisanih elemenata u magnetskom polju. Za tačku se koriste dvije koordinate (L, B). Oni karakteriziraju magnetnu ljusku (McIlwain parametar) i indukciju polja L. Potonji je parametar jednak omjeru prosječne udaljenosti sfere od centra planete do njenog polumjera.

"magnetna inklinacija"

Prije nekoliko hiljada godina, Kinezi su došli do nevjerovatnog otkrića. Otkrili su da se magnetizirani objekti mogu postaviti u određenom smjeru. A sredinom šesnaestog veka, Georg Kartman, nemački naučnik, napravio je još jedno otkriće u ovoj oblasti. Tako se pojavio koncept "magnetne inklinacije". Ovaj naziv označava ugao odstupanja strelice gore ili dole od horizontalne ravni pod uticajem magnetosfere planete.

Iz istorije istraživanja

U području sjevernog magnetskog ekvatora, koje se razlikuje od geografskog, sjeverni kraj se spušta, a na jugu, naprotiv, ide gore. Godine 1600. engleski liječnik William Gilbert prvi je iznio pretpostavke o prisutnosti Zemljinog magnetnog polja, koje je uzrokovalo određeno ponašanje prethodno namagnetiziranih objekata. U svojoj knjizi opisao je eksperiment s loptom opremljenom željeznom strijelom. Kao rezultat istraživanja došao je do zaključka da je Zemlja veliki magnet. Eksperimente je izveo i engleski astronom Henry Gellibrant. Kao rezultat svojih zapažanja, došao je do zaključka da je magnetsko polje Zemlje podložno sporim promjenama.

José de Acosta opisao je mogućnost korištenja kompasa. Ustanovio je i razliku između magnetnog i sjevernog pola, a u njegovoj čuvenoj Istoriji (1590.) je potkrijepljena teorija linija bez magnetske devijacije. Kristofor Kolumbo je također dao značajan doprinos proučavanju pitanja koje se razmatra. On je vlasnik otkrića nedosljednosti magnetske deklinacije. Transformacije se vrše ovisno o promjenama geografskih koordinata. Magnetna deklinacija je ugao odstupanja strelice od pravca sjever-jug. U vezi s otkrićem Kolumba, istraživanja su se intenzivirala. Informacije o tome šta je Zemljino magnetsko polje bile su izuzetno neophodne za navigatore. M. V. Lomonosov je takođe radio na ovom problemu. Za proučavanje zemaljskog magnetizma, preporučio je izvođenje sistematskih posmatranja koristeći stalne tačke (poput opservatorija) za to. Takođe je, prema Lomonosovu, bilo veoma važno da se to izvede na moru. Ova ideja velikog naučnika ostvarena je u Rusiji šezdeset godina kasnije. Otkriće magnetnog pola u kanadskom arhipelagu pripada engleskom polarnom istraživaču Johnu Rossu (1831). A 1841. otkrio je i drugi pol planete, ali već na Antarktiku. Hipotezu o porijeklu Zemljinog magnetnog polja iznio je Carl Gauss. Ubrzo je dokazao i da se najvećim dijelom napaja iz izvora unutar planete, ali razlog za njegova mala odstupanja je u vanjskom okruženju.

Zemljino magnetsko polje.

Glavna pitanja o kojima se raspravljalo na predavanju:

1. Priroda geomagnetizma.

2. Elementi Zemljinog magnetnog polja.

3. Struktura geomagnetnog polja.

4. Magnetosfera i radijacioni pojasevi Zemlje.

5. Sekularne varijacije geomagnetskog polja.

6. Anomalije geomagnetnog polja.

1. Priroda geomagnetizma. Terestrički magnetizam ili geomagnetizam je svojstvo Zemlje kao nebeskog tijela, koje određuje postojanje magnetskog polja oko nje. Geomagnetologija je nauka o Zemlji.

Teorija hidromagnetnog dinama zasniva se na činjenici koju su utvrdili geofizičari da se na dubini od 2900 km nalazi „tečno“ vanjsko jezgro Zemlje sa dobrom električnom provodljivošću (106–105 S/m).

Ideju o hidromagnetnom dinamu prvi je predložio Larmor u Engleskoj 1919. kako bi objasnio magnetizam Sunca. U Terrestrial Magnetism (1947), sovjetski fizičar Ya. I. Frenkel je izrazio ideju da je toplotna konvekcija u Zemljinom jezgru upravo uzrok koji aktivira hidromagnetski dinamo Zemljinog jezgra.

Glavne odredbe hipoteze o hidromagnetnom dinamo su sljedeće.

1. Zbog takozvanog žiromagnetnog (od grč. Gyro - okrećem, kružim) efekta i rotacije Zemlje tokom njenog formiranja moglo bi nastati veoma slabo magnetno polje. Giromagnetski efekat je magnetizacija feromagnetnih tela usled njihove rotacije i njihove rotacije pod određenim uslovima magnetizacije. U žiromagnetskom efektu nalazi se veza između mehaničkih i magnetskih momenata atoma.

2. Prisustvo slobodnih elektrona u jezgru i rotacija Zemlje u tako slabom magnetskom polju doveli su do indukcije vrtložnih električnih struja u jezgru.

3. Indukovane vrtložne struje, zauzvrat, stvaraju (generišu) magnetno polje, kao što se dešava u dinamima. Povećanje Zemljinog magnetnog polja trebalo bi dovesti do novog povećanja vrtložnih struja u jezgru, a potonje - do povećanja magnetnog polja.

4. Proces sličan regeneraciji traje sve dok se disipacija energije zbog viskoznosti jezgra i njegovog električnog otpora ne kompenzira dodatnom energijom vrtložnih struja i drugih uzroka.

Dakle, prema Frenkelu, Zemljino jezgro je neka vrsta prirodnog turbogeneratora. Ulogu turbine u njoj igraju toplinski tokovi: oni podižu velike mase rastopljenog metala, koji ima svojstvo tekućine, prema gore duž polumjera iz crijeva jezgra. Hladnije, a samim tim i teže čestice gornjih slojeva tonu prema dolje. Coriolisova sila ih "okreće" oko Zemljine ose, formirajući tako džinovske zavojnice unutar "zemaljskog dinamo". U ovim zatvorenim strujama vrućeg metala, kao u namotajima žice na sidru običnog dinamo, mora da je odavno nastala indukcijska struja. Postepeno je magnetizirao Zemljino jezgro. Početno vrlo slabo magnetno polje se povećavalo sve dok nije dostiglo svoju graničnu vrijednost tokom vremena. Ova granica je dostignuta u dalekoj prošlosti. I iako Zemljin turbogenerator nastavlja da radi, kinetička energija strujanja tečnih metala se više ne troši na magnetizaciju Zemljinog jezgra, već se u potpunosti pretvara u toplotu.

Magnetno polje Zemlje postoji oko 3 milijarde godina, što je oko 1,5 milijardi godina manje od njenog uzrasta. To znači da nije bio relikt i da, u odsustvu mehanizma za obnavljanje, ne bi mogao postojati kroz čitavu geološku istoriju Zemlje.

2. Elementi Zemljinog magnetnog polja. U svakoj tački na površini Zemlje, magnetsko polje karakterizira vektor ukupnog intenziteta Hm, čija veličina i smjer određuju tri elementa zemaljskog magnetizma; horizontalna komponenta napetosti H, magnetna deklinacija D i inklinacija I. Magnetna deklinacija je ugao u horizontalnoj ravni između geografskog i magnetnog meridijana; magnetni nagib je ugao u vertikalnoj ravni između horizontalne ravni i pravca punog vektora Ht.

Veličine H, X, Y, Z, D i I nazivaju se elementi terestričkog magnetizma, dok se elementi H, X, Y i Z nazivaju komponentama sile zemaljskog magnetskog polja, a D i I ugaoni.

Puni vektor Zemljinog magnetnog polja Ht, njegove komponente sile H, X, Y i Z imaju dimenziju A/m, deklinacija D i inklinacija I su ugaoni stepeni, minute i sekunde. Snaga Zemljinog magnetnog polja je relativno niska: ukupni vektor Hm varira od 52,5 A/m na polu do 26,3 A/m na ekvatoru.

Rice. 5.1 - Elementi zemaljskog magnetizma

Apsolutne vrijednosti elemenata zemaljskog magnetizma su male, pa se za njihovo mjerenje koriste visokoprecizni instrumenti - magnetometri i magnetni variometri; postoje variometri za merenje vrednosti H i vrednosti Z. Koriste se putujuće magnetne stanice opremljene složenim optičko-mehaničkim i kvantnim magnetometrima. Linije koje spajaju na karti tačke sa istom deklinacijom D nazivaju se izogoni, sa istim nagibom I - izoklinama, sa istim H ili Z - izodinama horizontalnih ili vertikalnih komponenti ukupnog vektora intenziteta Ht i sa istim X ili Y - izodine sjeverne ili istočne komponente. Vrijednosti elemenata zemaljskog magnetizma se kontinuirano mijenjaju u vremenu i stoga se magnetne karte ažuriraju svakih pet godina.

3. Struktura geomagnetnog polja. Zemljino magnetsko polje je heterogeno po svojoj strukturi. Sastoji se iz dva dijela: konstantnih i varijabilnih polja. Konstantno polje je uzrokovano unutrašnjim izvorima magnetizma; Izvori naizmjeničnog polja su električne struje u gornjim slojevima atmosfere - jonosferi i magnetosferi. Zauzvrat, konstantno magnetno polje je inherentno nehomogeno i sastoji se od nekoliko dijelova. Stoga, općenito, Zemljino magnetsko polje se sastoji od sljedećih polja:

Ht = Ali + Hm + Ha + Hv + δH, (5.1)

gdje je Nt jačina Zemljinog magnetnog polja; Ho je intenzitet dipolnog polja stvorenog homogenom magnetizacijom globusa; Nm je intenzitet nedipolnog, ili kontinentalnog, polja, stvorenog unutrašnjim uzrocima zbog heterogenosti dubokih slojeva Zemlje; Na je intenzitet anomalnog polja stvorenog različitom magnetizacijom gornjih dijelova zemljine kore; Hb - jačina polja, čiji je izvor povezan s vanjskim uzrocima; δH je jačina polja magnetnih varijacija uzrokovanih vanjskim faktorima.

Zbir polja Ho + Hm = NG čini glavno magnetsko polje Zemlje. Anomalno polje se sastoji iz dva dela: polja regionalnog karaktera Hp i polja lokalnog (lokalnog) karaktera Hl. Lokalna anomalija se može superponirati na regionalnu anomaliju i tada Ha = Nr+Nl.

Zbir polja Ho+Hm+Hv se obično naziva normalnim poljem. Međutim, polje Hw daje vrlo mali doprinos ukupnom geomagnetskom polju Hm. Sistematsko proučavanje geomagnetnog polja, prema podacima magnetnih opservatorija i magnetnih istraživanja, pokazuje da je spoljašnje polje u odnosu na unutrašnje manje od 1% i stoga se može zanemariti. U ovom slučaju, normalno polje se poklapa sa glavnim magnetnim poljem Zemlje.

Geomagnetski polovi se nalaze na mjestu gdje Zemljina magnetska osa seče površinu zemlje. Iako se sjeverni magnetni pol nalazi na južnoj hemisferi, a južni na sjevernoj hemisferi, u svakodnevnom životu nazivaju se po analogiji sa geografskim polovima.

Vremenom, magnetni polovi menjaju svoj položaj. Tako se sjeverni magnetni pol pomiče iznad površine Zemlje za 20,5 m (7,5 km godišnje) dnevno, a južni za 30 m (11 km godišnje).

4. Magnetosfera i radijacioni pojasevi Zemlje. Zemljino magnetsko polje postoji ne samo blizu površine zemlje, već i na velikim udaljenostima od nje, što je otkriveno uz pomoć svemirskih raketa i međuplanetarnih svemirskih stanica. Na udaljenosti od 10-14 Zemljinih radijusa, geomagnetno polje se susreće sa međuplanetarnim magnetnim poljem i poljem takozvanog solarnog vjetra. Sunčev vetar je odliv plazme solarne korone (koronalni gas, koji se sastoji uglavnom od vodonika i helijuma) u međuplanetarni prostor. Brzina čestica solarnog vjetra (protona i elektrona) je ogromna - oko 400 km/s, broj čestica (korpukula) - nekoliko desetina po 1 cm 3, temperatura - do 1,5-2 miliona stepeni. Na granici magnetnog polja i magnetnog polja Zemlje, intenzitet je oko (0,4–0,5) 10-2 A/m.

Područje Zemljinog magnetskog polja naziva se magnetosfera, a njegova vanjska granica se naziva magnetopauza (slika 5.3). Na geomagnetno polje značajno utiče solarni vetar. Magnetosfera se proteže na ogromne udaljenosti: najmanja - prema Suncu - doseže 10-14 Zemljinih radijusa, najveća - s noćne strane - oko 16 Zemljinih radijusa. Magnetski rep je još veći (prema podacima vještačkih Zemljinih satelita, stotine Zemljinih radijusa).

Slika 5.3 - Struktura Zemljine magnetosfere: 1 - Sunčev vetar; 2 - prednji udar; 3 – magnetna šupljina; 4 - magnetopauza; 5 – gornja granica polarnog magnetosferskog jaza; 6 - plazma plašt; 7 - vanjski radijacioni pojas ili plazmasfera; 9 - neutralni sloj; 10 - plazma sloj

Maksimum unutrašnjeg protonskog pojasa nalazi se na udaljenosti od 3,5 polumjera Zemlje (22 hiljade km). Unutar plazmasfere, blizu površine Zemlje, nalazi se drugi pojas elektronskog zračenja. U blizini polova, ovaj pojas se nalazi na udaljenosti od 100 km, ali se njegov glavni dio nalazi na udaljenosti od 4,4 - 10 hiljada km od površine planete. Elektroni u njemu imaju energiju od desetina do stotina keV. Intenzitet protoka elektrona procjenjuje se na 109 čestica po cm 2 /s, odnosno red veličine više nego u vanjskom elektronskom pojasu.

Snaga zračenja u radijacijskim pojasevima je prilično visoka - nekoliko stotina, pa čak i hiljada bioloških ekvivalenata rendgenskih zraka dnevno. Stoga se svemirske letjelice s astronautima na brodu lansiraju u orbite koje se nalaze ispod ovih pojaseva.

Kada ne bi bilo magnetosfere, tada bi tokovi sunčevog i kosmičkog vjetra jurili na površinu Zemlje ne nailazeći na otpor i štetno bi djelovali na sva živa bića, uključujući i ljude.

5. Sekularne varijacije geomagnetskog polja. Proces promjene prosječnih godišnjih vrijednosti jednog ili drugog elementa zemaljskog magnetizma u periodu od nekoliko desetljeća i stoljeća naziva se sekularne varijacije, a njihova promjena iz godine u godinu naziva se sekularna varijacija.

Procijeniti prošlost geomagnetnog polja - njegov smjer i intenzitet - omogućava takozvani efekat "zamrzavanja magnetnog polja u materijal". Bilo koja stijena, bilo koja tvar koja sadrži željezo ili drugi feromagnetni element, stalno je pod utjecajem Zemljinog magnetskog polja. Elementarni magneti u ovom materijalu imaju tendenciju da se orijentišu duž linija magnetnog polja.

Ako se materijal zagrije, tada će doći trenutak kada toplinsko kretanje čestica postane toliko energično da uništava magnetni red. Zatim, kada se materijal ohladi, onda, počevši od Curie tačke (Kirijeva tačka je temperatura ispod koje stene postaju feromagnetne; za čisto gvožđe, Curie tačka je 769 °C, za magnetit - 580 °C), magnetna polje prevladava nad silama haotičnog kretanja. Elementarni magneti će se ponovo poredati kako im magnetsko polje kaže i ostaće u tom položaju sve dok se telo ponovo ne zagreje. Dakle, geomagnetno polje je, takoreći, "zamrznuto" u materijal.

Trenutno se Zemljino magnetsko polje smanjuje za 2,5% na 100 godina, a za oko 4000 godina, ako se priroda ovog opadanja ne promijeni, trebalo bi da se smanji na nulu. Međutim, paleomagnetolozi tvrde da se to neće dogoditi.

Ako saberemo sve ciklične krivulje sa različitim periodima Zemljinog magnetnog polja, dobijamo takozvanu "izglađenu ili usrednjenu krivu", koja se prilično dobro poklapa sa sinusoidom sa periodom od 8000 godina. Trenutno je ukupna vrijednost fluktuacija magnetnog polja na donjem segmentu sinusoida.

Različita trajanja perioda oscilovanja geomagnetnog polja su očigledno posledica nedostatka ravnoteže u pokretnim delovima hidromagnetnog dinamo i njihove različite električne provodljivosti.

Inverzija je izmjena magnetnih polova na mjestima. Prilikom preokreta, sjeverni magnetni pol se pomiče na mjesto juga, a južni - na mjesto sjevera.

Ponekad se umjesto inverzije govori o "preskakanju" motki. Međutim, ova riječ u odnosu na polove nije sasvim prikladna, jer se stupovi ne kreću tako brzo - prema nekim procjenama, "skok" traje 5 ili čak 10 hiljada godina.

U proteklih 600 hiljada godina ustanovljeno je 12 epoha preokreta geomagnetnog polja (Gottenborg - 10-12 hiljada godina, Laschami - 20-24 hiljade godina, itd.). Karakteristično je da se značajne geološke, klimatske i biološke promjene na planeti poklapaju sa ovim epohama.

6. Anomalije geomagnetnog polja. Magnetna anomalija je odstupanje vrijednosti elemenata zemaljskog magnetizma od normalnih vrijednosti koje bi se uočile na datom mjestu u slučaju ujednačene magnetizacije Zemlje.

Ako se na bilo kojem mjestu pronađu oštre promjene magnetske deklinacije i nagiba, onda to ukazuje da su stijene koje sadrže feromagnetne minerale skrivene ispod površine zemlje. Tu spadaju magnetit, titan-magnetit, hematit itd. Magnetit ima najveću magnetnu osjetljivost, pa je značajan broj anomalija povezan s njegovim prisustvom u stijenama.

U zavisnosti od veličine, magnetne anomalije se dijele na kontinentalne, regionalne i lokalne. Kontinentalne anomalije su rezultat snažnih vrtložnih struja ispod njihovih centara. Uzroci regionalnih i lokalnih anomalija su stijene s pojačanim magnetskim svojstvima. Ove stijene, nalazeći se u magnetskom polju Zemlje, magnetiziraju se i stvaraju dodatno magnetsko polje.

Magnetna svojstva su svojstvena svim stijenama u jednom ili drugom stepenu. Kada se kamen stavi u magnetsko polje, svaki element njegove zapremine dobija magnetizaciju. Sposobnost tvari da promijeni svoju magnetizaciju pod utjecajem vanjskog magnetskog polja naziva se magnetska osjetljivost. Ovisno o brojčanoj vrijednosti i predznaku magnetske osjetljivosti, sve prirodne tvari dijele se u tri grupe: dijamagnetne, paramagnetne, feromagnetne. U ovom slučaju, za dijamagnetne tvari, magnetska susceptibilnost je negativna, a za paramagnetne i feromagnetne tvari pozitivna.

U dijamagnetnim supstancama (kvarc, mermer, grafit, bakar, zlato, srebro, olovo, voda itd.) magnetizacija je proporcionalna jačini magnetnog polja i usmerena je prema njoj. Dijamagnetne supstance uzrokuju slabljenje magnetskog polja Zemlje i doprinose stvaranju negativnih magnetnih anomalija.

U paramagnetnim supstancama (metamorfne i magmatske stijene, alkalni metali itd.) magnetizacija je također proporcionalna jačini magnetskog polja, ali za razliku od dijamagnetskih tvari ima isti smjer s njom. U feromagnetnim supstancama (gvožđe, nikl, kobalt itd.) magnetizacija je mnogo veća nego kod dija- i paramagnetnih supstanci, nije proporcionalna jačini magnetnog krova, jako zavisi od temperature i „magnetne pozadina" supstance.

Glavni doprinos stvaranju anomalija magnetnog polja daju feromagnetni minerali (magnetit, titanomagnetit, ilmenit itd.) i gorde stijene koje ih sadrže. Budući da, u cjelini, magnetska osjetljivost stijena varira u širokim granicama (milioni puta), intenzitet anomalija magnetnog polja također varira u širokim granicama.

Promjenljivo magnetsko polje Zemlje. Izvori naizmjeničnog magnetnog polja su izvan Zemljinog prostora. Po svom porijeklu su indukcijske struje koje se javljaju u visokim slojevima atmosfere (od sto do nekoliko hiljada kilometara). Indukcijske struje nastaju odlivanjem plazme - toka nabijenih čestica oba znaka (teleša) koje lete sa Sunca. Prodirući u Zemljino magnetsko polje, zrna se njime hvataju i izazivaju niz složenih pojava, kao što su atmosferska jonizacija, aurore, formiranje Zemljinih radijacijskih pojaseva itd.

Naizmjenično magnetsko polje je superponirano na glavno magnetsko polje Zemlje i uzrokuje njegove različite varijacije u vremenu. Neki od njih se odvijaju glatko, poštuju određeni obrazac. To su takozvane periodične (neporemećene) varijacije. Drugi su slučajne prirode, parametri geomagnetskog polja (periodi, amplitude, faze) kontinuirano i naglo mijenjaju svoju vrijednost.

Solarno-dnevne varijacije su promjene elemenata zemaljskog magnetizma s periodom jednakim trajanju sunčevog dana. Solarno-dnevne varijacije elemenata zemaljskog magnetizma zavise od godišnjeg doba i geografske širine, budući da su određene intenzitetom ultraljubičastih zraka Sunca i, posljedično, položajem Zemlje u odnosu na Sunce. Istovremeno, karakteristično je da faze oscilacija kako u geografskoj širini tako iu dobu godine ostaju praktično nepromijenjene, uglavnom se mijenjaju amplitude oscilacija.

Lunarno-dnevne varijacije elemenata zemaljskog magnetizma povezane su sa položajem Mjeseca u odnosu na horizont i posljedica su djelovanja Mjesečeve gravitacije na Zemljinu atmosferu. Lunarno-dnevne varijacije elemenata zemaljskog magnetizma su male i čine samo 10-15% sunčevo-dnevnih varijacija.

Poremećene neperiodične oscilacije uključuju magnetne oluje. Jedna od njihovih karakterističnih karakteristika je iznenadnost pojave. Na pozadini prilično mirnog magnetnog polja, gotovo u istom trenutku širom zemaljske kugle, svi elementi zemaljskog magnetizma naglo mijenjaju svoje vrijednosti, a dalji tok oluje doživljava vrlo brze i kontinuirane promjene.

Prema intenzitetu (prema veličini amplitude), magnetne oluje se obično dijele na slabe, umjerene i velike. Amplitude elemenata zemaljskog magnetizma tokom veoma velikih magnetnih oluja dostižu nekoliko stepeni za magnetnu deklinaciju, za vertikalnu i horizontalnu komponentu –2–4 A/m i više. Intenzitet oluja raste od niskih do visokih geomagnetskih širina. Trajanje nevremena je obično nekoliko dana. Učestalost i jačina magnetnih oluja zavise od sunčeve aktivnosti.

Poslednjih godina, naučnici su počeli da izvlače praktičnu korist od magnetnih oluja, budući da su u mogućnosti da ih koriste za "sondiranje" Zemlje do velikih dubina. Metoda proučavanja unutrašnjosti Zemlje pomoću magnetnih smetnji naziva se magnetsko-telursko sondiranje, jer se ovdje istovremeno razmatraju magnetni poremećaji i telurske (tj. zemaljske) struje koje ih uzrokuju u Zemlji. Kao rezultat magnetsko-telurskog sondiranja, utvrđeno je da se na dubini od 300-400 km električna provodljivost Zemlje naglo povećava. Do ovih dubina, Zemlja je praktično izolator.

Struktura i karakteristike Zemljinog magnetnog polja

Na maloj udaljenosti od Zemljine površine, oko tri njena poluprečnika, linije magnetnog polja imaju raspored poput dipola. Ovo područje se zove plazmasfera Zemlja.

Kako se udaljavate od Zemljine površine, pojačava se efekat sunčevog vjetra: sa strane Sunca, geomagnetno polje je komprimirano, a sa suprotne, noćne strane, ono se povlači u dugačak "rep".

plazmasfera

Primetan uticaj na magnetno polje na površini Zemlje imaju struje u jonosferi. Ovo je područje gornjeg sloja atmosfere koje se proteže na visinama od oko 100 km i više. Sadrži veliki broj jona. Plazmu drži Zemljino magnetno polje, ali njeno stanje je određeno interakcijom Zemljinog magnetnog polja sa solarnim vjetrom, što objašnjava vezu magnetskih oluja na Zemlji sa sunčevim bakljama.

Opcije polja

Tačke na Zemlji u kojima jačina magnetnog polja ima vertikalni smjer nazivaju se magnetni polovi. Na Zemlji postoje dvije takve tačke: sjeverni magnetni pol i južni magnetni pol.

Prava linija koja prolazi kroz magnetne polove naziva se Zemljina magnetna osa. Obim velikog kruga u ravni koja je okomita na magnetsku osu naziva se magnetski ekvator. Vektor magnetnog polja u tačkama magnetnog ekvatora ima približno horizontalni pravac.

Zemljino magnetsko polje karakteriziraju poremećaji koji se nazivaju geomagnetne pulsacije zbog pobuđivanja hidromagnetnih valova u Zemljinoj magnetosferi; frekvencijski opseg talasa se proteže od miliherca do jednog kiloherca.

magnetni meridijan

Magnetski meridijani su projekcije linija sile Zemljinog magnetskog polja na njenu površinu; složene krive koje konvergiraju na sjevernom i južnom magnetnom polu Zemlje.

Hipoteze o prirodi Zemljinog magnetnog polja

Nedavno je razvijena hipoteza koja povezuje nastanak Zemljinog magnetnog polja sa protokom struja u jezgru od tečnog metala. Procjenjuje se da se zona u kojoj djeluje mehanizam "magnetnog dinamo" nalazi na udaljenosti od 0,25-0,3 polumjera Zemlje. Sličan mehanizam stvaranja polja može se odvijati i na drugim planetama, posebno u jezgrima Jupitera i Saturna (prema nekim pretpostavkama, oni se sastoje od tekućeg metalnog vodonika).

Promjene u magnetskom polju Zemlje

To potvrđuje i trenutni porast ugla otvaranja kvržica (polarnih proreza u magnetosferi na sjeveru i jugu), koji je do sredine 1990-ih dostigao 45°. Radijacijski materijal Sunčevog vjetra, međuplanetarnog prostora i kosmičkih zraka sjurio se u proširene praznine, uslijed čega veća količina materije i energije ulazi u polarne regije, što može dovesti do dodatnog zagrijavanja polarnih kapa.

Geomagnetske koordinate (McIlwain koordinate)

U fizici kosmičkih zraka široko se koriste specifične koordinate u geomagnetskom polju, nazvane po naučniku Carlu McIlwainu ( Carl McIlwain), koji je prvi predložio njihovu upotrebu, budući da se zasnivaju na invarijantama kretanja čestica u magnetskom polju. Tačku u dipolnom polju karakteriziraju dvije koordinate (L, B), gdje je L takozvana magnetna školjka, ili McIlwain parametar (eng. L-ljuska, L-vrijednost, McIlwain L-parametar ), B je indukcija magnetnog polja (obično u G). Vrijednost L se obično uzima kao parametar magnetne ljuske, jednak omjeru prosječne udaljenosti stvarne magnetne ljuske od centra Zemlje u ravni geomagnetnog ekvatora i poluprečnika Zemlje. .

Istorija istraživanja

Sposobnost magnetiziranih objekata da se lociraju u određenom smjeru Kinezima je bila poznata prije nekoliko milenijuma.

Godine 1544. njemački naučnik Georg Hartmann otkrio je magnetsku inklinaciju. Magnetni nagib je ugao pod kojim strelica pod uticajem Zemljinog magnetnog polja odstupa od horizontalne ravni gore ili dole. U hemisferi sjeverno od magnetskog ekvatora (koja se ne poklapa sa geografskim ekvatorom), sjeverni kraj strelice odstupa prema dolje, na južnom - obrnuto. Na samom magnetnom ekvatoru, linije magnetnog polja su paralelne sa površinom Zemlje.

Po prvi put pretpostavku o prisutnosti Zemljinog magnetnog polja, koje uzrokuje takvo ponašanje magnetiziranih objekata, iznio je engleski liječnik i prirodni filozof William Gilbert (eng. William Gilbert) 1600. godine u svojoj knjizi "O magnetu" ("De Magnete"), u kojoj je opisao eksperiment s kuglom magnetne rude i malom željeznom strijelom. Gilbert je došao do zaključka da je Zemlja veliki magnet. Zapažanja engleskog astronoma Henryja Gellibranda Henry Gellibrand) pokazalo je da geomagnetno polje nije konstantno, već se sporo mijenja.

Ugao pod kojim magnetna igla odstupa od pravca sjever-jug naziva se magnetna deklinacija. Kristofor Kolumbo je otkrio da magnetna deklinacija ne ostaje konstantna, već se mijenja s promjenama geografskih koordinata. Otkriće Kolumba poslužilo je kao poticaj za novo proučavanje Zemljinog magnetnog polja: pomorcima su bile potrebne informacije o tome. Ruski naučnik M. V. Lomonosov je 1759. godine u svom izvještaju „Razgovor o velikoj preciznosti morskog puta“ dao vrijedne savjete da se poveća tačnost očitavanja kompasa. Za proučavanje zemaljskog magnetizma, M. V. Lomonosov je preporučio organizovanje mreže stalnih tačaka (opservatorija) u kojima bi se vršila sistematska magnetska posmatranja; takva zapažanja bi se trebala široko provoditi i na moru. Lomonosovljeva ideja o organizovanju magnetnih opservatorija ostvarena je tek 60 godina kasnije u Rusiji.

Godine 1831. engleski polarni istraživač John Ross otkrio je magnetni pol u kanadskom arhipelagu - područje gdje magnetna igla zauzima okomit položaj, odnosno nagib je 90 °. Godine 1841. James Ross (nećak Johna Rossa) dosegao je drugi magnetni pol Zemlje, smješten na Antarktiku.

Carl Gauss (njemački) Carl Friedrich Gauss) iznio je teoriju o nastanku Zemljinog magnetnog polja i 1839. dokazao da njegov glavni dio izlazi iz Zemlje, a uzrok malih, kratkih odstupanja njegovih vrijednosti treba tražiti u vanjskom okruženju.

vidi takođe

• intermagnet ( engleski)

Bilješke

Književnost

• Sivukhin D.V. Opšti kurs fizike. - Ed. 4., stereotipno. - M.: Fizmatlit; Izdavačka kuća MIPT, 2004. - Tom III. Struja. - 656 str. - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.
• Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Priručnik iz elementarne fizike. - M.: Nauka, 1976.
• N. V. Koronovsky Magnetno polje geološke prošlosti Zemlje. Soros Educational Journal, N5, 1996, str. 56-63

Linkovi

Karte pomaka Zemljinih magnetnih polova za period od 1600. do 1995.

Ostale povezane informacije

• Preokreti magnetnog polja u geološkoj istoriji Zemlje
• Utjecaj obrnutog magnetskog polja na klimu i evoluciju života na Zemlji

Wikimedia fondacija. 2010 .

Pogledajte šta je "Magnetno polje Zemlje" u drugim rječnicima:

Na distancu? 3R= (R= poluprečnik Zemlje) približno odgovara polju jednoliko magnetizovane lopte jačine polja? 55 7 A/m (0,70 Oe) na magnetnim polovima Zemlje i 33,4 A/m (0,42 Oe) na magnetnom ekvatoru. Na udaljenostima od 3R, magnetsko polje ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

Prostor oko globusa u kojem se nalazi moć zemaljskog magnetizma. Zemljino magnetsko polje karakteriziraju vektor snage, magnetska inklinacija i magnetna deklinacija. Edwart. Eksplanatorni pomorski rječnik, 2010 ... Marine Dictionary

Zemlja je džinovski magnet oko kojeg se formira magnetno polje. Magnetni polovi Zemlje se ne poklapaju sa pravim geografskim polovima - sjevernim i južnim. Linije sile koje idu od jednog do drugog magnetnog pola nazivaju se magnetski meridijani. Između magnetskog i geografskog meridijana formira se određeni ugao (oko 11,5° - cca.. Dakle, magnetizirana igla kompasa tačno pokazuje smjer magnetskih meridijana, a smjer prema sjevernom geografskom polu je samo približno.

Slobodno viseća magnetna igla nalazi se vodoravno samo na liniji magnetskog ekvatora, koja se ne poklapa s geografskom. Ako se krećete sjeverno od magnetskog ekvatora, tada će sjeverni kraj strelice postepeno pasti. Ugao koji formiraju magnetska igla i horizontalna ravan naziva se magnetski nagib. Na sjevernom magnetskom polu (77° S i 102° W) slobodno viseća magnetna igla će biti postavljena okomito sa sjevernim krajem nadole, a na Južnom magnetnom polu (65° S i 139° E - napomena.. Dakle, magnetna igla pokazuje pravac linija magnetnog polja iznad zemljine površine.

Vjeruje se da naša planeta sama stvara konstantno magnetsko polje. Nastaje zbog složenog sistema električnih struja koje nastaju tokom rotacije Zemlje i kretanja tečne materije u njenom spoljašnjem jezgru. Položaj magnetnih polova i distribucija magnetnog polja na zemljinoj površini se mijenjaju tokom vremena. Zemljino magnetsko polje proteže se do visine od oko 100.000 km. On odbija ili hvata čestice solarnog vjetra koje su štetne za sve žive organizme. Ove nabijene čestice formiraju Zemljin radijacijski pojas, a čitava oblast svemira u blizini Zemlje u kojoj se nalaze naziva se magnetosfera.

Sunce šalje ogroman tok energije na Zemlju, koji se sastoji od elektromagnetnog zračenja (vidljivo svjetlo, infracrveno i radio zračenje - cca.); ultraljubičasto i rendgensko zračenje; solarne kosmičke zrake, koje se pojavljuju samo tokom veoma jakih baklji; i solarni vjetar - stalni tok plazme formiran uglavnom od protona (joni vodonika).

Elektromagnetno zračenje Sunca dolazi na Zemlju za 8 minuta, a tokovi čestica, koji donose glavni dio poremećaja sa Sunca, kreću se brzinom od oko 1000 km/s i kasne dva-tri dana. Glavni uzrok poremećaja solarnog vjetra, koji značajno utiču na kopnene procese, jesu grandiozno izbacivanje materije iz solarne korone. Kada se kreću prema Zemlji, pretvaraju se u magnetne oblake i dovode do jakih, ponekad ekstremnih poremećaja na Zemlji. Posebno jake perturbacije Zemljinog magnetnog polja - magnetne oluje - remete radio komunikaciju i uzrokuju intenzivne aurore.

Aurora Borealis iznad Zemlje (gledano iz svemira)

Magnetne anomalije

U nekim regijama planete primjećuju se odstupanja magnetne deklinacije i magnetne inklinacije od prosječnih vrijednosti za datu teritoriju. Na primjer, u regiji Kursk, u području ležišta željezne rude, jačina magnetnog polja je 5 puta veća od prosjeka za ovu regiju. Polje se tako zove - Kurska magnetna anomalija - napomena.. Ponekad se takva odstupanja uočavaju na ogromnim područjima. Istočnosibirsku magnetnu anomaliju karakterizira zapadna magnetna deklinacija, a ne istočna.