Земний магнетизм та його елементи. Коротка теорія

Так як магнітні та географічні полюси Землі не збігаються, то магнітна стрілка вказує напрямок північ-південь лише приблизно. Площина, в якій встановлюється магнітна стрілка, називають площиною магнітного меридіана даного місця, а пряму, за якою ця площина перетинається з горизонтальною площиною, називають магнітним меридіаном. Кут між напрямками магнітного та географічного меридіанів називають магнітним відмінюванням; його прийнято позначати грецькою літерою. Магнітне відмінювання змінюється від місця до місця на земній кулі.

Магнітне відмінювання називають західним або східним залежно від того, на захід () або на схід () від площини географічного меридіана відхиляється північний полюсмагнітної стрілки (рис. 229). Шкала вимірювання відмінювання – від 0 до 180°. Часто східне відмінювання відзначають знаком "+", а західне знаком "-".

Мал. 229. Положення магнітної стрілки щодо країн світу: а) у місцях зі східним магнітним відмінюванням; б) у місцях із західним магнітним відхиленням

З рис. 228 видно, що лінії земного магнітного поля, Взагалі кажучи, не паралельні поверхні Землі. Це означає, що магнітна індукція поля Землі лежить у площині горизонту цього місця, а утворює із цією площиною певний кут. Цей кут називається магнітним способом. Магнітний спосіб часто позначають буквою. У різних місцях Землі магнітний спосіб різний.

Дуже ясне уявлення про напрямок магнітної індукції земного магнітного поля в даній точці можна отримати, зміцнивши магнітну стрілку так, щоб вона могла вільно обертатися навколо вертикальної і навколо горизонтальної осі. Це можна здійснити, наприклад, за допомогою підвісу (так званого карданова підвісу), показаного на рис. 230. Стрілка встановлюється у своїй за напрямом магнітної індукції поля.

Мал. 230. Магнітна стрілка, укріплена в кардановому підвісі, встановлюється за напрямом магнітної індукції земного магнітного поля

Магнітне відмінювання та магнітне нахилення (кути і ) повністю визначають напрямок магнітної індукції земного магнітного поля в даному місці. Залишається ще визначити числове значенняцієї величини. Нехай площину на рис. 231 являє собою площину магнітного меридіана даного місця. магнітну індукцію земного магнітного поля, що лежить в цій площині, ми можемо розкласти на дві складові: горизонтальну і вертикальну. Знаючи кут (нахилення) та одну із складових, ми можемо легко обчислити іншу складову або сам вектор. Якщо, наприклад, нам відомий модуль горизонтальної складової , то з прямокутного трикутника знаходимо

Мал. 231. Розкладання магнітної індукції земного магнітного поля на горизонтальну та вертикальну складові

Насправді виявляється найбільш зручним безпосередньо вимірювати саме горизонтальну складову земного, магнітного поля. Тому найчастіше магнітну індукцію цього поля у тому чи іншому місці Землі характеризують модулем її горизонтальної складової.

Таким чином, три величини: відмінювання, спосіб і числове значення горизонтальної складової повністю характеризують магнітне поле Землі в даному місці. Ці три величини називають елементами магнітного земного поля.

129.1. Кут способу магнітної стрілки дорівнює 60°. Якщо до верхнього кінця прикріпити гирку маси 0,1 г, то стрілка встановиться під кутом 30° до горизонту. Яку гирку потрібно прикріпити до верхнього кінця цієї стрілки, щоб стрілка стала горизонтальною?

129.2. На рис. 232 зображено інклінатор, або бусоль нахилів, - прилад, який служить для вимірювання магнітного способу. Він являє собою магнітну стрілку, укріплену на горизонтальній осі і з вертикальним розділеним колом для відліку кутів способу. Стрілка завжди обертається у площині цього кола, але сама ця площина може повертатися навколо вертикальної осі. При вимірі способу коло встановлюється в площині магнітного меридіана.

Мал. 232. До вправи 129.2

Покажіть, що якщо коло інклінатора встановлено в площині магнітного меридіана, то стрілка встановиться під кутом до площини горизонту, що дорівнює нахиленню земного магнітного поля в даному місці. Як буде змінюватися цей кут, якщо ми повертатимемо коло інклінатора навколо вертикальної осі? Як встановиться стрілка, коли площина кола інклінатора перпендикулярна до площини магнітного меридіана? 129.3. Як поводитиметься компасна стрілка, вміщена над одним із земних магнітних полюсів? Як поводитиметься там стрілка способу?

Точне знання величин, що характеризують земне магнітне поле, для більшої кількості пунктів на Землі має надзвичайно важливе значення. Зрозуміло, наприклад, що для того, щоб штурман корабля або літака міг користуватися магнітним компасом, він повинен у кожній точці свого шляху знати магнітне відмінювання. Адже компас вказує йому напрямок магнітного меридіана, а для визначення курсу корабля він повинен знати напрямок географічного меридіана.

Відмінювання дає йому ту поправку до показань компаса, яку необхідно внести, щоб знайти справжній напрямок північ-південь. Тому з середини минулого століття у багатьох країнах ведеться систематичне вивченняземного магнітного поля. Понад 50 спеціальних магнітних обсерваторій, розподілених по всій земній кулі, систематично день у день ведуть магнітні спостереження.

В даний час ми маємо великі дані про розподіл елементів земного магнетизму по земній кулі. Ці дані показують, що елементи земного магнетизму змінюються від точки до точки закономірно і загалом визначаються широтою і довготою цього пункту.

Елементи земного магнетизму

Земля загалом є величезний кульовий магніт. У будь-якій точці простору, що оточує Землю, та її поверхні виявляється дія магнітних силових ліній. Іншими словами, у просторі, що оточує Землю, створюється магнітне поле, силові лінії якого зображені на рисунок 19.1. Північний магнітний полюс знаходиться біля південного географічного, а південний магнітний – у північного. Магнітне поле Землі на екваторі спрямоване горизонтально, а магнітних полюсів вертикально. В інших точках земної поверхнімагнітне поле Землі спрямоване під певним кутом.

Існування магнітного поля у будь-якій точці Землі можна встановити за допомогою магнітної стрілки. Якщо підвісити магнітну стрілку NSна нитці L(Рис. 19.2) так, щоб точка підвісу збігалася з центром ваги стрілки, то стрілка встановиться у напрямку дотичної до силової лінії магнітного поля Землі. У північній півкулі південний кінець буде нахилений до Землі і вісь стрілки складе з горизонтом кут нахилення q(На магнітному екваторі спосіб дорівнює 0). Вертикальна площина, у якій розташується вісь стрілки, називається площиною магнітного меридіана. Усі площини магнітних меридіанів перетинаються прямою NS, а сліди магнітних меридіанів на поверхні Землі сходяться в магнітних полюсах Nі S.Так як магнітні полюси не збігаються з географічними полюсами, то вісь стрілки відхилятиметься від географічного меридіана.

Магнітне поле кругового струму

Відповідно до теорії, напруженість магнітного поля в центрі Про, що створюється елементом довжини dlкругового витка радіусом R, яким протікає струм I, може бути визначена за законом Біо-Савара-Лапласа

та векторний запис цього закону має вигляд

У цьому виразі: r– модуль радіуса-вектора, проведеного з елемента провідника dlу розглянуту точку поля; 1/4 p- Коефіцієнт пропорційності для запису формули в системі одиниць СІ.

У прикладі радіус-вектор перпендикулярний до елемента струму , а по модулю дорівнює радіусувитка, так що

Вектор напруженості магнітного поля спрямований перпендикулярно до площини креслення, в якій лежать вектори і орієнтований за правилом буравчика.

Характеристикою магнітного поля Землі, як і будь-якого магнітного поля, є його напруженість або її складові. Для розкладання вектора на складові зазвичай використовують прямокутну системукоординат, в якій вісь х орієнтують за напрямом географічного меридіана (при цьому позитивним вважається напрямок осі х на північ), вісь у - за напрямом паралелі (позитивним вважається напрямок осі до сходу). Вісь z таким чином спрямована зверху вниз від точки спостереження (рис. 3.8). Проекція вектора на вісь х має назву північної складової Н х, проекція на вісь у – східної складової Н у і проекція на вісь z – вертикальної складової Н z . Ці проекції, зазвичай, позначають X, Y, Z, відповідно. Проекцію на горизонтальну площину називають горизонтальною складовою Н. Вертикальна площина, в якій лежить вектор називається площиною магнітного меридіана. У площині географічного меридіана лежать, очевидно, осі х та z, тому кут D між площинами географічного та магнітного меридіанівназивається магнітним відмінюванням. Кут між горизонтальною площиною і вектором носить назву магнітного способу J. Нахилення позитивно, коли вектор направлений вниз від земної поверхні, що має місце в північній півкулі, і негативно, коли направлений вгору, тобто в південній півкулі.

Відмінювання D, спосіб J, горизонтальна складова Н, північна Х, східна Y і вертикальна складова Z звуться елементів земного магнетизму. Жоден з

елементів земного магнетизму не залишається постійним у часі, а безперервно змінює свою величину від години до години та від року до року. Такі зміни одержали назву варіацій елементів земного магнетизму.

Повільні варіації елементів земного магнетизму отримали назву вікових. Вікові варіації елементів пов'язані з джерелами, що лежать усередині земної кулі. Швидкоплинні варіації періодичного характеру мають своїм джерелом електричні струмиу високих шарах атмосфери.

Геомагнітне поле поділяють на три основні частини:

1) головне магнітне поле та його вікові варіації, що мають внутрішнє джерелоу ядрі Землі;

2) аномальне поле, обумовлене сукупністю джерел у тонкому верхньому шарі, Називається магнітоактивною оболонкою Землі;

3) зовнішнє поле, що з зовнішніми джерелами – струмовими системами в навколоземному просторі.

Головне та аномальне поля називають постійним геомагнітним полем. Поле зовнішнього походження називається змінним електромагнітним полемоскільки воно є не тільки магнітним, а й електричним.

Вклад головного поля становить у середньому понад 95%, аномальне поле вносить 4% та частка зовнішнього поля- Менше 1%.

Теоретична модельу формі магніту-диполя, поміщена в центр Землі, створює на її поверхні магнітне поле, яке порівняно добре збігається із реальним геомагнітним полем.

Однак точніше це поле відтворюється, якщо такий «магніт – диполь» повернути на кут 11.5 ° щодо осі обертання планети, і ще точніше – при зміщенні його на 450 км у бік Тихого океану.

Крапки перетину поверхні земної кулі з віссю зміщеного магніту-диполя називаються геомагнітними полюсами.

Координати геомагнітних полюсів не збігаються таким чином з координатами географічних полюсівземної кулі, і відповідно геомагнітний екватор (лінія лежить на поверхні Землі, всім точок якої спосіб дипольного поля дорівнює нулю) – не збігається з географічним екватором. Положення магнітних полюсів не є постійним, а постійно змінюється.

Поблизу магнітних полюсів вертикальна складоваприймає максимальне значення, рівне приблизно 49.75 А/м,а горизонтальна складова у цій галузі дорівнює нулю.

На магнітному екваторі величина вертикальної складової стає рівною нулю, а горизонтальна складоваприймає найбільше значення (максимальне значеннявона приймає поблизу Зондських островів, що дорівнює приблизно 31.83 А/м).

Для того щоб ясно уявити картину розподілу елементів земного магнетизму по поверхні земної кулі, користуються графічним методомзображення – шляхом побудови карт ізоліній, тобто. кривих, що з'єднують на карті точки з однаковими значеннями параметра магнітного поля, що вивчається.

Магнітні картибудуються як для даної галузі, так і для цілої країниі, нарешті, для всієї земної кулі. У останньому випадкувони звуться світових карт.

Розгляд світових карт ізоліній та карт ізоліній окремих районів призводить до висновку, що магнітне поле на поверхні Землі є сумою кількох полів, що мають різні причини, а саме:

– поля, створюваного однорідною намагніченістю земної кулі, званої дипольним (моделюється наведеним вище магнітом-диполем), – ;

– поля, що викликається внутрішніми причинами, пов'язаними з неоднорідністю глибоких верств земної кулі, що отримала назву недипольної (його називають також полем світових аномалій);

– поля, зумовленого намагніченістю верхніх частин земної кори, – ;

– поля, що викликається зовнішніми причинами, – ;

– поля варіації , чинники генерації якого пов'язуються також із джерелами, розташованими поза земної кулі, тобто.

Сума полів дипольного та недипольного

утворює, як зазначалося вище, головне магнітне поле Землі.

Часто суму полів однорідного намагнічування, поля світових аномалій та зовнішнього поля

називають нормальним полем. Так як дуже мало і практично ним можна знехтувати, нормальне поле практично збігається з головним полем. З цієї точки зору, поле, що спостерігається, якщо виключити з нього поле варіацій, є сумою нормального (або головного) і аномального:

.

Таким чином, якщо відомий розподіл нормального поля на Землі, то можна визначити аномальну частину магнітного поля.

Зазвичай інтенсивність нормального поля набагато більше, ніж інтенсивність регіональних і локальних аномалій. Є, правда вкрай рідко, ділянки земної поверхні,

на яких ці аномалії інтенсивно близькі до головного магнітного поля Землі. Але й серед цих ділянок унікальний район Курської магнітної аномалії, де «піднімаються» десятки магнітних «Еверестів».

Магнітне поле Землі відноситься до слабких полів, і напруженість її нормального поля (модуль напруженості) змінюється залежно від регіонів у межах. Так, на полюсах, як було зазначено, вона сягає 49.5 А/м, у районі Москви – 39.8 А/м, у районі Комсомольська-на-Амурі – 43.8 А/м. Найбільшого значення на території нашої країни вона досягає в районі Іркутська, Якутії – 48.54 А/м,на Сахаліні – 40.59 А/м.

В даний час велика увагаприділяють і магнітним варіаціям, оскільки крім наукового значеннявони становлять інтерес як явище, що впливає на практичну діяльністьлюдей та на їх здоров'я. Так, у разі виникнення варіацій значної амплітуди – магнітних бур – порушується радіозв'язок, погіршується робота багатьох технічних пристроїв, змінюється швидкість протікання фізіологічних процесів. Наприклад, у липні 1959 р. внаслідок сильної магнітної бурі було перервано радіозв'язок між Європою та Америкою, спостерігалися порушення електричної сигналізації на залізницяхбагатьох країн, вийшли з ладу навіть деякі електротехнічні системи (порушувалася ізоляція кабелів та обмоток трансформаторів).

Встановлено також, що інтенсивні зміни геомагнітного поляне байдужі для тварин та рослин. Безперечним є тепер і вплив варіацій магнітного поля Землі на здоров'я людей. Так, коли в одному із міст напруженість магнітного поля зросла протягом доби втричі, смертельні наслідки збільшилися в 1.8 рази.

Магнітні варіації змінюються в різні дніпо-різному. Іноді зміни відбуваються плавно, підкоряючись певній закономірності, іноді вони мають безладний характер і тоді періоди, амплітуди та фази варіацій безперервно змінюють своє значення. У першому випадку варіації називаються спокійними чи обуреними, тоді як у другому – обуреними.

До числа незбурених варіаційвідносяться сонячно-добові, місячно-добові та річні.

Обурена частина варіацій магнітного поля також складається з цілого ряду варіацій, які, накладаючись одна на одну, у сумі дають неправильні коливання всіх елементів земного магнетизму близько середнього значення. Деякі з цих варіацій мають цілком певний періодінші змінюють свій період від одного коливання до іншого. Крім того, є варіації неперіодичного характеру. Тому обурені варіації класифікують також періодичні, неперіодичні і неправильні флуктуації. До періодичних відносяться обурені сонячно-добові варіації з періодом сонячної добита короткоперіодичні коливання, у яких період коливається від часток секунд до десятків хвилин. З неперіодичних відома варіація під назвою аперіодична обурена, яка проявляється під час магнітних бур головним чином у зміні горизонтальної складової. Неправильні флуктуації елементів земного магнетизму є основною частиною магнітних збурень.

Крім цього існують варіації, які не можна віднести до жодного з цих трьох типів. Ці варіації отримали назву бухтоподібних.

Магнітні обурення можуть мати локальний характер і спостерігатися тільки в обмеженому секторі довгот і широт або, досягаючи великої інтенсивності, охоплювати одночасно всю Землю. В останньому випадку їх називають магнітними бурями чи світовими бурями.

Прийнято виділяти магнітні бурі із раптовим початком та бурі з поступовим початком. У першому випадку на тлі спокійного ходу всіх елементів раптово відбувається стрибок, що відзначається в межах однієї-двох хвилин на всіх станціях земної кулі. Особливо різко такий стрибок проявляється у величині горизонтальної складової, яка збільшується на десятки гам (позасистемна одиниця напруженості магнітного поля, що дорівнює одній сто

тисячний ерстед; 1g = 10-5 Е = 0.795775×10 -3 А/м). У другому випадку обурення виникають у вигляді поступового збільшення амплітуди всіх елементів.

Буріза інтенсивністю (за величиною амплітуди) прийнято ділити на слабкі, помірні та великі. При великій буріамплітуди, наприклад, горизонтальної складової напруженості магнітного поля можуть досягати 3000g ( 2.39 А/м) и більше .

Під частотою магнітних буррозуміють їх кількість, що припадає на той чи інший період часу(Рік, сезон, доба). Частота магнітних бур залежить від багатьох факторів і, насамперед, від сонячної активності. У роки максимальної сонячної активності частота бур найбільша: від 23 (1894 р.) до 41 (1938 р.) бурі на рік, а в роки мінімальної сонячної активності вона опускається до декількох бур на рік. Крім цього частота бур залежить від пори року. Бурі найчастіше виникають у періоди рівнодення.

Слід зазначити також одну з основних закономірностей у появі магнітних бур, а саме їх 27-денну повторюваність.

У Останніми рокамибула також встановлена ​​зв'язок магнітних бур із параметрами сонячного вітру.

Принцип роботи магнітного компасузаснований на властивості магнітної стрілки встановлюватися за напрямом вектора напруженості магнітного поля, у якому вона знаходиться.

Землю та навколоземний простіроточує магнітне поле, силові лінії якого виходять з південного магнітного полюса, огинають земну кулю і сходяться на північному магнітному полюсі. Магнітні полюси Землі не збігаються з географічними, їх становище на 1970 р. визначалося приблизно координатами: Північний - φ = = 75°N, λ = 99 ° W; Південний - φ = 66,5 ° S; λ = 140 ° Е. Вважають, що у Південному магнітному полюсі зосереджений позитивний магнетизм, але в Північному - негативний.

Магнітне поле Землі характеризує вектор напруженості Т(повна сила земного магнетизму), який спрямований щодо дотичної до магнітних силовим лініям(Рис. 9). У загальному випадкуцей вектор становить деякий кут I з площиною істинного горизонту і лежить у площині істинного меридіана.

Мал. 9. Елементи земного магнетизму

Вертикальна площина, що проходить через вектор напруженості магнітного поля Землі у цій точці, називається площиною магнітного меридіана.У цій площині встановлюється вісь вільно підвішеної магнітної стрілки. Слід від перетину площини магнітного меридіана площиною істинного горизонту називається магнітним меридіаном.

Кут у площині істинного горизонту між істинним меридіаном (полуденною лінією N - S) та магнітним меридіаном називається магнітним відмінюванням (d).Відмінювання відраховується від північної частини істинного меридіана до Е або W від 0 до 180 °. Східному (Е) відмінюванню приписують знак (+), а західному (W) - знак (-).

Кут між площиною істинного горизонту І вектором повної силиземного магнетизму називається магнітним способом(/). На магнітних полюсах спосіб максимально і дорівнює 90°, а в міру віддалення від полюсів зменшується до нуля. Крива на земній поверхні, утворена точками, в яких магнітний спосіб дорівнює нулю, називається магнітним екватором.

Вектор напруженості магнітного поля Землі можна розкласти на горизонтальну (Н)та вертикальну (Z) складові (див. рис. 9). Величини Т, Н,Zі Iпов'язані співвідношеннями

Горизонтальна складова Нспрямована магнітному меридіану і утримує у ньому чутливий елемент (стрілку, картопля) магнітного компаса. Як видно з (12), максимальне значення Нприймає за I - 0, тобто. на магнітному екваторі, і стає рівним нулюна магнітних полюсах. Тому в близькополярних районах показання магнітного компасу не надійні, але в магнітних полюсах компас взагалі працює.

Величини d, I, H, Zназиваються елементами земного магнетизму.З усіх елементів найбільше значення для судноводіння має магнітне відмінювання. Розподіл магнетизму на земній поверхні вказують на спеціальних картах елементів земного магнетизму. Криві лінії на карті з'єднані точки з однаковими значеннями того чи іншого елемента. Лінія, що з'єднує точки з однаковим значеннямвідмінювання, називається вигнанням.Ізолія нульового відмінювання - агонуподіляє райони зі східним та західним відмінюванням. Величина магнітного відмінювання наводиться також на морських навігаційних картах.

Всі елементи земного магнетизму схильні до змін за часом - варіацій. Варіації відмінюваннярозрізняють вікові, добові та аперіодичні.

Вікова зміна- це зміна середньорічної величини відмінювання рік у рік. Річне зміна відмінювання (річне збільшення чи зменшення) вбирається у 15" і показується на морських картах. Добовіабо сонячнодобові варіаціївідміни мають період, рівний сонячної доби, за величиною незначні і в судноводженні не враховуються. Аперіодичні зміниабо магнітні візмученнявідбуваються без певного періоду.

Магнітні обурення великої інтенсивності, коли протягом кількох годин усі елементи земного магнетизму різко змінюються, називаються магнітними бурями.Виникнення магнітних бур пов'язане з сонячною активністюі спостерігається на всій земній поверхні. Показання компаса під час магнітних бур ненадійні - відмінювання може змінюватися на кілька десятків градусів.

У деяких районах поверхні Землі величини елементів магнетизму, у тому числі й відмінювання, різко відрізняються від їх значень у навколишній місцевості. Така зміна пов'язана зі скупченням магнітних порід під поверхнею і називається магнітною аномалією.Райони магнітних аномалій та межі зміни відмінювання в них

Мал. 10. Магнітні напрямки

вказуються на морських навігаційних картах та в лоціях. Прикладом аномалій є магнітні аномаліїу Повенецькій бухті Онезького озера та у південній частині Ладозького озера. Показання магнітного компасу у районі аномалій використовувати важко, інколи ж навіть небезпечно.

Для використання у практиці дані з карти про величину відмінювання мають бути наведені до року плавання. З цією метою множать річну зміну відмінювання на число років, що минули від року до якого віднесено відмінювання. Отриманою поправкою виправляють відмінювання, зняте з карти. Необхідно враховувати, що термін «річне зменшення» або «річне збільшення» стосується абсолютної величини відмінювання.

Якщо плавання відбувається між точками, котрим зазначено відмінювання на карті, то проводять інтерполяцію відмінювання на око, розбиваючи район плавання на ділянки, у яких відмінювання приймають постійним.

Напрямки у морі, визначені щодо магнітного меридіана, називаються магнітними (рис. 10).

Магнітний курс(МК) - кут у площині справжнього горизонту між північною частиною магнітного меридіана та діаметральною площиною судна за напрямом його руху.

Магнітний пеленг(МП) – кут у площині справжнього горизонту між північною частиною магнітного меридіана та напрямком з точки спостереження на предмет.

Напрямок, який відрізняється на 180° від магнітного пеленгу, називають зворотним магнітним пеленгом(ЗМП). Магнітні курси та пеленги відраховуються в круговому рахунку від 0 до 360°.

Знаючи величину відмінювання, можна перейти від магнітних напрямківдо щирих і назад. З рис. 10 видно, що справжні та магнітні напрями пов'язані залежностями:

(13)
(14)

Формули (13), (14) - алгебраїчні, де відмінювання dможе бути величиною позитивною та негативною.

Магнітне поле Землі подібне до поля диполя, поміщеного в центр кулі. Вектор магнітної індукції в точках магнітного екватора є горизонтальним, а на магнітних полюсах – вертикальним. На північному полюсі він спрямований униз, на південному – вгору.

Слід звернути увагу, що у північній півкулі, т.к. вектор спрямований вниз, розташований Південний полюсдиполя, а південній півкулі - північний. (За фізичної сутності, у постійних магнітівсилу взаємного тяжіннявідчувають завжди різноіменні полюси). Магнітне поле північної півкулі прийнято називати північною, а південної півкулі - південною. При переході від однієї точки поверхні Землі до іншої вектор змінюватиме величину та напрямок.

Розглянемо складові повного вектора напруженості геомагнітного поля . Візьмемо прямокутну систему координат з початком у точці вимірювань, вісь Z – спрямовуємо вниз, вісь X – на географічна північ, вісь Y – перпендикулярно Схід; т.ч. вісь Y -паралелі, X - меридіани, кут D - магнітне відмінювання, кут I - магнітне нахилення.

Рис.1 Складові магнітного поля

При невеликих значеннях аномальна складова є проекцією напряму нормального поля.

,

У такій системі координат проекції вектора на напрями осей X, Y, Z називають відповідно північною, східною та вертикальною складовими магнітного поля Землі та позначаються літерами X, Y, Z .

Повний вектору більшості точок земної поверхні не збігається з жодною з осей.

Проекцію вектора на площину XOY називають горизонтальною складовоюмагнітного поля та позначають . Напрямок вектора визначає напрямок магнітного меридіана, а площину, в якій лежать вектори і називається площиною магнітного меридіана.

Кут між напрямком магнітного меридіана в даній точці і деяким заданим напрямком називається магнітним азимутом(Він відраховується від напрямку магнітного меридіана за годинниковою стрілкою).

Кут D – між напрямками географічного та магнітного меридіанів, називається магнітним відмінюванням. Він відраховується від напрямку осі X за напрямом руху годинникової стрілки.

Кут I – між напрямками векторів і називається магнітним способом. Він відраховується від горизонтальній площинівниз; у північній півкулі вектор спрямований вниз, тому кут I – позитивний, у південній півкулі спрямований нагору, тому кут I – негативний. Складові X, Y, Z, H, D, I є елементами земного магнетизму. Відмінювання та способи вимірюються в градусах.

У першому наближенні магнітне поле Землі можна розглядати як поле кулі, намагніченої по осі, що відхиляється від осі обертання приблизно на 11,5 градусів. При цьому магнітний потенціалкулі можна визначити як потенціал диполя.