Магнитные поля земли – механизм возникновения, структура, магнитные бури, переполяризация.

Почему сила магнитного поля Земли стремительно уменьшается? (10 фото)

Земля окружена магнитным полем. Именно оно заставляет стрелку компаса указывать на север и защищает нашу атмосферу от постоянной бомбардировки заряженных частиц из космоса, таких как протоны. Без магнитного поля наша атмосфера будет медленно исчезать под воздействием вредного излучения, а жизнь почти наверняка не сможет существовать в том виде, который мы наблюдаем сегодня.

Геомагнитные инверсии

Вы можете думать, что магнитное поле является бесконечным, постоянным аспектом жизни на Земле, и в какой-то степени будете правы. Но магнитное поле Земли на самом деле изменяется. Примерно раз в нескольких сотен тысяч лет или около того оно переворачивается. Северный полюс меняется местами с южным. И когда это происходит, магнитное поле также имеет тенденцию становиться очень слабыми.

Аномалия южной Атлантики

В настоящее время геофизиков тревожит осознание того, что сила магнитного поля Земли сокращается в течение последних 160 лет с угрожающей скоростью. Этот коллапс сосредоточен в огромном пространстве южного полушария и простирается от Зимбабве к Чили. Он известен как аномалия южной Атлантики. Сила магнитного поля в этом месте настолько слаба, что это даже создает опасность для спутников, которые находятся на орбите Земли над этой областью. Магнитное поле больше не защищает их от излучения, которое создает помехи для электроники спутников.

Последствия разворота магнитного поля

Но это еще не все. Сила магнитного поля продолжает слабеть, потенциально предвещая еще более драматические события, в том числе глобальный разворот магнитных полюсов. Такое существенное изменение повлияет на наши навигационные системы, а также передачу электроэнергии. Северное сияние можно будет увидеть на разных широтах. Кроме того, при очень низких значениях силы поля во время глобального разворота поверхности Земли достигнет больше радиации, что также может повлиять на показатели заболеваемости раком.

Ученые до сих пор не до конца понимают, какой степени достигнут эти эффекты, поэтому их исследования являются особенно актуальными. Они используют некоторые, возможно, неожиданные источники данных, в том числе 700-летние африканские археологические записи, чтобы изучить этот вопрос.

Происхождение магнитного поля Земли

Магнитное поле Земли создается благодаря наличию железа в жидком внешнем ядре нашей планеты. Благодаря данным обсерваторий и спутников, которые изучают магнитное поле в последнее время, ученые могут с точностью смоделировать то, как оно будет выглядеть, как если бы мы поместили компас непосредственно над закрученным жидким ядром Земли.

Пятно обратной полярности

Эти анализы показывают поразительную особенность: ниже южной части Африки существует пятно обратной полярности на границе ядра и мантии, где жидкое железо внешнего ядра встречается с жесткой частью недр Земли. В этой области полярность поля противоположна среднему глобальному магнитному полю. Если бы мы смогли установить компас глубоко под южной частью Африки, то увидели бы, что в этой необычной области стрелки, определяющие север, на самом деле указывают на юг.

Это пятно является главным виновником аномалии в южной Атлантике. При численном моделировании необычные пятна, похожие на это, появлялись непосредственно перед геомагнитными инверсиями.

За всю историю планеты магнитные полюса менялись довольно часто, но последний разворот произошел в далеком прошлом, примерно 780 тысяч лет назад. С учетом быстрого снижения силы магнитного поля в последние 160 лет возникает вопрос о том, что происходило до этого.

Изучение археомагнетизма

Во время археомагнетических исследований геофизики и археологи пытаются узнать о прошлом магнитного поля. Например, глина, которая использовалась для изготовления керамических изделий, содержит небольшое количество магнитных минералов, таких как магнетит. Когда глина нагревалась в процессе создания керамики, ее магнитные минералы теряли магнетизм, который они, возможно, имели. При охлаждении они фиксировали направление и интенсивность магнитного поля в то время. Если можно определить возраст керамики (с помощью радиоуглеродного датирования, например), то также появляется шанс восстановить археомагнетическую историю.

Благодаря использованию такого рода данных ученые имеют частичную историю археомагнетизма для Северного полушария. В противоположность этому, в Южном полушарии эти записи очень скудны. В частности, не существует практически никаких данных из Южной Африки, а ведь этот регион, наряду с Южной Америкой, мог бы обеспечить лучшее понимание истории появления современной аномалии.

Археомагнетическая история южной Африки

Но предки современных южных африканцев, металлурги и фермеры, которые начали мигрировать в этот регион примерно 2000-1500 лет назад, случайно оставили нам некоторые подсказки. Эти люди железного века жили в хижинах, построенных из глины, и хранили зерно в укрепленных глиняных бункерах. Как первые агрономы железного века в южной части Африки, они полагались на количество осадков.

Эти общины часто реагировали на время засухи ритуалами очищения, которые влекли за собой обжигание зернохранилищ. Эти несколько трагические события для древних людей оказались в конечном счете благом для изучения археомагнетизма. Так же как и в случае с обжиганием и охлаждением керамических изделий, глина в зернохранилищах записала магнитное поле Земли, когда она охлаждалась. Поскольку эти древние хижины и бункеры для зерна иногда находят нетронутыми, ученые могут с их помощью получить данные о направлении и силе магнитного поля в то время.

Ученые сосредоточили свое внимание на отборе проб из стоянок железного века, которые усеивают долину реки Лимпопо.

Поток магнитного поля

Отбор проб в длине реки Лимпопо предоставил первые данные о магнитном поле южной части Африки между 1000 и 1600 годами нашей эры. Ученые обнаружили, что около 1300 года сила магнитного поля в этой области сокращалась так же быстро, как сегодня. Затем его интенсивность возросла, хотя и более медленными темпами.

Появление двух интервалов быстрого распада поля – около 700 лет назад и современного – предполагает обратное явление. Возможно, в Южной Африке регулярно появлялась подобная аномалия, и она старше, чем показали данные? Если да, то почему это повторяется в одном и том же месте?

За последнее десятилетие исследователи накопили данные анализов сейсмических волн землетрясений. Поскольку сейсмические волны перемещаются через слои Земли, скорость, с которой они путешествуют, является показателем плотности слоя. Теперь ученые знают, что большая площадь медленных сейсмических волн характеризует основную границу мантии под южной частью Африки.

Этот конкретный регион, скорее всего, имеет возраст в десятки миллионов лет, и его границы являются четкими. Интересно отметить, что пятно обратной полярности практически совпадает с его восточным краем.

Ученые считают, что необычная африканская мантия изменяет поток железа в активной зоне снизу, которое, в свою очередь, изменяет поведение магнитного поля на краю сейсмической области и пятна обратной полярности.

Предполагается, что эта область быстро растет, а затем медленно возвращается в норму. Время от времени одно пятно обратной полярности может достичь достаточно больших размеров, чтобы доминировать в магнитном поле южного полушария.

Как происходит инверсия

Традиционная идея инверсии заключается в том, что она может начаться в любом месте ядра. Однако новая концептуальная модель предполагает, что могут быть особые места на границе ядра и мантии, которые способствуют этим разворотам магнитного поля. Пока что неизвестно, начнет ли современное магнитное поле уменьшаться в ближайшие несколько тысяч лет, или оно просто продолжит ослабевать в течение следующих двух столетий.

Но доказательства, предоставленные предками современных южноафриканцев, несомненно, помогут ученым дальше изучать предлагаемый ими механизм инверсии. Если эта идея верна, разворот полюсов может начаться в Африке.

Другие статьи:

nlo-mir.ru

ГРАВИТАЦИЯМагнитное поле Земли - ГРАВИТАЦИЯ

Вступление

Рис. 9

Несмотря на многолетние и многочисленные усилия ученых многих стран в физике Земли проблемой "номер 1" по-прежнему считается природа происхождения

магнитного поля Земли. Поскольку явных магнитов не обнаруживалось, то взоры ученых были направлены вглубь Земли, в ее ядро. Земному ядру вменили в обязанность быть источником магнитного поля Земли. Всякую обязанность, особенно не по своей воле выполнять не легко, поэтому посмотрим, как не справляется с непосильной работой ядро планеты.

В данный период по результатам неоднократных сейсмических исследований установлено, что ядро Земли состоит из двух железных сфер. Внутренняя сфера является твердой, а внешняя находится в состоянии расплава.

Есть много гипотез, которые указывают на то, что источником магнитного поля является ядро Земли. Не буду их перечислять и заниматься их анализом, т.к. эту информацию можно найти на различных сайтах интернета, например, в трактате Турсунова [17]. Автор рассматривает различные гипотезы со своей критикой, с которой я во многом согласен, поэтому повторять известное нет смысла.

В свою очередь должен сказать, что, несмотря на понимание возникновения магнитного поля, Турсунов не нашел правильного ответа на поставленный вопрос. Его экзогенетическая теория построена на известном факте протекания естественных электрических токов в гидросфере. «Возбудителями магнитного поля Земли являются электротоки, возникающие вследствие сил трения в гидросфере и литосфере, особенно на их границе с атмосферой». Сразу скажу, токи, протекающие в поверхностном слое материков, очень слабы и имеют локальный характер. В океанических водах они также незначительны чтобы создать довольно мощное поле Земли. Скорей всего эти токи возникли, индуцировались от существующего магнитного поля Земли.

Чем же привлек мое внимание данный трактат? Нет, не оригинальностью мыслей, которые, безусловно, присутствуют. Меня сразила аббревиатура ЗЭТ! Которая расшифровывается как Земной Электрический Ток!

В данной книге, которую Вы сейчас читаете, в главе «Теплота трения», где описаны причины происхождения теплоты при трении, я применил точно такую же аббревиатуру ЗЭТ. Она у меня расшифровывается так: «Зона Электрических Токов». Любопытное совпадение, но не более.

Магнитное поле Земли

Перейдем к основному прототипу и наведем на него критику. Речь идет о самой популярной, носящей статус «теории гидромагнитного динамо», суть которой сводится к тому, что магнитное поле Земли индуцируется электрическими токами, протекающими в расплавленном ядре планеты.

В источниках говорится, что зона, в которой действует механизм магнитного динамо, находится на расстоянии 0,25—0,3 радиуса Земли. Цитата: «Перемешивание вещества во внешнем ядре, способствует образованию кольцевых электрических токов. Скорость перемещения вещества в верхней части жидкого ядра будет несколько меньше, а нижних слоев - больше относительно мантии в первом случае и твердого ядра - во втором. Подобные медленные течения вызывают формирование кольцеобразных (тороидальных) замкнутых по форме электрических полей, не выходящих за пределы ядра. Благодаря взаимодействию тороидальных электрических полей с конвективными течениями во внешнем ядре возникает суммарное магнитное поле». Данная цитата повторяется на каждом втором сайте по магнитному полю Земли, так что трудно найти первоисточник.

Итак, в чем не состоятельность данной гипотезы «гидромагнитного динамо».

Аргумент №1. Для того чтобы возникло тороидальное электрическое поле, необходимо создать электрический ток, который имел бы четко выраженную круговую направленность. Но как создать такой направленный ток в жидком, сферообразном слое ядра? Предположим, что нам удалось создать электрический ток, но как направить его в нужном направлении, т.е. параллельно экватору и в нужную сторону? Если это условие не будет выполняться, то магнитные полюса можно будет наблюдать в различных точках поверхности земного шара, в том числе и на экваторе. Из электротехники нам известно, что электрический ток замыкается в направлении наименьшего сопротивления. Тогда, спрашивается, находясь в таком, достаточно хорошем проводнике расплавленного железа, кто прикажет ему (току) двигаться строго по тороиду, он может замкнуться кратчайшим путем, в том числе и через твердое ядро, тем более оно также из железа и является хорошим проводником.

Аргумент №2. Еще раз допускаем, что электрический ток возник и направлен волей Всевышнего в нужном направлении, но магнитный поток при таком маленьком диполе в центре Земли имел бы слабое магнитное поле, тогда на полюсах оно рассеялось бы на огромном круговом конусе пространства. Поэтому, чтобы зафиксировать магнитное наклонение в 900 Расселу пришлось бы опуститься в недра Земли поближе к ядру.

Аргумент №3. Говоря о динамо и самовозбуждении, следует заметить, что железное ядро не может быть результатом постоянной намагниченности, поскольку есть так называемая точка Кюри – критическая температура (для железа около 6500 С), при которой вещество утрачивает свои магнитные свойства (температура ядра 60000 С).

Аргумент №4. Геомагнитные аномалии, известные и вновь возникающие говорят о нестабильности данного генератора. Если бы генератором было ядро, то таких аномалий не возникло бы вообще.

Аргумент №5. Ось магнитного диполя Земли не проходит через центр ядра, а магнитные полюса очень далеко отстоят от географических и расположены не симметрично.

Аргумент №6. В Солнце нет железного ядра, но у него сильное магнитное поле. Присутствие магнитного поля у Солнца означает, что оно возникает по одним и тем же законам, что и на планетах.

Все вышеперечисленные аргументы говорят только об одном: ядро в возникновении магнитного поля здесь совершенно не причем! Вот здесь я сделаю отрицание самому себе, т.к. добавлю одну мысль: ядро Земли в возникновении магнитного поля Земли, конечно же, участвует, но только в качестве проводника этого поля, своеобразного железного сердечника, о чем будет отмечено ниже.

А само магнитное динамо нужно искать гораздо ближе к коре Земли, и в гораздо больших масштабах, а именно под ней самой.

Земля и ее магнитное поле

Природная электрическая машина Земли существует, но не для вращения ее самой, а для создания магнитной оболочки вокруг нее. Движущаяся магма, относительно неподвижной коры, генерирует электрический ток, который и возбуждает магнитное поле Земли. Как это происходит? Что заставляет течь магму и в каком направлении она движется? Вот об этом и поговорим, но для начала обратимся к статье «Вращение Земли» [12].

В данной публикации мною детально показано, как и за счет каких сил сдвигается верхняя часть мантии. На ночном полушарии за счет охлаждения земная кора сжимается, а на дневном, за счет солнечной энергии и вторичного излучения Земли, кора расширяется. Возникает разность давлений и, постоянно действующий, момент силы. Под действием этой силы магма в верхней мантии постоянно сдвигается на восток относительно земной коры. При этом возникает скоростной градиент, чем ближе слой магмы расположен к коре, тем выше скорость ее течения. За счет суточного вращения Земли вокруг своей оси и соответствующего положения теплового терминатора силовой вектор смещения магмы всегда направлен на восток [12].

На границе контакта верхнего слоя магмы с неподвижной для нее корой, происходит трибозарядка. Мантия заряжается плюсовым потенциалом, равнозначно стеклу, потертому о шелк, а кора приобретает минусовой заряд. Таким образом, в контактном слое между мантией и земной корой постоянно возникает электрическая напряженность. А если возникает какая-то напряженность, не важно, механическая или электрическая, то всегда будут возникать условия для снятия такой напряженности. В случае с Землей должен возникать  и протекать электрический ток. Постоянное присутствие магнитного поля вокруг Земли является прямым свидетельством протекания электрического тока по границе твердой и жидкообразной фазами вещества (между корой и мантией). Электрический ток, по закону индукции, генерирует постоянно действующее магнитное поле Земли! (рис. 9).

На рисунке красные стрелки указывают направление движения магмы, против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса. Синие стрелки указывают на направление электрического тока, направлены по часовой стрелке.

Индукция электрического и магнитного полей подчиняется правилу буравчика (винта), которое гласит: «Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции поля, создаваемого этим током».

Данное правило предписывает буравчику закручиваться в направлении электрического тока от плюса к минусу, поэтому его острие направлено против  течения магмы (течет на восток). Вращающаяся ручка показывает, что магнитные силовые линии должны выходить из северного полюса Земли и входить в южный. Как видите, никаких разногласий с реалиями, единственное, несоответствие – это  название полюсов. По принятым правилам в северном полушарии находится северный полюс, тот, куда входят магнитные линии, а в физическом понятии это южный геомагнитный полюс Земли. Соответственно, в южном полушарии находится северный геомагнитный полюс.

На каких глубинах и в каких слоях протекает земной электрический ток?

Под корой отчётливо просматривается граница, на которой скачкообразно возрастают скорости сейсмических волн, что говорит о повышении плотности вещества. На границе этого раздела находится подстилающий слой Мохоровичича (Мохо), который  по утверждению сейсмологов простирается под поверхностью всего земного шара. Назван в честь сербского сейсмолога, открывшего его в 1909 г.

Кроме подстилающего слоя Мохо, под литосферой на глубинах от 70 до 250 км существует слой повышенной текучести – так называемая астеносфера Земли. Палеогеологи говорят, что литосферные плиты плавают в астеносферном слое как айсберги в океане.

В силу различия рельефа земной коры, подстилающий слой залегает на разных глубинах, отсюда неравномерность движения магмы и распределения электрических зарядов. В некоторых районах могут возникать аномальные зоны, и магнитная стрелка может указывать совсем не в том направлении. Но если рассматривать картину в целом, то электрический ток в верхнем слое магмы распределяется более или менее однородно, по всей ее поверхности с севера до юга и во всем тороиде, отсюда и его общее индуцированное магнитное поле Земли.

Электромагнитные «клетки» Земли

 

Рис. 10

В результате движения магмы, с ее атомов срываются электроны,  которые концентрируются в контактном слое между мантией и корой, в результате земная кора приобретает отрицательный заряд, а верхний слой магмы положительный. Разделенные электрические заряды пытаются воссоединиться, и это им периодически удается сделать, поэтому возникает электрический ток, который течет навстречу движения магмы и навстречу вращения Земли.

Хочу заметить, что силикатные породы магмы плохо проводят электрический ток, потому как в них мало железа, тем не менее, они содержат небольшое количество магнетита (закись железа FeO). Как выяснили японские исследователи, что при высокой температуре и давлении такая порода может служить проводником электрического тока [18]. Физика знает такие примеры, например, стекло при комнатных температурах является хорошим изолятором, но если его нагреть оно проводит электрический ток.

В недрах Земли, несмотря на высокую температуру, электрический ток не течет как по монолитным металлическим проводам, проложенным по параллелям земного шара. В данном случае электрический ток прерывистый и течет он по многочисленным проводникам, которые возникают и прокладываются в момент накопления зарядов, а затем пробоя некоторых промежутков в мантийной субстанции по всей шарообразной поверхности (тороиду) (рис. 10).

Получается глобальный интегрированный проводник  электричества, составленный из многочисленных проводников. Данная картина аналогична пробою многочисленных конденсаторов или электрических разрядов молний. В отличие от наземных молний, подземные молнии бьют беспрестанно в несметном количестве и имеют гораздо меньшую мощность и длину своих шнуров (проводников).

Если Землю уменьшить до масштабов человека, то ее можно рассматривать как  живой организм на клеточном уровне. Каждая живая клетка окружена оболочкой, тонкой мембраной, состоящей из двух слоев белка, разделенных слоем молекул липидов (жиров). Обмен веществ через мембрану осуществляется изменением электрического потенциала. За счет разности электрических потенциалов между межклеточным пространством и клеточным возникает слабый электрический ток, который способствует перемещению питательных веществ.

Если быть последовательным в сравнении с клеткой организма человека, то необходимо определиться с размерами земной клетки. Для этого найдем соотношение между ростом человека и его клеткой. По данным американских ученых, которые вывели средний показатель «идеального» роста: для женщин он составил 173 сантиметра, а для мужчин – 188 сантиметров [19]. Исходя из средних показателей роста человека и средними размерами его клетки (0,015 мм), найдем соотношение данных размеров, которое составляет 120333, 3.

Отсюда разделив диаметр Земли (12742 км) на полученное соотношение, получим 105 м.

Может кому покажется странным такое сопоставление, но цифра в 100 метров выглядит вполне реалистично для клетки Земли. Конечно же, деление Земли на «клетки» (ячейки) условное, а их размер не статичен и определяется длиной электрических разрядов. В зависимости от условий проводящего слоя, длина электрических разрядов (молний) может варьироваться от единиц метров до нескольких сотен метров. Каждая ромбовидная «клетка» (ячейка) накапливает определенный заряд, а затем происходит его разряд (на рисунке 10 синие векторы).

Если близлежащие векторы токов последовательно соединить в одну цепь, а потом обернуть ею земной шар, то получим замкнутый виток (round) с током со своим магнитным полем (рис. 11).

 

Рис. 11

В этом случае сумма всех токов (электрических разрядов) составит общий суммарный ток данного витка.

Ir = i1 + i2 +…+ in-1 + in

Электрический ток каждого проводника индуцирует магнитное поле, связанное с данным витком.

Логически понятно, что такие замкнутые витки с током расположены по всем параллелям земного шара, что дает нам право рассматривать земной шар, помещенный в сферообразный соленоид с огромным количеством витков, с круговыми витками, замыкающимися вокруг сферы. В центре данной сферы находится железный сердечник (ядро), которое усиливает магнитную индукцию глобального соленоида.

Вот этот «соленоид» и создает глобальное магнитное поле Земли!

В момент пробоя в каждой «клетке» индуцируется свое элементарное магнитное поле. Поскольку электрические токи направлены в одном направлении, то магнитные поля суммируются (объединяются), превращаясь в одно глобальное магнитное поле Земли.

Посмотрите на снимок – вот она мощь тепловой и электрической энергии Земли!

Выводы.

  1. Ядро Земли не участвует в генерации магнитного поля Земли, но оно является проводником магнитной индукции, как железный сердечник в соленоиде.
  2. Электрические заряды возникают в контакте подвижной магмы и земной коры в процессе трибозарядки.
  3. Электрический ток прерывистый в виде разряда конденсаторов (молний), возникает в результате пробоя промежутка в элементарной «клетке» Земли и индуцирует локальное магнитное поле.
  4. Суммарный разряд создает суммарный электрический ток, который индуцирует глобальное магнитное поле Земли.

 

Назад  Вперед

gennady-ershov.ru

Магнитное поле Земли

Магнитный компас — прибор, основанный на взаимодействии магнитов компаса и магнитного поля Земли. В его корпусе есть лимб — магнитная шкала, разделенная на 120 делений, а в центре установлена магнитная стрелка, один конец которой указывает на северный магнитный полюс, а другой — на южный магнитный полюс.

Магнитное поле Земли — это силовое поле, образующееся от внутреннего ядра Земли.

Магнитное поле Земли — своеобразный щит, оберегающий нашу планету. Не будь у Земли такой защиты от солнечной радиации, наша планета превратилась бы в выжженную пустыню, а все живые существа погибли бы. Магнитное поле простирается на 80—90 000 км от ее поверхности. До высоты 44 000 км магнитное поле постоянное, его величина уменьшается с удалением от земной поверхности постепенно. На высоте от 44 000 до 90 000 км магнитное поле переменное. Область околоземного пространства, в пределах которой обнаруживается земное магнитное поле, называется магнитосферой.

Многие перелетные птицы, спасаясь от наступающих холодов, перевираются зимовать в далекие южные страны, которые находятся порой за десятки тысяч километров от их привычных жилищ. А весной Благодаря отличному чувству магнитного поля Земли они спокойно находят свои родные гнезда и вновь обживаются в них.

Ось земного магнита наклонена по отношению к оси вращения Земли на 11,5°. Она располагается примерно на 400 км в стороне от центра Земли. Точки, в которых эта ось пересекает поверхность планеты, называются магнитными полюсами, причем они не совпадают с географическими полюсами нашей планеты. Более того, магнитные полюса очень медленно изменяют свое местоположение.

Магнитное поле Земли постоянно испытывает колебания, проходя полный цикл изменений за период 8000 лет. В наше время оно находится в стадии ослабления, и это будет продолжаться еще примерно 2000 лет. После этого магнитное поле вновь начнет усиливаться в течение 4000 лет, потом снова наступит спад. Предыдущий максимум пришелся на начало нашей эры.

Еще одна интересная особенность земного магнитного поля — периодический взаимообмен магнитных полюсов Земли местами. Северный полюс перемещается на место Южного, Южный — на место северного. Это явление назвали инверсией поля. Такие перемещения длятся от 5000 до 10 000 лет. В истории нашей планеты подобные «перескоки» полюсов происходили сотни раз. Последнее такое перемещение произошло 700 000 лет назад.

Самое сильное магнитное поле у Юпитера, оно превосходит магнитное поле Земли в 12 000 раз. Сатурн, как и Юпитер, имеет мощную магнитосферу. Это единственная планета, у которой ось вращения практически совпадает с осью магнитного поля. Мощными полями обладают также Уран и Нептун. Магнитное поле Меркурия в 100 раз меньше земного, а у Венеры оно незначительное. Магнитное поле Марса концентрируется в Южном полушарии планеты.

Магнитосфера Земли несимметрична: со стороны Солнца магнитное поле сильно сжато, а с противоположной, наоборот, оно очень вытянутое и образует протяженный, до 1 млн км, магнитосферный хвост. Это следствие обтекания магнитосферы солнечным ветром. В зависимости от давления солнечного ветра граница магнитосферы со стороны Солнца — магнитопауза — то приближается к Земле (при усилении солнечного ветра), то удаляется (при его ослаблении).

Форма магнитного поля Земли

Что такое магнитные бури?

На Земле нередко наблюдаются магнитные бури. Это кратковременные изменения магнитного поля планеты. А происходят они следующим образом: в период усиления солнечной активности с поверхности Солнца в мировое пространство выбрасываются потоки заряженных частиц, электронов и протонов. Магнитное поле, образуемое этими движущимися частицами, изменяет магнитное поле Земли и вызывает магнитную бурю.

Что такое солнечный ветер?

Солнечным ветром называют поток заряженных частиц, которые движутся от Солнца к Земле с ускорением. К счастью, от солнечного ветра нас защищает магнитное поле Земли. Солнечный ветер как бы обтекает земную магнитосферу и несется дальше.

Солнечный ветер

Поделиться ссылкой

sitekid.ru

Магнитное поле Земли

О том, что магнитное поле Земли реально существует, ученые доказали довольно давно. Именно оно окружает нашу планету и оберегает ее от вредоносного радиационного излучения, поступающего из необъятных просторов Космоса. Давайте рассмотрим это явление более детально.

Земля представляет собой невероятно большой магнит. Так, в верхней области планеты находится Северный полюс данного магнита, и расположен он в зоне его географического аналога. Южный полюс магнита также находится в непосредственной близости от географического «собрата». Множество магнитных линий, простирающихся на сотни километров в космическое пространство, образуют магнитосферу Земли.

В масштабах нашей планеты, расстояние между магнитными и географическими полюсами является довольно большим. Проведя четкую линию между магнитными земными полюсами, мы получим, соответственно, магнитную ось, имеющую наклон 11,3°, относительно оси вращения. Причем данные показатели непрерывно меняются, поскольку магнитные полюса постепенно смещаются, ежегодно меняя свое месторасположение примерно на 15 километров.

Магнитное поле образуется благодаря электрическим токам, которые возникают в наружном слое жидкого, расплавленного ядра, расположенного далеко в недрах Земли. Эта субстанция, состоящая из жидкого металла, постоянно находится в движении. Ученые называют данные процессы конвекцией. Движение этого металла образует ток, который, в свою очередь, порождает магнитное поле.

Благодаря наличию этого поля, Земля надежно защищена от вредоносного радиационного воздействия Космоса. Наибольшую опасность в этом плане представляет солнечный ветер – множество заряженных частичек, порожденных Солнцем. Магнитная сфера отталкивает солнечный ветер, который просто огибает Землю, не причиняя значительного урона.

Отсутствие магнитного поля привело бы к уничтожению солнечным ветром земной атмосферы. Некоторые исследователи предполагают, что именно нечто похожее случилось на Марсе. Кроме солнечных ветров, главная звезда регулярно излучает гигантское количество особенного вещества, а также энергии, которые ученые называют корональными выбросами. Они сопровождаются, как несложно догадаться, мощным потоком радиоактивных, вредоносных частичек. Эти потоки также отклоняются земным магнитным полем.

Полюса магнитного поля меняются примерно каждые 250 тыс. лет. Северный полюс становится Южным, и наоборот. Исследователи пока не выяснили, почему происходят данные процессы. Существует гипотеза, что в недалеком будущем такой переворот произойдет на Земле снова.

lfly.ru

Магнитное поле Земли - Все о космосе

И так, несмотря на столь значительное расстояние (150 млн. км), мы оказываемся гораздо «ближе» к Солнцу, чем кажется на первый взгляд. Кстати, это связано не только с тем, что непрерывно расширяющаяся солнечная корона простирается до орбиты Земли и дальше. Огромные по сравнению с Землей размеры самого нашего светила тоже имеют немаловажное значение.

Если расстояние от Солнца до Земли оценивать не километрами, а принимать за единицу поперечный размер Солнца, то получится весьма скромная Цифра — всего 107!

Поток солнечного ветра настигает нашу планету, мирно движущуюся по своей околосолнечной орбите. Космические корабли дали нам возможность измерить его «силу». Такие наблюдения в течение 104 суток проводились, например, на американском космическом корабле «Маринер-2», летевшем к далекой Венере. В период спокойного Солнца в межпланетном пространстве вблизи орбиты Земли наблюдалось всего около пяти протонов в 1 см3. Движение этих частиц было направлено от Солнца и имело среднюю скорость около 500 км/с. Во время солнечных возмущений концентрация повышалась до 100 протонов в единице объема, а скорость достигала 1500 км/с!

Мы уже говорили, что магнитное поле и потоки солнечной плазмы неразрывно связаны. Солнечный ветер несет с собой и магнитное поле, вмороженное в плазму. Силовые линии этого поля (правда, довольно слабого) имеют вид вытянутых от Солнца волокон. При этом, поскольку один их конец «прикреплен» к Солнцу, а другой «свободен», то вращение Солнца вокруг своей оси приводит к их закручиванию. Таким образом, силовые линии приобретают вид раскручивающихся спиралей.

Космические ракеты и искусственные спутники Земли установили, что межпланетное магнитное поле, во-первых, существует, а во-вторых, имеет сложную структуру. Оно как бы разделено на несколько секторов. Как правило, их четыре. В двух из них магнитное поле направлено к Солнцу, а в двух — от Солнца. Открытие секторной структуры межпланетного поля произошло совсем недавно, и к этому интереснейшему явлению приковано внимание геофизиков. Оказывается, пересечение Землей границы сектора немедленно отдается эхом и в магнитном поле Земли, и в верхней атмосфере, и во всем околоземном космическом пространстве.

Но давайте по порядку. Итак, мы живем на огромном магните и, хотя непосредственно этого не чувствуем, во многом от него зависим. Магнитное поле Земли — вот первое, что встречает накатывающийся на Землю поток солнечной плазмы. И наблюдающиеся на Земле магнитные бури, полярные сияния, ионосферные возмущения— это проявления сложного взаимодействия солнечного ветра и геомагнитного поля.

Рассмотрим немного подробнее, что нам известно о магнетизме нашей собственной планеты. Человек очень давно заметил, что существуют магнитные материалы.

Магнитная стрелка, указывающая направление на север, упоминается уже в древнейших китайских легендах, повествующих о сражениях, происходивших 4 тыс. лет назад. Замечательное свойство магнитной стрелки было известно индейцам, арабам, грекам.

Естественный встречающийся в природе магнит — это минерал черного или коричневого цвета, магнитный железняк. Он образуется в процессе окисления железа при высокой температуре и встречается в таких породах, как базальт, диабаз, гранит. Иногда магнетит попадается в виде огромных залежей. У нас в стране есть гора Магнитная на Южном Урале, целиком состоящая из магнетита. Здесь прекрасная железная руда содержит до 70% железа. Существуют огромные залежи магнетита, создающие так называемые локальные магнитные аномалии, то есть сильные отклонения напряженности и направления земного магнитного поля от нормы.

Примером такого удивительного явления служит сильнейшая в мире Курская магнитная аномалия, представляющая собой два подземных железорудных хребта, расположенных почти параллельно друг другу и простирающихся на сотни километров. Напряженность аномального магнитного поля Курской магнитной аномалии в два-три раза превышает напряженность магнитного поля Земли. Стрелка компаса здесь вместо севера может показывать и на запад, и на восток, а иногда даже и на юг. Интересно, что существуют и такие железные руды, которые магнитную стрелку не притягивают, а отталкивают. В местах таких аномалий магнитное поле Земли не усиливается, а ослабляется. Такая «странная» аномалия расположена, например, в междуречье сибирских рек Ангары и Илима. И эта удивительная загадка природы никем пока еще не разгадана.

Кроме сильных локальных магнитных аномалий существуют более крупные региональные аномалии и весьма обширные по площади мировые аномалии. Самые большие мировые магнитные аномалии находятся в Восточной Сибири, Северной Америке и Южной Атлантике.

Впервые идея о том, что наша планета представляет собой «большой магнит», была сформулирована английским врачом и физиком Уильямом Гильбертом в 1600 г. Его книга «О магните, магнитных телах и о великом магните — Земле» имеет торжественное посвящение: «Я препоручаю основания науки о магните— новый род философии — только вам, истинные философы, благородные мужи!» Через двести с лишним лет великий Карл Гаусс (кстати, член Российской академии наук), не делая каких-либо предположений относительно причин земного магнетизма, вывел фундаментальное уравнение, позволяющее определить величину магнитного поля Земли в любом месте земной поверхности.

В настоящее время благодаря усилиям многих ученых, инженеров, наблюдателей, которые создали большую сеть магнитных обсерваторий, изобрели тонкие приборы, магнитометры, произвели многолетние измерения на всех материках и океанах, послали магнитометры в космос, люди знают основные особенности геомагнитного поля.

Магнитное поле земного шара практически совпадает с полем, которое создал бы магнит в виде стержня, если его мысленно поместить вблизи центра Земли. При этом его надо расположить на 436 км от центра в сторону Тихого океана и наклонить на 12° к оси вращения Земли. Силовые линии такого гигантского магнита выходят из Северного магнитного полюса, расположенного в южном географическом полушарии, и, пронизав десятки тысяч километров околоземного космического пространства, входят в Южный магнитный полюс в северном полушарии. Один геомагнитный полюс находится на Канадском Арктическом архипелаге, на покрытом вечными льдами острове Элсмир (81° с. ш. и 84,7° з. д), а другой — на ледяном континенте Антарктиды, на Земле Уилкса (75° ю. ш. и 120,4 ° в. д.).

Если бы магнитное поле Земли было совершенно однородным, то на полюсах свободно вращающаяся вокруг своего центра тяжести магнитная стрелка устанавливалась бы вертикально. Но в дело вмешиваются мировые магнитные аномалии, и поэтому указанные нами геомагнитные полюса и те точки, где поле вертикально к земной поверхности, не совпадают. Более того, эти точки блуждают. В январе 1986 г. на австралийском научно-исследовательском судне провели измерения магнитного поля Земли с высокой точностью и установили, что за последние десятилетия Южный магнитный полюс «вышел в море», покинув Восточную Антарктиду и оказавшись в крайней южной области Индийского океана, в точке с координатами 65,2° ю. ш. и 139,1° в. д.

Анализ магнитного поля показал, что его можно разделить на внутреннее, создаваемое источниками внутри планеты, и внешнее, связанное с токами в ионосфере, с межпланетным магнитным полем и т. д. На долю внутреннего поля приходится 99% интенсивности, а на долю внешнего — всего 1%, но именно этот процент больше всего интересует исследователей проблемы Солнце—Земля. Внутреннее поле почти постоянно, оно испытывает вариации с периодом в 100 лет и более, а вот внешнее поле испытывает быстрые непрерывные изменения.

Внутреннее поле принято условно делить на поле однородного намагничивания и поле магнитных аномалий. На долю первого приходится 85% интенсивности, поэтому обычно (особенно на больших расстояниях от Земли) принимают, что геомагнитное поле подобно полю однородно намагниченного шара.

Напряженность магнитного поля измеряют в специальных единицах — эрстедах (по имени выдающегося датского физика X. К. Эрстеда, открывшего в 1820 г. существование магнитного поля вокруг проводника с электрическим током). В современных физических лабораториях удается получить сильнейшие магнитные поля в десятки тысяч эрстед (1 3=79,5775 А/м). По сравнению с напряженностью таких полей напряженность геомагнитного поля сравнительно невелика: на магнитных полюсах земного шара — от 0,6 до 0,7 Э, на магнитном экваторе — от 0,3 до 0,4 Э. При оценке переменного геомагнитного поля используют даже стотысячные доли эрстеда — гаммы. Изменение магнитного поля на несколько сот гамм — это уже сильная магнитная буря, охватывающая всю планету. Хотя магнитное поле Земли и невелико, но общий магнитный момент Земли колоссален (из-за громадного объема планеты) и равен 8,9 * 10 в 25 степени электромагнитных единиц.

Изучение постоянного или внутреннего геомагнитного поля жизненно важно для таких областей человеческой деятельности, как поиски полезных ископаемых, изучение геологического строения планеты, мореплавание и т. д. Именно поэтому существует сеть магнитных обсерваторий, оснащенных хитроумными приборами, иногда настолько чувствительными, что они способны обнаружить присутствие швейной иглы на расстоянии 1   м от прибора.

На Земле в настоящее время работает более 150 крупных магнитных обсерваторий, в нашей стране их более 20, самая западная — под Львовом, самая восточная — на Чукотке. Чтобы составить магнитные карты всей планеты, этого, конечно, недостаточно. Поэтому магнитологи работают в основном в экспедиционных условиях во всех уголках земного шара. Сейчас почти все области нашей планеты обеспечены данными геомагнитной съемки. Так, абсолютные магнитные измерения производятся в 300 тыс. пунктах.

Всему миру известна героическая экспедиция 30-х годов, когда четверка отважных — И. Д. Папанин, Е. К. Федоров, П. П. Ширшов и Э. Т. Кренкель — впервые осуществила геофизические исследования в центре Арктики. Е. К. Федоров (впоследствии академик и известный общественный деятель) проводил тогда магнитные наблюдения. Сейчас на дрейфующих ледовых станциях ежегодно работают геофизики всех специальностей. В Антарктике магнитные измерения производятся регулярно, несмотря на ураганные ветры и сверхнизкие температуры, достигающие иногда —70 °С.

Морскую магнитную съемку осуществляют специальные исследовательские судна. Так же как и здания магнитных обсерваторий, их надо строить из немагнитных материалов — дерева, бронзы, латуни, стали специальных сортов. Пятнадцать лет плавала по морям и океанам первая советская немагнитная шхуна «Заря». Этот трехмачтовый парусник был оснащен новейшей магнитоизмерительной аппаратурой; 500 тыс. км было пройдено шхуной в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах — 500 тыс. км непрерывных измерений!

Специалисты сконструировали и аэромагнитометр, непрерывно измеряющий магнитное поле Земли с самолета. Только так можно произвести магнитную съемку в необозримых пространствах тайги и тундры, в горных цепях, оперативно получить данные над океанскими просторами. Современные аэромагнитометры с помощью электронно-вычислительных машин дают возможность строить подробные и точные магнитные карты.

Но вершиной современной техники магнитной съемки, конечно, являются спутниковые измерения. Искусственный спутник, скажем, известной серии «Космос» успевает сделать полный оборот вокруг земного Шара всего за полтора часа. Значит, измерения проводятся в 100 раз быстрее, чем на самолете, и в 2000 раз быстрее, чем со шхуны «Заря». Спутник «Космос-21», например, с 20 января по 22 марта 1970 г. охватил измерениями 94% поверхности земного шара (спутник был выведен на полярную орбиту с наклонением 71° и летал в ионосфере на высотах 280—507 км).

К сожалению, получая огромный выигрыш в скорости измерений, мы существенно проигрываем в возможности детально узнать строение магнитного поля. На высотах ионосферы геомагнитное поле совсем не такое по структуре и величине, как на земной поверхности. Все аномалии, связанные с особенностями геологического строения, быстро затухают с высотой. Поэтому спутниковые измерения отнюдь не заменили другие способы магнитных съемок, а просто дополнили их ценными сведениями о структуре поля в околоземном космическом пространстве.

Казимировский Э. С.

astroera.net

Магнитное поле Земли

Подробно:


© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

Магнитное поле Земли

Землетрясения и извержения вулканов — это процессы, которые только в стадии зарождения недоступны для непосредственного наблюдения и исследования. Но когда эти процессы проявляют себя на поверхности земли, когда они, как говорится, развёртываются во всю мощь, тогда они становятся видимыми и весьма ощутимыми для всех, кто оказывается в зоне их действия.

Но на Земле действуют также невидимые процессы, которые человеком почти не ощущаются. Прежде всего — это земной магнетизм. Явление магнетизма известно людям очень давно. Своё название магнетизм получил от города Магнетия в Малой Азии, где были обнаружены залежи магнитного железняка — "камня, притя́гивающего железо". Первые письменные свидетельства о сво́йствах магнита мы находим, в частности, в поэме Тита Лукреция Ка́ра "О природе вещей", написанной в первом веке до нашей эры. Лукреций объяснял магнетизм "магнитными токами", истекающими из "камня—магнита".

Люди давно находили применение свойствам магнита. Одним из первых таких применений был компас как простейший навигационный прибор. Компас был изобретён в Китае примерно за тысячу лет до нашей эры. В Европе компас известен с XII века. Сегодня совершенно невозможно представить многие отрасли промышленности без использования магнитов и электромагнитов.

Область околозе́много пространства, в пределах которой обнаруживается земное магнитное поле, называется магнитосферой. Магнетизм является всеобъемлющим, глобальным сво́йством природы. Создание законченной теории земного и солнечного магнетизма — пока ещё дело будущего. Но уже и теперь наука во многом разобралась и даёт достаточно убедительные объяснения некоторым аспектам такого сложного явления как магнетизм. В частности, многих учёных и простых граждан волнуют возможные последствия такого явления, как постепенное ослабление магнитного поля Земли.

Действительно, со времён Карла Гаусса, который впервые замерил напряжё́нность магнитного поля Земли, т.е. на протяжении вот уже более 170 лет, магнитное поле Земли неуклонно ослабевает. А ведь магнитное поле является своеобразным щитом, прикрывающим Землю и всё живое на ней от губительного радиационного воздействия так называемого солнечного ветра, т.е. излучаемых Солнцем электронов, протонов и других частиц. Магнитосфера Земли отклоняет поток этих и других частиц, летящих из космоса, к полюса́м, лиша́я их начальной энергии. На полюсах Земли потоки этих космических частиц задерживаются в верхних слоях атмосферы, превращаясь в фантастически красивые явления полярных сияний.

Не будь солнечного ветра, магнитное поле Земли было бы симметричным относительно планеты, как на рисунке 1. На рисунке 2 изображена реальная магнитосфера Земли, деформированная солнечным ветром. Третий рисунок показывает несовпадение магнитных и географических полюсов.

Если магнитного поля не будет

Но если магнитного поля не будет, или оно станет очень слабым, то всё живое на Земле окажется под прямым воздействием солнечного и космического излучения. А это, как можно предположить, приведёт к радиационному поражению живых организмов, следствием чего будет их мутация в неопределённом направлении или гибель. К счастью, такая перспектива маловероятна. Учёным—палеомагнитологам, т.е. тем, кто занимается изучением древних магнитных полей, удалось установить с достаточной степенью достоверности, что магнитное поле Земли постоянно испытывает колебания с разными периодами. Когда сложили все кривые колебаний, то результирующая кривая получилась по форме близкой к синусоиде, имеющей период 8 тысяч лет. Отрезок этой кривой, соответствующий нашему времени (начало 2000-х годов), находится на ниспадающей ветви этой кривой. И это снижение будет продолжаться ещё примерно две тысячи лет. После этого магнитное поле вновь начнёт усиливаться. Это усиление поля будет продолжаться четыре тысячи лет, потом снова наступит спад. Предыдущий максимум пришелся на начало нашей эры. Существенным при этом является то, что амплитуда сумми́рующей синусоиды составляет менее половины средней величины напряжённости поля, т.е. эти колебания не могут свести к нулю напряженность магнитного поля Земли.

Здесь, на нашем сайте, мы не можем по условиям краткости подробно рассматривать методику исследований, которые привели к столь оптимистичным выводам. О причинах колебаний магнитного поля учёными высказываются разные суждения, но определённой теории по этой проблеме не существует. Добавим, что наукой доказано наличие такого явления, как инверсия, т.е. переодический взаимообмен магнитных полюсо́в Земли местами: северный полюс перемещается на место южного, южный — на место северного. Такие перемещения длятся от 5 до 10 тысяч лет. В истории нашей планеты такие "переско́ки" полюсо́в происходили сотни раз. Последнее такое перемещение произошло 700 тысяч лет назад. Какой-либо определённой периодичности или регулярности этого явления не выявлено. Причины этих переполюсо́вок скрываются в сложных взаимодействиях жидкой части ядра Земли с космосом. Палеомагнитологи установили, что на Земле происходили также смещения магнитных полюсо́в от географических на большие расстояния, которые заканчивались, однако, возвращением полюсо́в к своему прежнему месту.

Существуют предположения, что при переполюсовках магнитное поле Земли исчезает, и планета остаётся на какое-то время без своей невидимой защитной брони́. Но эти предположения не находят надёжного научного обоснования и остаются не более чем предположениями.

Некоторые учёные вообще считают, что резкие перемены в магнитосфере Земли не являются опасными, т.к., по их мнению, основной защитой от космических излучений служит всем живым существам всё-таки не магнитное поле, а атмосфера. Такого мнения придерживается, в частности, биолог—эволюционист профессор МГУ Б.М. Медников. Другими словами, проблема взаимодействия магнитного поля с процессами жизни на Земле пока далека от полной ясности, и для исследователей здесь ещё хватит работы.

Влияние магнитного поля на живые организмы

Давно известно, что магнитные поля отрицательно влияют на живые организмы. Опыты на животных показали, что внешнее магнитное поле задерживает их развитие, замедляет рост клеток, изменяет состав крови. Во время так называемых магнитных бурь, т.е. при резких колебаниях напряженности магнитного поля, метеозависимые, больные люди испытывают ухудшение самочувствия.

Напряженность магнитного поля измеряется в эрсте́дах (Э). Названа эта единица в честь датского физика Ганса Эрстеда (1777-1851), открывшего связь между электрическими и магнитными явлениями.

Поскольку на производстве и в быту́ человек может подвергаться воздействию магнитных полей, были разработаны допустимые уровни напряженности магнитного поля. По разным оценкам для человека считается безопасным магнитное поле напряженностью 300—700 эрстед. Если выражаться точнее, то на производстве и в быту́ на человека воздействуют не магнитные, а электромагнитные поля. Дело в том, что при работе любого электрического или радиоустройства и магнитное, и электрическое поле могут проявляться только в виде единого целого, которое называется электромагнитным полем. Это объясняется единой природой магнитных и электрических явлений.

Нужно отметить, что физическая сторона процесса воздействия магнитного поля на человеческий организм пока не совсем ясна. Магнитное поле влияет и на растения. По результатам некоторых опытов получается, что всхожесть и рост семян зависят от того, как первоначально они были ориентированы относительно магнитного поля Земли. Изменение внешнего магнитного поля может или ускорять или угнетать развитие растений. Может быть, это явление будет как-то использоваться в практике сельского хозяйства.

Итак, вокруг нас магнитные поля, порожденные само́й природой и создаваемые источниками техногенного происхождения — от генераторов переменного тока и трансформаторов до СВЧ-печей и мобильных телефонов.

Напряженность магнитного поля Земли

Какова́ же напряженность магнитного поля Земли? Она не везде одинакова и варьирует от 0,24 Э (в Бразилии) до 0,68 Э (в Антарктиде). Считается, что в среднем напряженность геомагнитного поля равна 0,5 эрстеда. В местах, где встречаются большие залежи ферромагнитных материалов (железных руд), возникают магнитные аномалии. В России широко известна Курская магнитная аномалия, где напряженность поля равна 2 Э. Для сравнения: Напряженность магнитного поля Меркурия равна 1/500 Э, Луны — 10-5 Э, а межзвёздной среды́ ещё меньше — 10-8 Э. Но напряженность магнитного поля солнечных пятен огромна и равна 103 Э. Ещё более сильные поля имеют звёзды типа "белый карлик" — до 107 Э. Самые сильные магнитные поля, зарегистрированные во Вселенной, создаются нейтронными звёздами и пульсарами. Напряженность магнитного поля этих космических объектов достигает 1012 эрстед! В лабораторных условиях удаётся достигнуть магнитной напряженности в сотни тысяч раз более слабой, да и то на время, измеряемое до́лями секунды. Специалисты предполагают, что если можно было бы в лабораторных условиях получить магнитные поля́, сравнимые по напряженности с теми, что действуют на нейтронных звездах, то с предметами, подвергшимися воздействию таких немыслимых полей, произошли бы удивительные превращения. Например, железо, плотность которого в нормальных условиях равна 7,87 г/см³, под действием таких полей превратилось бы в вещество с плотностью 2700 г/см³. Кубик с ребром 10 см из такого вещества весил бы 2,7 тонны, и для его перемещения потребовался бы мощный подъёмный кран.

В заключение темы геомагнетизма укажем, что единица напряженности магнитного поля эрстед используется в системе СГС (сантиметр, грамм, секунда), а в международной системе единиц (СИ) напряженность поля измеряется в амперах на метр (А/м). Слабые магнитные поля измеряются в гаммах: одна гамма равна одной стотысячной до́ле эрстеда.

znaniya-sila.narod.ru

Магнитное поле Земли

Всем привет! Сегодня хотелось бы поговорить о невидимом для нас поле, которое окружает нашу Землю. В этой статье я Вам расскажу о магнитном поле Земли, а так же о том какую роль оно играет для планеты. 

Магнитное поле Земли имеет дипольный тип. Как будто, в центре Земли находится большой полосный магнит.

Вероятнее всего, вследствие движения расплавленного материала во внешнем ядре Земли, на глубине более 2 900 км, конфигурация этого поля медленно изменяется. Источниками, которые размещены в земных глубинах, и обусловлено главное магнитное поле.

На медленные колебания главного магнитного поля накладываются быстрые, но незначительные изменения, которые вызваны электрическими токами в ионосфере.

С присутствием в ионосфере заряженных частичек связаны ее электрические свойства. Эти частички возникают во время ионизации атмосферы солнечными излучениями.

Дующие в ионосфере ветра, в присутствии постоянного магнитного поля Земли, приводят к возникновению электрических потоков, которые, в свою очередь, создают дополнительное переменное магнитное поле.

Кроме магнитных колебаний, так же наблюдаются беспорядки, которые обусловлены солнечными вспышками – это источники рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, а так же беспорядочного потока заряженных частиц солнечного ветра.

Эта радиация вызывает в ионосфере дополнительные электрические струи и увеличивает ионизацию.

Иногда солнечный ветер так эффективно взаимодействует с геомагнитным полем, что формирует, на расстоянии нескольких радиусов земного шара, кольцевую электрическую струю, а это приводит к уменьшению главного магнитного поля.

Во всем мире ощущаются такие магнитные беспорядки, а наиболее сильно они проявляются в полярных районах.

Особенно интенсивные полярные сияния возникают в периоды сильных магнитных беспорядков, а еще часто нарушается радиосвязь.

Для изучения физического состояния глубоких недр и происходящих в высоких слоях атмосферы процессов, используется исследование магнитного поля Земли.

Очень важную роль, магнитное поле играет в сферах, отдаленных от земной поверхности на тысячи километров; интенсивный поток частиц в их границах, которые захвачены магнитным полем, создает серьезные проблемы для аэрокосмических исследований.

Несмотря на высокую энергию галактических и солнечных лучей, они отклоняются магнитным полем Земли, еще до их попадания в пределы атмосферы.

Магнитное поле в любой точке Земли характеризуется его интенсивностью и направлением, угол которого с горизонтальной плоскостью называется магнитным наклоном (I).

Если магнитное поле спроектировать на горизонтальную плоскость, в первом приближении направление будет ориентированно с севера на юг, но в общем случае образует некоторый угол с истинным направлением географического меридиана; это отклонение называется магнитным склоном (D).

Полной магнитной интенсивностью (F) называется амплитуда, или напряженность магнитного поля. Магнитное поле может быть представлено двумя взаимно перпендикулярными компонентами: вертикальным (Z) и горизонтальным (H).

Если на карту нанести векторы показывающие направление и интенсивность горизонтальных компонентов в разных точках Земли, то будет видно, что от точки вблизи Южного полюса они расходятся и в точке вблизи Северного полюса они сходятся.

Эти точки называются Южным и Северным магнитными полюсами. Магнитное поле на полюсах направленно вертикально.

Магнитный экватор – это линия, на которой горизонтально направленно магнитное поле.

Магнитные полюса быстро перемещаются и не сбегаются с географическими полюсами. В северных водах Канады находится северный магнитный полюс.

Координаты этого полюса в 1980 году были 75° с. ш. и 100° з. д., в 1985 году — 77° с. ш. и 102° з. д., в 1990 году — 69° с. ш. и 97° з. д. Проведенная прямая линия через эти магнитные полюса, через центр Земли не проходит.

Измерения геомагнитного поля показуют, что на Земной поверхности, оно, в общем, может быть представлено как поле магнита, который вмещен в центр планеты. Еще его называют полем магнитного диполя.

Геомагнитные полюса – это две точки, в которых ось диполя пересекает поверхность Земли. Геомагнитный экватор, вначале 1990-х, был наклонен на 12° к географическому экватору.

Ось диполя находилась на 460 км в направлении Тихого океана от центра Земли, а Северного геомагнитного поля были следующие координаты: 79° с. ш. и 70° з. д.

На геомагнитных полюсах, полное магнитное напряжение приблизительно равняется 0,6 гаус, а на магнитном экваторе напряжение приблизительно вдвое меньше.

Таким образом, магнитное поле Земли — это хорошо для нас, а если его не станет, то не станет и защиты от вреда из космоса.

o-planete.ru