Магнетизм землі та її характеристики. Земний магнетизм
ЗЕМНИЙ МАГНЕТИЗМ, відділ геофізики, що вивчає магнітне поле землі Нехай напруженість магнітного поля у цій точці зображується вектором F (фіг. 1). Вертикальна площина, що містить цей вектор, називається площиною магнітного меридіана. Кут D, укладений між площинами географічного та магнітного меридіанів, носить назву відмінювання. Розрізняють відміни східне та західне. Прийнято відзначати східні відміни знаком плюс, західні – знаком мінус. Кут I, утворений вектором F із площиною горизонту, називається нахилом. Проекція Н вектора F на горизонтальну площину називається горизонтальною складовою, а проекція Z на вертикальну пряму позначається терміном вертикальна складова.
Основними приладами для вимірювання елементів земного магнетизму є магнітний теодоліт і різні системи інклінаторів. Призначення магнітного теодоліту - вимірювання горизонтальної складової магнітного поля та відмінювання. Горизонтально розташований магніт, що може обертатися біля вертикальної осі, встановлюється під дією магнітного поля землі своєю віссю в площині магнітного меридіана. Якщо його вивести з цього положення рівноваги і потім надати самому собі, то він почне робити коливання біля площини магнітного меридіана з періодом Т, що визначається формулою:
де К - момент інерції системи, що коливається (магніт і оправа) і М - магнітний момент магніту. Визначивши зі спеціальних спостережень величину До, можна за спостереженим періодом Т знайти значення твору МН. Потім поміщають магніт, період коливання якого визначено, на деякій відстані від іншого, допоміжного магніту, що теж має можливість обертатися біля вертикальної осі, і орієнтують перший магніт так, щоб другий центр магніту виявився на продовженні магнітної осі першого. У такому разі на допоміжний магніт окрім Н діятиме і поле магніту М, яке м. б. знайдено за формулою:
де - відстань між центрами обох магнітів, а, b,... - деякі постійні. Магніт вийде з площини магнітного меридіана і стане у напрямку рівнодіючої цих двох сил. Не змінюючи відносного розташування частин установки, знаходять таке положення магніту, що відхиляє, при якому названа рівнодіюча буде перпендикулярна до нього (фіг. 2). 
Вимірюючи при цьому випадку кут відхилення v, можна із співвідношення sin v = f/Hнайти значення відносини З отриманих значень МН і H/M визначають горизонтальну складову Н. Теоретично земного магнетизму має поширення одиниця, що позначається символом γ, що дорівнює 0,00001 гауса. Магнітний теодоліт можна застосовувати як деклінатор, прилад для вимірювання відмінювання. Поєднуючи візирну площину з напрямом магнітної осі підвішеного на нитці магніту, приводять її в збіг з площиною магнітного меридіана. Щоб отримати відлік на колі, що відповідає наведенню візирного пристосування на географічну північ, достатньо зробити наведення на будь-який об'єкт, істинний азимут якого відомий. Різниця відліків географічного та магнітного меридіанів і дає величину відмінювання.
Інклінатор - прилад для вимірювання I. Сучасна магнітометрія має два типи приладів для вимірювання способу - інклінатори стрілочний та індукційний. Перший прилад має магнітну стрілку, що обертається біля горизонтальної осі, що знаходиться в центрі вертикального лімба. Площина руху стрілки поєднується з площиною магнітного меридіана; в такому випадку в ідеальних умовах магнітна вісь стрілки в положенні рівноваги збігається з напрямом магнітної напруги в даному пункті, і кут між напрямком магнітної осі стрілки і горизонтальною лінією дасть величину I. В основу конструкції індукційного інклінатора ( земного індуктора) покладено явище індукції у провіднику, що рухається в магнітному полі. Істотною особливістю приладу є котушка, що обертається біля одного зі своїх діаметрів. При обертанні такої котушки в магнітному полі землі у ній не утворюється ЕРС лише у тому випадку, коли її вісь обертання збігається з напрямком поля. Це положення осі, яке відзначається відсутністю струму в гальванометрі, на який замкнута котушка, відраховується на вертикальному колі. Кут між напрямком осі обертання котушки та горизонтом буде кутом способу.
Згадані вище прилади нині є найпоширенішими. Слід згадати особливо про магнітний теодоліт Оглоблінського, що визначає значення H/M методом компенсації Н полем магніту, для якого визначається період коливання.
Останнім часом починають застосовувати т.зв. електричні методи вимірювання Н, при яких відхилення виробляються не за допомогою магніту, що відхиляє, а за допомогою магнітного поля котушок. Для досягнення тієї точності, яка потрібна від магнітних вимірювань (0,2-0,02% повної напруги), робочий струм порівнюється зі струмом від нормальних елементів (компенсування методом потенціометра).
Вимірювання, зроблені різних пунктах земної поверхні, показують, що магнітне поле змінюється від пункту до пункту. У цих змінах можна побачити деякі закономірності, характер яких найкраще усвідомлюється з розгляду т. зв. магнітних карт (фіг. 3 та 4).
Якщо нанести на топографічній основі лінії, що з'єднують точки рівних значень будь-якого елемента земного магнетизму, така карта представить наочну картину розподілу цього елемента біля. Відповідно до різних елементів земного магнетизму є карти з різними системами ізоліній. Ці ізолінії носять спеціальні назви, зважаючи на те, який елемент вони зображають. Так, лінії, що з'єднують точки рівних відмін, звуться ізогон (лінія нульових відмін отримав назву агонічної лінії), лінії рівних способів - ізоклін і лінії рівних напруг - ізодинам . Розрізняють ізодинами горизонтальної, вертикальної складової і т. д. Якщо побудувати такі карти для всієї поверхні земної кулі, то на них можна помітити такі особливості. У екваторіальних областях спостерігаються максимальні значення горизонтальної сили (до 0,39 гауса); у напрямку до полюсів горизонтальна складова зменшується. Протилежний характер змін має місце для вертикальної складової. Лінія нульових значень вертикальної складової називається магнітним екватором. Крапки з нульовими значеннями горизонтальної сили називаються магнітними полюсамиземлі. Вони збігаються з географічними і мають координати: північний магнітний полюс - 70,5° з. ш. та 96,0° з. д. (1922 р.), південний магнітний полюс - 71,2 ° пд. ш. та 151,0° ст. буд. (1912 р.). У магнітних полюсах землі перетинаються всі ізогони.
Детальне дослідження магнітного поля землі виявляє, що ізолінії йдуть далеко не так плавно, як це дається загальною картиною. На кожній такій кривій мають місце викривлення, що порушують її плавний хід. У деяких областях ці викривлення досягають настільки великих значень, що доводиться цю ділянку виділити в магнітному відношенні із загальної картини. Такі райони звуться аномальних, і в них можна спостерігати значення магнітних елементів, що у багато разів перевищують нормальне поле. Дослідження магнітних аномалій з'ясувало їх тісний зв'язок із геологічною структурою верхніх частин земної кори, гол. обр. щодо вмісту в них магнітних мінералів, і викликало до життя особливу галузь магнітометрії, що має прикладне значення і ставить своє завдання застосування магнітометрії, вимірювань до гірничої розвідки. Такі аномальні райони, мають вже нині велике промислове значення, перебувають на Уралі, Курському окрузі, Кривому Розі, Швеції, Фінляндії та інших місцях. Для дослідження магнітного поля таких областей розроблено спеціальну апаратуру (магнітометр Тіберга-Талена, локальваріометри і т. д.), що дозволяє швидко отримати потрібні результати вимірювань. Вивчення магнітного поля землі у якомусь одному пункті виявляє факт змін цього поля з часом. Детальне дослідження цих тимчасових варіацій елементів земного магнетизму призвело до встановлення їхнього зв'язку з життям земної кулі загалом. У варіаціях знаходять своє відображення обертання землі біля осі, рух землі по відношенню до сонця та ще цілий ряд явищ космічного порядку. Вивчення варіацій ведеться спеціальними магнітними обсерваторіями, забезпеченими, крім точних приладів для вимірювання елементів магнітного поля землі, ще спеціальними установками для безперервного запису тимчасових змін магнітних елементів. Такі прилади носять назву варіометрів, або магнітографів, і служать зазвичай для запису варіацій D, Н і Z. Прилад для запису варіацій відмінювання (варіометр D, або уніфіляр) має магніт з прикріпленим до нього дзеркальцем, що вільно висить на тонкій нитці. Варіації відмінювання, що полягають у поворотах площини магнітного меридіана, змушують підвішений у такий спосіб магніт повертатися. Кинутий зі спеціального освітлювача промінь, відбившись від дзеркальця магніту, дає світлову пляму, що переміщається, яка залишає слід у вигляді кривої на світлочутливому папері, навернутій на обертовий барабан або вертикально, що опускається. Лінія, прокреслена променем, відбитим від нерухомого дзеркальця, і позначки часу дозволяють отриманої магнітограмі знайти зміна D для будь-якого моменту часу. Якщо закручувати нитку, обертаючи верхню точку її прикріплення, то магніт вийде із площини магнітного меридіана; належним закручуванням можна поставити його в положення перпендикулярне первісному. У новому положенні рівноваги на магніт, з одного боку, діятиме Н, з іншого боку - момент закрученої нитки. Будь-яка зміна горизонтальної складової викликає зміну положення рівноваги магніту, і такий прилад відзначатиме варіації горизонтальної складової (варіометр Н, або біфіляр, якщо магніт підвішений на двох паралельних нитках). Запис цих варіацій ведеться так само, як і запис змін відмінювання. Нарешті, третій прилад, що служить для запису варіацій вертикальної складової (ваги Ллойда, варіометр Z), має магніт, що вагається, подібно до коромисла ваг, біля горизонтальної осі. Належним переміщенням центру тяжіння за допомогою пересувного грузика магніт цього приладу приводять у положення, близьке до горизонтального, і зазвичай встановлюють так, щоб площина рухів магніту була спрямована перпендикулярно площині магнітного меридіана. У разі положення рівноваги магніту визначається дією Z і ваги системи. Зміна першої величини викличе деякий нахил магніту, пропорційний до зміни вертикальної складової. Ці зміни нахилу реєструються, подібно до попереднього, фотографічним шляхом і дають матеріал для суджень про варіації вертикальної складової.
Якщо піддати криві, записані магнітографами (магнітограми), аналізу, можна знайти на них цілу низку особливостей, з яких перш за все впаде в очі чітко виражений добовий перебіг. Положення максимумів і мінімумів добового ходу, а також їх значення день у день змінюються в невеликих межах, і тому для характеристики добового ходу складаються деякі середні криві за будь-який інтервал часу. На фіг. 5 наведено криві зміни D, H і Z для обсерваторії в Слуцьку за вересень 1927 р., на яких добре помітний добовий перебіг елементів.
Найбільш наочним способом зображення варіацій є т.з. векторна діаграма, що представляє рух кінця вектора F з часом. Дві проекції векторної діаграми на площині yz та ху дані на фіг. 6. З цієї фіг. видно, як відбивається на характері добового ходу пора року: у зимові місяці коливання магнітних елементів значно менше, ніж у літні. 
Крім варіацій, зумовлених добовим ходом, на магнітограмах іноді помічаються різкі зміни, що досягають нерідко дуже великих значень. Такі різкі зміни магнітних елементів супроводжуються низкою інших явищ, як то: полярних сяйв в арктичних областях, появою індукованих струмів у телеграфних і телефонних лініях, тощо, і називаються магнітними бурями. Між варіаціями, зумовленими нормальним ходом, та варіаціями, викликаними бурями, існує докорінна відмінність. У той час як нормальні зміни протікають для кожного пункту спостережень за місцевим часом, варіації, причиною яких є бурі, протікають одночасно для всієї земної кулі. Ця обставина свідчить про різну природу варіацій обох типів.
Прагнення пояснити спостерігається наземної поверхні розподіл елементів земного магнетизму призвело Гаусса до побудови математичної теорії геомагнетизму. Вивчення елементів земного магнетизму від перших геомагнітних вимірів виявило існування т. зв. вікового ходу елементів, і розвиток теорії Гаусса полягало серед інших завдань і облік цих вікових варіацій. В результаті робіт Петерсона, Неймайєра та інших дослідників є тепер формула для потенціалу, що враховує цей віковий хід.
Серед гіпотез, запропонованих для пояснень добового та річного ходу геомагнітних елементів, слід зазначити гіпотезу, запропоновану Бальфур-Стюартом та розвинену Шустером. На думку цих дослідників, у високих електропровідних шарах атмосфери під термічною дією сонячних променів виникають переміщення газових мас. Магнітним полем землі в цих провідних масах, що рухаються, індукуються електричні струми, магнітне поле яких і проявляється у вигляді добових варіацій. Ця теорія добре пояснює зменшення амплітуди варіацій у зимові місяці та з'ясовує переважну роль місцевого часу. Що стосується магнітних бур, то найближче дослідження показало їхній тісний зв'язок з діяльністю сонця. З'ясування зв'язку призвело до наступної загальновизнаної нині теорії магнітних обурень. Сонце в моменти найінтенсивнішої своєї діяльності викидає потоки електрично заряджених частинок (наприклад, електронів). Такий потік, потрапляючи у верхні шари атмосфери, іонізує її і створює можливість протікання інтенсивних електричних струмів, магнітне поле яких є тими пертурбаціями, які ми називаємо магнітними бурями. Таке пояснення природи магнітних бур добре узгоджується з результатами теорії полярних сяйв, розвиненою Штермером.
Земний магнетизм геомагнетизм, магнітне поле Землі та навколоземного космічного простору; розділ геофізики, що вивчає розподіл у просторі та зміни у часі геомагнітного поля, а також пов'язані з ним геофізичні процеси в Землі та верхній атмосфері. У кожній точці простору геомагнітне поле характеризується вектором напруженості Т,величина та напрямок якого визначаються 3 складовими X, Y, Z(північною, східною та вертикальною) у прямокутній системі координат ( Рис. 1
) або 3 елементами З. м.: горизонтальної складової напруженості Н,відмінюванням магнітним D Ні площиною географічного меридіана) та магнітним нахилом I(кут між Тта площиною горизонту). З. м. обумовлений дією постійних джерел, розташованих усередині Землі і зазнають лише повільних вікових змін (варіації), і зовнішніх (змінних) джерел, розташованих у магнітосфері Землі та іоносфері. Відповідно розрізняють основне (головне, Земний магнетизм99%) та змінне (Земний магнетизм1%) геомагнітні поля. Основне (постійне) геомагнітне поле. Для вивчення просторового розподілу основного геомагнітного поля виміряні у різних місцях значення Н, D, Iнаносять на карти (Магнітні карти) та з'єднують лініями точки рівних значень елементів. Такі лінії називають відповідно ізодинамами, ізогонами, ізоклінами. Лінія (ізокліна) I= 0, тобто магнітний екватор, що не збігається з географічним екватором. Зі збільшенням широти значення Iзростає до 90 ° в магнітних полюсах. Повна напруженість Т (Рис. 2
) від екватора до полюса зростає з 33,4 до 55,7 а/м(Від 0,42 до 0,70 е). Координати північного магнітного полюса на 1970: довгота 101,5 ° з. д., широта 75,7 ° пн. ш.; південного магнітного полюса: довгота 140,3 в. д., широта 65,5 ° пд. ш. Складну картину розподілу геомагнітного поля у першому наближенні можна уявити полем диполя (ексцентричного, зі зміщенням від центру Землі приблизно на 436 км) або однорідної намагніченої кулі, магнітний момент якого спрямований під кутом 11,5° до осі обертання Землі. Полюси геомагнітні (полюси однорідно намагніченої кулі) і магнітні полюси задають відповідно систему геомагнітних координат (широта геомагнітна, меридіан геомагнітний, екватор геомагнітний) і магнітних координат (широта магнітна, меридіан магнітний). Відхилення дійсного розподілу геомагнітного поля від дипольного (нормального) називають магнітними аномаліями. Залежно від інтенсивності та величини займаної площі розрізняють світові аномалії глибинного походження, наприклад, Східно-Сибірську, Бразильську та ін., а також аномалії регіональні та локальні. Останні можуть бути викликані, наприклад, нерівномірним розподілом у земній корі феромагнітних мінералів. Вплив світових аномалій позначається на висоти Земний магнетизм 0,5 R 3над поверхнею Землі ( R 3 -радіус Землі). Основне геомагнітне поле має дипольний характер до висот. R 3. Воно відчуває вікові варіації, неоднакові на всій земній кулі. У місцях найбільш інтенсивного вікового ходу варіації досягають 150γ на рік (1γ
= 10 -5 е). Спостерігається також систематичний дрейф магнітних аномалій на захід зі швидкістю близько 0,2 ° на рік і зміна величини та напрямки магнітного моменту Землі зі швидкістю Земний магнетизм20γ на рік. Через вікові варіації та недостатню вивченість геомагнітного поля на великих просторах (океанах і полярних областях) виникає необхідність заново складати магнітні карти. З цією метою проводяться світові магнітні зйомки на суші, в океанах (на немагнітних суднах), у повітряному просторі (Аеромагнітна зйомка) та у космічному просторі (за допомогою штучних супутників Землі). Для вимірювань застосовують: Компас магнітний, Теодоліт магнітний, магнітні ваги, Інклінатор, Магнітометр, Аеромагнітометр та ін. Вивчення З. м. та складання карт всіх його елементів відіграє важливу роль для морської та повітряної навігації, у геодезії, маркшейдерській справі. Вивчення геомагнітного поля минулих епох проводиться за залишковою намагніченістю гірських порід (див. Палеомагнетизм), а для історичного періоду - за намагніченістю виробів з обпаленої глини (цеглини, керамічний посуд і т.д.). Палеомагнітні дослідження показують, що напрямок основного магнітного поля Землі у минулому багаторазово змінювалося протилежне. Остання така зміна мала місце близько 0,7 млн років тому. А. Д. Шевнін.
Походження основного геомагнітного поля.Для пояснення походження основного геомагнітного поля висувалося багато різних гіпотез, у тому числі навіть гіпотези про існування фундаментального закону природи, згідно з яким всяке тіло, що обертається, володіє магнітним моментом. Робилися спроби пояснити основне геомагнітне поле присутністю феромагнітних матеріалів корі Землі чи її ядрі; рухом електричних зарядів, які, беручи участь у добовому обертанні Землі, утворюють електричний струм; наявністю в ядрі Землі струмів, що викликаються термоелектрорушійною силою на межі ядра і мантії і т.д., і, нарешті, дією так званого гідромагнітного динамо в рідкому металевому ядрі Землі. Сучасні дані про вікові варіації та багаторазові зміни полярності геомагнітного поля задовільно пояснюються лише гіпотезою про гідромагнітне динамо (ГД). Відповідно до цієї гіпотези, в електропровідному рідкому ядрі Землі можуть відбуватися досить складні та інтенсивні рухи, що призводять до самозбудження магнітного поля, аналогічно тому, як відбувається генерація струму та магнітного поля в динамо-машині з самозбудженням. Дія ГД заснована на електромагнітної індукції в середовищі, що рухається, яка в своєму русі перетинає силові лінії магнітного поля. Дослідження ГД спираються на магнітну гідродинаміку. Якщо вважати швидкість руху речовини в рідкому ядрі Землі заданої, можна довести принципову можливість генерації магнітного поля при рухах різного виду, як стаціонарних, і нестаціонарних, регулярних і турбулентних. Усереднене магнітне поле в ядрі можна подати у вигляді суми двох складових - тороїдального поля Уφ та поля Вр,силові лінії якого лежать у меридіональних площинах ( Рис. 3
). Силові лінії тороїдального магнітного поля Уφ замикаються всередині земного ядра і виходять назовні. Згідно з найбільш поширеною схемою земного ГД, поле Bφ у сотні разів сильніше, ніж проникаюче з ядра назовні поле У р, що має переважно дипольний вигляд. Неоднорідне обертання електропровідної рідини у ядрі Землі деформує силові лінії поля У рі утворює їх силові лінії поля У(. У свою чергу, поле У ргенерується завдяки індукційній взаємодії рідини, що рухається складним чином, з полем Уφ. Для забезпечення генерації поля У рз Уφ руху рідини не повинні бути осесиметричними. В іншому, як показує кінетична теорія ГД, рухи можуть бути дуже різноманітними. Рухи провідної рідини створюють у процесі генерації, крім поля У р, також ін. Поле, що повільно змінюються, які, проникаючи з ядра назовні, викликають вікові варіації основного геомагнітного поля. Загальна теорія ГД, що досліджує і генерацію поля, і «двигун» земного ГД, тобто походження рухів, знаходиться ще на початковій стадії розвитку, і в ній ще багато гіпотетично. Як причини, що викликають рухи, висуваються архімедові сили, зумовлені невеликими неоднорідностями щільності в ядрі, і сили інерції.
Перші можуть бути пов'язані або з виділенням тепла в ядрі та тепловим розширенням рідини (термічна Конвекція), або з неоднорідністю складу ядра внаслідок виділення домішок з його меж. Другі можуть викликатися прискоренням, зумовленим прецесією земної осі. Близькість геомагнітного поля до поля диполя з віссю, майже паралельної осі обертання Землі, вказує на тісний зв'язок між обертанням Землі та походженням З. м. Обертання створює силу Коріоліса. ,
яка може відігравати істотну роль механізмі ГД Землі. Залежність величини геомагнітного поля від інтенсивності руху речовини у земному ядрі складна та вивчена ще недостатньо. Згідно з палеомагнітними дослідженнями, величина геомагнітного поля зазнає коливань, але в середньому, по порядку величини, вона зберігається незмінною протягом тривалого часу - близько сотень млн. років. Функціонування ГД Землі пов'язане з багатьма процесами в ядрі та в мантії Землі, тому вивчення основного геомагнітного поля та земного ГД є суттєвою частиною всього комплексу геофізичних досліджень внутрішньої будови та розвитку Землі. С. І. Брагінський.
Змінне геомагнітне поле.Вимірювання, виконані на супутниках і ракетах, показали, що взаємодія плазми сонячного вітру з геомагнітним полем веде до порушення дипольної структури поля на відстані Земний магнетизм3 Rзвід центру Землі. Сонячний вітер локалізує геомагнітне поле в обмеженому обсязі навколоземного простору - магнітосфері Землі, при цьому на межі магнітосфери динамічний тиск сонячного вітру врівноважується тиском магнітного поля Землі. Сонячний вітер стискає земне магнітне поле з денного боку і забирає геомагнітні силові лінії полярних областей на нічний бік, утворюючи поблизу площини екліптики магнітний хвіст Землі довжиною щонайменше 5 млн. км(Див. Рис.
у статтях Земля іМагнітосфера Землі). Приблизно дипольна область поля із замкнутими силовими лініями (внутрішня магнітосфера) є магнітною пасткою заряджених часток навколоземної плазми (див. Радіаційні пояси Землі). Обтікання магнітосфери плазмою сонячного вітру зі змінною щільністю та швидкістю заряджених частинок, а також прорив частинок у магнітосферу призводять до зміни інтенсивності систем електричних струмів у магнітосфері та іоносфері Землі. Токові системи у свою чергу викликають у навколоземному космічному просторі та на поверхні Землі коливання геомагнітного поля в широкому діапазоні частот (від 10 -5 до 10 2 гц) та амплітуд (від 10 -3 до 10 -7 е).
Фотографічна реєстрація безперервних змін геомагнітного поля здійснюється в магнітних обсерваторіях за допомогою Магнітографів. У спокійний час у низьких та середніх широтах спостерігаються періодичні сонячно-добові та місячно-добові.
амплітудами 30-70γ і 1-5γ відповідно. Інші неправильні коливання поля різної форми і амплітуди називають магнітними збуреннями, серед яких виділяють кілька типів магнітних варіацій. Магнітні обурення, що охоплюють всю Землю і тривають від одного ( Рис. 4
) до декількох днів, називаються світовими магнітними бурями. ,
під час яких амплітуда окремих складових може перевищити 1000? Магнітна буря - один із проявів сильних збурень магнітосфери, що виникають при зміні параметрів сонячного вітру, особливо швидкості його частинок та нормальної складової міжпланетного магнітного поля щодо площини екліптики. Сильні збурення магнітосфери супроводжуються появою у верхній атмосфері Землі полярних сяйв, іоносферних збурень, рентгенівського та низькочастотного випромінювань. Практичні застосування явищ З. м.Під впливом геомагнітного поля магнітна стрілка розташовується у площині магнітного меридіана. Це з найдавніших часів використовується для орієнтування біля, прокладання курсу судів у відкритому морі, геодезичної і маркшейдерской практиці, у справі тощо. (Див. Компас, Буссоль). Дослідження локальних магнітних аномалій дозволяє виявити корисні копалини, в першу чергу залізну руду (див. Магнітна розвідка), а в комплексі з ін геофізичними методами розвідки - визначити місце їх залягання та запаси. Широке поширення набув магнітотелуричний спосіб зондування надр Землі, в якому по полю магнітної бурі обчислюють електропровідність внутрішніх шарів Землі і оцінюють існуючі там тиск і температуру. Одним із джерел відомостей про верхні шари атмосфери служать геомагнітні варіації. Магнітні обурення, пов'язані, наприклад, з магнітною бурею, наступають на кілька годин раніше, ніж під її впливом відбуваються зміни в іоносфері, що порушують радіозв'язок. Це дозволяє робити магнітні прогнози, необхідні забезпечення безперебійної радіозв'язку (прогнози «радіопогоди»). Геомагнітні дані є також для прогнозу радіаційної обстановки в навколоземному просторі при космічних польотах. Постійність геомагнітного поля до висот у кілька радіусів Землі використовується для орієнтації та маневру космічних апаратів. Геомагнітне поле впливає на живі організми, рослинний світ та людину. Наприклад, у періоди магнітних бур збільшується кількість серцево-судинних захворювань, погіршується стан хворих, які страждають на гіпертонію, і т.д. Вивчення характеру електромагнітного на живі організми є одне з нових і перспективних напрямів біології. А. Д. Шевнін. Літ.:Яновський Би. М., Земний магнетизм, т. 1-2, Л., 1963-64; його ж, Розвиток робіт з геомагнетизму в СРСР за роки Радянської влади. «Ізв. АН СРСР, Фізика Землі», 1967 № 11, с. 54; Довідник по змінному магнітному полю СРСР, Л., 1954; Навколоземний космічний простір. Довідкові дані, пров. з англ., М., 1966; Сьогодення та минуле магнітного поля Землі, М., 1965; Брагінський С. І., Про основи теорії гідромагнітного динамо Землі, «Геомагнетизм та аерономія»,1967, т.7, № 3, с. 401; Сонячно-земна фізика, М., 1968. Рис. 2. Карта повної напруженості геомагнітного поля (в ерстедах) для епохи 1965; чорні кружальця - магнітні полюси (М. П.). На карті вказані світові магнітні аномалії: Бразильська (Б. А.) та Східно-Сибірська (В.-С. А.). Рис. 3. Схема магнітних полів у гідромагнітному динамо Землі: NS - вісь обертання Землі: У р - поле, близьке до поля диполя, спрямованого вздовж осі обертання Землі; B φ - тороїдальне поле (порядку сотень гаусс), що замикається всередині земного ядра. Рис. 4. Магнітограма, де зафіксована мала магнітна буря: Н 0 , D 0 , Z 0 - початок відліку відповідної складової земного магнетизму; стрілками показано напрямок відліку.
Велика Радянська Енциклопедія. - М: Радянська енциклопедія. 1969-1978 .
Земля має властивості, що дозволяють вважати нашу планету магнітом з двома полюсами (північним та південним). Навколо Землі розташоване магнітне поле. Основна його частина створюється джерелами, що розташовані всередині Землі. Південний магнітний полюс знаходиться в північній півкулі на півострові Бутія, на півночі Канади, а північний - у південній півкулі в Антарктиді, на меридіані о. Тасманія.
Магнітне поле наочно проявляється у впливі на магнітну стрілку компаса. Від одного магнітного полюса до іншого йдуть силові лінії, що обгинають земну кулю. Площини, у яких лежать магнітні лінії, утворюють магнітні меридіани.
Напрямок стрілки компаса на магнітний полюс (магнітний меридіан) земної поверхні не збігається із напрямком географічного меридіана. Між ними утворюється кут, який називають магнітним відмінюванням. Кожне місце на земній поверхні має власний кут відмінювання. При відхиленні магнітної стрілки Схід відмінювання вважається східним (позитивним), при відхиленні на захід-західним (негативним). Знаючи відміну магнітної стрілки в даному місці, можна легко визначити напрямок істинного (географічного) меридіана. А якщо відома і широта, то визначають географічні координати, або розташування точки. Так як магнітні полюси знаходяться всередині Землі, то магнітна стрілка не розташовується горизонтально, а нахилена до горизонту. Кут цього нахилу, тобто кут між напрямом силових ліній магнітного поля та горизонтальною площиною, називається магнітним нахилом. У міру наближення до магнітних полюсів кут способу збільшується. На магнітному полюсі магнітна стрілка приймає вертикальне положення та магнітний спосіб досягає на полюсах 90°. Поблизу магнітного екватора воно дорівнює нулю.
У деяких районах Землі величини, що характеризують магнітне поле, різко від середніх значень. Ці місця, де стрілка компаса показує аномальне відмінювання, отримали назву магнітних аномалій. Більшість їх пояснюється заляганням гірських порід, які містять залізняку. На території СРСР відома низка магнітних аномалій: Курська, Криворізька та ін.
Іноді можна спостерігати неправильні коливання магнітної стрілки. Такі швидкі відхилення її від нормального становища викликаються магнітними бурями, пов'язаними з вторгненням з великою швидкістю в атмосферу Землі, що випромінюються Сонцем електрично заряджених частинок. Це посилення магнітного поля діє на стрілку. Результат магнітних бур-полярних сяйв (див. Атмосферні оптичні та електричні явища). Магнітне поле Землі тягнеться до 60 тис. км над земною поверхнею; простір, заповнений магнітним полем, називається магнітосферою Землі. Ця сфера захоплює електрично заряджені частинки, що летять від Сонця, що утворюють радіаційні пояси Землі.
Земля має магнітне поле, що наочно проявляється у впливі на магнітну стрілку. Вільно підвішена в просторі, вона в будь-якому місці встановлюється в напрямку магнітних силових ліній, що сходяться на магнітних полюсах.
Магнітні полюси Землі не збігаються з і повільно змінюють своє місцезнаходження. В даний період вони розташовуються на півночі та в . Силові лінії, що йдуть від одного полюса до іншого, називаються магнітними. Вони не збігаються з географічними напрямками, і не вказують строго напрямок північ-південь. Кут між магнітним і називають магнітним відмінюванням. Воно буває східним (позитивним) та західним (негативним). При східному відмінюванні стрілка відхиляється на схід від географічного меридіана, при західному - на захід від нього.
Вільно підвішена магнітна стрілка зберігає горизонтальне положення лише лінії магнітного екватора. Він не збігається з географічним і відступає від нього на південь у Західній півкулі та на північ у Східній. На північ від магнітного екватора північний кінець магнітної стрілки опускається, причому тим більше, що менше відстань до магнітного полюса. На магнітному полюсі Північної півкулі стрілка стає вертикально, північним кінцем униз. На південь від магнітного екватора вниз нахиляється, навпаки, південний кінець стрілки. Кут, утворений магнітною стрілкою із горизонтальною площиною, називається магнітним способом. Воно може бути північним та південним. Магнітний спосіб змінюється від 0° на магнітному екваторі до 90° на магнітних полюсах. Магнітне відмінювання та спосіб характеризують напрями магнітних силових ліній у будь-якому пункті в даний момент. Розрізняють постійне та змінне магнітні поля Землі. Постійне обумовлено магнетизмом самої планети. Ставлення до стану постійного магнітного поля Землі дають магнітні карти. Вони зберігають точність лише протягом кількох років, оскільки магнітне відмінювання і магнітний спосіб безперервно, хоч і дуже повільно, змінюються. Зазвичай магнітні карти складаються раз на п'ять років.
Магнітні аномалії - відхилення значень магнітного відмінювання та нахилення від їхнього середнього значення для даного місця. Вони можуть охоплювати величезні площі, тоді їх називають регіональними, або невеликими, і тоді їх називають локальними. Прикладом регіональної магнітної аномалії є. Тут виявлено західне відмінювання замість східного. Магнітне поле цієї аномалії дуже повільно згасає з висотою. За даними штучного супутника Землі, вплив Магнітної аномалії на висоті зменшується дуже незначно. Прикладом локальної може бути Курська магнітна аномалія, що створює напругу магнітного поля в 5 разів більше за середню напругу магнітного поля Землі.
Більшість аномалій пояснюється заляганням, що містять.
Магнітні бурі - особливо сильні збурення магнітного поля, що виявляються у швидкому відхиленні магнітної стрілки від нормального становища. Магнітні бурі викликаються спалахами на Сонці і супроводжуючим їх проникненням до Землі та її електрично заряджених частинок. 23 лютого 1956 року на Сонці стався вибух. Він тривав кілька хвилин, а на Землі вибухнула магнітна буря, внаслідок якої було на 2 години порушено роботу радіостанцій, вийшов з ладу на деякий час трансатлантичний телефонний кабель. Результатом магнітних бур є.
Магнітне поле Землі тягнеться до висоти приблизно 90 тис. км. До висоти 44 тис. км. величина магнітного поля Землі зменшується. У шарі від 44 тис. км. до 80 тис. км. магнітне поле нестійке, в ньому постійно відбуваються різкі коливання. Вище 80 тис. км. інтенсивність магнітного поля швидко падає. Магнітне поле Землі або відхиляє, або захоплює заряджені частинки, що летять від Сонця або утворюються при впливі космічних променів на атоми або молекули повітря. Заряджені частинки, що потрапили до магнітного поля Землі, утворюють радіаційні пояси. Всю область навколоземного простору, де знаходяться заряджені частинки, захоплені магнітним полем Землі, називають магнітосферою.
Розподіл магнітного поля на земній поверхні постійно змінюється. Воно повільно зміщується на захід. На початку XIX століття магнітний меридіан нульового відмінювання проходив поблизу Москви, на початку XX століття він перемістився до , а тепер знаходиться біля західних кордонів. Змінюється положення та магнітних полюсів.
Магнетизм має велике практичного значення. За допомогою магнітної стрілки визначають напрямки . Для цього завжди необхідно в показ компаса вводити поправку на магнітне відмінювання. Зв'язок магнітних елементів з геологічними структурами є підставою для магнітних методів розвідки.
Сторінка 1
Земний магнетизм остаточно не пояснений. Встановлено лише, що велику роль зміні магнітного поля Землі грають різноманітні електричні струми, поточні як і атмосфері (особливо у верхніх шарах її), і у земної корі.
Земний магнетизм) і тісно пов'язаним з ним електротрич.
Земний магнетизм – теж постійне явище. Відомо, що магнітні полюси переміщуються. Кожні 5 - 10 років доводиться наново складати карти магнітних відмін. Якщо джерело магнетизму в ядрі планети, воно неспокійне і знаходить свій відбиток у житті земної поверхні.
Елементи земного магнетизму зазнають тимчасових варіацій - зміна магнітної активності, що зветься магнітних збурень або мандатних бур. Ці варіації пов'язані як із збільшенням кількості сонячних плям, і зі спалахами на сонці.
Сила земного магнетизму (Т, F) - сила, яка змушує магнітну стрілку приймати певний напрямок у кожній точці Земної кулі.
Елементи земного магнетизму: Т – вектор напруженості магнітного поля; Н – горизонтальна складова поля; кут D - відмінювання магнітне; кут / - магнітне нахил.
Елементи земного магнетизму: Т – вектор напруженості магнітного поля; Я – горизонтальна складова поля; кут D - відмінювання магнітне; кут / - магнітне нахил.
Вивчення земного магнетизму п сили тяжкості в Курській губернії показало 1 що області магнітної аномалії існує аномальне полі сили тяжіння.
Гомополярна теорія земного магнетизму стверджує, що у конвекційних потоках розплавленого заліза, які у ядрі Землі під впливом магнітного поля планети, виникає електричний струм, що у своє чергу підтримує це поле. Дедал бачить у існуванні цих струмів ключ до вирішення енергетичної проблеми - потрібно лише опустити електроди настільки глибоко, щоб підключитися до глибинних струмів. Глибина звичайного буріння обмежена кількома кілометрами. Дедал, однак, згадує, що скельні породи насправді пластичні та земна куля перебуває у гідростатичній рівновазі. Саме тому підземні родовища нафти перебувають під тиском, і щоб компенсувати його, нафтовидобувачам доводиться закачувати у свердловини важкий глинистий розчин. Припустимо, каже Дедал, ми заповнимо десятикілометрову свердловину не глинистим розчином, а набагато щільнішою рідиною, скажімо, ртуттю.
Співробітники Інституту земного магнетизму, іоносфери та поширення радіохвиль АН СРСР, МДУ, Інституту фізики Землі та атмосфери АН Туркменської РСР організували науковий експеримент на полігоні, що охоплює акваторію Каспійського моря від Красноводська до Баку.
В Інституті земного магнетизму, іоносфери та поширення радіохвиль АН СРСР (ІЗМІРАН) А. Н. Козловим та С. Є. Синельниковою кілька років тому було створено МОН, у датчику якого використовувалися пари лужного металу цезію.
Величину горизонтальної складової земного магнетизму Я не маю необхідності визначати за умови, що вона залишається постійною під час досвіду.
Питання про походження земного магнетизму настільки довгий час перебував у безнадійному стані, настільки велика була кількість невдалих спроб вирішити цю проблему, що серед учених увійшло у звичку посилатися на нього як на типовий приклад безнадійної наукової плутанини. Землі щодо її зовнішніх шарів. Буллард відродив його гіпотезу, розробив її кількісно, математично, і нині є підстави вважати, що гіпотеза остаточно вирішила цю складну проблему.
Наші знання про Земний Магнетизм отримані на підставі дослідження розподілу магнітної сили по земній поверхні в певний момент часу, а також вивчення змін, що відбуваються в цьому розподілі в різні часи.
