Մագնիսներ և նյութի մագնիսական հատկություններ. Դասախոսություն՝ Երկրի մագնիսականությունը և դրա նշանակությունը Երկրի մագնիսականությունը և դրա բնութագրերը

Նյութ Հանրագիտարանից

Երկիրն ունի հատկություններ, որոնք հնարավորություն են տալիս մեր մոլորակը դիտարկել որպես երկու բևեռներով (հյուսիս և հարավ) մագնիս: Երկրի շուրջ մագնիսական դաշտ կա։ Դրա հիմնական մասը ստեղծվում է Երկրի ներսում գտնվող աղբյուրներից։ Հարավային մագնիսական բևեռը գտնվում է հյուսիսային կիսագնդում Բութիա թերակղզում, Կանադայի շատ հյուսիսում, իսկ հյուսիսը՝ հարավային կիսագնդում Անտարկտիդայում, մոտավորապես միջօրեականի վրա։ Թասմանիա.

Մագնիսական դաշտը հստակորեն դրսևորվում է կողմնացույցի մագնիսական ասեղի վրա ազդեցությամբ: Մի մագնիսական բևեռից մյուսը ուժի գծեր են, որոնք պտտվում են ամբողջ աշխարհով մեկ: Հարթությունները, որոնցում ընկած են մագնիսական գծերը, կազմում են մագնիսական միջօրեականներ։

Կողմնացույցի սլաքի ուղղությունը դեպի Երկրի մակերեսի մագնիսական բևեռ (մագնիսական միջօրեական) չի համընկնում աշխարհագրական միջօրեականի ուղղության հետ։ Նրանց միջև ձևավորվում է անկյուն, որը կոչվում է մագնիսական անկում։ Երկրի մակերևույթի վրա յուրաքանչյուր տեղ ունի թեքության իր անկյունը: Երբ մագնիսական ասեղը շեղվում է դեպի արևելք, ապա անկումը համարվում է արևելք (դրական), շեղումով դեպի արևմուտք-արևմուտք (բացասական): Իմանալով տվյալ վայրում մագնիսական ասեղի անկումը, կարելի է հեշտությամբ որոշել ճշմարիտ (աշխարհագրական) միջօրեականի ուղղությունը։ Իսկ եթե հայտնի է նաև լայնությունը, ապա որոշվում են աշխարհագրական կոորդինատները կամ կետի գտնվելու վայրը։ Քանի որ մագնիսական բևեռները գտնվում են Երկրի ներսում, մագնիսական սլաքը հորիզոնական չէ, այլ թեքված է դեպի հորիզոն: Այս թեքության անկյունը, այսինքն՝ մագնիսական դաշտի գծերի ուղղության և հորիզոնական հարթության միջև ընկած անկյունը կոչվում է մագնիսական թեքություն։ Երբ մոտենում եք մագնիսական բևեռներին, թեքության անկյունը մեծանում է: Մագնիսական բևեռում մագնիսական ասեղը վերցնում է ուղղահայաց դիրք, իսկ մագնիսական թեքությունը բևեռներում հասնում է 90°-ի: Մագնիսական հասարակածի մոտ այն հավասար է զրոյի։

Երկրի որոշ շրջաններում մագնիսական դաշտը բնութագրող արժեքները կտրուկ տարբերվում են միջին արժեքներից: Այս վայրերը, որտեղ կողմնացույցի սլաքը ցույց է տալիս անոմալ անկում, կոչվում են մագնիսական անոմալիաներ։ Դրանց մեծ մասը պայմանավորված է երկաթի հանքաքար պարունակող ապարների առաջացմամբ։ ԽՍՀՄ տարածքում հայտնի են մի շարք մագնիսական անոմալիաներ՝ Կուրսկ, Կրիվոյ Ռոգ և այլն։

Երբեմն դուք կարող եք դիտարկել մագնիսական ասեղի սխալ տատանումները: Իր նորմալ դիրքից նման արագ շեղումները պայմանավորված են մագնիսական փոթորիկներով, որոնք կապված են Արեգակի կողմից բարձր արագությամբ Երկրի մթնոլորտ արտանետվող էլեկտրական լիցքավորված մասնիկների ներխուժման հետ։ Սա մագնիսական դաշտի ուժեղացումն է և գործում է սլաքի վրա: Մագնիսական փոթորիկների արդյունքը բևեռափայլերն են (տես Մթնոլորտային օպտիկական և էլեկտրական երևույթներ)։ Երկրի մագնիսական դաշտը տարածվում է երկրագնդի մակերևույթից մինչև 60000 կմ բարձրության վրա; Մագնիսական դաշտով լցված տարածությունը կոչվում է Երկրի մագնիտոսֆերա։ Այս գունդը որսում է Արեգակից թռչող էլեկտրական լիցքավորված մասնիկները, որոնք կազմում են Երկրի ճառագայթային գոտիները։

ԵՐԿՐԱՅԻՆ ՄԱԳՆԵՏԻԶՄ (երկրամագնիսականություն), Երկրի և Երկրի մերձակա արտաքին տարածության մագնիսական դաշտը; երկրաֆիզիկայի ճյուղ, որն ուսումնասիրում է Երկրի մագնիսական դաշտը և հարակից երևույթները (ժայռերի մագնիսականություն, տելուրային հոսանքներ, բևեռափայլեր, հոսանքներ Երկրի իոնոսֆերայում և մագնիսոլորտում)։

Երկրի մագնիսական դաշտի ուսումնասիրության պատմություն. Մագնիսականության գոյության մասին հայտնի է եղել հին ժամանակներից։ Ենթադրվում է, որ առաջին կողմնացույցը հայտնվել է Չինաստանում (հայտնման ամսաթիվը վիճելի է): 15-րդ դարի վերջին Հ.Կոլումբոսի ճանապարհորդության ժամանակ պարզվել է, որ մագնիսական անկումը տարբեր է Երկրի մակերեսի տարբեր կետերի համար։ Այս հայտնագործությունը նշանավորեց երկրային մագնիսականության գիտության զարգացման սկիզբը։ 1581 թվականին անգլիացի հետախույզ Ռ. Նորմանն առաջարկեց, որ կողմնացույցի սլաքը որոշակի ձևով պտտվում է ուժերով, որոնց աղբյուրը գտնվում է Երկրի մակերեսի տակ: Հաջորդ նշանակալից քայլը 1600 թվականին Վ. Գիլբերտի «Մագնիսի, մագնիսական մարմինների և մեծ մագնիս-երկրի մասին» գրքի հայտնվելն էր, որտեղ պատկերացում տրվեց երկրային մագնիսականության պատճառների մասին։ 1785 թվականին սկսվեց մագնիսական դաշտի ուժի չափման մեթոդի մշակումը, որը հիմնված էր Ս. Կուլոնի առաջարկած ոլորող մոմենտային մեթոդի վրա։ 1839 թվականին Կ.Գաուսը տեսականորեն հիմնավորեց մոլորակի մագնիսական դաշտի վեկտորի հորիզոնական բաղադրիչի չափման մեթոդը։ 20-րդ դարի սկզբին որոշվեց կապը Երկրի մագնիսական դաշտի և նրա կառուցվածքի միջև։

Դիտարկումների արդյունքում պարզվել է, որ երկրագնդի մագնիսացումը քիչ թե շատ միատեսակ է, իսկ Երկրի մագնիսական առանցքը մոտ է իր պտտման առանցքին։ Չնայած համեմատաբար մեծ քանակությամբ փորձարարական տվյալների և բազմաթիվ տեսական ուսումնասիրությունների, երկրային մագնիսականության ծագման հարցը վերջնականապես լուծված չէ։ 21-րդ դարի սկզբին Երկրի մագնիսական դաշտի դիտված հատկությունները սկսեցին կապված լինել հիդրոմագնիսական դինամոյի ֆիզիկական մեխանիզմի հետ (տես Մագնիսական հիդրոդինամիկա), ըստ որի միջմոլորակային տարածությունից Երկրի միջուկ ներթափանցած սկզբնական մագնիսական դաշտը. կարող է ամրապնդվել և թուլանալ մոլորակի հեղուկ միջուկում նյութի շարժման արդյունքում։ Դաշտն ուժեղացնելու համար բավական է ունենալ նման շարժման որոշակի անհամաչափություն։ Ուժեղացման գործընթացը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև միջավայրի ջեռուցման համար կորուստների աճը, որը տեղի է ունենում հոսանքների ուժգնության բարձրացման պատճառով, հավասարակշռում է դրա հիդրոդինամիկական շարժումից բխող էներգիայի ներհոսքը: Նմանատիպ էֆեկտ է նկատվում ինքնագրգռված դինամոյում էլեկտրական հոսանք և մագնիսական դաշտ առաջացնելիս։

Երկրի մագնիսական դաշտի ինտենսիվությունը.Ցանկացած մագնիսական դաշտի բնութագիրը նրա հզորության վեկտորն է H՝ արժեք, որը կախված չէ միջավայրից և թվայինորեն հավասար է վակուումում մագնիսական ինդուկցիայի: Երկրի սեփական մագնիսական դաշտը (երկրամագնիսական դաշտը) տարբեր աղբյուրների կողմից ստեղծված դաշտերի հանրագումարն է։ Ընդհանուր առմամբ ընդունված է, որ մոլորակի մակերևույթի H T մագնիսական դաշտը բաղկացած է. դաշտը, որը կապված է երկրագնդի խորքային շերտերի տարասեռության հետ (աշխարհի անոմալիաների դաշտ, H a); դաշտը երկրակեղևի վերին մասերի մագնիսացման պատճառով (H to); արտաքին պատճառներով առաջացած դաշտ (H B); տատանումների դաշտը (δH), որը նույնպես կապված է երկրագնդից դուրս գտնվող աղբյուրների հետ՝ H T = H o + H c + H a + H c + δH: H 0 + H k դաշտերի գումարը կազմում է Երկրի հիմնական մագնիսական դաշտը: Նրա ներդրումը մոլորակի մակերեսին դիտվող դաշտում կազմում է ավելի քան 95%: Անոմալ H a դաշտը (H a-ի ներդրումը H t-ին մոտ 4%) բաժանվում է տարածաշրջանային բնույթի (տարածաշրջանային անոմալիա) դաշտի, որը տարածվում է մեծ տարածքների վրա, և տեղական բնույթի դաշտի (տեղական անոմալիա) . H 0 + H k + H դաշտերի գումարը և հաճախ կոչվում է նորմալ դաշտ (H n): Քանի որ H-ը փոքր է H o-ի և H k-ի համեմատ (H t-ի մոտ 1%-ը), նորմալ դաշտը գործնականում համընկնում է հիմնական մագնիսական դաշտի հետ: Փաստացի դիտարկվող դաշտը (մինուս δH տատանումների դաշտը) նորմալ և անոմալ մագնիսական դաշտերի գումարն է՝ Ht = Hn + Ha: Երկրի մակերևույթի դաշտն այս երկու մասերի բաժանելու խնդիրն անորոշ է, քանի որ բաժանումը կարող է կատարվել անսահման թվով ձևերով։ Այս խնդրի միանշանակ լուծման համար անհրաժեշտ է տեղեկատվություն Երկրի մագնիսական դաշտի յուրաքանչյուր բաղադրիչի աղբյուրների մասին։ 21-րդ դարի սկզբին հաստատվեց, որ անոմալ մագնիսական դաշտի աղբյուրները մագնիսացված ապարներն են, որոնք ընկած են Երկրի շառավիղի համեմատ փոքր խորություններում: Հիմնական մագնիսական դաշտի աղբյուրը գտնվում է Երկրի շառավիղի կեսից ավելի խորության վրա։ Բազմաթիվ փորձարարական տվյալները հնարավորություն են տալիս կառուցել Երկրի մագնիսական դաշտի մաթեմատիկական մոդել՝ հիմնվելով նրա կառուցվածքի պաշտոնական ուսումնասիրության վրա։

Երկրային մագնիսականության տարրեր. H t վեկտորը բաղադրիչների տարրալուծելու համար սովորաբար օգտագործվում է ուղղանկյուն կոորդինատային համակարգ՝ O դաշտի չափման կետում սկզբնավորմամբ (նկար): Այս համակարգում Ox առանցքը ուղղված է աշխարհագրական միջօրեականի ուղղությամբ դեպի հյուսիս, Oy առանցքը ուղղված է դեպի արևելք զուգահեռի ուղղությամբ, Oz առանցքը վերևից ներքև ուղղված է դեպի երկրագնդի կենտրոն։ . H T-ի պրոյեկցիան Ox առանցքի վրա կոչվում է դաշտի հյուսիսային բաղադրիչ, Oy առանցքի վրա պրոյեկցիան կոչվում է արևելյան բաղադրիչ, պրոեկցիան Oz առանցքի վրա՝ ուղղահայաց բաղադրիչ; դրանք նշանակվում են համապատասխանաբար X, Y, Z-ով: H t-ի պրոյեկցիան xy հարթության վրա նշվում է որպես H և կոչվում է դաշտի հորիզոնական բաղադրիչ: H t վեկտորով և Oz առանցքով անցնող ուղղահայաց հարթությունը կոչվում է մագնիսական միջօրեականի հարթություն, իսկ աշխարհագրական և մագնիսական միջօրեականների միջև ընկած անկյունը կոչվում է մագնիսական անկում, որը նշվում է D-ով: Եթե H վեկտորը շեղված է ուղղությունից: Ox առանցքի դեպի արևելք թեքությունը կլինի դրական (արևելյան թեքություն), իսկ եթե դեպի արևմուտք՝ բացասական (արևմտյան թեքություն): H և H t վեկտորների միջև մագնիսական միջօրեականի հարթության անկյունը կոչվում է մագնիսական թեքություն և նշվում է I-ով: I թեքությունը դրական է, երբ H t վեկտորն ուղղված է դեպի ներքև երկրի մակերևույթից, որը տեղի է ունենում Երկրի հյուսիսային կիսագնդում, և բացասական, երբ H t-ն ուղղված է դեպի վեր, այսինքն՝ հարավային կիսագնդում: Թեքությունը, թեքությունը, հորիզոնական, ուղղահայաց, հյուսիսային, արևելյան բաղադրիչները կոչվում են երկրային մագնիսականության տարրեր, որոնք կարելի է համարել H t վեկտորի վերջի կոորդինատներ տարբեր կոորդինատային համակարգերում (ուղղանկյուն, գլանաձև և գնդաձև):

Երկրային մագնիսականության տարրերից ոչ մեկը ժամանակի մեջ հաստատուն չի մնում. դրանց մեծությունը տատանվում է ժամից ժամ և տարեցտարի: Նման փոփոխությունները կոչվում են երկրային մագնիսականության տարրերի տատանումներ (տես Մագնիսական տատանումներ)։ Փոփոխությունները, որոնք տեղի են ունենում կարճ ժամանակահատվածում (մոտ մեկ օր) պարբերական են. դրանց ժամանակաշրջանները, ամպլիտուդները և փուլերը չափազանց բազմազան են: Տարրերի միջին տարեկան արժեքների փոփոխությունները միապաղաղ են. դրանց պարբերականությունը բացահայտվում է միայն շատ երկար դիտարկումների ժամանակ (շատ տասնյակ և հարյուրավոր տարիների կարգի): Մագնիսական ինդուկցիայի դանդաղ տատանումները կոչվում են աշխարհիկ; դրանց արժեքը կազմում է մոտ 10 -8 տ/տարի: Տարրերի աշխարհիկ տատանումները կապված են դաշտի աղբյուրների հետ, որոնք գտնվում են երկրագնդի ներսում և առաջանում են նույն պատճառներով, ինչ Երկրի մագնիսական դաշտը։ Պարբերական բնույթի արագ տատանումները պայմանավորված են մերձերկրային միջավայրի էլեկտրական հոսանքներով (տես Իոնոսֆերա, Մագնետոսֆերա) և մեծապես տարբերվում են ամպլիտուդով։

Երկրի մագնիսական դաշտի ժամանակակից ուսումնասիրություններ. 21-րդ դարի սկզբին ընդունված է առանձնացնել հետևյալ պատճառները, որոնք առաջացնում են երկրային մագնիսականություն. Հիմնական մագնիսական դաշտի և դրա աշխարհիկ տատանումների աղբյուրը գտնվում է մոլորակի միջուկում։ Անոմալ դաշտը պայմանավորված է բարակ վերին շերտի աղբյուրների համակցությամբ, որը կոչվում է Երկրի մագնիսական ակտիվ թաղանթ: Արտաքին դաշտը կապված է մերձերկրային տարածության աղբյուրների հետ: Արտաքին ծագման դաշտը կոչվում է Երկրի փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտ, քանի որ այն ոչ միայն մագնիսական է, այլև էլեկտրական: Հիմնական և անոմալ դաշտերը հաճախ համատեղվում են «մշտական ​​գեոմագնիսական դաշտ» ընդհանուր պայմանական տերմինով։

Գեոմագնիսական դաշտի ուսումնասիրության հիմնական մեթոդը մագնիսական դաշտի տարածական բաշխման և դրա տատանումների ուղղակի դիտարկումն է Երկրի մակերեսին և մերձերկրային տարածության վրա։ Դիտարկումները վերածվում են տիեզերքի տարբեր կետերում երկրային մագնիսականության տարրերի չափումների և կոչվում են մագնիսական հետազոտություններ։ Կախված նկարահանման վայրից՝ դրանք բաժանվում են ցամաքային, ծովային (հիդրոմագնիսական), օդային (աերոմագնիսական) և արբանյակային։ Կախված հետազոտությունների ընդգրկած տարածքի չափից՝ տարբերվում են գլոբալ, տարածաշրջանային և տեղական հարցումները։ Ըստ չափված տարրերի՝ հետազոտությունները բաժանվում են մոդուլային (T-հետազոտություններ, որոնցում չափվում է դաշտի վեկտորի մոդուլը) և բաղադրիչի (չափվում է այս վեկտորի միայն մեկ կամ մի քանի բաղադրիչ)։

Երկրի մագնիսական դաշտի վրա ազդում է արևային պլազմայի հոսքը՝ արևային քամին։ Երկրի մագնիսական դաշտի հետ արևային քամու փոխազդեցության արդյունքում ձևավորվում է մերձերկրյա մագնիսական դաշտի արտաքին սահմանը (մագնիսական դադար), որը սահմանափակում է Երկրի մագնիսոլորտը։ Արեգակնային քամու ազդեցությամբ անընդհատ փոխվում է մագնիտոսֆերայի ձևը, որի էներգիայի մի մասը թափանցում է դրա մեջ և փոխանցվում Երկրի մերձակայքում գոյություն ունեցող ներկայիս համակարգերին։ Ժամանակի ընթացքում Երկրի մագնիսական դաշտի փոփոխությունները, որոնք առաջանում են այս ընթացիկ համակարգերի գործողությամբ, կոչվում են գեոմագնիսական տատանումներ և տարբերվում են թե՛ տևողությամբ, թե՛ տեղայնացմամբ։ Ժամանակային տատանումների շատ տարբեր տեսակներ կան, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր ձևաբանությունը: Արեգակնային քամու գործողության ներքո Երկրի մագնիսական դաշտը աղավաղվում է և ձեռք է բերում «պոչ» Արեգակից ուղղությամբ, որը ձգվում է հարյուր հազարավոր կիլոմետրեր՝ դուրս գալով Լուսնի ուղեծրից։

Երկրի մագնիսական դիպոլային մոմենտը մոտավորապես 8·10 22 A·m 2 է և անընդհատ նվազում է։ Մոլորակի մակերեսի վրա գեոմագնիսական դաշտի միջին ինդուկցիան կազմում է մոտ 5·10 -5 Տ։ Երկրի հիմնական մագնիսական դաշտը (Երկրի կենտրոնից երեք շառավղից պակաս հեռավորության վրա) իր ձևով մոտ է համարժեք մագնիսական դիպոլի դաշտին, որի կենտրոնը Երկրի կենտրոնի նկատմամբ տեղաշարժված է. մոտ 500 կմ՝ 18° հյուսիսային լայնության և 147,8° արևելյան երկայնության կոորդինատներով կետի ուղղությամբ։ Այս դիպոլի առանցքը 11,5°-ով թեքված է դեպի Երկրի պտույտի առանցքը։ Նույն անկյան տակ գեոմագնիսական բևեռները առանձնացված են համապատասխան աշխարհագրական բևեռներից։ Միաժամանակ հարավային գեոմագնիսական բևեռը գտնվում է Հյուսիսային կիսագնդում։

Երկրային մագնիսականության տարրերի փոփոխության լայնածավալ դիտարկումներն իրականացվում են համաշխարհային ցանց կազմող մագնիսական աստղադիտարաններում։ Գեոմագնիսական դաշտի տատանումները գրանցվում են հատուկ գործիքներով, չափումների տվյալները մշակվում և ուղարկվում են տվյալների հավաքագրման համաշխարհային կենտրոններ։ Երկրային մագնիսականության տարրերի տարածական բաշխման պատկերի տեսողական ներկայացման համար կառուցվում են ուրվագծային քարտեզներ, այսինքն՝ երկրային մագնիսականության այս կամ այն ​​տարրի նույն արժեքներով քարտեզի վրա միացնող կետերը (տես քարտեզները) . Միանման մագնիսական անկումների կետերը միացնող կորերը կոչվում են իզոգոններ, միանման մագնիսական թեքությունների կորերը՝ իզոկլիններ, Ht վեկտորի միանման հորիզոնական կամ ուղղահայաց, հյուսիսային կամ արևելյան բաղադրիչները կոչվում են համապատասխան բաղադրիչների իզոդինամիկա։ Հավասար դաշտի փոփոխությունների գծերը սովորաբար կոչվում են իզոպորներ; դաշտի հավասար արժեքների տողեր (անոմալ դաշտի քարտեզների վրա) - իզոանոմալիաներ:

Երկրային մագնիսականության ուսումնասիրությունների արդյունքներն օգտագործվում են Երկրի և մերձերկրային տարածության ուսումնասիրության համար։ Ժայռերի մագնիսացման ինտենսիվության և ուղղության չափումները հնարավորություն են տալիս ժամանակի ընթացքում դատել գեոմագնիսական դաշտի փոփոխությունը, որը ծառայում է որպես հիմնական տեղեկատվություն դրանց տարիքը որոշելու և լիթոսֆերային թիթեղների տեսությունը զարգացնելու համար: Գեոմագնիսական տատանումների վերաբերյալ տվյալները օգտագործվում են օգտակար հանածոների մագնիսական հետախուզման ժամանակ: Երկրի մերձակայքում, Երկրի մակերեւույթից հազար կամ ավելի կիլոմետր հեռավորության վրա, նրա մագնիսական դաշտը շեղում է տիեզերական ճառագայթները՝ պաշտպանելով մոլորակի ողջ կյանքը կոշտ ճառագայթումից:

Լույս. Յանովսկի B. M. Երկրային մագնիսականություն. Լ., 1978; Կալինին Յու. Դ. Աշխարհիկ գեոմագնիսական տատանումներ. Նովոսիբ., 1984; Կոլեսովա VI Մագնիսական քարտեզագրության վերլուծական մեթոդներ. Մ., 1985; Parkinson W. Ներածություն գեոմագնիսականությանը. Մ., 1986:

Աստղային մագնիսականության նախորդ թեմայի շարունակության մեջ ուզում եմ մի բան ասել մոլորակայինի մասին։ Երկրաֆիզիկայի հատուկ ճյուղը, որն ուսումնասիրում է Երկրի մագնիսական դաշտի ծագումն ու բնույթը, կոչվում է գեոմագնիսականություն։ Նա մոլորակների մագնիսական դաշտի ծագումը բացատրում է այսպես.
"սկզբնական մագնիսական դաշտը ուժեղանում է մոլորակի հեղուկ միջուկում կամ աստղի պլազմայում էլեկտրահաղորդիչ նյութի շարժումների (սովորաբար կոնվեկտիվ կամ տուրբուլենտ) արդյունքում։".
Սա այսպես կոչված « մագնիսական դինամոԻնչպես տեսնում եք սահմանումից, մենք կրկին խոսում ենք ինչ-որ առեղծվածային սկզբնական մագնիսական դաշտի մասին, որը էլեկտրամագնիսականության պատճառական գործակալն է: Բայց ոչ մի տեղ խոսք չկա այն մասին, թե որտեղից է գալիս այս սկզբնական դաշտը: Եվ այս բացատրությունը համարվում է: ամենաճիշտը.

Տարօրինակ է, քանի որ մագնիսական դինամոյի մասին հոդվածում ուղղակիորեն ասվում է. իրական պայմաններում մագնիսական դինամո չի ստացվելԱյն ստեղծելու համար անհրաժեշտ են շատ բարդ պայմաններ և ինստալացիաներ: Այդ դեպքում որտեղի՞ց կարող է նման ինստալացիա գալ Արևի և մոլորակների ներսից: Ավելին, գրեթե բոլոր մոլորակները այս կամ այն ​​աստիճան ունեն մագնիսականություն, ինչը նշանակում է, որ դրա ծագման մեջ գերբնական ոչինչ չկա: և դրա առաջացման պայմանները պետք է լինեն բավականին պարզ:

Այնուհետև եկեք նայենք առանձին մոլորակներին.
"Նվազող դիպոլային մագնիսական մոմենտի դեպքում առաջին տեղում Յուպիտերն ու Սատուրնն են, որին հաջորդում են Երկիրը, Մերկուրին և Մարսը, իսկ Երկրի մագնիսական մոմենտի նկատմամբ նրանց մոմենտի արժեքը կազմում է 20000, 500, 1, 3/5000, 3/10000:".

Առաջին բանը, որ գրավում է աչքը, Վեներայի բացակայությունն է ցուցակում։ Վեներան և Երկիրն ունեն նման չափեր, միջին խտություն և նույնիսկ ներքին կառուցվածք, սակայն Երկիրն ունի բավականին ուժեղ մագնիսական դաշտ, մինչդեռ Վեներան՝ ոչ: Վեներայի թույլ մագնիսական դաշտի վերաբերյալ ժամանակակից ենթադրություններն այն են, որ Վեներայի ենթադրաբար երկաթե միջուկում կոնվեկտիվ հոսանքներ չկան: Բայց ինչու? Եթե ​​կառուցվածքը նույնն է, ինչ Երկրինը, իսկ ջերմաստիճանն ավելի բարձր է, ապա միջուկը նույնպես պետք է լինի հեղուկ և նույն հոսքերով։
Ավելին, պարզվում է, որ Մերկուրիի մագնիսական դաշտը 2 անգամ ավելի մեծ է, քան Մարսը, թեև այն շատ ավելի փոքր է և միևնույն ժամանակ գրեթե 2000 անգամ ավելի թույլ է, քան Երկրինը: Պարզվում է, որ ոչ ջերմաստիճանը, ոչ էլ մոլորակի չափը նշանակություն չունի։ Միգուցե միջուկների տարբերությունը:
Երկիրը, Մարսը, Վեներան և Մերկուրին քարքարոտ մոլորակներ են՝ մետաղական միջուկով: Ենթադրվում է, որ Մարսի միջուկը կարող էր սառչել և ամրանալ: Դրա վրա չկա հրաբուխ, չկա կոնվեկցիա և հետևաբար մագնիսական դաշտը թուլացել է։ Այնուամենայնիվ, ինչ-ինչ պատճառներով այն չի ապամագնիսացել այս ամբողջ ընթացքում։ Վեներայի դեպքում հակառակն է: Այստեղ դուք և՛ ջերմաստիճան ունեք, և՛ հրաբխային, բայց դաշտ չկա։
Ուրանի և Նեպտունի մագնիսական դաշտերը, ի տարբերություն Արեգակնային համակարգի մյուս մոլորակների, դիպոլ չեն, այլ քառաբևեռ, այսինքն. նրանք ունեն 2 հյուսիսային և 2 հարավային բևեռներ։ Սա ընդհանրապես չի տեղավորվում կոնվեկցիոն տեսության մեջ:
Միաժամանակ ենթադրվում է, որ գազային հսկաների մոլորակներն ընդհանրապես մետաղական միջուկ չունեն։ Այսպիսով, որտեղի՞ց է առաջանում մագնիսական դաշտը: Իսկ համամասնությունները կրկին ոչ մի պատասխան չեն տալիս։ Յուպիտերն ու Սատուրնը մոտավորապես նույն չափի և կազմի են, բայց նրանց մագնիսական դաշտերը տարբերվում են 40 անգամ:
Պետք է բացառել նաև Արեգակի հեռավորությունը և դրա հնարավոր ազդեցությունը: Հետո ի՞նչ է մնում։ Եվ շատ բան չի մնացել։ Մենք ունենք ուղղակի թել՝ կապը աստղային և մոլորակային մագնիսականության բացատրության միջև: նրանց ընդհանուր բնույթը: Ու թեև այս բնույթը դեռ պարզ չէ և չունի ճշգրիտ գիտական ​​բացատրություն, գործընթացների ընդհանրությունը միանշանակ է։
Ըստ երևույթին, մենք դեռ պետք է ընդունենք փոշուց մոլորակների ծագման տեսության սխալ լինելը։ Գործընթացների նման ընդհանրությունը կարող է հաստատել իմ եզրակացությունները, որ մոլորակները աստղերի արտանետումներ են և շատ ընդհանրություններ ունեն նրանց հետ, մասնավորապես՝ իրենց խորքերում նրանք կրում են իրենց ծնած աստղի մասնիկը, որն ինքնին Սպիտակ անցքի մի մասն է։ . Նմանատիպ մոլորակների մագնիսական դաշտի ուժգնության նման անհամապատասխանություն կարող է առաջանալ նրանց տարիքային տարբերության պատճառով, որի մասին ես բազմիցս գրել եմ։ Տարբեր մոլորակներ արտանետումից հետո ստացել են տարբեր քանակությամբ չայրված աստղային նյութ, ինչ-որ տեղ այն սպառվել է ավելի վաղ և, հետևաբար, մագնիսական դաշտը թուլացել է, բայց ինչ-որ տեղ դեռ ոչ: Սառեցված մետաղական միջուկը կորցնում է իր մագնիսացումը նույնքան արագ, որքան հեղուկ միջուկը, որտեղ աստղի մասնիկը դադարել է այրվել: Մագնիսական դինամո գոյություն չունի. շատ դժվար է լինել բնական երևույթ, և մագնիսականությունը արագ անհետանում է առանց վերալիցքավորման:

Ես զգում եմ, որ շատ շուտով գիտությանը մեծ հեղափոխություն է սպասվում՝ հասկանալու մոլորակների և աստղերի էվոլյուցիոն գործընթացները։ Կապրեր.

Երկրի շուրջ կան տարբեր դաշտեր, GO-ի վրա ամենակարևոր ազդեցությունը գրավիտացիոն և մագնիսական է:

Ձգողության դաշտԵրկրի վրա դա գրավիտացիոն դաշտն է: Ձգողականությունը ձգողականության ուժի և Երկրի պտույտի արդյունքում առաջացող կենտրոնախույս ուժի միջև առաջացող ուժն է: Կենտրոնախույս ուժը հասնում է առավելագույնին հասարակածում, բայց նույնիսկ այստեղ այն փոքր է և կազմում է ձգողության ուժի 1/288-ը։ Երկրի վրա ձգողականության ուժը հիմնականում կախված է ձգողական ուժից, որի վրա ազդում է զանգվածների բաշխումը երկրի ներսում և մակերեսի վրա։ Ձգողության ուժը գործում է երկրագնդի վրա ամենուր և ուղղորդվում է գեոիդի մակերևույթի գծի երկայնքով: Գրավիտացիոն դաշտի ինտենսիվությունը բևեռներից հավասարաչափ նվազում է դեպի հասարակած (կենտրոնախույս ուժն ավելի մեծ է հասարակածում), մակերևույթից դեպի վեր (36000 կմ բարձրության վրա այն զրո է) և մակերևույթից դեպի վար (կենտրոնում): Երկիր, ձգողականությունը զրո է):

նորմալ գրավիտացիոն դաշտԵրկիրը կոչվում է այնպիսին, որ Երկիրը կունենար, եթե այն ունենար զանգվածների հավասարաչափ բաշխված էլիպսոիդի ձև: Որոշակի կետում իրական դաշտի ինտենսիվությունը տարբերվում է սովորականից, և առաջանում է գրավիտացիոն դաշտի անոմալիա։ Անոմալիաները կարող են լինել դրական և բացասական. լեռնաշղթաները ստեղծում են լրացուցիչ զանգված և պետք է առաջացնեն դրական անոմալիաներ, օվկիանոսային իջվածքներ, ընդհակառակը, բացասական: Բայց իրականում երկրակեղևը գտնվում է իզոստատիկ հավասարակշռության մեջ։

իզոստազիա(հունարենից isostasios - քաշով հավասար) - պինդ, համեմատաբար թեթև երկրակեղևը հավասարակշռում է ավելի ծանր վերին թիկնոցով: Հավասարակշռության տեսությունը առաջ է քաշվել 1855 թվականին անգլիացի գիտնական Գ.Բ. Օդային։ Իզոստազիայի պատճառով հավասարակշռության տեսական մակարդակից բարձր զանգվածների ավելցուկը համապատասխանում է ներքևում դրանց բացակայությանը: Դա արտահայտվում է նրանով, որ ասթենոսֆերային շերտում որոշակի խորության վրա (100-150 կմ) նյութը հոսում է այն վայրերը, որտեղ մակերեսի վրա զանգվածի պակաս կա։ Միայն երիտասարդ լեռների տակ, որտեղ փոխհատուցումը դեռ ամբողջությամբ չի կայացել, թույլ դրական անոմալիաներ են նկատվում։ Այնուամենայնիվ, հավասարակշռությունը շարունակաբար խախտվում է. նստվածքները կուտակվում են օվկիանոսներում, և դրանց ծանրության տակ օվկիանոսների հատակը կախվում է: Մյուս կողմից լեռները քանդվում են, բարձրությունը նվազում է, ինչը նշանակում է, որ դրանց զանգվածը նույնպես նվազում է։

Երկրի գրավիտացիոն դաշտը իր բնույթի համար չափազանց կարևոր է.

1. Ձգողականությունը ստեղծում է Երկրի կերպարանքը, այն առաջատար էնդոգեն ուժերից է։ Դրա շնորհիվ թափվում են մթնոլորտային տեղումներ, հոսում են գետեր, ձևավորվում են ստորերկրյա ջրերի հորիզոններ, նկատվում են թեքության գործընթացներ։ Նյութի զանգվածների ճնշումը, որն իրականացվում է ստորին թիկնոցում գրավիտացիոն տարբերակման գործընթացում, ռադիոակտիվ քայքայման հետ մեկտեղ, առաջացնում է ջերմային էներգիա՝ լիթոսֆերան վերակառուցող ներքին (էնդոգեն) պրոցեսների աղբյուր։

2. Երկրի ձգողականությունը խտացրել է երկրի ներքին նյութը եւ, անկախ նրա քիմիական բաղադրությունից, կազմել է խիտ միջուկ։

3. Ձգողության ուժը պահում է մոլորակի գազային և ջրային թաղանթները: Մոլորակի մթնոլորտից հեռանում են միայն ամենաթեթև մոլեկուլները՝ ջրածինը և հելիումը։

4. Ձգողության ուժը որոշում է երկրակեղևի իզոստատիկ հավասարակշռության միտումը։ Ձգողականությունը հաշվի է առնում լեռների առավելագույն բարձրությունը. Ենթադրվում է, որ մեր Երկրի վրա 9 կմ-ից բարձր լեռներ չեն կարող լինել:

5. Ասթենոսֆերան՝ ջերմությունից փափկված շերտ, որը թույլ է տալիս լիթոսֆերայի շարժումը, նույնպես գրավիտացիայի ֆունկցիա է, քանի որ նյութի հալումը տեղի է ունենում ջերմության քանակի և սեղմման քանակի՝ ճնշման բարենպաստ հարաբերակցությամբ:

6. Գրավիտացիոն դաշտի գնդաձև պատկերը որոշում է երկրի մակերևույթի երկու հիմնական տեսակ՝ կոնաձև և հարթ, որոնք համապատասխանում են համաչափության երկու ունիվերսալ ձևերի՝ կոնաձև և երկկողմանի։

7. Ձգողության ուղղությունը դեպի ներքև՝ դեպի Երկրի կենտրոն, օգնում է կենդանիներին պահպանել ուղիղ դիրքը:

Երկրակեղևի մակերևութային շերտի ջերմային ռեժիմը (միջինում մինչև 30 մ) ունի արեգակնային ջերմությամբ որոշվող ջերմաստիճան։ այն հելիոմետրիկ շերտսեզոնային ջերմաստիճանի տատանումներ. Ստորև ներկայացված է մշտական ​​ջերմաստիճանի նույնիսկ ավելի բարակ հորիզոն (մոտ 20 մ), որը համապատասխանում է դիտակետի միջին տարեկան ջերմաստիճանին: Մշտական ​​շերտից ներքեւ ջերմաստիճանը բարձրանում է խորության հետ երկրաջերմային շերտ. Այս աճի մեծությունը քանակականացնելու համար երկու փոխադարձաբար փոխկապակցված հասկացություններում: Ջերմաստիճանի փոփոխությունը, երբ դուք խորանում եք գետնի մեջ 100 մետրով, կոչվում է երկրաջերմային գրադիենտ(տատանվում է 0,1-ից 0,01 0 C/m և կախված է ապարների բաղադրությունից, դրանց առաջացման պայմաններից) և ցողունի երկայնքով հեռավորությունից, որը պետք է խորացնել 1 0 ջերմաստիճանի բարձրացում ստանալու համար, կոչվում է երկրաջերմային փուլ(տատանվում է 10-ից 100 մ / 0 С):

Երկրային մագնիսականություն- Երկրի հատկությունը, որը որոշում է նրա շուրջ մագնիսական դաշտի առկայությունը՝ առաջացած միջուկ-թաղանթ սահմանին տեղի ունեցող գործընթացներից։ Առաջին անգամ մարդկությունը իմացավ, որ Երկիրը մագնիս է Վ.Գիլբերտի աշխատանքների շնորհիվ։

Մագնետոսֆերա- Երկրի մոտ տարածության շրջան, որը լցված է Երկրի մագնիսական դաշտում շարժվող լիցքավորված մասնիկներով: Այն միջմոլորակային տարածությունից բաժանված է մագնիտոպաուզով։ Սա մագնիտոսֆերայի արտաքին սահմանն է։

Մագնիսական դաշտի ձևավորումը հիմնված է ներքին և արտաքին պատճառների վրա: Մշտական ​​մագնիսական դաշտ է ձևավորվում մոլորակի արտաքին միջուկում առաջացող էլեկտրական հոսանքների պատճառով: Արեգակնային կորպուսային հոսքերը կազմում են Երկրի փոփոխական մագնիսական դաշտը: Երկրի մագնիսական դաշտի վիճակի տեսողական պատկերը տրամադրվում է մագնիսական քարտեզներով: Մագնիսական քարտեզները կազմվում են հինգ տարի ժամկետով՝ մագնիսական դարաշրջան։

Երկիրը կունենար նորմալ մագնիսական դաշտ, եթե այն լիներ միատեսակ մագնիսացված գնդակ: Երկիրն առաջին մոտավորությամբ մագնիսական դիպոլ է - դա ձող է, որի ծայրերն ունեն հակադիր մագնիսական բևեռներ։ Դիպոլի մագնիսական առանցքի՝ երկրի մակերեսի հետ հատման վայրերը կոչվում են գեոմագնիսական բևեռներ. Գեոմագնիսական բևեռները չեն համընկնում աշխարհագրական բևեռների հետ և դանդաղ են շարժվում 7-8 կմ/տարի արագությամբ։ Իրական մագնիսական դաշտի շեղումները նորմայից (տեսականորեն հաշվարկված) կոչվում են մագնիսական անոմալիաներ։ Դրանք կարող են լինել գլոբալ (արևելյան սիբիրյան օվալ), տարածաշրջանային (KMA) և տեղական, որոնք կապված են մակերեսին մագնիսական ապարների մոտ առաջացման հետ:

Մագնիսական դաշտը բնութագրվում է երեք մեծությամբ՝ մագնիսական անկում, մագնիսական թեքություն և ինտենսիվություն։ Մագնիսական անկում- աշխարհագրական միջօրեականի և մագնիսական ասեղի ուղղության միջև ընկած անկյունը: Թեքումը արևելք է (+), եթե կողմնացույցի սլաքի հյուսիսային ծայրը շեղվում է աշխարհագրականից արևելք, և արևմուտք (-), երբ ասեղը շեղվում է դեպի արևմուտք: Մագնիսական թեքություն- հորիզոնական հարթության և մագնիսական ասեղի ուղղության միջև ընկած անկյունը, որը կախված է հորիզոնական առանցքի վրա: Թեքությունը դրական է, երբ սլաքի հյուսիսային ծայրը ուղղված է դեպի ներքև, և բացասական է, երբ հյուսիսային ծայրը դեպի վեր է ուղղված: Մագնիսական թեքությունը տատանվում է 0-ից մինչև 90 0: Մագնիսական դաշտի ուժը բնութագրվում է լարում.Մագնիսական դաշտի ուժգնությունը փոքր է հասարակածում 20-28 Ա/մ, բևեռում՝ 48-56 Ա/մ։

Մագնիտոսֆերան արցունքի կաթիլի ձև ունի։ Արեգակին նայող կողմում նրա շառավիղը հավասար է Երկրի 10 շառավղին, գիշերային կողմում «արևային քամու» ազդեցության տակ այն մեծանում է մինչև 100 շառավիղ։ Ձևը պայմանավորված է արևային քամու ազդեցությամբ, որը, բախվելով Երկրի մագնիտոսֆերային, հոսում է նրա շուրջը։ Լիցքավորված մասնիկները, հասնելով մագնիսոլորտ, սկսում են շարժվել մագնիսական դաշտի գծերով և ձևավորվել ճառագայթային գոտիներ.Ներքին ճառագայթային գոտին բաղկացած է պրոտոններից և առավելագույն կոնցենտրացիան ունի հասարակածից 3500 կմ բարձրության վրա։ Արտաքին գոտին ձևավորվում է էլեկտրոններով և տարածվում է մինչև 10 շառավղով։ Մագնիսական բևեռներում ճառագայթային գոտիների բարձրությունը նվազում է, այստեղ առաջանում են տարածքներ, որոնցում լիցքավորված մասնիկները ներխուժում են մթնոլորտ՝ իոնացնելով մթնոլորտային գազերը և առաջացնելով բևեռափայլեր։

Մագնիտոսֆերայի աշխարհագրական նշանակությունը շատ մեծ է՝ այն պաշտպանում է Երկիրը կորպուսային արեգակնային և տիեզերական ճառագայթումից։ Հանքանյութերի որոնումը կապված է մագնիսական անոմալիաների հետ։ Ուժի մագնիսական գծերն օգնում են զբոսաշրջիկներին և նավերին նավարկելու տիեզերքում:

Դեռ տասնիններորդ դարում Անգլիայից Շուստեր անունով գիտնականը ցանկանում էր հասկանալ և բացատրել, թե ինչից է բաղկացած Երկրի մագնիսականությունը: Նա ենթադրում էր, որ այն առաջացել է իր առանցքի շուրջ պտտվելուց։ Ռուսաստանում այս հարցին մեծ ուշադրություն է դարձրել ֆիզիկոս Պ.Լեբեդևը։ Նրա տեսության համաձայն՝ կենտրոնախույս ուժերի ազդեցությամբ ատոմների էլեկտրոնները տեղաշարժվում են դեպի մեր մոլորակ։ Դրա պատճառով մակերեսը պետք է անպայման բացասական լիցք ունենա, և դա իր հերթին հանգեցնում է մագնիսականության առաջացմանը որպես այդպիսին:

Սակայն պարզվեց, որ այս տեսությունը ճշգրիտ չէ։ Անիվի ահռելի արագությամբ պտտման հետ կապված փորձեր կատարելուց հետո նրանում մագնիսականություն չի հայտնաբերվել։ Հետազոտող Գելբերտը պնդում էր, որ մեր մոլորակն ամբողջությամբ պատրաստված է քարից, որն ունի մագնիսական բնույթ։ Կային նաև տեսակետներ, որոնք պնդում էին, որ Երկիրը մագնիսացել է Արեգակի շնորհիվ։ Այնուամենայնիվ, այս բոլոր տեսությունները ցույց են տվել իրենց կենսունակության իսպառ բացակայությունը համապատասխան ուսումնասիրություններ կատարելուց հետո։

Երկրի մագնիսական դաշտի տեսություն

Հետազոտողներից շատերը ենթադրում էին, որ մոլորակն ուներ հեղուկ միջուկ, որն առաջացնում է մագնիսականություն, և այս տեսակետը դեռևս առկա է գիտության մեջ։ Հետազոտող Բլեքեթը քսաներորդ դարի կեսերին առաջարկեց, որ մոլորակների մագնիսական դաշտը պայմանավորված է ինչ-որ օրենքով, որը դեռևս անհայտ է գիտությանը:

Նա մշակեց մի տեսություն, որն օգնեց պարզաբանել մագնիսականության բնույթի բազմաթիվ կետեր։ Հենց այդ ժամանակ գիտնականներին հաջողվեց պարզել, թե պտտման ինչ արագություն և ինչ մագնիսական դաշտեր ունեն մեր մոլորակը՝ Արևը, ինչպես նաև E78 ծածկագրով աստղը:

Ինչպես հայտնի է ֆիզիկայից, օրինակ, Երկրի և Արեգակի մագնիսական դաշտերը կապված են այնպես, ինչպես նրանց անկյունային իմպուլսը։ Գիտնականները ենթադրել են, որ որոշակի կապ կա երկնային մարմինների պտույտի և դրանց մագնիսականության միջև։ Հետո հետազոտողները կարծիք ունեին, որ մարմինների պտույտը հանգեցնում է մագնիսականության առաջացմանը։

Չնայած այն ժամանակվա գիտնականների փորձերին, նրանք չկարողացան ճշգրիտ պատասխանել այս հարցին, և շատ գիտական ​​փորձեր, որոնք փորձում էին բացատրել մագնիսականության բնույթը, միայն ավելացրեցին ավելի շատ հարցեր: Ի վերջո, միայն ֆիզիկայի և աստղագիտության զարգացումից հետո հետազոտողները սկսեցին ավելի լավ հասկանալ այս առեղծվածային երևույթի բնույթը: Այնուամենայնիվ, հարցերը դեռ մնում էին.

Հարց է առաջանում՝ արդյոք մեր մոլորակի պտույտը բերում է նրան, որ մագնիսական դաշտը խաթարվում է, թե՞ մագնիսականությունը հանգեցնում է նրան, որ մոլորակը պտտվում է։ Միգուցե մեր մոլորակը մշտապես պտտվում է իր առանցքի շուրջ, քանի որ այն հսկա մագնիս է բարձր լիցքավորված մասնիկների հոսքի մեջ։

Մագնիսականությունը և մոլորակի միջուկը

Ֆիզիկայի ոլորտում նոր գիտելիքների շնորհիվ հնարավոր եղավ ապացուցել մոլորակի միջուկի և մագնիսականության ակնհայտ կապը։ Գիտնականների հետազոտությունները ցույց են տվել, որ, օրինակ, մեր արբանյակը՝ Լուսինը, չունի իր մագնիսական դաշտը, և տիեզերանավերի չափումների շնորհիվ հնարավոր է եղել վստահորեն հաստատել, որ այն չունի այդ դաշտը։ Հետաքրքիր տվյալներ են հայտնաբերել գիտնականները Արկտիկայի և Անտարկտիդայի մոլորակի հոսանքների ուսումնասիրության ժամանակ: Պարզվել է, որ առկա է էլեկտրական հոսանքների շատ բարձր ակտիվություն, որը շատ անգամ գերազանցում է դրանց ինտենսիվությունը սովորական լայնություններում։ Սա ենթադրում է, որ էլեկտրոնները մեծ քանակությամբ մոլորակ են մտնում մագնիսական բևեռների գոտիներով, որոնք գտնվում են բևեռային գլխարկներում։

Երբ Արեգակի ակտիվությունը կտրուկ աճում է, ապա մեր մոլորակի էլեկտրական հոսանքների աճ է տեղի ունենում։ Այս պահին գիտնականները կարծում են, որ մոլորակի էլեկտրական հոսանքները պայմանավորված են Երկրի միջուկի զանգվածի հոսքով և էլեկտրոնների մշտական ​​ներհոսքով արտաքին տիեզերքից։ Նոր հետազոտությունները, անշուշտ, կշարունակեն պարզաբանել Երկրի մագնիսականության բնույթը, և մենք դեռ շատ հետաքրքիր փաստեր կիմանանք այս երևույթի մասին: