Магнити и магнитни свойства на материята. Земен магнетизъм Земен магнетизъм неговите характеристики магнитен интензитет
Има два различни вида магнити. Някои от тях са така наречените постоянни магнити, направени от "твърди магнитни" материали. Техните магнитни свойства не са свързани с използването на външни източници или токове. Друг тип включва така наречените електромагнити със сърцевина от "меко магнитно" желязо. Създадените от тях магнитни полета се дължат главно на факта, че през проводника на намотката, покриваща сърцевината, преминава електрически ток.
Магнитни полюси и магнитно поле.
Магнитните свойства на прътовия магнит са най-забележими близо до краищата му. Ако такъв магнит е окачен от средната част, така че да може свободно да се върти в хоризонтална равнина, тогава той ще заеме позиция, приблизително съответстваща на посоката от север на юг. Краят на пръта, сочещ на север, се нарича северен полюс, а противоположният край се нарича южен полюс. Противоположните полюси на два магнита се привличат, докато еднаквите полюси се отблъскват.
Ако пръчка немагнетизирано желязо се доближи до един от полюсите на магнита, последният временно ще се намагнетизира. В този случай полюсът на магнетизираната лента, най-близък до полюса на магнита, ще бъде противоположен по име, а далечният ще бъде със същото име. Привличането между полюса на магнита и противоположния полюс, предизвикано от него в лентата, обяснява действието на магнита. Някои материали (като стомана) сами стават слаби постоянни магнити, след като са били близо до постоянен магнит или електромагнит. Стоманен прът може да бъде магнетизиран, като просто прекарате края на постоянен магнит през неговия край.
И така, магнитът привлича други магнити и предмети, направени от магнитни материали, без да е в контакт с тях. Такова действие на разстояние се обяснява с наличието на магнитно поле в пространството около магнита. Известна представа за интензитета и посоката на това магнитно поле може да се получи чрез изливане на железни стружки върху лист картон или стъкло, поставен върху магнит. Стърготините ще се подредят във вериги по посока на полето, а плътността на линиите на стърготините ще съответства на интензитета на това поле. (Те са най-дебели в краищата на магнита, където интензитетът на магнитното поле е най-голям.)
М. Фарадей (1791–1867) въвежда концепцията за затворени индукционни линии за магнити. Линиите на индукция излизат от магнита на северния му полюс в околното пространство, навлизат в магнита на южния полюс и преминават вътре в материала на магнита от южния полюс обратно към севера, образувайки затворен контур. Общият брой линии на индукция, излизащи от магнит, се нарича магнитен поток. Плътност на магнитния поток или магнитна индукция ( AT) е равен на броя на линиите на индукция, преминаващи по нормата през елементарна площ с единичен размер.
Магнитната индукция определя силата, с която магнитното поле действа върху проводник с ток, разположен в него. Ако проводникът, по който протича ток аз, е разположен перпендикулярно на линиите на индукция, тогава според закона на Ампер силата Е, действащ върху проводника, е перпендикулярен както на полето, така и на проводника и е пропорционален на магнитната индукция, силата на тока и дължината на проводника. По този начин, за магнитна индукция бможете да напишете израз
където Ее силата в нютони, аз- ток в ампери, л- дължина в метри. Мерната единица за магнитна индукция е тесла (T).
Галванометър.
Галванометърът е чувствителен уред за измерване на слаби токове. Галванометърът използва въртящия момент, генериран от взаимодействието на подковообразен постоянен магнит с малка тоководеща намотка (слаб електромагнит), окачена в пролуката между полюсите на магнита. Въртящият момент, а оттам и отклонението на намотката, е пропорционално на тока и общата магнитна индукция във въздушната междина, така че мащабът на инструмента е почти линеен с малки отклонения на намотката.
Магнетизираща сила и сила на магнитното поле.
След това трябва да се въведе още едно количество, което характеризира магнитното действие на електрическия ток. Да приемем, че токът преминава през телта на дълга намотка, вътре в която се намира магнетизиращият се материал. Силата на намагнитване е произведението на електрическия ток в намотката и броя на нейните завои (тази сила се измерва в ампери, тъй като броят на завъртанията е безразмерна величина). Сила на магнитното поле зравна на магнетизиращата сила на единица дължина на бобината. По този начин стойността зизмерено в ампери на метър; той определя намагнитването, придобито от материала вътре в намотката.
Във вакуумна магнитна индукция бпропорционална на силата на магнитното поле з:
където м 0 - т.нар. магнитна константа с универсална стойност 4 стр Ch 10 –7 H/m. В много материали стойността бприблизително пропорционално з. Във феромагнитните материали обаче съотношението между би змалко по-сложно (което ще бъде обсъдено по-долу).
На фиг. 1 показва прост електромагнит, предназначен да улавя товари. Източникът на енергия е DC батерия. Фигурата също така показва силовите линии на полето на електромагнит, които могат да бъдат открити чрез обичайния метод на железни стружки.
Големите електромагнити с железни сърцевини и много голям брой ампер-обороти, работещи в непрекъснат режим, имат голяма магнетизираща сила. Те създават магнитна индукция до 6 T в пролуката между полюсите; тази индукция е ограничена само от механични напрежения, нагряване на намотките и магнитно насищане на сърцевината. Редица гигантски електромагнити (без ядро) с водно охлаждане, както и инсталации за създаване на импулсни магнитни полета, са проектирани от P.L. Масачузетския технологичен институт. На такива магнити беше възможно да се постигне индукция до 50 T. Сравнително малък електромагнит, произвеждащ полета до 6,2 T, консумиращ електрическа мощност от 15 kW и охлаждан с течен водород, е разработен в Националната лаборатория Лосаламос. Подобни полета се получават при криогенни температури.
Магнитна проницаемост и нейната роля в магнетизма.
Магнитна пропускливост ме стойност, която характеризира магнитните свойства на материала. Феромагнитните метали Fe, Ni, Co и техните сплави имат много високи максимални пропускливости - от 5000 (за Fe) до 800 000 (за супермалой). В такива материали при относително ниска напрегнатост на полето звъзникват големи индукции б, но връзката между тези количества е, най-общо казано, нелинейна поради явленията на насищане и хистерезис, които са обсъдени по-долу. Феромагнитните материали се привличат силно от магнитите. Те губят своите магнитни свойства при температури над точката на Кюри (770°C за Fe, 358°C за Ni, 1120°C за Co) и се държат като парамагнетици, за които индукция бдо много високи стойности на напрежението зе пропорционална на него - точно така, както се извършва във вакуум. Много елементи и съединения са парамагнитни при всякакви температури. Парамагнитните вещества се характеризират с това, че се магнетизират във външно магнитно поле; ако това поле е изключено, парамагнитите се връщат в немагнитизирано състояние. Намагнитването във феромагнетиците се запазва дори след изключване на външното поле.
На фиг. 2 показва типична хистерезисна верига за магнитно твърд (с големи загуби) феромагнитен материал. Характеризира нееднозначната зависимост на магнетизацията на магнитно подреден материал от силата на магнетизиращото поле. С увеличаване на силата на магнитното поле от началната (нулева) точка ( 1 ) намагнитването върви по пунктираната линия 1 –2 , и стойността мсе променя значително с увеличаване на намагнитването на пробата. В точката 2 достига се насищане, т.е. с по-нататъшно увеличаване на интензитета намагнитването вече не се увеличава. Ако сега постепенно намалим стойността здо нула, след това кривата б(з) вече не следва същия път, а минава през точката 3 , разкривайки, така да се каже, "паметта" на материала за "миналата история", откъдето идва и името "хистерезис". Очевидно в този случай се запазва известна остатъчна магнетизация (сегментът 1 –3 ). След промяна на посоката на магнитното поле към противоположната, кривата AT (з) преминава точката 4 и сегментът ( 1 )–(4 ) съответства на коерцитивната сила, която предотвратява размагнитването. По-нататъшен растеж на стойностите (- з) отвежда хистерезисната крива към третия квадрант - секцията 4 –5 . Последвалото намаление на стойността (- з) до нула и след това увеличаване на положителните стойности зще затвори хистерезисната верига през точките 6 , 7 и 2 .
Магнитно твърдите материали се характеризират с широк хистерезис, покриващ значителна площ на диаграмата и следователно съответстващ на големи стойности на остатъчна намагнитност (магнитна индукция) и коерцитивна сила. Тесен хистерезис (фиг. 3) е характерен за меки магнитни материали като мека стомана и специални сплави с висока магнитна пропускливост. Такива сплави са създадени, за да се намалят загубите на енергия поради хистерезис. Повечето от тези специални сплави, като феритите, имат високо електрическо съпротивление, което намалява не само магнитните загуби, но и електрическите загуби, дължащи се на вихрови токове.
Магнитни материали с висока пропускливост се произвеждат чрез отгряване, извършено при температура от около 1000 ° C, последвано от темпериране (постепенно охлаждане) до стайна температура. В този случай предварителната механична и термична обработка, както и липсата на примеси в пробата са много важни. За трансформаторни ядра в началото на 20 век. бяха разработени силициеви стомани, стойността мкоето нараства с увеличаване на съдържанието на силиций. Между 1915 и 1920 г. се появяват пермалоите (сплави на Ni с Fe) с характерната за тях тясна и почти правоъгълна хистерезисна верига. Особено високи стойности на магнитна проницаемост мза малки стойности зхипернични (50% Ni, 50% Fe) и мю-метални (75% Ni, 18% Fe, 5% Cu, 2% Cr) сплави се различават, докато в перминвар (45% Ni, 30% Fe, 25% Co ) стойност мпрактически постоянна в широк диапазон от промени в силата на полето. Сред съвременните магнитни материали трябва да споменем супермалой, сплав с най-висока магнитна проницаемост (съдържа 79% Ni, 15% Fe и 5% Mo).
Теории за магнетизма.
За първи път идеята, че магнитните явления в крайна сметка се свеждат до електрически, възниква от Ампер през 1825 г., когато той изразява идеята за затворени вътрешни микротокове, циркулиращи във всеки атом на магнита. Въпреки това, без експериментално потвърждение за наличието на такива токове в материята (електронът е открит от Дж. Томсън едва през 1897 г., а описанието на структурата на атома е дадено от Ръдърфорд и Бор през 1913 г.), тази теория „избледня ”. През 1852 г. W. Weber предполага, че всеки атом на магнитно вещество е малък магнит или магнитен дипол, така че пълното намагнитване на веществото се постига, когато всички отделни атомни магнити са подредени в определен ред (фиг. 4 , b). Вебер вярва, че молекулярното или атомно "триене" помага на тези елементарни магнити да запазят подреждането си въпреки смущаващото влияние на топлинните вибрации. Неговата теория успя да обясни магнетизирането на телата при контакт с магнит, както и тяхното демагнетизиране при удар или нагряване; накрая, „умножаването“ на магнитите също беше обяснено, когато намагнетизирана игла или магнитна пръчка бяха нарязани на парчета. И все пак тази теория не обяснява нито произхода на самите елементарни магнити, нито явленията на насищане и хистерезис. Теорията на Вебер е подобрена през 1890 г. от J. Eving, който заменя своята хипотеза за атомно триене с идеята за междуатомни ограничаващи сили, които помагат да се поддържа подреждането на елементарните диполи, които съставляват постоянен магнит.
Подходът към проблема, веднъж предложен от Ампер, получава втори живот през 1905 г., когато П. Ланжевен обяснява поведението на парамагнитните материали, като приписва на всеки атом вътрешен некомпенсиран електронен ток. Според Langevin именно тези токове образуват малки магнити, произволно ориентирани, когато външното поле отсъства, но придобиват подредена ориентация след прилагането му. В този случай приближението до пълно подреждане съответства на насищане на намагнитването. Освен това Ланжевен въвежда концепцията за магнитен момент, който за единичен атомен магнит е равен на произведението на „магнитния заряд“ на полюса и разстоянието между полюсите. По този начин слабият магнетизъм на парамагнитните материали се дължи на общия магнитен момент, създаден от некомпенсирани електронни токове.
През 1907 г. П. Вайс въвежда понятието "домейн", което се превръща във важен принос към съвременната теория на магнетизма. Вайс си представя домейните като малки "колонии" от атоми, в които магнитните моменти на всички атоми по някаква причина са принудени да поддържат една и съща ориентация, така че всеки домейн да е магнетизиран до насищане. Отделен домейн може да има линейни размери от порядъка на 0,01 mm и съответно обем от порядъка на 10–6 mm 3 . Домейните са разделени от така наречените блохови стени, чиято дебелина не надвишава 1000 атомни измерения. „Стената“ и два противоположно ориентирани домена са показани схематично на фиг. 5. Такива стени са "преходни слоеве", в които посоката на намагнитването на домейна се променя.
В общия случай на началната крива на намагнитване могат да се разграничат три участъка (фиг. 6). В началния участък стената под действието на външно поле се движи през дебелината на веществото, докато се натъкне на дефект на кристалната решетка, който я спира. Чрез увеличаване на силата на полето, стената може да бъде принудена да се движи по-нататък през средната секция между пунктираните линии. Ако след това силата на полето отново се намали до нула, тогава стените вече няма да се върнат в първоначалното си положение, така че пробата ще остане частично намагнетизирана. Това обяснява хистерезиса на магнита. В края на кривата процесът завършва с насищане на намагнитването на пробата поради подреждането на намагнитването в последните неподредени домейни. Този процес е почти напълно обратим. Магнитна твърдост се проявява от тези материали, в които атомната решетка съдържа много дефекти, които предотвратяват движението на междудомейнните стени. Това може да се постигне чрез механична и термична обработка, например чрез компресиране и след това синтероване на прахообразния материал. В алнико сплавите и техните аналози същият резултат се постига чрез сливане на метали в сложна структура.
В допълнение към парамагнитните и феромагнитните материали има материали с така наречените антиферомагнитни и феримагнитни свойства. Разликата между тези видове магнетизъм е илюстрирана на фиг. 7. Въз основа на концепцията за домейни, парамагнетизмът може да се разглежда като феномен, дължащ се на наличието в материала на малки групи от магнитни диполи, в които отделните диполи взаимодействат много слабо помежду си (или не взаимодействат изобщо) и следователно , при липса на външно поле, те заемат само произволни ориентации (фиг. 7, а). Във феромагнитните материали във всеки домейн има силно взаимодействие между отделните диполи, което води до тяхното подредено паралелно подреждане (фиг. 7, b). В антиферомагнитните материали, напротив, взаимодействието между отделните диполи води до тяхното антипаралелно подредено подреждане, така че общият магнитен момент на всеки домейн е нула (фиг. 7, в). И накрая, във феримагнитните материали (например ферити) има както паралелно, така и антипаралелно подреждане (фиг. 7, Ж), което води до слаб магнетизъм.
Има две убедителни експериментални потвърждения за съществуването на домейни. Първият от тях е така нареченият ефект на Баркхаузен, вторият е методът на прахообразната фигура. През 1919 г. G. Barkhausen установява, че когато външно поле се приложи към образец от феромагнитен материал, неговата магнетизация се променя на малки дискретни части. От гледна точка на теорията на домейна, това не е нищо повече от скокообразно напредване на междудомейновата стена, която се натъква на отделни дефекти, които я задържат по пътя си. Този ефект обикновено се открива с помощта на намотка, в която е поставен феромагнитен прът или тел. Ако силен магнит се довежда последователно до пробата и се отстранява от нея, пробата ще се намагнетизира и ремагнетизира. Скокообразните промени в намагнитването на пробата променят магнитния поток през намотката и в нея се възбужда индукционен ток. Напрежението, което възниква в този случай в бобината, се усилва и се подава към входа на чифт акустични слушалки. Щракванията, възприемани през слушалките, показват рязка промяна в намагнитването.
За да се разкрие доменната структура на магнита по метода на прахови фигури, капка колоидна суспензия от феромагнитен прах (обикновено Fe 3 O 4) се нанася върху добре полирана повърхност на магнетизиран материал. Праховите частици се утаяват главно в места с максимална нехомогенност на магнитното поле - на границите на домейните. Такава структура може да се изследва под микроскоп. Предложен е и метод, основан на преминаването на поляризирана светлина през прозрачен феромагнитен материал.
Оригиналната теория на Вайс за магнетизма в основните си характеристики е запазила значението си до наши дни, но е получила актуализирана интерпретация, основана на концепцията за некомпенсирани електронни завъртания като фактор, определящ атомния магнетизъм. Хипотезата за съществуването на собствен момент на електрона е изложена през 1926 г. от S. Goudsmit и J. Uhlenbeck, а в момента електроните като спинови носители се считат за „елементарни магнити“.
За да изясним тази концепция, разгледайте (фиг. 8) свободен атом на желязото, типичен феромагнитен материал. Двете му черупки ( Ки Л), най-близо до ядрото, са пълни с електрони, като два на първия от тях и осем на втория. AT К-обвивка, спинът на един от електроните е положителен, а на другия е отрицателен. AT Л-обвивка (по-точно в двете й подобвивки), четири от осемте електрона имат положителни спинове, а останалите четири имат отрицателни спинове. И в двата случая спиновете на електроните в една и съща обвивка се отменят напълно, така че общият магнитен момент е нула. AT М-shell, ситуацията е различна, тъй като от шестте електрона в третата подобвивка, пет електрона имат спинове, насочени в едната посока, а само шестият - в другата. В резултат остават четири некомпенсирани спина, което определя магнитните свойства на железния атом. (Във външния н-обвивката има само два валентни електрона, които не допринасят за магнетизма на железния атом.) Магнетизмът на други феромагнетици, като никел и кобалт, се обяснява по подобен начин. Тъй като съседните атоми в желязна проба силно взаимодействат помежду си и техните електрони са частично колективизирани, това обяснение трябва да се разглежда само като описателна, но много опростена схема на реалната ситуация.
Теорията за атомния магнетизъм, основана на въртенето на електрона, се подкрепя от два интересни жиромагнитни експеримента, единият от които е извършен от А. Айнщайн и В. де Хаас, а другият от С. Барнет. В първия от тези експерименти цилиндър от феромагнитен материал беше окачен, както е показано на фиг. 9. Ако през намотката се прокара ток, тогава цилиндърът се върти около оста си. Когато посоката на тока (и следователно на магнитното поле) се промени, той се обръща в обратна посока. И в двата случая въртенето на цилиндъра се дължи на подреждането на електронните завъртания. В експеримента на Барнет, напротив, окачен цилиндър, рязко приведен в състояние на въртене, се магнетизира в отсъствието на магнитно поле. Този ефект се обяснява с факта, че по време на въртенето на магнита се създава жироскопичен момент, който се стреми да завърти спиновите моменти по посока на собствената си ос на въртене.
За по-пълно обяснение на природата и произхода на силите с къси разстояния, които подреждат съседните атомни магнити и противодействат на разрушаващия ефект на топлинното движение, трябва да се обърнем към квантовата механика. Квантово механично обяснение на природата на тези сили е предложено през 1928 г. от В. Хайзенберг, който постулира съществуването на обменни взаимодействия между съседни атоми. По-късно G. Bethe и J. Slater показаха, че обменните сили нарастват значително с намаляване на разстоянието между атомите, но след достигане на определено минимално междуатомно разстояние, те спадат до нула.
МАГНИТНИ СВОЙСТВА НА ВЕЩЕСТВОТО
Едно от първите обширни и систематични изследвания на магнитните свойства на материята е предприето от П. Кюри. Той установява, че според техните магнитни свойства всички вещества могат да бъдат разделени на три класа. Първият включва вещества с изразени магнитни свойства, подобни на тези на желязото. Такива вещества се наричат феромагнитни; тяхното магнитно поле се забелязва на значителни разстояния ( см. по-горе). Веществата, наречени парамагнитни, попадат във втория клас; техните магнитни свойства като цяло са подобни на тези на феромагнитните материали, но много по-слаби. Например силата на привличане към полюсите на мощен електромагнит може да извади железен чук от ръцете ви и за да се открие привличането на парамагнитно вещество към същия магнит, като правило са необходими много чувствителни аналитични везни . Последният, трети клас включва така наречените диамагнитни вещества. Те се отблъскват от електромагнит, т.е. силата, действаща върху диамагнетиците, е насочена противоположно на тази, действаща върху феро- и парамагнетиците.
Измерване на магнитни свойства.
При изучаването на магнитните свойства най-важни са два вида измервания. Първият от тях е измерването на силата, действаща върху пробата в близост до магнита; така се определя намагнитването на пробата. Вторият включва измервания на "резонансни" честоти, свързани с намагнитването на материята. Атомите са малки "жироскопи" и прецесират в магнитно поле (като нормален въртящ се връх под въздействието на въртящ момент, създаден от гравитацията) с честота, която може да бъде измерена. В допълнение, сила действа върху свободни заредени частици, движещи се под прав ъгъл спрямо линиите на магнитната индукция, както и върху електронния ток в проводник. Той кара частицата да се движи по кръгова орбита, чийто радиус е даден от
Р = мв/eB,
където ме масата на частицата, v- нейната скорост де неговият заряд и бе магнитната индукция на полето. Честотата на такова кръгово движение е равна на
където fизмерено в херци д- във висулки, м- в килограми, б- в Tesla. Тази честота характеризира движението на заредени частици в дадено вещество в магнитно поле. И двата типа движение (прецесия и движение по кръгови орбити) могат да бъдат възбудени от редуващи се полета с резонансни честоти, равни на "естествените" честоти, характерни за даден материал. В първия случай резонансът се нарича магнитен, а във втория - циклотронен (поради сходството с цикличното движение на субатомна частица в циклотрон).
Говорейки за магнитните свойства на атомите, е необходимо да се обърне специално внимание на техния ъглов момент. Магнитното поле действа върху въртящ се атомен дипол, опитвайки се да го завърти и да го настрои успоредно на полето. Вместо това, атомът започва да прецесира около посоката на полето (фиг. 10) с честота, зависеща от диполния момент и силата на приложеното поле.
Прецесията на атомите не може да се наблюдава директно, тъй като всички атоми на пробата прецесират в различна фаза. Ако обаче се приложи малко променливо поле, насочено перпендикулярно на постоянното подреждащо поле, тогава между прецесиращите атоми се установява определено фазово съотношение и техният общ магнитен момент започва да прецесира с честота, равна на честотата на прецесията на отделните атоми. магнитни моменти. Ъгловата скорост на прецесията е от голямо значение. По правило тази стойност е от порядъка на 10 10 Hz/T за намагнитването, свързано с електроните, и от порядъка на 10 7 Hz/T за намагнитването, свързано с положителните заряди в ядрата на атомите.
Принципна схема на инсталацията за наблюдение на ядрено-магнитен резонанс (ЯМР) е показана на фиг. 11. Изследваното вещество се въвежда в еднородно постоянно поле между полюсите. Ако RF поле след това се възбуди с малка намотка около епруветката, може да се постигне резонанс при определена честота, равна на честотата на прецесия на всички ядрени "жироскопи" на пробата. Измерванията са подобни на настройването на радиоприемник на честотата на определена станция.
Методите на магнитния резонанс позволяват да се изследват не само магнитните свойства на конкретни атоми и ядра, но и свойствата на тяхната среда. Въпросът е, че магнитните полета в твърдите тела и молекулите са нехомогенни, тъй като са изкривени от атомни заряди и детайлите на хода на експерименталната резонансна крива се определят от локалното поле в областта, където се намира прецесиращото ядро. Това дава възможност да се изследват характеристиките на структурата на определена проба чрез резонансни методи.
Изчисляване на магнитни свойства.
Магнитната индукция на полето на Земята е 0,5 × 10 -4 T, докато полето между полюсите на силен електромагнит е от порядъка на 2 T или повече.
Магнитното поле, създадено от всяка конфигурация на токове, може да се изчисли с помощта на формулата на Biot-Savart-Laplace за магнитната индукция на полето, създадено от текущия елемент. Изчисляването на полето, създадено от контури с различни форми и цилиндрични намотки, в много случаи е много сложно. По-долу има формули за редица прости случаи. Магнитна индукция (в тесла) на полето, създадено от дълъг прав проводник с ток аз
Полето на магнетизирана желязна пръчка е подобно на външното поле на дълъг соленоид с броя на ампер-оборотите на единица дължина, съответстващ на тока в атомите на повърхността на магнетизираната пръчка, тъй като токовете вътре в пръчката отменят всеки друг навън (фиг. 12). С името на Ампер такъв повърхностен ток се нарича Ампер. Сила на магнитното поле H a, създаден от Амперовия ток, е равен на магнитния момент на единицата обем на пръта М.
Ако в соленоида се постави железен прът, тогава в допълнение към факта, че соленоидният ток създава магнитно поле з, подреждането на атомните диполи в магнетизирания материал на пръта създава намагнитване М. В този случай общият магнитен поток се определя от сумата на реалния и амперния ток, така че б = м 0(з + H a), или б = м 0(Н+М). Поведение М/зНаречен магнитна чувствителност и се обозначава с гръцката буква ° С; ° Се безразмерна величина, характеризираща способността на даден материал да се магнетизира в магнитно поле.
Стойност б/з, която характеризира магнитните свойства на материала, се нарича магнитна проницаемост и се означава с m a, и m a = м 0м, където m aе абсолютен и м- относителна пропускливост,
Във феромагнитните вещества стойността ° Сможе да има много големи стойности - до 10 4 ё 10 6 . Стойност ° Спарамагнитните материали имат малко повече от нула, а диамагнитните материали имат малко по-малко. Само във вакуум и в много слаби полета са количествата ° Си мса постоянни и не зависят от външното поле. Индукция на зависимост бот зобикновено е нелинейна, а нейните графики, т.нар. кривите на намагнитване за различни материали и дори при различни температури могат да се различават значително (примери за такива криви са показани на фиг. 2 и 3).
Магнитните свойства на материята са много сложни и задълбоченото разбиране на тяхната структура изисква задълбочен анализ на структурата на атомите, техните взаимодействия в молекулите, техните сблъсъци в газове и взаимното им влияние в твърди вещества и течности; магнитните свойства на течностите все още са най-малко проучени.
В продължение на предишната тема за звездния магнетизъм, искам да кажа нещо за планетарния. Специален дял от геофизиката, който изучава произхода и природата на магнитното поле на Земята, се нарича геомагнетизъм. Той обяснява произхода на магнитното поле на планетите по следния начин:
"първоначалното магнитно поле се засилва в резултат на движения (обикновено конвективни или турбулентни) на електропроводима материя в течното ядро на планетата или в плазмата на звездата".
Това така наречено " магнитно динамо". Както можете да видите от определението, ние отново говорим за някакво мистично първоначално магнитно поле, което е причинителят на електромагнетизма. Но никъде няма дума за това откъде идва това първоначално поле. И това обяснение се счита най-правилното.
Странно, защото статията за магнитното динамо директно казва: " в реални условия магнитно динамо не е получено". За да се създаде, са необходими много сложни условия и инсталации. Тогава откъде може да се появи такава инсталация вътре в Слънцето и планетите? Освен това почти всички планети притежават магнетизъм в една или друга степен, което означава, че няма нищо свръхестествено в произхода си и условията за възникването му трябва да са доста прости.
Тогава нека да разгледаме отделните планети:
"По намаляващ диполен магнитен момент на първо място са Юпитер и Сатурн, следвани от Земята, Меркурий и Марс, като спрямо магнитния момент на Земята стойността на моментите им е 20 000, 500, 1, 3/5000, 3/10000".
Първото нещо, което хваща окото, е липсата на Венера в списъка. Венера и Земята имат подобни размери, средна плътност и дори вътрешна структура, но Земята има доста силно магнитно поле, докато Венера не. Съвременните предположения за слабото магнитно поле на Венера са, че няма конвективни течения в предполагаемо желязното ядро на Венера. Но защо? Ако структурата е същата като тази на Земята, а температурата е по-висока, то ядрото също трябва да е течно и със същите потоци.
Освен това се оказва, че магнитното поле на Меркурий е 2 пъти по-голямо от това на Марс, въпреки че е много по-малко и в същото време е почти 2000 пъти по-слабо от това на Земята. Оказва се, че няма значение нито температурата, нито размерът на планетата. Може би разлика в ядрата?
Земята, Марс, Венера и Меркурий са скалисти планети с метално ядро. Смята се, че ядрото на Марс може да се е охладило и втвърдило. На него няма вулканизъм, няма конвекция и затова магнитното поле е отслабнало. Но по някаква причина не се е размагнитил през цялото това време. При Венера е точно обратното. Тук има и температура, и вулканизъм, но няма поле.
Магнитните полета на Уран и Нептун, за разлика от всички други планети от Слънчевата система, не са диполни, а квадруполни, т.е. имат 2 северни и 2 южни полюса. Това изобщо не се вписва в никоя теория за конвекцията.
В същото време се смята, че планетите на газовите гиганти изобщо нямат метално ядро. И така, откъде идва магнитното поле? И пропорциите отново не дават никакъв отговор. Юпитер и Сатурн са приблизително еднакви по размер и състав, но техните магнитни полета се различават 40 пъти!
Трябва да се изключи и разстоянието до Слънцето и неговото възможно влияние. Тогава какво остава? И не остана много. Имаме пряка следа - връзката между обяснението на звездния и планетарния магнетизъм. тяхната обща природа. И въпреки че тази природа все още не е изяснена и няма точно научно обяснение, общността на процесите е недвусмислена.
Очевидно все още трябва да признаем погрешността на теорията за произхода на планетите от прах. Такава общност на процесите може да потвърди изводите ми, че планетите са емисии на звезди и имат много общо с тях, а именно носят в дълбините си частица от звездата, която ги е родила, която сама по себе си е част от Бялата дупка. . Такова несъответствие в силата на магнитното поле на подобни планети може да възникне поради разликата им във възрастта, за което многократно съм писал. Различните планети след изхвърлянето получиха различни количества неизгоряла звездна материя, някъде тя беше изразходвана по-рано и поради това магнитното поле отслабна, но някъде все още не. Охладеното метално ядро губи магнетизацията си толкова бързо, колкото течно ядро, в което звездна частица е престанала да гори. Не съществува магнитно динамо - много е трудно да бъде природен феномен и магнетизмът бързо изчезва без презареждане.
Чувствам, че съвсем скоро науката ще се изправи пред голяма революция в разбирането на еволюционните процеси на планетите и звездите. Щеше да живее.
Когато Земята се върти около собствената си ос, течният слой на външното ядро позволява на мантията и твърдата кора да се въртят по-бързо от вътрешното ядро. В резултат на това електроните в ядрото се движат спрямо електроните в мантията и кората. Това движение на електрони образува естествено динамо. Той създава магнитно поле, подобно на полето индуктори.
Магнитната ос на Земята е наклонена под ъгъл от около 11° спрямо нейната географска ос. Той непрекъснато променя ъгъла си на наклон, но толкова бавно, че в продължение на няколко десетки хиляди години почти запазва относителната си позиция.
Стрелката на компаса се отклонява малко встрани от географските полюси. Ъгълът между магнитния меридиан и географския меридиан варира от един регион до друг. Малките отклонения на магнитното поле вероятно се дължат на локални вихрови движения във външното ядро, на кръстовището на ядрото и мантията. Подобен ефект могат да предизвикат големи тела от намагнетизирани скали и руди в земната кора.
Геомагнитното поле е засегнато Слънчев вятър- потокът от електрически заредени частици, излъчвани от Слънцето. Попадайки във външната атмосфера на Земята, тези частици причиняват малки промени в нейното магнитно поле в близост до земната повърхност, които са систематични (като нощта и деня) или нередовни (като магнитни бури) по природа.
Магнитното поле на Земята в миналото
Под въздействието на магнитното поле на планетата, скалите са били намагнетизирани по време на формирането, запазвайки тази намагнитност през следващите епохи. Това явление се нарича палеомагнетизъм. При нагряване скалите, като постоянен магнит, губят магнетизацията си. Охладените скали отново се магнетизират от земното поле. Този естествен остатък е ориентиран успоредно на силовите линии на геомагнитното поле, съществувало по време на скалното образуване. Следователно посоката на полето, което е действало по време на тяхното втвърдяване, е завинаги отпечатано в скалите, което може да се използва за изследване геоложка история на земното магнитно поле.
Техниката на палеомагнитното изследване е да се измери естественият остатъчен магнетизъм в цилиндрични колони, пробити от скалната маса. Получените палеомагнитни координати на пробите позволяват да се определи първоначалното местоположение на скалите. Палеомагнитни координати, изразени в магнитни ширини, са подобни на географските ширини (но само по отношение на магнитния полюс) и се отнасят до позицията на магнитния полюс по време на периода на намагнитване на скалата. Данните, получени в резултат на такива измервания, показват, че дълго време магнитните полюси са "скитали", променяйки позицията си. Лутането на полюсите на континентите се фиксира по различни начини. Но за определен период от геоложката история полярните посоки, установени на различни континенти, могат да бъдат комбинирани в една линия, ако тези континенти се представят в позиции, различни от днешните. По този начин беше възможно да се установи и картографира пътя на континенталния дрейф. Резултатите, получени с този метод, са в доста добро съответствие с други доказателства. континентален дрифт- разпространение на морското дъно и данни, получени от изследването на скали и вкаменелости, характеризиращи палеоклиматичните условия.
Полярността на остатъчното намагнитване (магнитното поле „изкопаеми“) на образуваните за кратки периоди от време скали се оказва обърната. Този факт се обяснява не с въртенето на континента на 180° (това би отнело твърде много време), а промяна на полярността на геомагнитното поле. Такава промяна в посоката на земното магнитно поле се нарича реверсия или инверсия. Инверсиите маркират границите на периодите от геоложката история, през които геомагнитното поле поддържа постоянна полярност. Тези периоди са били с различна продължителност. Възрастовото датиране на обръщанията (чрез изучаване на разпадането на радиоактивни изотопи в скалите) направи възможно създаването на палеомагнитна геоложка времева скала. Тази скала може да се използва за определяне на възрастта на скалите чрез анализиране на тяхната остатъчна устойчивост. Сравнението на палеомагнитната времева скала с "магнитните аномалии" на морското дъно потвърди хипотезата за разпространение.
Магнитно и електрическо изследване
Много рудни тела и скали, богати на магнитни минерали, създават силно локално магнитно поле. Това свойство се използва при геофизични проучвания и проучване на минерални находища. С помощта на чувствителни инструменти - магнитометри се откриват промишлено ценни натрупвания на минерали. Съществува и метод, който използва естествени електрически токове, възникващи между земната повърхност и рудното тяло поради просмукване на подпочвени води. Взаимодействието на такива течения с геомагнитното поле е измеримо и служи като основа за откриване на находища.
Земята има магнитно поле, причините за съществуването на което не са установени. Магнитното поле има два магнитни полюса и магнитна ос. Положението на магнитните полюси не съвпада с положението на географските. Магнитните полюси са разположени в северното и южното полукълбо асиметрично един спрямо друг. В тази връзка линията, която ги свързва - магнитната ос на Земята образува ъгъл до 11 ° с оста на нейното въртене.
Магнетизмът на Земята се характеризира с магнитен интензитет, деклинация и наклон. Магнитната сила се измерва в ерстеди.
Магнитната деклинация е ъгълът на отклонение на магнитната стрелка от географския меридиан на дадено място. Тъй като магнитната стрелка показва посоката на магнитния меридиан, магнитната деклинация ще съответства на ъгъла между магнитния и географския меридиан. Склонението може да бъде източно или западно. Линиите, свързващи еднакви деклинации на карта, се наричат изогони. Изогонът на деклинацията, равен на нула, се нарича нулев магнитен меридиан. Изогоните се излъчват от магнитния полюс в южното полукълбо и се събират в магнитния полюс в северното полукълбо.
Магнитният наклон е ъгълът на наклона на магнитната стрелка спрямо хоризонта. Линиите, свързващи точки с еднакъв наклон, се наричат изоклини. Нулевата изоклина се нарича магнитен екватор. Изоклините, подобно на паралелите, се простират в посока на ширината и варират от 0 до 90 °.
Плавният ход на изогоните и изоклините на някои места от земната повърхност е доста рязко нарушен, което се свързва с наличието на магнитни аномалии. Големи натрупвания на железни руди могат да служат като източници на такива аномалии. Най-голямата магнитна аномалия е Курск. Магнитните аномалии могат да бъдат причинени и от разломи в земната кора - разломи, обратни разломи, в резултат на които влизат в контакт скали с различни магнитни характеристики и др. Магнитните аномалии се използват широко за търсене на минерални находища и изследване на структурата на земни подпочви.
Стойностите на магнитните интензитети, деклинациите и наклоните изпитват ежедневни и вековни флуктуации (вариации).
Дневните вариации се причиняват от слънчеви и лунни смущения на йоносферата и са по-изразени през лятото, отколкото през зимата, и повече през деня, отколкото през нощта. Много по-интензивен
вековни вариации. Смята се, че те се дължат на промени, настъпващи в горните слоеве на земното ядро. Секуларните вариации в различните географски точки са различни.
Внезапните, продължаващи няколко дни, магнитни флуктуации (магнитни бури) са свързани със слънчевата активност и са най-интензивни на високи географски ширини.
§ 4. Топлина на Земята
Земята получава топлина от два източника: от Слънцето и от собствените си недра. Топлинното състояние на земната повърхност почти изцяло зависи от нейното нагряване от Слънцето. Въпреки това, под въздействието на много фактори, има преразпределение на слънчевата топлина, която е паднала върху повърхността на Земята. Различните точки на земната повърхност получават различно количество топлина поради наклоненото положение на оста на въртене на Земята спрямо равнината на еклиптиката.
За сравняване на температурните условия се въвеждат понятията среднодневни, средномесечни и средногодишни температури в определени части на земната повърхност.
Най-високите температурни колебания са подложени на горния слой на Земята. По-дълбоко от повърхността дневните, месечните и годишните температурни колебания постепенно намаляват. Дебелината на земната кора, в която скалите са засегнати от слънчевата топлина, се нарича хелиотермална зона. Дълбочината на тази зона варира от няколко метра до 30 m.
Под слънчевата топлинна зона има пояс с постоянна температура, където сезонните температурни колебания не влияят. В района на Москва се намира на дълбочина 20 m.
Под пояса на постоянната температура е геотермалната зона. В тази зона температурата се повишава с дълбочина поради вътрешната топлина на Земята - средно с 1 ° C на всеки 33 м. Този интервал на дълбочина се нарича "геотермална стъпка". Повишаването на температурата при задълбочаване на Земята със 100 m се нарича геотермален градиент. Стойностите на геотермалната стъпка и градиент са обратно пропорционални и различни за различните региони на Земята. Продуктът им е постоянна стойност и е равен на 100. Ако например стъпката е 25 m, то градиентът е 4 °C.
Разликите в стойностите на геотермалната стъпка могат да се дължат на различната радиоактивност и топлопроводимост на скалите, хидрохимичните процеси в недрата, естеството на появата на скалите, температурата на подземните води и отдалечеността от океаните и моретата.
Стойността на геотермалната стъпка варира в широк диапазон. В района на Пятигорск е 1,5 м, Ленинград - 19,6 м, Москва - 38,4 м, в Карелия - повече от 100 м, в района на Поволжието и Башкирия - 50 м и др. 14
Основният източник на вътрешна топлина на Земята е радиоактивното разпадане на вещества, концентрирани главно в земната кора. Предполага се, че топлината в него нараства в съответствие с геотермалната стъпка до дълбочина 15-20 км. По-дълбоко има рязко увеличение на стойността на геотермалната стъпка. Експертите смятат, че температурата в центъра на Земята не надвишава 4000 ° C. Ако стойността на геотермалната стъпка остане същата до центъра на Земята, тогава температурата на дълбочина 900 km ще бъде 27 000 °C, а в центъра на Земята ще достигне приблизително 193 000 °C.
ЗЕМЕН МАГНЕТИЗЪМ (геомагнетизъм), магнитното поле на Земята и околоземното космическо пространство; дял от геофизиката, който изучава магнитното поле на Земята и свързаните с него явления (скален магнетизъм, телурични течения, полярни сияния, течения в йоносферата и магнитосферата на Земята).
История на изучаването на магнитното поле на Земята. Съществуването на магнетизма е известно от древни времена. Смята се, че първият компас се е появил в Китай (датата на появата е спорна). В края на 15 век по време на пътуването на Х. Колумб е установено, че магнитната деклинация е различна за различните точки на земната повърхност. Това откритие бележи началото на развитието на науката за земния магнетизъм. През 1581 г. английският изследовател Р. Норман предполага, че стрелката на компаса се завърта по определен начин от сили, чийто източник е под повърхността на Земята. Следващата значима стъпка е появата през 1600 г. на книгата на У. Гилбърт "За магнита, магнитните тела и големия магнит - Земята", където се дава представа за причините за земния магнетизъм. През 1785 г. започва разработването на метод за измерване на силата на магнитното поле, базиран на метода на въртящия момент, предложен от С. Кулон. През 1839 г. К. Гаус теоретично обосновава метод за измерване на хоризонталната компонента на вектора на магнитното поле на планетата. В началото на 20 век се определя връзката между магнитното поле на Земята и нейната структура.
В резултат на наблюдения беше установено, че намагнитването на земното кълбо е повече или по-малко равномерно и магнитната ос на Земята е близо до нейната ос на въртене. Въпреки сравнително голямото количество експериментални данни и многобройни теоретични изследвания, въпросът за произхода на земния магнетизъм не е окончателно разрешен. До началото на 21 век наблюдаваните свойства на магнитното поле на Земята започват да се свързват с физическия механизъм на хидромагнитното динамо (вижте Магнитна хидродинамика), според което първоначалното магнитно поле, проникнало в ядрото на Земята от междупланетното пространство може да се укрепва и отслабва в резултат на движението на материята в течното ядро на планетата. За да се засили полето, е достатъчно да има известна асиметрия на такова движение. Процесът на усилване продължава, докато нарастването на загубите за нагряване на средата, което се дължи на увеличаване на силата на токовете, балансира притока на енергия, идваща от нейното хидродинамично движение. Подобен ефект се наблюдава при генериране на електрически ток и магнитно поле в самовъзбуждащо се динамо.
Интензитетът на магнитното поле на Земята.Характеристика на всяко магнитно поле е векторът на неговата сила H - стойност, която не зависи от средата и е числено равна на магнитната индукция във вакуум. Собственото магнитно поле на Земята (геомагнитно поле) е сборът от полета, създадени от различни източници. Общоприето е, че магнитното поле H T на повърхността на планетата се състои от: полето, създадено от равномерното намагнитване на земното кълбо (диполно поле, H 0); полето, свързано с хетерогенността на дълбоките слоеве на земното кълбо (полето на световните аномалии, H a); поле, дължащо се на намагнитването на горните части на земната кора (H до); поле, причинено от външни причини (H B); полето на вариациите (δH), също свързано с източници, разположени извън земното кълбо: H T = H o + H c + H a + H c + δH. Сумата от полетата H 0 + H k образува основното магнитно поле на Земята. Неговият принос към полето, наблюдавано на повърхността на планетата, е повече от 95%. Аномалното поле H a (приносът на H a към H t е около 4%) се подразделя на поле с регионален характер (регионална аномалия), разпространяващо се на големи площи, и поле с локален характер (локална аномалия) . Сумата от полетата H 0 + H k + H и често се нарича нормално поле (H n). Тъй като H е малък в сравнение с H o и H k (около 1% от H t), нормалното поле практически съвпада с основното магнитно поле. Действително наблюдаваното поле (минус полето на вариациите δH) е сумата от нормалните и аномалните магнитни полета: Ht = Hn + Ha. Задачата за разделяне на полето на земната повърхност на тези две части е несигурна, тъй като разделянето може да се извърши по безкраен брой начини. За еднозначното решаване на този проблем е необходима информация за източниците на всяка от компонентите на магнитното поле на Земята. В началото на 21-ви век беше установено, че източниците на аномалното магнитно поле са магнетизирани скали, лежащи на дълбочини, които са малки в сравнение с радиуса на Земята. Източникът на основното магнитно поле се намира на дълбочина повече от половината от радиуса на Земята. Многобройните експериментални данни позволяват да се изгради математически модел на магнитното поле на Земята въз основа на формално изследване на неговата структура.
Елементи на земния магнетизъм.За разлагане на вектора H t на компоненти обикновено се използва правоъгълна координатна система с начало в точката на измерване на полето O (фигура). В тази система оста Ox е ориентирана по посока на географския меридиан на север, оста Oy е ориентирана по посока на паралела на изток, оста Oz е насочена отгоре надолу към центъра на земното кълбо. . Проекцията на H T върху оста Ox се нарича северна компонента на полето, проекцията върху оста Oy се нарича източна компонента, проекцията върху оста Oz се нарича вертикална компонента; те се означават съответно с X, Y, Z. Проекцията на H t върху равнината xy се означава като H и се нарича хоризонтална компонента на полето. Вертикалната равнина, минаваща през вектора H t и оста Oz, се нарича равнина на магнитния меридиан, а ъгълът между географския и магнитния меридиан се нарича магнитна деклинация, обозначена с D. Ако векторът H се отклони от посоката на оста Ox на изток, деклинацията ще бъде положителна (източна деклинация), а ако е на запад - отрицателна (западна деклинация). Ъгълът между векторите H и H t в равнината на магнитния меридиан се нарича магнитен наклон и се означава с I. Наклонът I е положителен, когато векторът H t е насочен надолу от земната повърхност, което се извършва в Северното полукълбо на Земята и отрицателно, когато H t е насочено нагоре, т.е. в южното полукълбо. Деклинация, наклон, хоризонтални, вертикални, северни, източни компоненти се наричат елементи на земния магнетизъм, които могат да се разглеждат като координати на края на вектора H t в различни координатни системи (правоъгълни, цилиндрични и сферични).
Нито един от елементите на земния магнетизъм не остава постоянен във времето: тяхната величина варира от час на час и от година на година. Такива промени се наричат вариации на елементите на земния магнетизъм (виж Магнитни вариации). Промените, които настъпват за кратък период от време (около ден), са периодични; техните периоди, амплитуди и фази са изключително разнообразни. Промените в средните годишни стойности на елементите са монотонни; тяхната периодичност се разкрива само при много голяма продължителност на наблюденията (от порядъка на много десетки и стотици години). Бавните вариации на магнитната индукция се наричат секуларни; стойността им е около 10 -8 т/год. Секуларните вариации на елементите са свързани с източниците на полето, които се намират вътре в земното кълбо, и са причинени от същите причини като самото магнитно поле на Земята. Бързите вариации с периодичен характер се дължат на електрически токове в близката до Земята среда (виж Йоносфера, Магнитосфера) и варират значително по амплитуда.
Съвременни изследвания на магнитното поле на Земята.До началото на 21 век е обичайно да се отделят следните причини, които причиняват земния магнетизъм. Източникът на основното магнитно поле и неговите вековни вариации се намира в ядрото на планетата. Аномалното поле се дължи на комбинация от източници в тънък горен слой, наречен магнитно активна обвивка на Земята. Външното поле е свързано с източници в околоземното пространство. Полето с външен произход се нарича променливо електромагнитно поле на Земята, тъй като то е не само магнитно, но и електрическо. Основните и аномалните полета често се комбинират с общия условен термин "постоянно геомагнитно поле".
Основният метод за изследване на геомагнитното поле е директното наблюдение на пространственото разпределение на магнитното поле и неговите вариации на земната повърхност и в околоземното пространство. Наблюденията се свеждат до измервания на елементите на земния магнетизъм в различни точки на пространството и се наричат магнитни изследвания. В зависимост от мястото на заснемане те се делят на наземни, морски (хидромагнитни), въздушни (аеромагнитни) и сателитни. В зависимост от размера на територията, обхваната от изследванията, се разграничават глобални, регионални и локални изследвания. Според измерваните елементи изследванията се разделят на модулни (Т-проучвания, при които се измерва модулът на вектора на полето) и компонентни (измерват се само един или няколко компонента на този вектор).
Магнитното поле на Земята се влияе от потока на слънчевата плазма – слънчевия вятър. В резултат на взаимодействието на слънчевия вятър с магнитното поле на Земята се образува външната граница на околоземното магнитно поле (магнитопаузата), която ограничава земната магнитосфера. Формата на магнитосферата непрекъснато се променя под въздействието на слънчевия вятър, част от енергията на който прониква в нея и се прехвърля към текущите системи, които съществуват в околоземното пространство. Промените в магнитното поле на Земята във времето, причинени от действието на тези токови системи, се наричат геомагнитни вариации и се различават както по продължителност, така и по локализация. Има много различни видове времеви вариации, всеки със своя собствена морфология. Под действието на слънчевия вятър магнитното поле на Земята се изкривява и придобива "опашка" в посока от Слънцето, която се простира на стотици хиляди километри, излизайки извън орбитата на Луната.
Диполният магнитен момент на Земята е около 8·10 22 A·m 2 и постоянно намалява. Средната индукция на геомагнитното поле на повърхността на планетата е около 5·10 -5 T. Основното магнитно поле на Земята (на разстояние по-малко от три радиуса на Земята от нейния център) е близко по форма до полето на еквивалентен магнитен дипол, чийто център е изместен спрямо центъра на Земята с на около 500 км в посока точка с координати 18° северна ширина и 147,8° източна дължина. Оста на този дипол е наклонена спрямо оста на въртене на Земята с 11,5°. Под същия ъгъл геомагнитните полюси са отделени от съответните географски полюси. В същото време южният геомагнитен полюс се намира в Северното полукълбо.
Мащабни наблюдения на промените в елементите на земния магнетизъм се извършват в магнитни обсерватории, които образуват световна мрежа. Вариациите на геомагнитното поле се записват със специални инструменти, данните от измерванията се обработват и изпращат до световни центрове за събиране на данни. За визуално представяне на картината на пространственото разпределение на елементите на земния магнетизъм се изграждат контурни карти, т.е. криви, свързващи точки на картата със същите стойности на един или друг елемент на земния магнетизъм (вижте картите) . Кривите, свързващи точки на еднакви магнитни деклинации, се наричат изогони, кривите на еднакви магнитни наклони се наричат изоклини, еднакви хоризонтални или вертикални, северни или източни компоненти на вектора Ht се наричат изодинамика на съответните компоненти. Линиите на равни промени на полето обикновено се наричат изопори; линии с равни стойности на полето (на карти на аномалното поле) - изоаномалии.
Резултатите от изследванията на земния магнетизъм се използват за изследване на Земята и околоземното пространство. Измерванията на интензитета и посоката на намагнитването на скалите позволяват да се прецени промяната в геомагнитното поле във времето, което служи като ключова информация за определяне на тяхната възраст и разработване на теорията за литосферните плочи. Данните за геомагнитните вариации се използват при магнитно изследване на полезни изкопаеми. В околоземното пространство, на разстояние хиляда или повече километра от повърхността на Земята, неговото магнитно поле отклонява космическите лъчи, предпазвайки целия живот на планетата от силна радиация.
Лит .: Яновски Б. М. Земен магнетизъм. Л., 1978; Калинин Ю. Д. Векови геомагнитни вариации. Новосиб., 1984; Колесова VI Аналитични методи на магнитната картография. М., 1985; Паркинсън У. Въведение в геомагнетизма. М., 1986.
