Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Магнітне поле Землі



План:


Введення

Обтікання магнітосфери Землі сонячним вітром

Магнітне поле Землі (геомагнітне поле) - магнітне поле, що генерується внутріземнимі джерелами. Предмет вивчення геомагнетизму.


1. Будова та характеристики магнітного поля Землі

На невеликій відстані від поверхні Землі, порядку трьох її радіусів, магнітні силові лінії мають діполеподобное розташування. Ця область називається плазмосферой Землі.

У міру віддалення від поверхні Землі посилюється вплив сонячного вітру : з боку Сонця геомагнітне поле стискається, а з протилежного, нічний боку, воно витягується в довгий "хвіст".


1.1. Плазмосфера

Помітний вплив на магнітне поле на поверхні Землі надають струми в іоносфері. Це область верхньої атмосфери, що простягається від висот близько 100 км і вище. Містить велику кількість іонів. Плазма утримується магнітним полем Землі, але її стан визначається взаємодією магнітного поля Землі з сонячним вітром, чим і пояснюється зв'язок магнітних бур на Землі із сонячними спалахами.

1.2. Параметри поля

Точки Землі, у яких напруженість магнітного поля має вертикальний напрямок, називають магнітними полюсами. Таких точок на Землі дві: північний магнітний полюс і південний магнітний полюс.

Пряма, через магнітні полюси, називається магнітною віссю Землі. Окружність великого кола в площині, яка перпендикулярна до магнітної осі, називається магнітним екватором. Напруженість магнітного поля в точках магнітного екватора має приблизно горизонтальний напрямок.

Середня напруженість поля на поверхні Землі становить близько 0,5 е. (40 А / м) і сильно залежить від географічного положення. [1] Напруженість магнітного поля на магнітному екваторі близько 0,34 е ( Ерстед), у магнітних полюсів близько 0,66 е.. У деяких районах (у так званих районах магнітних аномалій) напруженість різко зростає. У районі Курської магнітної аномалії вона досягає 2 е..

Дипольний магнітний момент Землі на 1995 рік становив 7,812 25 жовтня Гс см (або 7,812 10 22 А м ), зменшуючись в середньому за останні десятиліття на 0,004 25 жовтня Гс см або на 1 / 4000 на рік.

Поширена апроксимація магнітного поля Землі у вигляді ряду по гармоникам - ряд Гауса.

Для магнітного поля Землі характерні обурення, звані геомагнітними пульсаціями внаслідок порушення гідромагнітная хвиль в магнітосфері Землі; частотний діапазон пульсацій простягається від міллігерц до одного кілогерцах [2].


1.3. Магнітний меридіан

Магнітними меридіанами називаються проекції силових ліній магнітного поля Землі на її поверхню; складні криві, які сходяться в північному і південному магнітних полюсах Землі [3].

2. Гіпотези про природу магнітного поля Землі

Останнім часом отримала розвиток гіпотеза, що зв'язує виникнення магнітного поля Землі з протіканням струмів у рідкому металевому ядрі. Підраховано , Що зона, в якій діє механізм " магнітне динамо ", знаходиться на відстані 0,25-0,3 радіуси Землі. Аналогічний механізм генерації поля може мати місце і на інших планетах, зокрема, в ядрах Юпітера і Сатурна (за деякими припущеннями, що складаються з рідкого металевого водню).


3. Зміни магнітного поля Землі

Освіта смугових магнітних аномалій при спредінга.

Дослідження залишкової намагніченості, придбаної виверженими гірськими породами при охолодженні їх нижче точки Кюрі, свідчать про неодноразові інверсіях магнітного поля Землі, зафіксованих в смугових магнітних аномаліях океанічної кори, паралельні осям серединних океанічних хребтів.


4. Зсув магнітних полюсів Землі

Зсув магнітних полюсів реєструється з 1885 року. За останні 100 років магнітний полюс в південній півкулі перемістився майже на 900 км і вийшов в Індійський океан. [4] Новітні дані станом арктичного магнітного полюса (рухомого у напрямку до Східно-Сибірської світової магнітної аномалії через Льодовитий океан) показали, що з 1973 по 1984 рік його пробіг склав 120 км, з 1984 по 1994 рік - більше 150 км. Хоча ці дані розрахункові, вони підтверджені вимірами північного магнітного полюса. За даними на початок 2007 року, швидкість дрейфу північного магнітного полюса збільшилася з 10 км / год в 1970-х роках до 60 км / год у 2004 році.

Напруженість земного магнітного поля падає, причому нерівномірно. За останні 22 роки вона зменшилася в середньому на 1,7%, а в деяких регіонах - наприклад, у південній частині Атлантичного океану, - на 10%. У деяких місцях напруженість магнітного поля, всупереч загальній тенденції, навіть зросла.

Прискорення руху полюсів (в середньому на 3 км / год) і рух їх по коридорах інверсії магнітних полюсів (більше 400 палеоінверсій дозволили виявити ці коридори), дозволяє припустити, що в даному переміщенні полюсів слід вбачати не екскурс, а чергову інверсію магнітного поля Землі. [5]

Це підтверджується і поточним зростанням кута розчину Каспію (полярних щілин в магнітосфері на півночі і півдні), який до середини 1990-х років досяг 45 . [6] У розширилися щілини кинувся радіаційний матеріал сонячного вітру, міжпланетного простору і космічних променів, внаслідок чого в полярні області надходить більша кількість речовини та енергії, що може привести до додаткового розігріву полярних шапок [джерело не вказано 531 день].

Минулого інверсії магнітних полюсів відбувалися багато разів і життя збереглася. Питання в тому, якою ціною. Якщо, як стверджується в деяких гіпотезах, під час перестановки полюсів магнітосфера Землі на деякий час зникне, то на Землю обрушиться потік космічних променів, що становить небезпеку для мешканців суші [7] і тим більшу, якщо зникнення магнітосфери буде пов'язане з виснаженням озонового шару. Обнадіює той факт, що під час інверсії магнітного поля Сонця, що стався в березні 2001 року, повного зникнення сонячної магнітосфери зафіксовано не було. [8] Повний цикл обігу магнітного поля Сонця становить 22 роки.


5. Геомагнітні координати (координати Мак-Ілвайна)

У фізиці космічних променів широко використовується специфічні координати в геомагнитном поле, названі на честь вченого Мак Ілвайна (Carl McIlwain), першим запропонував їх використання [9], тому що вони засновані на инвариантах руху частинок в магнітному полі. Точка в дипольному поле характеризуються двома координатами (L, B), де L - так звана магнітна оболонка, або параметр Мак Ілвайна ( англ. L-shell, L-value, McIlwain L-parameter ), B - магнітна індукція поля (зазвичай в Гс). За параметр магнітної оболонки звичайно приймається величина L, що дорівнює відношенню середньої видалення реальної магнітної оболонки від центру Землі в площині геомагнітного екватора, до радіуса Землі. [10].


6. Історія досліджень

Про здатність намагнічених предметів розташовуватися в певному напрямку було відомо ще китайцям кілька тисячоліть тому.

У 1544 році німецький вчений Георг Гартман відкрив магнітне нахилення. Магнітним нахилом називають кут, на який стрілка під дією магнітного поля Землі відхиляється від горизонтальної площини вниз або вгору. У півкулі північніше магнітного екватора (який не збігається з географічним екватором) північний кінець стрілки відхиляється вниз, у південному - навпаки. На самому магнітному екваторі лінії магнітного поля паралельні поверхні Землі.

Вперше припущення про наявність магнітного поля Землі, яке і викликає таку поведінку намагнічених предметів, висловив англійський лікар і натурфілософ Вільям Гільберт ( англ. William Gilbert ) В 1600 році у своїй книзі "Про магніті" ("De Magnete"), в якій описав досвід з кулею з магнітної руди і маленької залізниці стрілкою. Гільберт прийшов до висновку, що Земля є великий магніт. Спостереження англійського астронома Генрі Геллібранд ( англ. Henry Gellibrand ) Показали, що геомагнітне поле не постійно, а повільно змінюється.

У Хосе де Акости (одного із засновників геофізики, за словами Гумбольта) в його Історії ( 1590) вперше з'явилася теорія про чотири лініях без магнітного відхилення (він описав використання компаса, кут відхилення, відмінності між Магнітним і Північним полюсом; хоча відхилення були відомі ще в XV столітті, він описав коливання відхилень від однієї точки до іншої, він ідентифікував місця з нульовим відхиленням: наприклад, на Азорських островах).

Кут, на який відхиляється магнітна стрілка від напрямку північ - південь, називають магнітним схиленням. Христофор Колумб відкрив, що магнітне схилення не залишається постійним, а зазнає змін зі зміною географічних координат. Відкриття Колумба послужило поштовхом до нового вивченню магнітного поля Землі: відомості про нього були потрібні мореплавцям. Російський учений М. В. Ломоносов у 1759 р. у доповіді "Міркування про велику точності морського шляху" дав цінні поради, що дозволяють збільшити точність показань компаса. Для вивчення земного магнетизму М. В. Ломоносов рекомендував організувати мережу постійних пунктів (обсерваторій), в яких проводити систематичні магнітні спостереження; такі спостереження необхідно широко проводити і на море. Думка Ломоносова про організацію магнітних обсерваторій була здійснена лише через 60 років в Росії.

У 1831 р. англійським полярним дослідником Джоном Россом в Канадському архіпелазі був відкритий магнітний полюс - область, де магнітна стрілка займає вертикальне положення, тобто нахил одно 90 . У 1841 р. Джеймс Росс (племінник Джона Росса) досяг іншого магнітного полюса Землі, що знаходиться в Антарктиді.

Карл Гаусс ( ньому. Carl Friedrich Gau ) Висунув теорію про походження магнітного поля Землі і в 1839 довів, що основна його частина виходить із Землі, а причину невеликих, коротких відхилень його значень необхідно шукати в зовнішньому середовищі.


Примітки

  1. Кононович Е. Магнітне поле Землі. - www.krugosvet.ru/articles/118/1011829/1011829a1.htm
  2. А. В. Гульільмі, В. А. Троїцька. Геомагнітні пульсації і діагностика магнітосфери. Успіхи фізичних наук, вип. 3 (1969) - www.ufn.ru/ru/articles/1969/3/d/
  3. Магнітний меридіан - slovari.yandex.ru / ~ книги / Природничі науки / Магнітний меридіан. /. Cловарь з природничих наук. Глоссарій.ру.
  4. USGS - National Geomagnetism Program - geomag.usgs.gov
  5. 3D модель будови магнітного поля Землі і сценарії переполюсовки - www.sciam.ru/2005/7/nauka.shtml
  6. Інститут земного магнетизму, іоносфери і розповсюдження радіохвиль ім. Н. В. Пушкова - www.izmiran.ru/
  7. Вплив космічного випромінювання і вікових варіацій геомагнітного поля на клімат і еволюцію життя на Землі - kcs.dvo.ru/ikir/Russian/Science/2004/3-11.pdf
  8. SOHO - Сонячна космічна обсерваторія - sohowww.nascom.nasa.gov /
  9. McIlwain CE Coordinates for mapping the distribution of geomagnetically trapped particles / / J. Geophys. Res. - 1961. - V. 66, № 11. - P. 3681-3691.
  10. С. В. Мурзін. Введення в фізику космічних променів. - М.: Атомиздат, 1979.

Література


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Магнітне поле планет
Магнітне поле зірок
Магнітне поле Місяця
Магнітне динамо
Магнітне нахилення
Магнітне схилення
Магнітне динамо
Магнітне число Рейнольдса
Магнітне число Прандтля
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru