Pagrindiniai antžeminio magnetizmo elementai. Žemės magnetizmas

Prie pagrindinių savybių magnetinis laukasŽemė, vadinama antžeminio magnetizmo elementais, apima: įtempimo (Нт), horizontaliąsias (Н) ir vertikaliąsias (Z) bendro įtempimo vektoriaus Нт komponentus, magnetinė deklinacija(D) ir polinkis (I). Suminio įtempimo vektoriaus kryptis lemia magnetinių jėgos linijų kryptį, t.y., linijų, kurių kiekviename taške vektorius Ht nukreiptas į jas liestine. Magnetinė deklinacija – tai kampas tarp geografinio dienovidinio krypties ir vektoriaus H (arba magnetinio dienovidinio krypties). Jei magnetinė adata nukrypsta į dešinę nuo geografinio dienovidinio, tada deklinacija vadinama rytine (arba teigiama), jei į kairę, tada deklinacija bus vakarinė (neigiama). Nuolydis yra kampas tarp horizontali plokštuma o bendras intensyvumo vektorius N t I reikšmė svyruoja nuo –90 0 (Pietų pusrutulis) iki +90 0 (. Šiaurės pusrutulis Taigi, vektoriui Ht nukreipus į Žemės paviršių, polinkis laikomas teigiamu, o nuo Žemės į viršų – neigiamu.

Antžeminio magnetizmo elementai matuojami įvairiuose Žemės rutulio taškuose atliekant magnetinius tyrimus sausumoje, jūrose, vandenynuose ir atmosferoje. Pirmasis magnetinis tyrimas Rusijoje buvo atliktas Pečoros upės žiotyse 1586 m. 1917 metais jau buvo atlikta 8000 apklausų; 1931–1936 m Buvo atliktas bendras magnetinis tyrimas, kurio metu atlikta 12 000 matavimų. Iki 1950 m. magnetometrinių taškų skaičius pasiekė 26 000 Matavimo rezultatai pateikiami magnetinių žemėlapių pavidalu, kurie atspindi bet kurio vieno elemento (H, Z, D, I) erdvinį pasiskirstymą. Pirmąjį žemėlapį pastatė Halley (1700 m. Žemėlapiai kuriami regionams ir visam Žemės rutui tam tikru momentu, tokiu momentu pasirinktas metų vidurys (liepos 1 d.) – tai toks. vadinama magnetine epocha. Pasaulio žemėlapius kuria Anglija, Rusija ir JAV. Be žemėlapių, rengiamas magnetinių duomenų katalogas.

D reikšmių izoliacijos vadinamos izogonais. Izogonų žemėlapis primena dienovidinių eigą: izogonai iškyla iš vienos srities ir susilieja į kitą, beveik priešingą. Skirtumas nuo dienovidinių, susiliejančių šalia ašigalių, yra tas, kad kiekviename pusrutulyje yra dvi izogonų konvergencijos sritys: vienas yra magnetinis polius, kitas - geografinis polius. Ten D vertės skiriasi ±180 0.

Linijos vienodos vertės I – izoklinos. Izoklininiai žemėlapiai yra platumos kreivių šeima. Nulinė izoklina (magnetinis ekvatorius) eina aplinkui gaublys netoli pusiaujo, tolstant nuo jo 15 0 Pietų Amerikos regione Pietinio magnetinio poliaus srityje (Šiaurės pusrutulis) I = +90 0, Šiaurės magnetinio poliaus srityje (Pietų pusrutulis) I =. -90 0.

Lygios H ir Z reikšmės linijos yra izodinai. Izodino (Z) žemėlapiai kartoja izoklininius žemėlapius: ties magnetiniu pusiauju Z = 0; ties poliais Z = N t = 48-55 A/m. Horizontaliojo komponento Нт – Н reikšmės svyruoja nuo Н = 0 poliuose iki Н = 32 A/m prie magnetinio pusiaujo, kur Н = Нт.

Isoporų žemėlapiai rodo bet kurio EEM poslinkio greitį. Visiškas MPZ apyvartos laikotarpis yra maždaug 2 tūkstančiai metų.

Pirmosios idėjos apie Žemės formas ir dydžius atsirado senovėje. Senovės mąstytojai (Pitagoras – V amžiuje Kr., Aristotelis – III amžiuje pr. Kr ir kiti) išreiškė mintį, kad mūsų planeta turi sferinę formą.

Žemė nėra simetriška pusiaujo atžvilgiu: Pietų ašigalis esantis arčiau pusiaujo nei šiaurinis. Žemė yra ne dviašis, o triašis elipsoidas.

Šiuo metu skaičiavimams paimama Žemės figūra Krasovskio elipsoidas. Pagal šiuos duomenis pusiaujo spinduliuŽemė yra 6 378,245 km, poliarinis spindulys – 6 356,863 km, polinis suspaudimas – 1/298,25. Žemės tūris yra 1,083 10 12 km 3, o masė – 6·10 27 g Gravitacijos pagreitis ties ašigaliu yra 983, ties pusiauju 978 cm/s 2. Žemės paviršiaus plotas yra apie 510 milijonų km 2, iš kurių 70,8 % sudaro Pasaulio vandenynas ir 29,2 %. – žemė. Yra vandenynų ir žemynų pasiskirstymo asimetrija. Šiauriniame pusrutulyje šis santykis yra 61, o pietiniame – 39%. – 81 ir 19 proc.

VIDAUS STRUKTŪRA. Žemės sluoksnių ypatumai.

Žemė, kaip ir daugelis kitų planetų, turi sluoksniuotą vidinę struktūrą. Mūsų planeta susideda iš trijų pagrindinių sluoksnių. Vidinis sluoksnis- tai yra šerdis, išorinė - žemės pluta, o tarp jų - mantija.

Šerdis yra centrinė dalisŽemėje ir yra 3000–6000 km gylyje. Šerdies spindulys yra 3500 km. Mokslininkų teigimu, šerdis susideda iš dviejų dalių: išorinės – tikriausiai skystos, o vidinės – kietos. Pagrindinė temperatūra yra apie 5000 laipsnių. Šiuolaikinės reprezentacijos apie mūsų planetos branduolį buvo gauti atliekant ilgalaikius tyrimus ir analizuojant gautus duomenis. Taigi įrodyta, kad planetos šerdyje geležies kiekis siekia 35%, kas lemia būdingas seismines savybes. Išorinę šerdies dalį vaizduoja besisukantys nikelio ir geležies srautai, kurie gerai praleidžia elektrą.

Žemės magnetinio lauko kilmė yra susijusi būtent su šia šerdies dalimi, nes sukuriamas pasaulinis magnetinis laukas elektros srovės, įtekantis skysta medžiaga išorinė šerdis. Dėl labai aukštos temperatūros išorinė šerdis turi didelę įtaką su ja besiliečiančioms mantijos vietoms. Kai kuriose vietose kyla didžiuliai šilumos ir masės srautai, nukreipti į Žemės paviršių. Vidinė šerdisŽemė kieta, taip pat turi aukšta temperatūra. Mokslininkai mano, kad tokią branduolio vidaus būseną užtikrina labai aukšto slėgioŽemės centre, pasiekiantis 3 milijonus atmosferų. Didėjant atstumui nuo Žemės paviršiaus, didėja medžiagų, kurių daugelis pereina į metalinę būseną, suspaudimas.

Tarpinis sluoksnis – mantija – dengia šerdį. Mantija užima apie 80% mūsų planetos tūrio, tai yra daugiausia daugumaŽemė. Mantija yra aukštyn nuo šerdies, bet nepasiekia Žemės paviršiaus, ji liečiasi su žemės pluta. Iš esmės mantijos medžiaga yra kietos būsenos, išskyrus viršutinį klampų sluoksnį, kurio storis yra maždaug 80 km. Tai yra astenosfera, išvertus iš graikų kalba reiškia „silpną kamuolį“. Mokslininkų teigimu, mantijos medžiaga nuolat juda. Kaip atstumas nuo žemės pluta link šerdies mantijos medžiaga pereina į tankesnę būseną.

Iš išorės mantiją dengia žemės pluta – tvirtas išorinis apvalkalas. Jo storis svyruoja nuo kelių kilometrų po vandenynais iki kelių dešimčių kilometrų kalnų grandinėse. Žemės pluta sudaro tik 0,5 proc. bendros masės mūsų planetos. Žievės sudėtyje yra silicio, geležies, aliuminio oksidų, šarminių metalų. Žemyninė pluta suskirstyta į tris sluoksnius: nuosėdinį, granitinį ir bazaltinį. Vandenyno pluta susideda iš nuosėdinių ir bazaltinių sluoksnių.

Žemės litosferą sudaro žemės pluta kartu su viršutiniu mantijos sluoksniu. Litosfera susideda iš tektoninių litosferos plokštės, kurios, atrodo, „slenka“ palei astenosferą 20–75 mm greičiu per metus. Litosferos plokštės, judančios viena kitos atžvilgiu, yra skirtingo dydžio, o judėjimo kinematiką lemia plokščių tektonika.

ŽEMĖS MAGNETIZMAS, JO REIKŠMĖ. ŽEMĖS MAGNETIZMO ELEMENTAI.

Žemė yra didžiulis magnetas su šiauriniu NM ir pietų SM poliais. Be to magnetiniai poliai jos ne tik nesutampa su tikrosiomis ar geografinėmis, bet ir, kaip rodo stebėjimai, laikui bėgant keičiasi jų vieta.

Jėga, kuria Žemės magnetinis laukas veikia tam tikrame lauke esantį magnetinės masės vienetą, vadinama magnetinio lauko stiprumas ir jam būdingas vektorius, nukreiptas į bet kurį žemės magnetinio lauko tašką išilgai jėgos linijų liestinių.

Žemiškojo magnetizmo jėga, veikianti bet kuriame taške bendras atvejis gali būti skaidomas į du komponentus – horizontalų ir vertikalią.

Visi žemės magnetizmo elementai laikui bėgant kinta, todėl žemėlapiai veda į konkrečius metus ir nurodomi kasmetiniais žemės magnetizmo elementų pokyčiais.

Magnetinė deklinacija navigacijoje turi didžiausia vertė, nes į tai reikia atsižvelgti nustatant tikrąsias kryptis jūroje naudojant magnetinį kompasą.

Magnetinio kompaso veikimas pagrįstas Žemės magnetinio lauko naudojimu, o magnetinio kompaso adata, pritvirtinta ant vertikalioji ašis, praktiškai turi vieną laisvės laipsnį aplink šią ašį ir yra nustatytas horizontaliosios žemės magnetizmo sudedamosios dalies kryptimi. Šio komponento reikšmė nustatoma pagal išraišką H = T cos 0 (žr. 12 pav.), ir ji apibūdina jėgos, laikančios kompaso adatą magnetinio dienovidinio plokštumoje, dydį.

ŽEMĖS MAGNETIZMAS (geomagnetizmas), Žemės ir arti Žemės magnetinis laukas kosminė erdvė; Geofizikos šaka, tirianti Žemės magnetinį lauką ir su juo susijusius reiškinius (magnetizmas akmenys, telūrinės srovės, auroras, srovės Žemės jonosferoje ir magnetosferoje).

Žemės magnetinio lauko tyrimo istorija. Magnetizmo egzistavimas buvo žinomas nuo seniausių laikų. Manoma, kad pirmasis kompasas pasirodė Kinijoje (jo atsiradimo data ginčijama). XV amžiaus pabaigoje H. Kolumbo kelionės metu buvo nustatyta, kad skirtinguose Žemės paviršiaus taškuose magnetinė deklinacija yra skirtinga. Šis atradimas pažymėjo žemės magnetizmo mokslo raidos pradžią. 1581 metais anglų tyrinėtojas R. Normanas pasiūlė, kad kompaso adatą tam tikru būdu pasuktų jėgos, kurių šaltinis yra po Žemės paviršiumi. Kitas reikšmingas žingsnis buvo 1600 metais pasirodžiusi W. Gilbert knyga „On the Magnet, magnetiniai kūnai ir apie didįjį magnetą – Žemę“, kur buvo pateikta mintis apie antžeminio magnetizmo priežastis. 1785 m. buvo pradėtas kurti magnetinio lauko stiprumo matavimo metodas, pagrįstas C. Coulomb pasiūlytu sukimo momento metodu. 1839 metais K. Gaussas teoriškai pagrindė planetos magnetinio lauko vektoriaus horizontaliosios dedamosios matavimo metodą. XX amžiaus pradžioje buvo nustatytas ryšys tarp Žemės magnetinio lauko ir jos sandaros.

Stebėjimų metu buvo nustatyta, kad Žemės rutulio įmagnetinimas yra daugmaž vienodas, o Žemės magnetinė ašis artima jos sukimosi ašiai. Nepaisant santykinai didelis tūris eksperimentiniai duomenys ir daugybė teoriniai tyrimai, antžeminio magnetizmo kilmės klausimas nebuvo iki galo išspręstas. Iki XXI amžiaus pradžios pastebėtos Žemės magnetinio lauko savybės pradėtos sieti su fiziniu hidromagnetinio dinamo mechanizmu (žr. Magnetinė hidrodinamika), pagal kurį pradinis magnetinis laukas, prasiskverbęs į Žemės šerdį iš tarpplanetinės erdvės. gali sustiprėti ir susilpnėti dėl materijos judėjimo skystojoje planetos šerdyje. Norint sustiprinti lauką, pakanka tam tikros tokio judėjimo asimetrijos. Stiprinimo procesas tęsiasi tol, kol terpės šildymo nuostolių padidėjimas dėl srovės stiprumo padidėjimo subalansuoja energijos antplūdį, gaunamą dėl jos hidrodinaminio judėjimo. Panašus efektas pastebimas generuojant elektros srovę ir magnetinį lauką savaime sužadinamame dinamo stulpelyje.

Žemės magnetinio lauko stiprumas. Bet kurio magnetinio lauko charakteristika yra jo intensyvumo vektorius H - reikšmė, kuri nepriklauso nuo terpės ir yra skaitine prasme lygi magnetinei indukcijai vakuume. Pačios Žemės magnetinis laukas (geomagnetinis laukas) yra sukurtų laukų suma įvairių šaltinių. Visuotinai pripažįstama, kad planetos paviršiuje magnetinis laukas H T susideda iš: lauko, susidarančio dėl vienodo Žemės rutulio įmagnetinimo (dipolio laukas, H 0); laukas, susijęs su žemės rutulio giliųjų sluoksnių nevienalytiškumu (globalinių anomalijų laukas, H a); laukas dėl įmagnetinimo viršutinės dalysžemės pluta (H k); vadinamas laukas išorinių priežasčių(N V); variacijų laukai (δН), taip pat susiję su šaltiniais, esančiais už Žemės rutulio: Н Т = Н о + Н к + Н а + Н в + δН. Laukų H 0 + H k suma sudaro pagrindinį Žemės magnetinį lauką. Jo indėlis į lauką, stebimą planetos paviršiuje, yra daugiau nei 95%. Anomalinis H a laukas (H a indėlis į H t yra apie 4%) yra padalintas į regioninio pobūdžio lauką (regioninė anomalija), besitęsiančią iki dideli plotai, ir vietinio pobūdžio laukas (vietinė anomalija). Laukų H 0 + N k + N a suma dažnai vadinama normaliuoju lauku (H n). Kadangi H in yra mažas, lyginant su H o ir H k (apie 1 % H t), normalusis laukas praktiškai sutampa su pagrindiniu magnetiniu lauku. Faktiškai stebimas laukas (atėmus variacijų lauką δH) yra normaliųjų ir anomalių magnetinių laukų suma: N t = N n + H a. Žemės paviršiaus lauko padalijimo į šias dvi dalis problema neaiški, nes padalijimas gali būti atliktas begalinis skaičius būdais. Norint vienareikšmiškai išspręsti šią problemą, būtina informacija apie kiekvieno Žemės magnetinio lauko komponento šaltinius. Iki XXI amžiaus pradžios buvo nustatyta, kad anomalinio magnetinio lauko šaltiniai yra įmagnetintos uolienos, esančios mažame gylyje, palyginti su Žemės spinduliu. Pagrindinio magnetinio lauko šaltinis yra daugiau nei pusės Žemės spindulio gylyje. Daugybė eksperimentinių duomenų leidžia mums sukurti matematinis modelisŽemės magnetinis laukas, pagrįstas oficialiu jo struktūros tyrimu.

Žemės magnetizmo elementai. Norėdami išskaidyti vektorių Ht į komponentus, jie paprastai naudoja stačiakampė sistema koordinuoja su pradžia lauko matavimo taške O (pav.). Šioje sistemoje Ox ašis yra orientuota išilgai geografinio dienovidinio į šiaurę, Oy ašis orientuota išilgai lygiagretės į rytus, o Oz ašis nukreipta iš viršaus į apačią į Žemės rutulio centrą. HT projekcija į Ox ašį vadinama šiaurine lauko komponente, projekcija į Oy ašį yra rytinė, o projekcija į Oz ašį yra vertikalioji; jie atitinkamai žymimi X, Y, Z. H t projekcija į xy plokštumą žymima H ir vadinama horizontalia lauko dedamoji. Vertikali plokštuma, einanti per vektorių H t ir Ozo ašį, vadinama magnetinio dienovidinio plokštuma, o kampas tarp geografinio ir magnetinio dienovidinio – magnetine deklinacija, žymima D. Jei vektorius H nukrypsta nuo krypties Jaučio ašis į rytus, deklinacija bus teigiama (rytinė deklinacija), o jei į vakarus - neigiama (vakarų deklinacija). Kampas tarp vektorių Н ir Нт magnetinio dienovidinio plokštumoje vadinamas magnetiniu polinkiu ir žymimas I. Pokrypis I yra teigiamas, kai vektorius Нт nukreiptas žemyn nuo žemės paviršiaus, kuris atsiranda šiauriniame Žemės pusrutulyje ir yra neigiamas, kai Ht nukreiptas aukštyn, tai yra Pietų pusrutulis. Deklinacija, nuolydis, horizontalūs, vertikalūs, šiauriniai, rytiniai komponentai vadinami antžeminio magnetizmo elementais, kuriuos galima laikyti vektoriaus Ht pabaigos koordinatėmis. įvairios sistemos koordinatės (stačiakampės, cilindrinės ir sferinės).

Nė vienas iš žemiškojo magnetizmo elementų laikui bėgant neišlieka pastovus: jų dydis kinta kas valandą ir kiekvienais metais. Tokie pokyčiai vadinami antžeminio magnetizmo elementų variacijomis (žr. Magnetiniai kitimai). Pokyčiai, atsirandantys per trumpą laiką (apie parą), yra periodiški; jų periodai, amplitudės ir fazės itin įvairūs. Elementų vidutinių metinių verčių pokyčiai yra monotoniški; jų periodiškumas atsiskleidžia tik po labai ilgo stebėjimo laikotarpio (daugelio dešimčių ir šimtų metų eilės). Lėti magnetinės indukcijos kitimai vadinami pasaulietiniais svyravimais; jų vertė apie 10 -8 T/metus. Pasaulietinės elementų svyravimai yra susiję su lauko šaltiniais, esančiais Žemės rutulio viduje, ir atsiranda dėl tų pačių priežasčių, kaip ir patį Žemės magnetinį lauką. Laikinus periodinio pobūdžio pokyčius sukelia elektros srovės artimoje žemei aplinkoje (žr. Jonosfera, Magnetosfera) ir jų amplitudė labai skiriasi.

Šiuolaikiniai Žemės magnetinio lauko tyrimai. Iki XXI amžiaus pradžios buvo įprasta nustatyti šias priežastis, sukeliančias žemės magnetizmą. Pagrindinio magnetinio lauko ir pasaulietinių jo variacijų šaltinis yra planetos šerdyje. Anomalų lauką sukelia šaltinių derinys plonoje viršutinis sluoksnis, vadinamas magnetiškai aktyviu Žemės apvalkalu. Išorinis laukas yra susietas su šaltiniais artimoje Žemės erdvėje. Išorinės kilmės laukas vadinamas kintamuoju elektromagnetinis laukasŽemė, nes ji ne tik magnetinė, bet ir elektrinė. Pagrindiniai ir anomalūs laukai dažnai jungiami į bendrą terminą „pastovius geomagnetinis laukas“.

Pagrindinis studijų metodas geomagnetinis laukas- tiesioginis magnetinio lauko pasiskirstymo ir jo pokyčių Žemės paviršiuje ir artimoje Žemės erdvėje stebėjimas. Stebėjimai yra susiję su antžeminio magnetizmo elementų matavimais įvairiuose erdvės taškuose ir vadinami magnetiniais tyrimais. Pagal filmavimo vietą jie skirstomi į antžeminius, jūrinius (hidromagnetinius), ore esančius (aeromagnetinius) ir palydovinius. Atsižvelgiant į teritorijos, kurią apima tyrimas, dydį, išskiriami pasauliniai, regioniniai ir vietiniai tyrimai. Pagal matuojamus elementus tyrimai skirstomi į modulinius (T-tyrimai, kuriuose matuojamas lauko vektoriaus modulis) ir komponentinius (matuojamas tik vienas ar keli šio vektoriaus komponentai).

Žemės magnetiniam laukui įtakos turi saulės plazmos srautas – saulės vėjas. Dėl saulės vėjo sąveikos su Žemės magnetiniu lauku susidaro artimo Žemės magnetinio lauko išorinė riba (magnetopauzė), ribojanti Žemės magnetosferą. Magnetosferos forma nuolat kinta veikiant saulės vėjui, kurio dalis energijos prasiskverbia į ją ir perduodama į dabartines sistemas, egzistuojančias artimoje žemei erdvėje. Žemės magnetinio lauko pokyčiai laikui bėgant, atsirandantys dėl šių srovių sistemų veikimo, vadinami geomagnetinėmis variacijomis ir skiriasi tiek trukme, tiek lokalizacija. Yra daug įvairių tipų laikini variantai, kurių kiekvienas turi savo morfologiją. Veikiant saulės vėjui, Žemės magnetinis laukas iškreipiamas ir įgauna „taką“ Saulės kryptimi, kuris tęsiasi šimtus tūkstančių kilometrų, išeina už Mėnulio orbitos.

Dipolis magnetinis momentasŽemė yra apie 8·10 22 A·m 2 ir nuolat mažėja. Vidutinė geomagnetinio lauko indukcija planetos paviršiuje yra apie 5·10 -5 T. Pagrindinis Žemės magnetinis laukas (mažesniu nei trys spinduliaiŽemė nuo jos centro) yra artima ekvivalento laukui magnetinis dipolis, kurio centras Žemės centro atžvilgiu pasislinkęs maždaug 500 km taško, kurio koordinatės yra 18°, kryptimi. šiaurės platumos ir 147,8° rytų ilgumos. Šio dipolio ašis į Žemės sukimosi ašį pasvirusi 11,5°. Geomagnetiniai poliai yra atskirti tuo pačiu kampu nuo atitinkamų geografinių polių. Be to, pietinis geomagnetinis polius yra šiauriniame pusrutulyje.

Didelio masto žemės magnetizmo elementų pokyčių stebėjimai atliekami magnetinėse observatorijose, kurios sudaro pasaulinį tinklą. Geomagnetinio lauko kitimai fiksuojami specialiais instrumentais, matavimo duomenys apdorojami ir siunčiami į pasaulio duomenų rinkimo centrus. Už vizualinis vaizdavimasŽemės magnetizmo elementų erdvinio pasiskirstymo nuotraukos, izoliuotų linijų žemėlapių sudarymas, tai yra kreivės, jungiančios taškus žemėlapyje su tos pačios vertybės vienas ar kitas žemiškojo magnetizmo elementas (žr. žemėlapius). Kreivės, jungiančios vienodų magnetinių deklinacijų taškus, vadinamos izogonais, identiškų magnetinių pokrypių kreivės – izoklinomis, o identiškos horizontalios arba vertikalios, šiaurinės ar rytinės vektoriaus Ht dedamosios – atitinkamų komponentų izodinamika. Vienodų lauko pokyčių linijos paprastai vadinamos izoporomis; vienodų lauko verčių linijos (anomaliuose lauko žemėlapiuose) yra izoanomalijos.

Žemės magnetizmo tyrimų rezultatai naudojami tiriant Žemę ir artimą Žemės erdvę. Uolienų įmagnetinimo intensyvumo ir krypties matavimai leidžia spręsti apie geomagnetinio lauko pokyčius laikui bėgant, o tai yra pagrindinė informacija nustatant jų amžių ir plėtojant litosferos plokščių teoriją. Duomenys apie geomagnetinius pokyčius naudojami magnetiniam mineralų tyrinėjimui. Netoli Žemės esančioje erdvėje, tūkstančio ar daugiau kilometrų atstumu nuo Žemės paviršiaus, jos magnetinis laukas nukrypsta kosminiai spinduliai saugantis visą planetos gyvybę nuo stiprios spinduliuotės.

Lit.: Yanovsky B. M. Žemės magnetizmas. L., 1978; Kalinin Yu D. Pasaulietinės geomagnetinės variacijos. Novosibirskas, 1984 m.; Kolesova V.I. Analizės metodai magnetinė kartografija. M., 1985; Parkinsonas W. Geomagnetizmo įvadas. M., 1986 m.

Magnetiniu požiūriu Žemė yra didžiulio dydžio, bet silpno stiprumo magnetas su dviem poliais.

Žemės magnetiniai poliai yra gana arti geografinių. Stebėjimai rodo, kad magnetiniai poliai nestovi vietoje,
ir palaipsniui keisti savo padėtį geografinių ašigalių atžvilgiu. Taigi 1600 m. šiaurinis magnetinis ašigalis buvo nutolęs 1300 km nuo geografinio, o šiuo metu jis yra maždaug už 2000 km. Geografinės koordinatės magnetiniai poliai 1965 m. buvo: šiaurei = 72° Š, ? = 96° vakarų, pietuose? = 70° S, ? =150° rytų.

Manoma, kad teigiamas magnetizmas telkiasi pietiniame magnetiniame poliuje, o neigiamas – šiaurėje. Erdvė aplink Žemę yra persmelkta magnetinių jėgų linijų, kylančių iš pietinio magnetinio poliaus, apskriejančios visą Žemės rutulį ir užsidarančios šiaurėje (Pav.)

Žemės magnetinis laukas kiekviename taške apibūdinamas jo stiprumo dydžiu T , t.y., jėga, kuri veikia teigiamo magnetizmo vienetą, ir šios jėgos kryptis. Vektorius T
nukreiptas tangentiškai į elektros linija. Todėl, jei tam tikru momentu A uždėkite laisvai pakabintą magnetinę adatą, jos ašis bus vektoriaus kryptimi T . Tokiu atveju magnetinė adata bus pasvirusi horizonto plokštumos atžvilgiu ir atmetama
toliau nuo tikrojo dienovidinio plokštumos.

Vertikalus kampas tarp laisvai pakabintos magnetinės adatos ašies ir horizontalios plokštumos vadinamas magnetiniu kaupimu aš . Ties magnetiniais poliais polinkis yra didžiausias ir lygus 90° tolstant nuo polių, jis mažėja, pavyzdžiui, Murmanske 77°, Odesoje 62° ir t.t., kol pasiekia 0°; Taškų rinkinys žemės paviršiuje, kur magnetinis polinkis lygus 0, vadinamas magnetiniu pusiauju. Magnetinis ekvatorius yra netaisyklinga kreivė, kertanti žemės pusiaują dviejuose taškuose.

Vertikali plokštuma, einanti per laisvai kabančios magnetinės adatos ašį, vadinama magnetinio dienovidinio plokštuma. Sankirtoje su tikrojo horizonto plokštuma ši plokštuma sudaro magnetinio dienovidinio liniją arba tiesiog magnetinį dienovidinį N M -S M.

Apskritai magnetinio dienovidinio plokštuma nesutampa su tikrojo dienovidinio plokštuma. Kampas, kuriuo magnetinio dienovidinio plokštuma nukrypsta nuo tikrojo dienovidinio plokštumos tam tikrame žemės paviršiaus taške, vadinamas magnetine deklinacija. d.

Magnetinė deklinacija matuojama horizonto plokštumoje nuo tikrojo dienovidinio šiaurinės dalies iki Ost arba V iki šiaurinės magnetinio dienovidinio dalies. Tuo pačiu metu, jei šiaurinė dalis magnetinis dienovidinis nukrypsta nuo tikrojo dienovidinio iki E, tada deklinacijai priskiriamas pavadinimas E (šerdis) arba "pliuso" ženklas, jei iki W, tada W (pasiuntinys) arba "minuso" ženklas. (ryžiai)

Magnetinės deklinacijos vertė skirtingus taškusŽemės paviršius kitoks. Daugumoje pasaulio laivybos vietų jis svyruoja nuo 0 iki 25°, tačiau didelėse platumose, vietose, esančiose arti magnetinių polių, gali siekti kelias dešimtis laipsnių, o tarp tų pačių magnetinių ir geografiniai poliai 180°.

Visa žemės magnetizmo jėga T galima išdėstyti horizontaliai N ir vertikaliai Z komponentai (pav.) Horizontalus komponentas N nustato magnetinę adatą magnetinio dienovidinio plokštumoje ir išlaiko ją šioje padėtyje. Iš formulių aišku, kad ties magnetiniu pusiauju, kur polinkis aš = 0, horizontalioji dedamoji turi didžiausią reikšmę, t.y. N - T ir vertikaliai Z = 0. Todėl sąlygos magnetiniam kompasui veikti ties pusiauju ir šalia jo yra pačios palankiausios. Magnetiniuose poliuose, kur I = 90°, N = 0,a Z = T , magnetinis kompasas neveikia.

Kiekiai T , aš , d , N Ir Z vadinami antžeminio magnetizmo elementais, iš kurių svarbiausia navigacijai yra magnetinė deklinacija d .

Žemės magnetizmo elementai

Visa Žemė yra didžiulis sferinis magnetas. Bet kuriame Žemę ir jos paviršių supančios erdvės taške aptinkamas magnetinių jėgos linijų veikimas. Kitaip tariant, Žemę supančioje erdvėje sukuriamas magnetinis laukas, kurio jėgos linijos parodytos 19.1 pav. Šiaurės magnetinis polius yra pietiniame geografiniame poliuje, o pietinis magnetinis polius yra šiaurėje. Žemės magnetinis laukas yra nukreiptas horizontaliai į pusiaują, o vertikaliai į magnetinius polius. Kituose žemės paviršiaus taškuose žemės magnetinis laukas yra nukreiptas tam tikru kampu.

Magnetinio lauko egzistavimą bet kuriame Žemės taške galima nustatyti naudojant magnetinę adatą. Jei pakabinsite magnetinę adatą N.S. ant sriegio L(19.2 pav.), kad pakabos taškas sutaptų su rodyklės svorio centru, tada rodyklė bus sumontuota Žemės magnetinio lauko jėgos linijos liestinės kryptimi. Šiauriniame pusrutulyje pietinis galas bus pasviręs į Žemę, o rodyklės ašis sudarys pasvirimo kampą su horizontu q(prie magnetinio pusiaujo pokrypis lygus 0). Vertikali plokštuma, kurioje yra rodyklės ašis, vadinama magnetinio dienovidinio plokštuma. Visos magnetinių meridianų plokštumos susikerta tiesia linija N.S., o magnetinių meridianų pėdsakai Žemės paviršiuje susilieja ties magnetiniais poliais N Ir S. Kadangi magnetiniai poliai nesutampa su geografiniais poliais, adatos ašis nukryps nuo geografinio dienovidinio.

Magnetinis laukas apskrito srovė

Pagal teoriją magnetinio lauko stiprumas centre APIE, sukurtas ilgio elementu dl apskritas posūkis su spinduliu R, kuriuo teka srovė aš, gali būti nustatytas pagal Biot-Savart-Laplace dėsnį

, (19.1)

Ir vektorinis įrašymas atrodo šis įstatymas

.

Šioje išraiškoje: r– iš laidininko elemento nubrėžto spindulio vektoriaus modulis dlį atitinkamą lauko tašką; 1/4 p- proporcingumo koeficientas formulės užrašymui SI vienetų sistemoje.

Nagrinėjamame pavyzdyje spindulio vektorius yra statmenas dabartiniam elementui ir modulyje lygus spinduliui pasukti, taigi

Ir

(19.2)

Magnetinio lauko stiprumo vektorius nukreiptas statmenai piešimo plokštumai, kurioje yra vektoriai ir, ir yra orientuotas pagal gimleto taisyklę.

Visi taške sukurti magnetinių laukų vektoriai APIE skirtingos apskritos ritės su srove atkarpos, nukreiptos viena kryptimi, statmenos brėžinio plokštumai.

Todėl gauto lauko stiprumas taške APIE galima apskaičiuoti taip:

. (19.3)

Magnetinio lauko stiprumas SI sistemoje matuojamas Transporto priemonė.