Մագնիսներ և նյութի մագնիսական հատկություններ. Երկրի մագնիսականություն Երկրի մագնիսականություն նրա բնութագրերը մագնիսական ինտենսիվություն

Կան երկու տարբեր տեսակի մագնիսներ. Ոմանք այսպես կոչված մշտական ​​մագնիսներն են՝ պատրաստված «կոշտ մագնիսական» նյութերից։ Նրանց մագնիսական հատկությունները կապված չեն արտաքին աղբյուրների կամ հոսանքների օգտագործման հետ: Մեկ այլ տեսակ ներառում է այսպես կոչված էլեկտրամագնիսները՝ «փափուկ մագնիսական» երկաթի միջուկով։ Նրանց ստեղծած մագնիսական դաշտերը հիմնականում պայմանավորված են նրանով, որ միջուկը ծածկող ոլորուն մետաղալարով անցնում է էլեկտրական հոսանք։

Մագնիսական բևեռներ և մագնիսական դաշտ:

Ձողային մագնիսի մագնիսական հատկությունները առավել նկատելի են նրա ծայրերի մոտ: Եթե ​​նման մագնիսը կասեցված է միջին մասից, որպեսզի այն կարողանա ազատորեն պտտվել հորիզոնական հարթությունում, ապա այն մոտավորապես համապատասխան դիրք կզբաղեցնի հյուսիսից հարավ ուղղությանը։ Հյուսիս ուղղված ձողի ծայրը կոչվում է հյուսիսային բևեռ, իսկ հակառակ ծայրը՝ հարավային բևեռ։ Երկու մագնիսների հակառակ բևեռները գրավում են միմյանց, մինչդեռ նման բևեռները վանում են միմյանց:

Եթե ​​չմագնիսացված երկաթի ձուլակտորը մոտեցվի մագնիսի բևեռներից մեկին, վերջինս ժամանակավորապես կմագնիսանա։ Այս դեպքում մագնիսի բևեռին ամենամոտ գտնվող մագնիսացված ձողի բևեռը կլինի հակառակ անունով, իսկ հեռավորը՝ նույնանուն։ Մագնիսի բևեռի և հակառակ բևեռի միջև առաջացած ձգումը բարում բացատրում է մագնիսի գործողությունը: Որոշ նյութեր (օրինակ՝ պողպատը) իրենք դառնում են թույլ մշտական ​​մագնիսներ՝ մշտական ​​մագնիսին կամ էլեկտրամագնիսին մոտ գտնվելուց հետո: Պողպատե ձողը կարող է մագնիսացվել՝ պարզապես մշտական ​​մագնիսի ծայրը դրա ծայրով անցնելով:

Այսպիսով, մագնիսը ձգում է այլ մագնիսներ և մագնիսական նյութերից պատրաստված առարկաներ՝ առանց դրանց հետ շփվելու։ Հեռավորության վրա նման գործողությունը բացատրվում է մագնիսի շուրջ տարածության մեջ մագնիսական դաշտի առկայությամբ։ Այս մագնիսական դաշտի ինտենսիվության և ուղղության մասին որոշակի պատկերացում կարելի է ստանալ՝ երկաթի թելերը լցնելով ստվարաթղթե թերթիկի կամ մագնիսի վրա դրված ապակու վրա: Թեփը շղթաներով կշարվի դաշտի ուղղությամբ, և թեփի գծերի խտությունը կհամապատասխանի այս դաշտի ինտենսիվությանը։ (Դրանք ամենահաստն են մագնիսի ծայրերում, որտեղ մագնիսական դաշտի ինտենսիվությունն ամենամեծն է):

Մ.Ֆարադեյը (1791–1867) ներկայացրեց մագնիսների համար փակ ինդուկցիոն գծերի հայեցակարգը։ Ինդուկցիայի գծերը դուրս են գալիս մագնիսի հյուսիսային բևեռից դեպի շրջակա տարածություն, մտնում են մագնիսը հարավային բևեռում և անցնում են մագնիսի նյութի ներսը հարավային բևեռից դեպի հյուսիս՝ ձևավորելով փակ հանգույց։ Մագնիսից դուրս եկող ինդուկցիայի գծերի ընդհանուր թիվը կոչվում է մագնիսական հոսք: Մագնիսական հոսքի խտություն կամ մագնիսական ինդուկցիա ( AT) հավասար է ինդուկցիայի գծերի քանակին, որոնք անցնում են նորմալի երկայնքով միավորի չափի տարրական տարածքով:

Մագնիսական ինդուկցիան որոշում է այն ուժը, որով մագնիսական դաշտը գործում է դրանում գտնվող հոսանք կրող հաղորդիչի վրա: Եթե ​​հոսանքը կրող հաղորդիչը Ի, գտնվում է ինդուկցիայի գծերին ուղղահայաց, ապա Ամպերի օրենքի համաձայն՝ ուժը. Ֆ, որը գործում է հաղորդիչի վրա, ուղղահայաց է և՛ դաշտին, և՛ հաղորդիչին և համաչափ է մագնիսական ինդուկցիայի, ընթացիկ ուժի և հաղորդիչի երկարության հետ։ Այսպիսով, մագնիսական ինդուկցիայի համար Բկարող եք գրել արտահայտություն

որտեղ Ֆուժն է նյուտոններում, Ի- հոսանք ամպերով, լ- երկարությունը մետրերով: Մագնիսական ինդուկցիայի չափման միավորը տեսլան է (T):

Գալվանոմետր.

Գալվանոմետրը թույլ հոսանքների չափման զգայուն սարք է: Գալվանոմետրն օգտագործում է պտտվող մոմենտը, որն առաջանում է պայտաձև մշտական ​​մագնիսի փոխազդեցությունից փոքր հոսանք կրող կծիկի հետ (թույլ էլեկտրամագնիս), որը կախված է մագնիսի բևեռների միջև ընկած բացվածքում: Ոլորող մոմենտը և, հետևաբար, կծիկի շեղումը, համաչափ են հոսանքի և օդի բացվածքի ընդհանուր մագնիսական ինդուկցիայի հետ, այնպես որ գործիքի մասշտաբը գրեթե գծային է՝ կծիկի փոքր շեղումներով:

Մագնիսացնող ուժ և մագնիսական դաշտի ուժ:

Հաջորդը, պետք է ներմուծվի ևս մեկ քանակ, որը բնութագրում է էլեկտրական հոսանքի մագնիսական ազդեցությունը: Ենթադրենք, որ հոսանքն անցնում է երկար կծիկի մետաղալարով, որի ներսում գտնվում է մագնիսացվող նյութը։ Մագնիսացնող ուժը կծիկի էլեկտրական հոսանքի և դրա պտույտների քանակի արտադրյալն է (այս ուժը չափվում է ամպերով, քանի որ պտույտների քանակը անչափ մեծություն է)։ Մագնիսական դաշտի ուժը Հհավասար է կծիկի երկարության միավորի մագնիսացման ուժին: Այսպիսով, արժեքը Հչափված ամպերով մեկ մետրի համար; այն որոշում է կծիկի ներսում գտնվող նյութի կողմից ձեռք բերված մագնիսացումը:

Վակուումային մագնիսական ինդուկցիայում Բհամաչափ մագնիսական դաշտի ուժգնությանը Հ:

որտեղ մ 0 - այսպես կոչված: 4 համընդհանուր արժեք ունեցող մագնիսական հաստատուն էջ Ch 10 –7 Հ/մ. Շատ նյութերում արժեքը Բմոտավորապես համամասնական Հ. Այնուամենայնիվ, ֆերոմագնիսական նյութերում հարաբերակցությունը միջև Բև Հմի փոքր ավելի բարդ (որը կքննարկվի ստորև):

Նկ. 1-ը ցույց է տալիս պարզ էլեկտրամագնիս, որը նախատեսված է բեռներ բռնելու համար: Էներգիայի աղբյուրը DC մարտկոցն է: Նկարը ցույց է տալիս նաև էլեկտրամագնիսական դաշտի ուժի գծերը, որոնք կարելի է հայտնաբերել երկաթի լցոնումների սովորական մեթոդով։

Երկաթե միջուկներով և շատ մեծ թվով ամպեր պտույտներով մեծ էլեկտրամագնիսները, որոնք աշխատում են շարունակական ռեժիմով, ունեն մեծ մագնիսացնող ուժ։ Նրանք ստեղծում են մագնիսական ինդուկցիա մինչև 6 T բևեռների միջև ընկած բացվածքում. այս ինդուկցիան սահմանափակվում է միայն մեխանիկական լարումներով, պարույրների տաքացմամբ և միջուկի մագնիսական հագեցվածությամբ: Մի շարք հսկա էլեկտրամագնիսներ (առանց միջուկի) ջրային սառեցմամբ, ինչպես նաև իմպուլսային մագնիսական դաշտերի ստեղծման կայանքներ, նախագծվել են Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի կողմից: Նման մագնիսների վրա հնարավոր եղավ հասնել մինչև 50 Տ ինդուկցիա։ Լոսալամոսի ազգային լաբորատորիայում ստեղծվել է համեմատաբար փոքր էլեկտրամագնիս, որն արտադրում է մինչև 6,2 Տ լարման դաշտեր, սպառում է 15 կՎտ էլեկտրական հզորություն և սառչում հեղուկ ջրածնի միջոցով։ Նմանատիպ դաշտեր են ստացվում կրիոգեն ջերմաստիճաններում։

Մագնիսական թափանցելիությունը և դրա դերը մագնիսականության մեջ.

Մագնիսական թափանցելիություն մարժեք է, որը բնութագրում է նյութի մագնիսական հատկությունները: Ֆերոմագնիսական մետաղները Fe, Ni, Co և նրանց համաձուլվածքները ունեն շատ բարձր առավելագույն թափանցելիություն՝ 5000-ից (Fe-ի համար) մինչև 800000 (սուպերմալյուզի համար): Նման նյութերում համեմատաբար ցածր դաշտային ուժերով Հառաջանում են մեծ ինդուկցիաներ Բ, բայց այս մեծությունների միջև կապը, ընդհանուր առմամբ, ոչ գծային է հագեցվածության և հիստերեզի երևույթների պատճառով, որոնք քննարկվում են ստորև: Ֆերոմագնիսական նյութերը ուժեղ ձգվում են մագնիսներով: Նրանք կորցնում են իրենց մագնիսական հատկությունները Կյուրիի կետից բարձր ջերմաստիճանում (770°C՝ Fe, 358°C՝ Ni, 1120°C՝ Co-ի համար) և իրենց պահում են պարամագնիսների պես, որոնց դեպքում ինդուկցիան Բմինչև շատ բարձր լարվածության արժեքներ Հհամաչափ է դրան, ճիշտ այնպես, ինչպես այն տեղի է ունենում վակուումում: Շատ տարրեր և միացություններ բոլոր ջերմաստիճաններում պարամագնիսական են: Պարամագնիսական նյութերը բնութագրվում են արտաքին մագնիսական դաշտում մագնիսացված լինելով. եթե այս դաշտն անջատված է, պարամագնիսները վերադառնում են ոչ մագնիսացված վիճակի: Մագնիսացումը ֆերոմագնիսներում պահպանվում է նույնիսկ արտաքին դաշտն անջատելուց հետո։

Նկ. 2-ը ցույց է տալիս մագնիսականորեն կոշտ (բարձր կորստի) ֆերոմագնիսական նյութի բնորոշ հիստերեզի հանգույց: Այն բնութագրում է մագնիսական կարգով դասավորված նյութի մագնիսացման երկիմաստ կախվածությունը մագնիսացնող դաշտի ուժից։ Մագնիսական դաշտի ուժգնության աճով սկզբնական (զրոյական) կետից ( 1 ) մագնիսացումն անցնում է գծված գծի երկայնքով 1 –2 , և արժեքը մզգալիորեն փոխվում է, քանի որ նմուշի մագնիսացումը մեծանում է: Կետում 2 հագեցվածությունը հասել է, այսինքն. ինտենսիվության հետագա աճի դեպքում մագնիսացումն այլևս չի աճում: Եթե ​​մենք այժմ աստիճանաբար նվազեցնենք արժեքը Հզրոյի, ապա կորը Բ(Հ) այլևս չի գնում նույն ճանապարհով, այլ անցնում է կետով 3 , բացահայտելով, ասես, «անցյալ պատմության» մասին նյութի «հիշողությունը», այստեղից էլ՝ «հիստերեզիս» անվանումը։ Ակնհայտ է, որ այս դեպքում որոշ մնացորդային մագնիսացում պահպանվում է (հատված 1 –3 ) Մագնիսացնող դաշտի ուղղությունը հակառակը փոխելուց հետո՝ կորը AT (Հ) անցնում է կետը 4 և հատվածը ( 1 )–(4 ) համապատասխանում է հարկադրական ուժին, որը կանխում է ապամագնիսացումը։ Արժեքների հետագա աճ (- Հ) տանում է հիստերեզի կորը դեպի երրորդ քառորդ՝ հատված 4 –5 . Արժեքի հետագա նվազումը (- Հ) մինչև զրոյի, ապա աճող դրական արժեքներ Հկփակի հիստերեզի հանգույցը կետերի միջով 6 , 7 և 2 .

Մագնիսականորեն կոշտ նյութերը բնութագրվում են լայն հիստերեզի հանգույցով, որը ծածկում է դիագրամի վրա զգալի տարածք և, հետևաբար, համապատասխանում է մնացորդային մագնիսացման (մագնիսական ինդուկցիա) և հարկադրական ուժի մեծ արժեքներին: Նեղ հիստերեզի հանգույցը (նկ. 3) բնորոշ է փափուկ մագնիսական նյութերին, ինչպիսիք են մեղմ պողպատը և բարձր մագնիսական թափանցելիությամբ հատուկ համաձուլվածքները: Նման համաձուլվածքները ստեղծվել են հիստերեզի պատճառով էներգիայի կորուստները նվազեցնելու համար։ Այս հատուկ համաձուլվածքների մեծ մասը, ինչպես ֆերիտները, ունեն բարձր էլեկտրական դիմադրություն, ինչը նվազեցնում է ոչ միայն մագնիսական կորուստները, այլև էլեկտրական կորուստները, որոնք առաջանում են պտտվող հոսանքների պատճառով:

Բարձր թափանցելիությամբ մագնիսական նյութերը արտադրվում են հալման միջոցով, որն իրականացվում է մոտ 1000 ° C ջերմաստիճանում, որին հաջորդում է կոփում (աստիճանական սառեցում) մինչև սենյակային ջերմաստիճան: Այս դեպքում շատ նշանակալի են նախնական մեխանիկական և ջերմային մշակումը, ինչպես նաև նմուշում կեղտերի բացակայությունը։ 20-րդ դարի սկզբի տրանսֆորմատորային միջուկների համար: մշակվել են սիլիցիումային պողպատներ, արժ մորն ավելացել է սիլիցիումի պարունակության աճով: 1915-1920 թվականներին ի հայտ են եկել հավերժական համաձուլվածքներ (Նիի համաձուլվածքներ Fe-ով) իրենց բնորոշ նեղ և գրեթե ուղղանկյուն հիստերեզի օղակով։ Մագնիսական թափանցելիության հատկապես բարձր արժեքներ մփոքր արժեքների համար Հհիպերնիկ (50% Ni, 50% Fe) և մետաղ (75% Ni, 18% Fe, 5% Cu, 2% Cr) համաձուլվածքները տարբերվում են, մինչդեռ պերմինվարում (45% Ni, 30% Fe, 25% Co) արժեքը մգործնականում կայուն դաշտի ուժգնության փոփոխությունների լայն շրջանակում: Ժամանակակից մագնիսական նյութերից պետք է նշել սուպերմալյուջը՝ ամենաբարձր մագնիսական թափանցելիությամբ համաձուլվածքը (պարունակում է 79% Ni, 15% Fe և 5% Mo)։

Մագնիսականության տեսություններ.

Առաջին անգամ այն ​​միտքը, որ մագնիսական երևույթները, ի վերջո, վերածվում են էլեկտրականի, ծագեց Ամպերից 1825 թվականին, երբ նա արտահայտեց փակ ներքին միկրոհոսանքների գաղափարը, որը շրջանառվում է մագնիսի յուրաքանչյուր ատոմում: Այնուամենայնիվ, առանց նյութի մեջ նման հոսանքների առկայության փորձարարական հաստատման (էլեկտրոնը հայտնաբերվել է Ջ. Թոմսոնի կողմից միայն 1897 թվականին, իսկ ատոմի կառուցվածքի նկարագրությունը տրվել է Ռադերֆորդի և Բորի կողմից 1913 թվականին), այս տեսությունը «խամրեց. »: 1852 թվականին Վ. Վեբերը առաջարկեց, որ մագնիսական նյութի յուրաքանչյուր ատոմ փոքրիկ մագնիս է կամ մագնիսական դիպոլ, այնպես որ նյութի ամբողջական մագնիսացումը ձեռք է բերվում, երբ բոլոր առանձին ատոմային մագնիսները շարված են որոշակի կարգով (նկ. 4): , բ) Վեբերը կարծում էր, որ մոլեկուլային կամ ատոմային «շփումը» օգնում է այս տարրական մագնիսներին պահպանել իրենց կարգը, չնայած ջերմային թրթռումների անհանգստացնող ազդեցությանը: Նրա տեսությունը կարողացավ բացատրել մարմինների մագնիսացումը մագնիսի հետ շփման ժամանակ, ինչպես նաև դրանց ապամագնիսացումը հարվածի կամ տաքացման ժամանակ; վերջապես, մագնիսների «բազմապատկումը» բացատրվեց նաև, երբ մագնիսացված ասեղը կամ մագնիսական ձողը կտոր-կտոր արեցին։ Եվ, այնուամենայնիվ, այս տեսությունը չի բացատրում ոչ բուն տարրական մագնիսների ծագումը, ոչ էլ հագեցվածության և հիստերեզի երևույթները: Վեբերի տեսությունը բարելավվել է 1890 թվականին Ջ. Էվինգի կողմից, ով փոխարինել է ատոմային շփման իր վարկածը միջատոմային սահմանափակող ուժերի գաղափարով, որոնք օգնում են պահպանել մշտական ​​մագնիս կազմող տարրական դիպոլների դասավորությունը։

Խնդրի մոտեցումը, որը ժամանակին առաջարկել էր Ամպերը, երկրորդ կյանք ստացավ 1905 թվականին, երբ Պ. Լանգևինը բացատրեց պարամագնիսական նյութերի վարքագիծը՝ յուրաքանչյուր ատոմին վերագրելով ներքին չփոխհատուցված էլեկտրոնային հոսանք։ Ըստ Լանգևինի, հենց այս հոսանքներն են ձևավորում փոքրիկ մագնիսներ, որոնք պատահականորեն կողմնորոշվում են, երբ արտաքին դաշտը բացակայում է, բայց դրա կիրառումից հետո ձեռք է բերում պատվիրված կողմնորոշում: Այս դեպքում ամբողջական պատվերի մոտարկումը համապատասխանում է մագնիսացման հագեցվածությանը: Բացի այդ, Լանգևինը ներկայացրեց մագնիսական մոմենտ հասկացությունը, որը մեկ ատոմային մագնիսի համար հավասար է բևեռի «մագնիսական լիցքի» և բևեռների միջև եղած հեռավորության արտադրյալին։ Այսպիսով, պարամագնիսական նյութերի թույլ մագնիսականությունը պայմանավորված է չփոխհատուցվող էլեկտրոնային հոսանքներով ստեղծված ընդհանուր մագնիսական մոմենտով։

1907 թվականին Պ.Վայսը ներկայացրեց «տիրույթ» հասկացությունը, որը կարևոր ներդրում դարձավ մագնիսականության ժամանակակից տեսության մեջ։ Վայսը պատկերացնում էր տիրույթները որպես ատոմների փոքր «գաղութներ», որոնց ներսում բոլոր ատոմների մագնիսական պահերը, չգիտես ինչու, ստիպված են պահպանել նույն կողմնորոշումը, այնպես որ յուրաքանչյուր տիրույթ մագնիսացված է մինչև հագեցվածությունը։ Առանձին տիրույթը կարող է ունենալ 0,01 մմ կարգի գծային չափեր և, համապատասխանաբար, 10–6 մմ 3 կարգի ծավալ: Դոմենները բաժանված են, այսպես կոչված, Բլոխի պատերով, որոնց հաստությունը չի գերազանցում 1000 ատոմային չափերը։ «Պատը» և երկու հակառակ կողմնորոշված ​​տիրույթները սխեմատիկորեն ներկայացված են Նկ. 5. Նման պատերը «անցումային շերտեր» են, որոնցում փոխվում է տիրույթի մագնիսացման ուղղությունը։

Ընդհանուր դեպքում մագնիսացման սկզբնական կորի վրա կարելի է առանձնացնել երեք հատված (նկ. 6): Նախնական հատվածում պատը, արտաքին դաշտի ազդեցությամբ, շարժվում է նյութի հաստությամբ, մինչև բախվում է բյուրեղային ցանցի թերության, որը կանգնեցնում է այն։ Դաշտի ուժգնությունը մեծացնելով, պատը կարող է ստիպվել ավելի առաջ շարժվել գծված գծերի միջև գտնվող միջին հատվածով: Եթե ​​դրանից հետո դաշտի ուժգնությունը կրկին հասցվի զրոյի, ապա պատերն այլևս չեն վերադառնա իրենց սկզբնական դիրքին, այնպես որ նմուշը կմնա մասամբ մագնիսացված։ Սա բացատրում է մագնիսի հիստերեզը: Կորի վերջում պրոցեսն ավարտվում է նմուշի մագնիսացման հագեցվածությամբ՝ վերջին անկանոն տիրույթներում մագնիսացման դասավորության պատճառով։ Այս գործընթացը գրեթե ամբողջությամբ շրջելի է: Մագնիսական կարծրություն դրսևորվում է այն նյութերով, որոնցում ատոմային ցանցը պարունակում է բազմաթիվ թերություններ, որոնք խոչընդոտում են միջտիրույթի պատերի տեղաշարժին: Դրան կարելի է հասնել մեխանիկական և ջերմային մշակման միջոցով, օրինակ՝ սեղմելով և հետո փոշու նյութը սինթրեելով: Ալնիկո համաձուլվածքներում և դրանց անալոգներում նույն արդյունքը ձեռք է բերվում մետաղների միաձուլման միջոցով բարդ կառուցվածքի մեջ:

Պարամագնիսական և ֆերոմագնիսական նյութերից բացի կան նյութեր, այսպես կոչված, հակաֆերոմագնիսական և ֆերոմագնիսական հատկություններով։ Մագնիսականության այս տեսակների միջև տարբերությունը ներկայացված է Նկ. 7. Ելնելով տիրույթների հայեցակարգից՝ պարամագնիսականությունը կարելի է դիտարկել որպես երևույթ՝ պայմանավորված մագնիսական դիպոլների փոքր խմբերի նյութում առկայությամբ, որոնցում առանձին դիպոլներ շատ թույլ են փոխազդում միմյանց հետ (կամ ընդհանրապես չեն փոխազդում) և հետևաբար. , արտաքին դաշտի բացակայության դեպքում նրանք վերցնում են միայն պատահական կողմնորոշումներ (նկ. 7, ա) Ֆեռոմագնիսական նյութերում, յուրաքանչյուր տիրույթում, կա ուժեղ փոխազդեցություն առանձին դիպոլների միջև, ինչը հանգեցնում է նրանց դասավորված զուգահեռ հավասարեցմանը (նկ. 7, բ) Հակաֆերոմագնիսական նյութերում, ընդհակառակը, առանձին դիպոլների փոխազդեցությունը հանգեցնում է նրանց հակազուգահեռ կարգավորված դասավորվածությանը, այնպես որ յուրաքանչյուր տիրույթի ընդհանուր մագնիսական մոմենտը զրո է (նկ. 7, մեջ) Վերջապես, ֆերիմագնիսական նյութերում (օրինակ՝ ֆերիտներում) կա և՛ զուգահեռ, և՛ հակազուգահեռ դասավորություն (նկ. 7, Գ), ինչը հանգեցնում է թույլ մագնիսականության:

Դոմենների գոյության երկու համոզիչ փորձնական հաստատում կա։ Դրանցից առաջինը, այսպես կոչված, Բարխաուզենի էֆեկտն է, երկրորդը՝ դիմափոշու պատկերի մեթոդը։ 1919թ.-ին Գ.Բարկհաուզենը հաստատեց, որ երբ արտաքին դաշտը կիրառվում է ֆերոմագնիսական նյութի նմուշի վրա, դրա մագնիսացումը փոխվում է փոքր դիսկրետ մասերով: Դոմեյնի տեսության տեսանկյունից սա ոչ այլ ինչ է, քան միջդոմենային պատի թռիչքի նման առաջխաղացում, որը հանդիպում է առանձին թերությունների, որոնք հետ են պահում այն ​​իր ճանապարհին: Այս ազդեցությունը սովորաբար հայտնաբերվում է կծիկի միջոցով, որի մեջ տեղադրված է ֆերոմագնիսական ձող կամ մետաղալար: Եթե ​​ուժեղ մագնիսը հերթափոխով բերվի նմուշի մոտ և հեռացվի դրանից, նմուշը կմագնիսացվի և կվերամագնիսացվի: Նմուշի մագնիսացման ցատկման փոփոխությունները փոխում են մագնիսական հոսքը կծիկի միջով, և դրանում ինդուկցիոն հոսանք է գրգռվում: Լարումը, որն այս դեպքում առաջանում է կծիկի մեջ, ուժեղացվում է և սնվում է մի զույգ ակուստիկ ականջակալների մուտքին: Ականջակալների միջոցով ընկալվող սեղմումները վկայում են մագնիսացման կտրուկ փոփոխության մասին:

Մագնիսի տիրույթի կառուցվածքը փոշի թվերի մեթոդով բացահայտելու համար ֆերոմագնիսական փոշու կոլոիդային կախույթի մի կաթիլ (սովորաբար Fe 3 O 4) կիրառվում է մագնիսացված նյութի լավ հղկված մակերեսի վրա։ Փոշու մասնիկները նստում են հիմնականում մագնիսական դաշտի առավելագույն անհամասեռության վայրերում՝ տիրույթների սահմաններում։ Նման կառուցվածքը կարելի է ուսումնասիրել մանրադիտակի տակ։ Առաջարկվել է նաև մեթոդ, որը հիմնված է բևեռացված լույսի թափանցիկ ֆերոմագնիսական նյութի միջով անցնելու վրա։

Վայսի մագնիսականության բնօրինակ տեսությունն իր հիմնական հատկանիշներով պահպանել է իր նշանակությունը մինչ օրս, սակայն ստանալով թարմացված մեկնաբանություն՝ հիմնված չփոխհատուցվող էլեկտրոնային սպինների հայեցակարգի վրա՝ որպես ատոմային մագնիսականությունը որոշող գործոն։ Էլեկտրոնի ներքին պահի գոյության վարկածը առաջ են քաշվել 1926 թվականին Ս. Գաուդսմիթի և Ջ. Ուլենբեկի կողմից, և ներկայումս էլեկտրոնները որպես սպին կրողներ համարվում են «տարրական մագնիսներ»։

Այս հայեցակարգը պարզաբանելու համար դիտարկենք (նկ. 8) երկաթի ազատ ատոմ՝ բնորոշ ֆերոմագնիսական նյութ։ Նրա երկու պատյանները ( Կև Լ), միջուկին ամենամոտ, լցված են էլեկտրոններով, որոնցից առաջինում երկուսը, երկրորդում՝ ութը։ AT Կ-կեղև, էլեկտրոններից մեկի սպինը դրական է, իսկ մյուսը՝ բացասական: AT Լ-շելլը (ավելի ճիշտ՝ իր երկու ենթափեղկերում) ութ էլեկտրոններից չորսն ունեն դրական սպին, իսկ մյուս չորսը՝ բացասական։ Երկու դեպքում էլ նույն թաղանթում էլեկտրոնների սպիններն ամբողջությամբ ջնջվում են, այնպես որ ընդհանուր մագնիսական մոմենտը զրո է: AT Մ-կեղև, իրավիճակն այլ է, քանի որ երրորդ ենթաշղթայի վեց էլեկտրոնների պատճառով հինգ էլեկտրոններ ունեն սպիններ՝ ուղղված մի ուղղությամբ, և միայն վեցերորդը՝ մյուս ուղղությամբ: Արդյունքում մնում է չորս չփոխհատուցված սպին, որը որոշում է երկաթի ատոմի մագնիսական հատկությունները։ (Արտաքինում Ն-կեղևն ունի ընդամենը երկու վալենտային էլեկտրոն, որոնք չեն նպաստում երկաթի ատոմի մագնիսականությանը։) Մյուս ֆերոմագնիսների՝ նիկելի և կոբալտի մագնիսականությունը բացատրվում է նման կերպ։ Քանի որ երկաթի նմուշի հարևան ատոմները խիստ փոխազդում են միմյանց հետ, և նրանց էլեկտրոնները մասամբ կոլեկտիվացված են, այս բացատրությունը պետք է դիտարկել միայն որպես իրական իրավիճակի նկարագրական, բայց շատ պարզեցված սխեմա:

Ատոմային մագնիսականության տեսությունը, որը հիմնված է էլեկտրոնի սպինի վրա, հաստատվում է երկու հետաքրքիր գիրոմագնիսական փորձերով, որոնցից մեկն իրականացրել են Ա. Էյնշտեյնը և Վ. դե Հաասը, իսկ մյուսը՝ Ս. Բարնետը։ Այս փորձերից առաջինում ֆերոմագնիսական նյութի մի գլան կասեցվել է, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 9. Եթե ոլորուն լարով հոսանք է անցնում, ապա մխոցը պտտվում է իր առանցքի շուրջ։ Երբ հոսանքի ուղղությունը (և հետևաբար՝ մագնիսական դաշտը) փոխվում է, այն շրջվում է հակառակ ուղղությամբ։ Երկու դեպքում էլ գլանի պտույտը պայմանավորված է էլեկտրոնի սպինների դասավորությամբ։ Բարնետի փորձարկումում, ընդհակառակը, կախովի գլան, որը կտրուկ բերվել է պտտման վիճակի, մագնիսացվում է մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում։ Այս էֆեկտը բացատրվում է նրանով, որ մագնիսի պտտման ժամանակ ստեղծվում է գիրոսկոպիկ մոմենտ, որը հակված է պտտելու պտույտի պահերը սեփական պտտման առանցքի ուղղությամբ։

Հարևան ատոմային մագնիսներին պատվիրող և ջերմային շարժման խանգարող ազդեցությանը հակազդող կարճ հեռահար ուժերի բնույթի և ծագման ավելի ամբողջական բացատրության համար պետք է դիմել քվանտային մեխանիկայի: Այս ուժերի բնույթի քվանտային մեխանիկական բացատրությունը առաջարկվել է 1928 թվականին Վ. Հայզենբերգի կողմից, ով ենթադրում էր հարևան ատոմների միջև փոխանակման փոխազդեցությունների առկայությունը։ Հետագայում G. Bethe-ն և J. Slater-ը ցույց տվեցին, որ փոխանակման ուժերը զգալիորեն մեծանում են ատոմների միջև հեռավորության նվազմամբ, սակայն որոշակի նվազագույն միջատոմային հեռավորության հասնելուց հետո դրանք իջնում ​​են զրոյի:

ՆՈՒՅԹԻ ՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

Նյութի մագնիսական հատկությունների առաջին ընդարձակ և համակարգված ուսումնասիրություններից մեկը ձեռնարկել է Պ. Կյուրին։ Նա պարզել է, որ ըստ իրենց մագնիսական հատկությունների՝ բոլոր նյութերը կարելի է բաժանել երեք դասի. Առաջինը ներառում է ընդգծված մագնիսական հատկություններով նյութեր, որոնք նման են երկաթին: Նման նյութերը կոչվում են ֆերոմագնիսական; նրանց մագնիսական դաշտը նկատելի է զգալի հեռավորությունների վրա ( սմ. վերևում) Պարամագնիսական կոչվող նյութերը դասվում են երկրորդ դասի. դրանց մագնիսական հատկությունները հիմնականում նման են ֆերոմագնիսական նյութերի հատկություններին, բայց շատ ավելի թույլ: Օրինակ՝ հզոր էլեկտրամագնիսի բևեռներին ձգող ուժը կարող է ձեռքերիցդ հանել երկաթե մուրճը, և նույն մագնիսի նկատմամբ պարամագնիսական նյութի ձգումը հայտնաբերելու համար, որպես կանոն, անհրաժեշտ են շատ զգայուն վերլուծական մնացորդներ։ . Վերջին՝ երրորդ դասը ներառում է այսպես կոչված դիամագնիսական նյութեր։ Դրանք վանում են էլեկտրամագնիսով, այսինքն. Դիամագնիսների վրա ազդող ուժն ուղղված է ֆերո- և պարամագնիսների վրա ազդող ուժին հակառակ:

Մագնիսական հատկությունների չափում.

Մագնիսական հատկությունների ուսումնասիրության մեջ առավել կարևոր են երկու տեսակի չափումները. Դրանցից առաջինը մագնիսի մոտ նմուշի վրա ազդող ուժի չափումն է. այսպես է որոշվում նմուշի մագնիսացումը։ Երկրորդը ներառում է նյութի մագնիսացման հետ կապված «ռեզոնանսային» հաճախականությունների չափումներ։ Ատոմները փոքրիկ «գիրոսկոպներ» են և գտնվում են մագնիսական դաշտի առաջացման մեջ (ինչպես սովորական պտտվող գագաթը՝ ձգողականության հետևանքով ստեղծված ոլորող մոմենտի ազդեցության տակ) հաճախականությամբ, որը կարելի է չափել: Բացի այդ, ուժը գործում է ազատ լիցքավորված մասնիկների վրա, որոնք շարժվում են ուղիղ անկյան տակ դեպի մագնիսական ինդուկցիայի գծերը, ինչպես նաև հաղորդիչի էլեկտրոնային հոսանքի վրա: Այն ստիպում է մասնիկը շարժվել շրջանաձև ուղեծրով, որի շառավիղը տրված է

Ռ = մվ/eB,

որտեղ մմասնիկի զանգվածն է, v- նրա արագությունը եէ նրա լիցքը, և Բդաշտի մագնիսական ինդուկցիան է։ Նման շրջանաձև շարժման հաճախականությունը հավասար է

որտեղ զչափվում է հերցով ե- կախազարդերով, մ- կիլոգրամներով, Բ- Տեսլայում: Այս հաճախականությունը բնութագրում է լիցքավորված մասնիկների շարժումը նյութի մեջ մագնիսական դաշտում։ Շարժման երկու տեսակներն էլ (պրեցեսիա և շարժում շրջանաձև ուղեծրերում) կարող են գրգռվել ռեզոնանսային հաճախականություններով փոփոխվող դաշտերի միջոցով, որոնք հավասար են տվյալ նյութին բնորոշ «բնական» հաճախականություններին։ Առաջին դեպքում ռեզոնանսը կոչվում է մագնիսական, իսկ երկրորդում՝ ցիկլոտրոն (հաշվի առնելով ցիկլոտրոնում ենթաատոմային մասնիկի ցիկլային շարժման նմանությունը)։

Խոսելով ատոմների մագնիսական հատկությունների մասին՝ պետք է հատուկ ուշադրություն դարձնել դրանց անկյունային իմպուլսի վրա։ Մագնիսական դաշտը գործում է պտտվող ատոմային դիպոլի վրա՝ փորձելով պտտել այն և դաշտին զուգահեռ դնել։ Փոխարենը, ատոմը սկսում է պտտվել դաշտի ուղղությամբ (նկ. 10)՝ դիպոլային մոմենտից և կիրառվող դաշտի ուժից կախված հաճախականությամբ։

Ատոմների առաջընթացը չի կարող ուղղակիորեն դիտարկվել, քանի որ նմուշի բոլոր ատոմները անցնում են այլ փուլում: Այնուամենայնիվ, եթե կիրառվի մի փոքր փոփոխական դաշտ, որն ուղղված է հաստատուն դասավորության դաշտին, ապա որոշակի փուլային հարաբերություն է հաստատվում առաջացող ատոմների միջև, և նրանց ընդհանուր մագնիսական մոմենտը սկսում է առաջանալ մի հաճախականությամբ, որը հավասար է անհատների առաջացման հաճախությանը: մագնիսական պահեր. Պրեցեսիայի անկյունային արագությունը մեծ նշանակություն ունի։ Որպես կանոն, այս արժեքը էլեկտրոնների հետ կապված մագնիսացման դեպքում 10 10 Հց/Տ կարգի է, իսկ ատոմների միջուկներում դրական լիցքերի հետ կապված մագնիսացմանը՝ 10 7 Հց/Տ։

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի (NMR) դիտարկման տեղակայման սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է նկ. 11. Ուսումնասիրվող նյութը ներմուծվում է բևեռների միջև միատեսակ հաստատուն դաշտ: Եթե ​​ՌԴ դաշտն այնուհետև գրգռվում է փորձանոթի շուրջ փոքր կծիկով, ապա ռեզոնանսը կարող է հասնել որոշակի հաճախականության, որը հավասար է նմուշի բոլոր միջուկային «գիրոսկոպների» պեցեսիայի հաճախականությանը: Չափումները նման են ռադիոընդունիչի որոշակի կայանի հաճախականությանը կարգավորելուն:

Մագնիսական ռեզոնանսային մեթոդները հնարավորություն են տալիս ուսումնասիրել ոչ միայն կոնկրետ ատոմների և միջուկների մագնիսական հատկությունները, այլև դրանց շրջակա միջավայրի հատկությունները։ Բանն այն է, որ պինդ մարմիններում և մոլեկուլներում մագնիսական դաշտերը անհամասեռ են, քանի որ դրանք աղավաղված են ատոմային լիցքերով, և փորձարարական ռեզոնանսային կորի ընթացքի մանրամասները որոշվում են տեղական դաշտով այն տարածաշրջանում, որտեղ գտնվում է միջուկը: Սա հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել որոշակի նմուշի կառուցվածքի առանձնահատկությունները ռեզոնանսային մեթոդներով:

Մագնիսական հատկությունների հաշվարկ.

Երկրի դաշտի մագնիսական ինդուկցիան 0,5×10 -4 Տ է, մինչդեռ ուժեղ էլեկտրամագնիսի բևեռների միջև ընկած դաշտը 2 Տ և ավելի կարգի է։

Հոսանքների ցանկացած կոնֆիգուրացիայից ստեղծված մագնիսական դաշտը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով Biot-Savart-Laplace բանաձևը ընթացիկ տարրի կողմից ստեղծված դաշտի մագնիսական ինդուկցիայի համար: Տարբեր ձևերի ուրվագծերով և գլանաձև պարույրներով ստեղծված դաշտի հաշվարկը շատ դեպքերում շատ բարդ է: Ստորև բերված են մի շարք պարզ դեպքերի բանաձևեր: Հոսանք ունեցող երկար ուղիղ մետաղալարով ստեղծված դաշտի մագնիսական ինդուկցիա (տեսլաներով): Ի

Մագնիսացված երկաթե ձողի դաշտը նման է երկար էլեկտրամագնիսականի արտաքին դաշտին՝ ամպեր պտույտների քանակով մեկ միավորի երկարության վրա, որը համապատասխանում է մագնիսացված ձողի մակերևույթի ատոմների հոսանքին, քանի որ ձողի ներսում հոսանքները վերացնում են յուրաքանչյուրը։ այլ դուրս (նկ. 12): Ampere անունով նման մակերեսային հոսանքը կոչվում է Ampère: Մագնիսական դաշտի ուժը Հ ա, որը ստեղծված է Ամպերի հոսանքով, հավասար է ձողի միավորի ծավալի մագնիսական մոմենտին Մ.

Եթե ​​էլեկտրամագնիսական ապարատի մեջ տեղադրվում է երկաթե ձող, ապա, բացի այն, որ էլեկտրամագնիսական հոսանքը ստեղծում է մագնիսական դաշտ. Հ, ձողի մագնիսացված նյութում ատոմային դիպոլների դասավորությունը ստեղծում է մագնիսացում Մ. Այս դեպքում ընդհանուր մագնիսական հոսքը որոշվում է իրական և ամպերի հոսանքների գումարով, այնպես որ. Բ = մ 0(Հ + Հ ա), կամ Բ = մ 0(H+M) Վերաբերմունք Մ/Հկանչեց մագնիսական զգայունություն և նշվում է հունարեն տառով գ; գանչափ մեծություն է, որը բնութագրում է նյութի մագնիսական դաշտում մագնիսանալու ունակությունը։

Արժեք Բ/Հ, որը բնութագրում է նյութի մագնիսական հատկությունները, կոչվում է մագնիսական թափանցելիություն և նշվում է. մ ա, և մ ա = մ 0մ, որտեղ մ աբացարձակ է, և մ- հարաբերական թափանցելիություն,

Ֆեռոմագնիսական նյութերում արժեքը գկարող է ունենալ շատ մեծ արժեքներ՝ մինչև 10 4 ё 10 6: Արժեք գպարամագնիսական նյութերն ունեն զրոյից մի փոքր ավելի, իսկ դիամագնիսական նյութերը՝ մի փոքր ավելի քիչ։ Միայն վակուումում և շատ թույլ դաշտերում են քանակները գև մմշտական ​​են և կախված չեն արտաքին դաշտից։ Կախվածության ինդուկցիա Բ-ից Հսովորաբար ոչ գծային է, իսկ դրա գրաֆիկները, այսպես կոչված: մագնիսացման կորերը տարբեր նյութերի համար և նույնիսկ տարբեր ջերմաստիճաններում կարող են զգալիորեն տարբերվել (նման կորերի օրինակները ներկայացված են նկ. 2-ում և 3-ում):

Նյութի մագնիսական հատկությունները շատ բարդ են, և դրանց կառուցվածքի մանրակրկիտ ըմբռնումը պահանջում է ատոմների կառուցվածքի մանրակրկիտ վերլուծություն, դրանց փոխազդեցությունները մոլեկուլներում, դրանց բախումները գազերում և դրանց փոխադարձ ազդեցությունը պինդ և հեղուկների վրա. հեղուկների մագնիսական հատկությունները դեռ ամենաքիչն են ուսումնասիրված։

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 մոմենտում 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 նույն չափերը, միջին խտությունը և նույնիսկ ներքին կառուցվածքը, 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.

Երբ Երկիրը պտտվում է իր առանցքի շուրջ, արտաքին միջուկի հեղուկ շերտը թույլ է տալիս թիկնոցին և պինդ ընդերքին ավելի արագ պտտվել, քան ներքին միջուկը։ Արդյունքում միջուկի էլեկտրոնները շարժվում են թիկնոցի և ընդերքի էլեկտրոնների համեմատ։ Էլեկտրոնների այս շարժումը ձևավորում է բնական դինամո: Այն ստեղծում է դաշտի նման մագնիսական դաշտ ինդուկտորներ.

Երկրի մագնիսական առանցքը իր աշխարհագրական առանցքի նկատմամբ թեքված է մոտ 11° անկյան տակ։ Այն անընդհատ փոխում է թեքության անկյունը, բայց այնքան դանդաղ, որ մի քանի տասնյակ հազար տարի գրեթե պահպանում է իր հարաբերական դիրքը։

Կողմնացույցի սլաքը մի փոքր շեղվում է աշխարհագրական բևեռներից։ Մագնիսական միջօրեականի և աշխարհագրական միջօրեականի միջև անկյունը տատանվում է մի տարածաշրջանից մյուսը: Մագնիսական դաշտի փոքր շեղումները հավանաբար պայմանավորված են տեղային պտտվող շարժումներ արտաքին միջուկում, միջուկի և թիկնոցի միացման վայրում։ Նմանատիպ ազդեցություն կարող են առաջացնել երկրակեղևի մագնիսացված ապարների և հանքաքարերի մեծ մարմինները:

Ազդեցվում է գեոմագնիսական դաշտը արևային քամի- Արեգակի կողմից արձակված էլեկտրական լիցքավորված մասնիկների հոսքը: Մտնելով Երկրի արտաքին մթնոլորտ՝ այս մասնիկները փոքր փոփոխություններ են առաջացնում նրա մագնիսական դաշտում Երկրի մակերևույթի մոտ, որոնք իրենց բնույթով համակարգված են (ինչպես գիշերն ու ցերեկը) կամ անկանոն (ինչպես մագնիսական փոթորիկները):

Երկրի մագնիսական դաշտը անցյալում

Մոլորակի մագնիսական դաշտի ազդեցությամբ ապարները մագնիսացվել են առաջացման ընթացքում՝ պահպանելով այդ մագնիսացումը հաջորդ դարաշրջաններում։ Այս երեւույթը կոչվում է պալեոմագնիսականություն. Ջեռուցման ժամանակ քարերը, ինչպես մշտական ​​մագնիսը, կորցնում են իրենց մագնիսացումը։ Սառեցված ժայռերը կրկին մագնիսացվում են երկրագնդի դաշտով։ Այս բնական մնացորդը կողմնորոշված ​​է գեոմագնիսական դաշտի ուժային գծերին զուգահեռ, որոնք գոյություն են ունեցել ժայռերի ձևավորման պահին։ Հետևաբար, դաշտի ուղղությունը, որն ուժի մեջ է եղել դրանց ամրացման պահին, ընդմիշտ դրոշմված է ժայռերի մեջ, որը կարող է օգտագործվել ուսումնասիրելու համար. Երկրի մագնիսական դաշտի երկրաբանական պատմությունը.

Պալեոմագնիսական հետազոտության տեխնիկան ժայռային զանգվածից փորված գլանաձև սյուներում բնական մնացորդային մագնիսականության չափումն է: Նմուշների ստացված պալեոմագնիսական կոորդինատները հնարավորություն են տալիս որոշել ապարների սկզբնական տեղը։ Պալեոմագնիսական կոորդինատներ, արտահայտված մագնիսական լայնություններով, նման են աշխարհագրական լայնություններին (բայց միայն մագնիսական բևեռի հետ կապված) և վերաբերում են մագնիսական բևեռի դիրքին ապարների մագնիսացման ժամանակաշրջանում։ Նման չափումների արդյունքում ստացված տվյալները վկայում են այն մասին, որ երկար ժամանակ մագնիսական բևեռները «թափառել են»՝ փոխելով իրենց դիրքը։ Բևեռների թափառումը մայրցամաքներում ամրագրված է տարբեր ձևերով. Բայց երկրաբանական պատմության որոշակի ժամանակահատվածի համար տարբեր մայրցամաքներում հաստատված բևեռային ուղղությունները կարող են միավորվել մեկ գծի մեջ, եթե այդ մայրցամաքները պատկերացվեն այլ դիրքերում, քան այսօր: Հենց այս կերպ հնարավոր եղավ հաստատել և քարտեզագրել մայրցամաքային դրեյֆի ուղի. Այս մեթոդով ստացված արդյունքները բավականին լավ համընկնում են այլ ապացույցների հետ: մայրցամաքային շեղում- ծովի հատակի տարածում և պալեոկլիմայական պայմանները բնութագրող ապարների և բրածոների ուսումնասիրությունից ստացված տվյալներ.

Պարզվում է, որ կարճ ժամանակահատվածներում ձևավորված ապարների մնացորդային մագնիսացման («բրածո» մագնիսական դաշտի) բևեռականությունը հակադարձվում է։ Այս փաստը բացատրվում է ոչ թե մայրցամաքի 180°-ով պտույտով (սա չափազանց շատ ժամանակ կպահանջի), այլ. գեոմագնիսական դաշտի բևեռականության փոփոխություն. Երկրի մագնիսական դաշտի ուղղության նման փոփոխությունը կոչվում է հակադարձ կամ հակադարձ: Ինվերսիաները նշում են երկրաբանական պատմության այն ժամանակաշրջանների սահմանները, որոնց ընթացքում գեոմագնիսական դաշտը պահպանել է մշտական ​​բևեռականություն: Այս ժամանակաշրջանները տարբեր տեւողություն են ունեցել։ Հակադարձումների տարիքային թվագրումը (հետազոտելով ապարներում ռադիոակտիվ իզոտոպների քայքայումը) հնարավորություն է տվել ստեղծել պալեոմագնիսական երկրաբանական ժամանակային սանդղակ։ Այս սանդղակը կարող է օգտագործվել ապարների տարիքը որոշելու համար՝ վերլուծելով դրանց մնացորդությունը: Պալեոմագնիսական ժամանակի սանդղակի համեմատությունը ծովի հատակի «մագնիսական անոմալիաների» հետ հաստատել է տարածվող վարկածը։

Մագնիսական և էլեկտրական հետախուզում

Մագնիսական միներալներով հարուստ բազմաթիվ հանքաքարեր և ապարներ ստեղծում են ուժեղ տեղական մագնիսական դաշտ: Այս հատկությունը օգտագործվում է երկրաֆիզիկական հետախուզման և օգտակար հանածոների հանքավայրերի հետախուզման համար: Զգայուն գործիքների՝ մագնիսաչափերի օգնությամբ հայտնաբերվում են օգտակար հանածոների արդյունաբերական արժեքավոր կուտակումներ։ Գոյություն ունի նաև մեթոդ, որն օգտագործում է բնական էլեկտրական հոսանքները, որոնք առաջանում են երկրի մակերեսի և հանքաքարի միջև ստորերկրյա ջրերի ներթափանցման պատճառով: Նման հոսանքների փոխազդեցությունը գեոմագնիսական դաշտի հետ չափելի է և հիմք է հանդիսանում հանքավայրերի հայտնաբերման համար։

Երկիրն ունի մագնիսական դաշտ, որի գոյության պատճառները պարզված չեն։ Մագնիսական դաշտն ունի երկու մագնիսական բևեռ և մագնիսական առանցք: Մագնիսական բևեռների դիրքը չի համընկնում աշխարհագրական բևեռների դիրքի հետ։ Մագնիսական բևեռները գտնվում են հյուսիսային և հարավային կիսագնդերում միմյանց նկատմամբ ասիմետրիկորեն։ Այս առումով, դրանք միացնող գիծը - Երկրի մագնիսական առանցքը կազմում է մինչև 11 ° անկյուն իր պտտման առանցքի հետ:

Երկրի մագնիսականությունը բնութագրվում է մագնիսական ինտենսիվությամբ, թեքությամբ և թեքությամբ: Մագնիսական ուժը չափվում է eersteds-ով:

Մագնիսական անկումը տվյալ վայրում աշխարհագրական միջօրեականից մագնիսական ասեղի շեղման անկյունն է: Քանի որ մագնիսական ասեղը ցույց է տալիս մագնիսական միջօրեականի ուղղությունը, մագնիսական անկումը կհամապատասխանի մագնիսական և աշխարհագրական միջօրեականների անկյան հետ: Անկումը կարող է լինել արևելք կամ արևմուտք: Քարտեզի վրա նույնական թեքությունները միացնող գծերը կոչվում են իզոգոններ: Զրոյի հավասար անկման իզոգոնը կոչվում է զրոյական մագնիսական միջօրեական: Իզոգոնները ճառագայթում են հարավային կիսագնդի մագնիսական բևեռից և միանում են հյուսիսային կիսագնդի մագնիսական բևեռին։

Մագնիսական թեքությունը մագնիսական ասեղի թեքության անկյունն է դեպի հորիզոն: Հավասար թեքության կետերը միացնող գծերը կոչվում են իզոկլիններ: Զրոյական իզոկլինը կոչվում է մագնիսական հասարակած։ Իզոկլինները, ինչպես զուգահեռները, ձգվում են լայնական ուղղությամբ և տատանվում են 0-ից մինչև 90°։

Երկրի մակերևույթի որոշ տեղերում իզոգոնների և իզոկլինների հարթ ընթացքը բավականին կտրուկ խախտված է, ինչը կապված է մագնիսական անոմալիաների առկայության հետ։ Նման անոմալիաների աղբյուր կարող են ծառայել երկաթի հանքաքարերի մեծ կուտակումները։ Ամենամեծ մագնիսական անոմալիան Կուրսկն է։ Մագնիսական անոմալիաները կարող են առաջանալ նաև երկրակեղևի ճեղքերից՝ խզվածքներ, հակադարձ խզումներ, որոնց հետևանքով տարբեր մագնիսական բնութագրերով ապարներ են շփվում և այլն։ Մագնիսական անոմալիաները լայնորեն օգտագործվում են հանքային հանքավայրերի որոնման և կառուցվածքը ուսումնասիրելու համար։ ընդերք.

Մագնիսական ինտենսիվությունների, անկումների և թեքությունների արժեքները ունենում են ամենօրյա և աշխարհիկ տատանումներ (տարբերակներ):

Ցերեկային տատանումները պայմանավորված են իոնոլորտի արևային և լուսնային խանգարումներով և ավելի արտահայտված են ամռանը, քան ձմռանը, և ավելի շատ ցերեկը, քան գիշերը: Շատ ավելի ինտենսիվ

դարի տատանումները. Ենթադրվում է, որ դրանք պայմանավորված են երկրի միջուկի վերին շերտերում տեղի ունեցող փոփոխություններով: Տարբեր աշխարհագրական կետերում աշխարհիկ տատանումները տարբեր են:

Հանկարծակի, մի քանի օր տեւողությամբ, մագնիսական տատանումները (մագնիսական փոթորիկները) կապված են արեգակնային ակտիվության հետ և առավել ինտենսիվ են բարձր լայնություններում:

§ 4. Երկրի ջերմություն

Երկիրը ջերմություն է ստանում երկու աղբյուրից՝ Արևից և սեփական աղիքներից։ Երկրի մակերևույթի ջերմային վիճակը գրեթե ամբողջությամբ կախված է Արեգակի տաքացումից: Սակայն բազմաթիվ գործոնների ազդեցության տակ տեղի է ունենում արեգակնային ջերմության վերաբաշխում, որն ընկել է Երկրի մակերեսին։ Երկրի մակերևույթի տարբեր կետերը անհավասար քանակությամբ ջերմություն են ստանում խավարածրի հարթության նկատմամբ Երկրի պտտման առանցքի թեքված դիրքի պատճառով։

Ջերմաստիճանի պայմանները համեմատելու համար ներկայացվում են Երկրի մակերևույթի առանձին հատվածներում միջին օրական, միջին ամսական և միջին տարեկան ջերմաստիճան հասկացությունները։

Ջերմաստիճանի ամենաբարձր տատանումները տեղի են ունենում Երկրի վերին շերտում։ Մակերեւույթից խորանալով աստիճանաբար նվազում են օրական, ամսական և տարեկան ջերմաստիճանի տատանումները։ Երկրակեղևի հաստությունը, որի ներսում ժայռերի վրա ազդում է արևի ջերմությունը, կոչվում է հելիոթերմային գոտի։ Այս գոտու խորությունը տատանվում է մի քանի մետրից մինչև 30 մ։

Արեգակնային ջերմային գոտու տակ գտնվում է մշտական ​​ջերմաստիճանի գոտի, որտեղ ջերմաստիճանի սեզոնային տատանումները չեն ազդում։ Մոսկվայի տարածքում այն ​​գտնվում է 20 մ խորության վրա։

Մշտական ​​ջերմաստիճանի գոտուց ներքեւ գտնվում է երկրաջերմային գոտին։ Այս գոտում ջերմաստիճանը խորությամբ բարձրանում է Երկրի ներքին ջերմության պատճառով՝ միջինը 1 ° C յուրաքանչյուր 33 մ-ի համար: Այս խորության միջակայքը կոչվում է «երկրաջերմային քայլ»: Երկրի մեջ 100 մ խորանալիս ջերմաստիճանի բարձրացումը կոչվում է երկրաջերմային գրադիենտ։ Երկրաջերմային աստիճանի և գրադիենտի արժեքները հակադարձ համեմատական ​​են և տարբեր Երկրի տարբեր շրջանների համար: Նրանց արտադրյալը հաստատուն արժեք է և հավասար է 100-ի։ Եթե, օրինակ, քայլը 25 մ է, ապա գրադիենտը 4 °C է։

Երկրաջերմային քայլի արժեքների տարբերությունները կարող են պայմանավորված լինել ապարների տարբեր ռադիոակտիվությամբ և ջերմային հաղորդունակությամբ, աղիքներում հիդրոքիմիական պրոցեսներով, ապարների առաջացման բնույթով, ստորերկրյա ջրերի ջերմաստիճանով և օվկիանոսներից և ծովերից հեռավորությունից:

Երկրաջերմային քայլի արժեքը տատանվում է լայն տիրույթում: Պյատիգորսկի տարածքում այն ​​1,5 մ է, Լենինգրադը՝ 19,6 մ, Մոսկվայում՝ 38,4 մ, Կարելիայում՝ ավելի քան 100 մ, Վոլգայի շրջանի և Բաշկիրիայի շրջանում՝ 50 մ և այլն։

Երկրի ներքին ջերմության հիմնական աղբյուրը հիմնականում երկրակեղևում կենտրոնացած նյութերի ռադիոակտիվ քայքայումն է։ Ենթադրվում է, որ նրանում ջերմությունն աճում է երկրաջերմային քայլին համապատասխան՝ մինչև 15-20 կմ խորություն։ Ավելի խորը նկատվում է երկրաջերմային քայլի արժեքի կտրուկ աճ: Փորձագետները կարծում են, որ Երկրի կենտրոնում ջերմաստիճանը չի գերազանցում 4000 ° C-ը։ Եթե ​​երկրաջերմային քայլի արժեքը Երկրի կենտրոնի նկատմամբ մնար նույնը, ապա 900 կմ խորության վրա ջերմաստիճանը կկազմի 27000 °C, իսկ Երկրի կենտրոնում՝ մոտավորապես 193000 °C։

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 ինչպես տեւողությամբ, այնպես էլ տեղայնացմամբ: Ժամանակային տատանումների շատ տարբեր տեսակներ կան, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր ձևաբանությունը: Արեգակնային քամու ազդեցությամբ Երկրի մագնիսական դաշտը աղավաղվում է և ձեռք է բերում «պոչ» Արեգակից ուղղությամբ, որը ձգվում է հարյուր հազարավոր կիլոմետրեր՝ դուրս գալով Լուսնի ուղեծրից այն կողմ։

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:

Յանովսկի Բ.Մ. 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: