Kam reikalingas Žemės magnetinis laukas, sužinosite iš šio straipsnio.

Kokia yra Žemės magnetinio lauko vertė?

Visų pirma, jis apsaugo dirbtinius palydovus ir planetos gyventojus nuo dalelių iš kosmoso veikimo. Tai yra įkrautos, jonizuotos saulės vėjo dalelės. Kai jie patenka į mūsų atmosferą, magnetinis laukas keičia jų trajektoriją ir nukreipia juos lauko linija.

Be to, savo magnetinio lauko dėka įžengėme į naujų technologijų erą. Visi modernūs, pažangūs įrenginiai, veikiantys naudojant įvairius atminties saugojimo įrenginius (diskus, korteles), tiesiogiai priklauso nuo magnetinio lauko. Jo įtampa ir stabilumas tiesiogiai veikia absoliučiai visą informaciją, kompiuterių sistemos, nes visa informacija, reikalinga tinkamam jų veikimui, yra magnetinėje laikmenoje.

Todėl galime drąsiai teigti, kad šiuolaikinės civilizacijos klestėjimas, jos technologijų „gyvybingumas“ labai priklauso nuo mūsų planetos magnetinio lauko būklės.

Kas yra Žemės magnetinis laukas?

Žemės magnetinis laukas yra plotas aplink planetą, kuriame veikia magnetinės jėgos.

Kalbant apie jo kilmę, ši problema dar nėra galutinai išspręsta. Tačiau dauguma tyrinėtojų yra linkę manyti, kad mūsų planetos magnetinis laukas yra skolingas savo branduoliui. Jis susideda iš vidinės kietos ir išorinės skystos dalies. Žemės sukimasis prisideda prie nuolatinių srovių skystoje šerdyje. Ir tai lemia magnetinio lauko atsiradimą aplink juos.

Dauguma Saulės sistemos planetų turi vienokį ar kitokį magnetinį lauką. Jei sudėsite juos į eilę mažėjančio magnetinio dipolio momento tvarka, gausite tokį vaizdą: Jupiteris, Saturnas, Žemė, Merkurijus ir Marsas. Pagrindinė priežastis jo atsiradimas yra skystos šerdies buvimas.

Žemės magnetinis laukas yra darinys, kurį sukuria planetos viduje esantys šaltiniai. Tai yra atitinkamo geofizikos skyriaus tyrimo objektas. Toliau pažvelkime atidžiau, kas yra Žemės magnetinis laukas ir kaip jis susidaro.

Bendra informacija

Netoli Žemės paviršiaus, maždaug trijų spindulių atstumu, magnetinio lauko jėgos linijos yra išilgai „dviejų polinių krūvių“. Čia yra sritis, vadinama „plazmos sfera“. Didėjant atstumui nuo planetos paviršiaus, didėja jonizuotų dalelių srauto iš Saulės vainiko įtaka. Tai veda prie magnetosferos suspaudimo iš Saulės pusės ir, priešingai, Žemės magnetinis laukas yra ištemptas iš priešingos, šešėlinės pusės.

Plazmos sfera

Kryptingų dalelių kryptingas judėjimas viršutiniuose atmosferos sluoksniuose (jonosferoje) daro pastebimą poveikį Žemės paviršiaus magnetiniam laukui. Pastarojo vieta yra šimtas kilometrų ir aukščiau nuo planetos paviršiaus. Žemės magnetinis laukas sulaiko plazmosferą. Tačiau jo struktūra labai priklauso nuo saulės vėjo aktyvumo ir sąveikos su ribojančiu sluoksniu. O magnetinių audrų dažnį mūsų planetoje lemia blyksniai Saulėje.

Terminologija

Yra sąvoka „Žemės magnetinė ašis“. Tai tiesi linija, einanti per atitinkamus planetos polius. „Magnetinis ekvatorius“ yra didelis plokštumos, statmenos šiai ašiai, apskritimas. Ant jo esantis vektorius turi kryptį, artimą horizontaliai. Vidutinis Žemės magnetinio lauko stiprumas labai priklauso nuo geografinės padėties. Jis apytiksliai lygus 0,5 Oe, tai yra 40 A/m. Ties magnetiniu pusiauju tas pats rodiklis yra maždaug 0,34 Oe, o prie ašigalių – arti 0,66 Oe. Kai kuriose planetos anomalijose, pavyzdžiui, Kursko anomalijos ribose, rodiklis padidėja ir siekia 2 Oe. Laukas Sudėtingos struktūros Žemės magnetosferos linijos, projektuojamos į jos paviršių ir susilieja jos pačiose poliuose, vadinamos „magnetiniais dienovidiniais“.

Įvykio pobūdis. Prielaidos ir spėjimai

Neseniai prielaida apie ryšį tarp Žemės magnetosferos atsiradimo ir srovės srauto skysto metalo šerdyje, esančioje ketvirtadalio iki trečdalio mūsų planetos spindulio atstumu, įgijo teisę egzistuoti. Mokslininkai taip pat daro prielaidą apie vadinamąsias "telūrines sroves", tekančios šalia žemės plutos. Reikia pasakyti, kad laikui bėgant vyksta formavimosi transformacija. Žemės magnetinis laukas per pastaruosius šimtą aštuoniasdešimt metų pasikeitė kelis kartus. Tai užfiksuota vandenyno plutoje, ir tai liudija liekamosios magnetizacijos tyrimai. Lyginant teritorijas abiejose vandenyno keterų pusėse, nustatomas šių sričių divergencijos laikas.

Žemės magnetinio poliaus poslinkis

Šių planetos dalių padėtis nėra pastovi. Jų pasislinkimo faktas fiksuojamas nuo XIX amžiaus pabaigos. Pietų pusrutulyje per tą laiką magnetinis polius pasislinko 900 km ir atsidūrė Indijos vandenyne. Panašūs procesai vyksta ir šiaurinėje dalyje. Čia ašigalis juda magnetinės anomalijos Rytų Sibire link. Nuo 1973 iki 1994 m. atstumas, kuriuo aikštelė čia persikėlė, buvo 270 km. Šie iš anksto apskaičiuoti duomenys vėliau buvo patvirtinti matavimais. Naujausiais duomenimis, Šiaurės pusrutulio magnetinio poliaus judėjimo greitis gerokai padidėjo. Jis išaugo nuo 10 km/metus praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje iki 60 km/metus šio amžiaus pradžioje. Tuo pačiu metu žemės magnetinio lauko stiprumas mažėja netolygiai. Taigi per pastaruosius 22 metus kai kur sumažėjo 1,7 proc., o kai kur 10 proc., nors yra ir vietovių, kur, priešingai, padidėjo. Magnetinių polių poslinkio pagreitis (maždaug 3 km per metus) leidžia manyti, kad šiandien stebimas jų judėjimas yra ne ekskursija, o dar viena inversija.

Tai netiesiogiai patvirtina vadinamųjų „poliarinių tarpų“ padidėjimas magnetosferos pietuose ir šiaurėje. Jonizuota Saulės vainiko ir kosmoso medžiaga greitai prasiskverbia į atsirandančius išsiplėtimus. Dėl to Žemės žiediniuose poliariniuose regionuose surenkama vis daugiau energijos, kuri savaime yra kupina papildomo poliarinių ledo dangtelių šildymo.

Koordinatės

Kosminių spindulių moksle naudojamos geomagnetinio lauko koordinatės, pavadintos mokslininko McIlwaino vardu. Jis pirmasis pasiūlė juos naudoti, nes jie yra pagrįsti modifikuotomis įkrautų elementų aktyvumo magnetiniame lauke versijomis. Taškui naudojamos dvi koordinatės (L, B). Jie apibūdina magnetinį apvalkalą (McIlwain parametras) ir lauko indukciją L. Pastaroji yra parametras, lygus sferos vidutinio atstumo nuo planetos centro ir jos spindulio santykiui.

"Magnetinis polinkis"

Prieš kelis tūkstančius metų kinai padarė nuostabų atradimą. Jie nustatė, kad įmagnetinti objektai gali būti išdėstyti tam tikra kryptimi. O XVI amžiaus viduryje vokiečių mokslininkas Georgas Cartmannas padarė dar vienas atradimasšioje srityje. Taip atsirado sąvoka „magnetinis polinkis“. Šis pavadinimas reiškia rodyklės nuokrypio aukštyn arba žemyn nuo horizontalios plokštumos kampą, veikiant planetos magnetosferai.

Iš tyrinėjimų istorijos

Šiaurinio magnetinio pusiaujo regione, kuris skiriasi nuo geografinio pusiaujo, šiaurinis galas juda žemyn, o pietinis, atvirkščiai, aukštyn. 1600 metais Anglų gydytojas Williamas Gilbertas pirmasis padarė prielaidas apie Žemės magnetinio lauko buvimą, sukeliantį tam tikrą anksčiau įmagnetintų objektų elgesį. Savo knygoje jis aprašė eksperimentą su rutuliu su geležine strėle. Atlikęs savo tyrimus, jis padarė išvadą, kad Žemė yra didelis magnetas. Anglų astronomas Henry Gellibrant taip pat atliko eksperimentus. Atlikęs savo stebėjimus, jis padarė išvadą, kad Žemės magnetinis laukas kinta lėtai.

José de Acosta aprašė galimybę naudoti kompasą. Jis taip pat nustatė, kuo skiriasi magnetinis ir Šiaurės ašigaliai, ir jo garsioji istorija(1590) buvo pagrįsta tiesių be magnetinio įlinkio teorija. Kristupas Kolumbas taip pat svariai prisidėjo prie nagrinėjamos problemos tyrimo. Jis buvo atsakingas už magnetinės deklinacijos kintamumo atradimą. Transformacijos priklauso nuo geografinių koordinačių pasikeitimų. Magnetinė deklinacija – tai adatos nukrypimo nuo šiaurės-pietų krypties kampas. Ryšium su Kolumbo atradimu, suaktyvėjo tyrimai. Informacija apie tai, kas yra Žemės magnetinis laukas, navigatoriams buvo nepaprastai reikalinga. Prie šios problemos dirbo ir M.V.Lomonosovas. Norėdami ištirti žemės magnetizmą, jis rekomendavo atlikti sisteminius stebėjimus naudojant nuolatinius taškus (panašiai kaip observatorijose). Taip pat labai svarbu, anot Lomonosovo, tai padaryti jūroje. Ši didžiojo mokslininko idėja buvo įgyvendinta Rusijoje po šešiasdešimties metų. Magnetinio ašigalio atradimas Kanados archipelage priklauso poliariniam tyrinėtojui anglui Johnui Rossui (1831). Ir 1841 m. jis atrado kitą planetos ašigalį, bet Antarktidoje. Hipotezę apie Žemės magnetinio lauko kilmę iškėlė Carlas Gaussas. Netrukus jis įrodė, kad didžioji jo dalis yra maitinama iš šaltinio planetos viduje, tačiau nedidelių nukrypimų priežastis yra išorinėje aplinkoje.

Straipsnio turinys

ŽEMĖS MAGNETINIS LAUKAS. Dauguma Saulės sistemos planetų turi vienokio ar kitokio laipsnio magnetinius laukus. Dipolio magnetinio momento mažėjimo tvarka pirmoje vietoje yra Jupiteris ir Saturnas, po to Žemė, Merkurijus ir Marsas, o Žemės magnetinio momento atžvilgiu jų momentų reikšmė yra 20 000, 500, 1, 3 /5000 3/10000. Žemės dipolio magnetinis momentas 1970 metais buvo 7,98 10 25 G/cm 3 (arba 8,3 10 22 A.m 2), per dešimtmetį jis sumažėjo 0,04 10 25 G/cm 3. Vidutinis lauko stiprumas paviršiuje yra apie 0,5 Oe (5·10 –5 T). Pagrindinio Žemės magnetinio lauko forma iki mažesnių nei trijų spindulių atstumų yra artima lygiaverčio magnetinio dipolio laukui. Jo centras Žemės centro atžvilgiu pasislinkęs 18° šiaurės platumos kryptimi. ir 147,8° rytų ilgumos. d) 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. Šiuo metu jis yra netoli Žemės šiaurinio geografinio ašigalio Šiaurės Grenlandijoje. Jo koordinatės j = 78,6 + 0,04° T Š, l = 70,1 + 0,07° T W, čia T yra dešimtmečių skaičius nuo 1970 m. Šiauriniame magnetiniame poliuje j = 75° S, l = 120,4° rytų (Antarktidoje). Tikrosios Žemės magnetinio lauko magnetinio lauko linijos yra vidutiniškai artimos šio dipolio lauko linijoms, nuo jų skiriasi vietiniais nelygumais, susijusiais su įmagnetintų uolienų buvimu plutoje. Dėl pasaulietinių svyravimų geomagnetinis polius precesuoja geografinio poliaus atžvilgiu maždaug 1200 metų laikotarpiu. Dideliais atstumais Žemės magnetinis laukas yra asimetriškas. Veikiamas iš Saulės sklindančio plazmos srauto (saulės vėjo), Žemės magnetinis laukas iškraipomas ir įgauna „taką“ Saulės kryptimi, kuris tęsiasi šimtus tūkstančių kilometrų, išeina už Žemės orbitos ribų. Mėnulis.

Speciali geofizikos šaka, tirianti Žemės magnetinio lauko kilmę ir prigimtį, vadinama geomagnetizmu. Geomagnetizmas nagrinėja pagrindinio nuolatinio komponento atsiradimo ir evoliucijos problemas geomagnetinis laukas, kintamojo komponento pobūdis (apie 1% pagrindinio lauko), taip pat magnetosferos struktūra - viršutiniai įmagnetinti plazmos sluoksniai žemės atmosfera, sąveikaujantis su saulės vėju ir apsaugoti Žemę nuo prasiskverbiančios kosminės spinduliuotės. Svarbi užduotis yra ištirti geomagnetinio lauko kitimo modelius, nes juos sukelia išoriniai poveikiai, pirmiausia susiję su saulės aktyvumu. .

Magnetinio lauko kilmė.

Stebėtos Žemės magnetinio lauko savybės atitinka mintį, kad jis atsiranda dėl hidromagnetinio dinamo mechanizmo. Šio proceso metu pradinis magnetinis laukas sustiprėja dėl elektrai laidžios medžiagos judėjimo (dažniausiai konvekcinio arba turbulentinio) skystoje planetos šerdyje arba žvaigždės plazmoje. Kelių tūkstančių K medžiagos temperatūroje jos laidumas yra pakankamai didelis, kad net ir silpnai įmagnetintoje terpėje vykstantys konvekciniai judesiai gali sužadinti besikeičiančias elektros sroves, kurios pagal elektromagnetinės indukcijos dėsnius gali sukurti naujus magnetinius laukus. Šių laukų skilimas arba sukuria šiluminę energiją (pagal Džaulio dėsnį), arba sukelia naujų magnetinių laukų atsiradimą. Priklausomai nuo judesių pobūdžio, šie laukai gali susilpninti arba sustiprinti pirminius laukus. Norint sustiprinti lauką, pakanka tam tikros judesių asimetrijos. Taigi būtina hidromagnetinio dinamo sąlyga yra pats judesių buvimas laidžioje terpėje, o pakankama sąlyga yra tam tikros terpės vidinių srautų asimetrijos (spirališkumo) buvimas. Kai šios sąlygos yra įvykdytos, stiprinimo procesas tęsiasi tol, kol nuostoliai dėl Džaulio šilumos, kurie didėja didėjant srovės stiprumui, subalansuoja energijos antplūdį, gaunamą dėl hidrodinaminių judesių.

Dinamo efektas – magnetinių laukų savaiminis sužadinimas ir palaikymas nejudančioje būsenoje dėl laidžios skysčio ar dujų plazmos judėjimo. Jo mechanizmas panašus į elektros srovės ir magnetinio lauko generavimą savaime sužadinamame dinamo variklyje. Pačios Žemės magnetinių Saulės ir planetų laukų, taip pat jų vietinių laukų, pavyzdžiui, saulės dėmių ir aktyvių regionų, kilmė siejama su dinamo efektu.

Geomagnetinio lauko komponentai.

Pačios Žemės magnetinis laukas (geomagnetinis laukas) gali būti suskirstytas į tris pagrindines dalis.

1. Pagrindinis Žemės magnetinis laukas, kuris laikui bėgant patiria lėtus pokyčius (pasaulietines variacijas), kurių periodai nuo 10 iki 10 000 metų, susitelkę 10–20, 60–100, 600–1200 ir 8000 metų intervaluose. Pastarasis yra susijęs su dipolio magnetinio momento pasikeitimu 1,5–2 kartus.

2. Globalinės anomalijos – atskirų sričių, kurių būdingi matmenys iki 10 000 km, intensyvumo nukrypimai nuo ekvivalentinio dipolio iki 20 %. Šiose anomaliose srityse vyksta pasaulietiniai skirtumai, dėl kurių bėgant metams ir šimtmečiams kinta. Anomalijų pavyzdžiai: Brazilijos, Kanados, Sibiro, Kursko. Pasaulietiškų variacijų metu pasaulinės anomalijos pasislenka, suyra ir vėl iškyla. Žemose platumose yra vakarų ilgumos poslinkis 0,2° per metus.

3. Išorinių apvalkalų vietinių regionų magnetiniai laukai, kurių ilgis nuo kelių iki šimtų km. Jie atsiranda dėl uolienų įmagnetinimo viršutinis sluoksnisŽemės, kurias sudaro Žemės pluta ir yra arti paviršiaus. Viena iš galingiausių yra Kursko magnetinė anomalija.

4. Kintamąjį Žemės magnetinį lauką (dar vadinamą išoriniu) lemia šaltiniai, esantys išorėje esančių srovės sistemų pavidalu. žemės paviršiaus ir jos atmosferoje. Pagrindiniai tokių laukų ir jų pokyčių šaltiniai yra korpuskuliniai įmagnetintos plazmos srautai, ateinantys iš Saulės kartu su saulės vėju ir formuojantys Žemės magnetosferos struktūrą bei formą.

Žemės atmosferos magnetinio lauko sandara.

Žemės magnetiniam laukui įtaką daro įmagnetintos saulės plazmos srautas. Dėl sąveikos su Žemės lauku susidaro išorinė artimo Žemės magnetinio lauko riba, vadinama magnetopauze. Tai riboja Žemės magnetosferą. Dėl saulės korpuso srautų įtakos magnetosferos dydis ir forma nuolat kinta, atsiranda kintamasis magnetinis laukas, nulemtas išorinių šaltinių. Jo kintamumas atsirado dėl dabartinių sistemų, besivystančių įvairiuose aukščiuose nuo apatinių jonosferos sluoksnių iki magnetopauzės. Žemės magnetinio lauko pokyčiai laikui bėgant, kuriuos sukelia dėl įvairių priežasčių, vadinamos geomagnetinėmis variacijomis, kurios skiriasi tiek savo trukme, tiek lokalizacija Žemėje ir jos atmosferoje.

Magnetosfera yra artimos Žemės erdvės sritis, valdoma Žemės magnetinio lauko. Magnetosfera susidaro dėl saulės vėjo sąveikos su viršutinių atmosferos sluoksnių plazma ir Žemės magnetiniu lauku. Magnetosferos forma yra ertmė ir ilga uodega, kurios atkartoja magnetinio lauko linijų formą. Subsalės taškas yra vidutiniškai 10 Žemės spindulių atstumu, o magnetosferos uodega tęsiasi už Mėnulio orbitos. Magnetosferos topologiją lemia saulės plazmos invazijos į magnetosferą sritys ir dabartinių sistemų pobūdis.

Susiformuoja magnetinė uodega Žemės magnetinio lauko jėgos linijos, kylančios iš poliarinių sričių ir saulės vėjo įtakoje besitęsiančios iki šimtų Žemės spindulių nuo Saulės iki naktinės Žemės pusės. Dėl to saulės vėjo ir saulės korpuso srautų plazma, atrodo, teka aplink Žemės magnetosferą, suteikdama jai savotišką uodegos formą. Magnetosferos uodegoje, dideliais atstumais nuo Žemės, susilpnėja Žemės magnetinio lauko stiprumas, taigi ir jų apsauginės savybės, kai kurios saulės plazmos dalelės sugeba prasiskverbti ir patekti į Žemės magnetosferos vidų bei spinduliuotės diržų magnetiniai spąstai. Skverbiasi į galvos dalis magnetosfera į auroros ovalų sritį veikiant besikeičiančiam saulės vėjo ir tarpplanetinio lauko slėgiui, uodega tarnauja kaip vieta, kur susidaro kritulių dalelių srautai, sukeliantys auroras ir auroralines sroves. Magnetosferą nuo tarpplanetinės erdvės skiria magnetopauzė. Išilgai magnetopauzės aplink magnetosferą teka korpuskulinių srautų dalelės. Saulės vėjo įtaka Žemės magnetiniam laukui kartais būna labai stipri. Magnetopauzė – išorinė Žemės (arba planetos) magnetosferos riba, kurioje dinaminis saulės vėjo slėgis yra subalansuotas jo paties magnetinio lauko slėgio. Esant tipiniams saulės vėjo parametrams, posaulio taškas yra 9–11 Žemės spindulių atstumu nuo Žemės centro. Magnetinių trikdžių Žemėje laikotarpiais magnetopauzė gali peržengti geostacionarią orbitą (6,6 Žemės spindulio). Esant silpnam saulės vėjui, posaulio taškas yra 15–20 Žemės spindulių atstumu.

Saulėtas vėjas -

plazmos nutekėjimas iš Saulės vainiko į tarpplanetinę erdvę. Žemės orbitos lygyje saulės vėjo dalelių (protonų ir elektronų) vidutinis greitis yra apie 400 km/s, dalelių skaičius – kelios dešimtys 1 cm 3.

Magnetinė audra.

Vietinės magnetinio lauko charakteristikos kinta ir svyruoja, kartais daug valandų, o vėliau atkuria buvusį lygį. Šis reiškinys vadinamas magnetinė audra. Magnetinės audros dažnai prasideda staiga ir vienu metu visame pasaulyje.

Geomagnetinės variacijos.

Žemės magnetinio lauko pokyčiai laikui bėgant, veikiami įvairių veiksnių, vadinami geomagnetiniais pokyčiais. Skirtumas tarp stebimo magnetinio lauko stiprumo ir jo vidutinės vertės per bet kurį ilgą laikotarpį, pavyzdžiui, mėnesį ar metus, vadinamas geomagnetine variacija. Stebėjimų duomenimis, geomagnetiniai kitimai laikui bėgant kinta nuolat, o tokie pokyčiai dažnai būna periodiški.

Dienos svyravimai. Kasdieniniai geomagnetinio lauko svyravimai vyksta reguliariai, daugiausia dėl srovių Žemės jonosferoje, kurią sukelia Saulės Žemės jonosferos apšvietimo pokyčiai dienos metu.

Netaisyklingos variacijos. Netaisyklingi magnetinio lauko svyravimai atsiranda dėl saulės plazmos srauto (saulės vėjas) Žemės magnetosferoje, taip pat pokyčiai magnetosferoje ir magnetosferos sąveika su jonosfera.

27 dienų variacijos. 27 dienų svyravimai egzistuoja kaip tendencija, kad geomagnetinis aktyvumas kartojasi kas 27 dienas, atitinkantis Saulės sukimosi laikotarpį žemiško stebėtojo atžvilgiu. Šis modelis yra susijęs su ilgaamžių aktyvių Saulės regionų egzistavimu, pastebėtu per keletą saulės apsisukimų. Šis modelis pasireiškia 27 dienų magnetinio aktyvumo ir magnetinių audrų pakartojamumu.

Sezoniniai svyravimai. Sezoniniai magnetinio aktyvumo svyravimai patikimai nustatomi remiantis mėnesio vidutiniais magnetinio aktyvumo duomenimis, gautais apdorojant kelerių metų stebėjimus. Jų amplitudė didėja didėjant bendram magnetiniam aktyvumui. Nustatyta, kad sezoniniai magnetinio aktyvumo kitimai turi du maksimumus, atitinkančius lygiadienių laikotarpius, ir du minimumus, atitinkančius saulėgrįžų periodus. Šių svyravimų priežastis yra aktyvių Saulės regionų susidarymas, sugrupuotas į zonas nuo 10 iki 30° šiaurinių ir pietinių heliografinių platumų. Todėl lygiadienių laikotarpiais, kai sutampa žemės ir Saulės pusiaujo plokštumos, Žemė yra labiausiai jautri aktyvių Saulės sričių veikimui.

11 metų variacijos. Ryšys tarp saulės aktyvumo ir magnetinio aktyvumo aiškiausiai išryškėja lyginant ilgas stebėjimų serijas, 11 metų saulės aktyvumo periodų kartotinius. Geriausiai žinomas saulės aktyvumo matas yra saulės dėmių skaičius. Buvo nustatyta, kad per metus maksimalus kiekis Saulės dėmių magnetinis aktyvumas taip pat pasiekia didžiausią vertę, tačiau magnetinio aktyvumo padidėjimas šiek tiek vėluoja, palyginti su saulės aktyvumo padidėjimu, todėl vidutiniškai šis vėlavimas yra vieneri metai.

Šimtmečius trukusios variacijos– lėti antžeminio magnetizmo elementų svyravimai kelerių metų ar ilgesniais laikotarpiais. Skirtingai nuo dieninių, sezoninių ir kitų išorinės kilmės svyravimų, pasaulietiniai svyravimai yra susiję su šaltiniais, esančiais žemės šerdyje. Pasaulietinių variacijų amplitudė siekia dešimtis nT/metus, o tokių elementų vidutinių metinių verčių pokyčiai vadinami pasaulietine variacija. Pasaulietinių variacijų izoliacijos sutelktos aplink kelis taškus – pasaulietinės variacijos centrus arba židinius, kuriuose pasaulietinės variacijos dydis pasiekia maksimalias reikšmes.

Radiacijos juostos ir kosminiai spinduliai.

Žemės radiacijos juostos yra du artimiausios Žemės erdvės sritys, supančios Žemę uždarų magnetinių spąstų pavidalu.

Juose yra didžiuliai protonų ir elektronų srautai, užfiksuoti Žemės dipolio magnetinio lauko. Žemės magnetinis laukas daro didelę įtaką elektra įkrautoms dalelėms, judančioms artimoje Žemės erdvėje. Pagrindiniai šių dalelių šaltiniai yra du: kosminiai spinduliai, t.y. energingi (nuo 1 iki 12 GeV) elektronai, protonai ir sunkiųjų elementų branduoliai, ateinantys beveik šviesos greičiu, daugiausia iš kitų Galaktikos vietų. Ir mažiau energingų įkrautų dalelių (10 5 –10 6 eV) korpuskuliniai srautai, kuriuos išstumia Saulė. Magnetiniame lauke elektrinės dalelės juda spirale; atrodo, kad dalelės trajektorija yra apsukta aplink cilindrą, kurio ašimi eina jėgos linija. Šio įsivaizduojamo cilindro spindulys priklauso nuo lauko stiprumo ir dalelės energijos. Kuo didesnė dalelės energija, tuo didesnis spindulys (vadinamas Larmoro spinduliu) tam tikram lauko stiprumui. Jei Larmoro spindulys yra daug mažesnis už Žemės spindulį, dalelė nepasiekia jo paviršiaus, o yra užfiksuota Žemės magnetinio lauko. Jei Larmoro spindulys yra daug didesnis už Žemės spindulį, dalelė juda taip, lyg magnetinio lauko nebūtų, dalelės prasiskverbia į Žemės magnetinį lauką pusiaujo regionuose, jei jų energija yra didesnė nei 10 9 eV. Tokios dalelės prasiskverbia į atmosferą ir, susidūrusios su jos atomais, sukelia branduolines transformacijas, kurios gamina tam tikrus antrinių kosminių spindulių kiekius. Šie antriniai kosminiai spinduliai jau aptinkami Žemės paviršiuje. Norint ištirti kosminius spindulius jų pradine forma (pirminiai kosminiai spinduliai), įranga pakeliama ant raketų ir dirbtinių Žemės palydovų. Maždaug 99% energetinių dalelių, „pramušančių“ Žemės magnetinį skydą, yra galaktinės kilmės kosminiai spinduliai, ir tik apie 1% susidaro Saulėje. Žemės magnetiniame lauke yra daugybė energetinių dalelių – tiek elektronų, tiek protonų. Jų energija ir koncentracija priklauso nuo atstumo iki Žemės ir geomagnetinės platumos. Dalelės užpildo tarsi didžiulius žiedus ar diržus, juosiančius Žemę aplink geomagnetinį pusiaują.

Edvardas Kononovičius

Nuoroda

Gausas ( Rusijos pavadinimas Gf, tarptautinis - G) - magnetinės indukcijos matavimo vienetas GHS sistemoje. Pavadintas vokiečių fiziko ir matematiko Carlo Friedricho Gausso vardu.

1 G = 100 µT;

1 T = 104 Gs.

Gali būti išreikštas pagrindiniais CGS sistemos matavimo vienetais: 1 Gs = 1 g 1/2 .cm −1/2 .s −1.

Patirtis

Šaltinis: fizikos vadovėliai apie magnetizmą, Berklio kursas.

Tema: m magnetiniai laukai medžiagoje.

Tikslas: išsiaiškinti kaip įvairių medžiagų reaguoti į magnetinį lauką.

Įsivaizduokime kai kuriuos eksperimentus su labai stipriu lauku. Tarkime, kad padarėme solenoidą, kurio vidinis skersmuo yra 10 cm, o ilgis - 40 cm.

1. Ritės konstrukcija, kuri sukuria stiprų magnetinį lauką. Pavaizduotas apvijos, kuria teka aušinimo vanduo, skerspjūvis. 2. Lauko dydžio kreivė B 2 ant ritės ašies.

Jo išorinis skersmuo yra 40 cm, o didžioji erdvės dalis užpildyta varine apvija. Tokia ritė užtikrins pastovų 30 000 lauką gs centre, jei į jį atneš 400 kW elektros energijos ir tiekimo vandens apie 120 l per minutę, kad pašalintų šilumą.

Šie konkretūs duomenys pateikiami siekiant parodyti, kad nors prietaisas nėra nieko nepaprasto, jis vis tiek yra gana garbingas laboratorinis magnetas.

Lauko dydis magneto centre yra maždaug 105 kartus didesnis už Žemės magnetinį lauką ir tikriausiai 5 ar 10 kartų stipresnis už lauką prie bet kurio geležinio strypo ar pasagos magneto!

Netoli solenoido centro laukas yra gana tolygus ir sumažėja maždaug per pusę ašyje šalia ritės galų.

išvadas

Taigi, kaip rodo eksperimentai, tokiuose magnetuose lauko stiprumas (tai yra indukcija arba intensyvumas) tiek magneto viduje, tiek išorėje yra beveik penkiomis eilėmis didesnis už Žemės lauką.

Be to, tik du kartus – ne „kartais! - jis yra mažesnis už magneto ribų.

Ir tuo pačiu metu jis yra 5-10 kartų galingesnis už įprastą nuolatinį magnetą.

Vidutinis žemės lauko stiprumas paviršiuje yra apie 0,5 Oe (5,10 -5 Tesla)

Tačiau jau keli šimtai metrų (jei ne dešimtys) nuo tokio magneto magnetinio kompaso rodyklė nereaguoja nei į srovės įjungimą, nei išjungimą.

Tuo pačiu metu jis gerai reaguoja į žemės lauką ar jo anomalijas esant menkiausiam padėties pasikeitimui. Ką tai reiškia?

Pirmiausia apie aiškiai neįvertintą Žemės magnetinio lauko indukcijos figūrą – tai yra ne pačią indukciją, o tai, kaip mes ją matuojame.

Matuojame rėmo reakciją su srove, jo sukimosi kampą žemės magnetiniame lauke.

Bet kuris magnetometras yra pagrįstas ne tiesioginio, o netiesioginio matavimo principu:

Tik pagal įtempimo vertės pokyčio pobūdį;

Tik žemės paviršiuje, šalia jo atmosferoje ir artimoje erdvėje.

Mes nežinome lauko šaltinio su konkrečiu maksimumu. Mes matuojame tik lauko stiprumo skirtumą skirtinguose taškuose, o intensyvumo gradientas per daug nesikeičia priklausomai nuo aukščio. Čia neveikia jokie matematiniai skaičiavimai, siekiant nustatyti maksimumą naudojant klasikinį metodą.

Magnetinio lauko poveikis – eksperimentai

Yra žinoma, kad net stiprūs magnetiniai laukai praktiškai neturi įtakos cheminiams ir biocheminiams procesams. Galite įdėti ranką (be laikrodžio!) į solenoidą, kurio laukas yra 30 kgf be jokių pastebimų pasekmių. Sunku pasakyti, kuriai medžiagų klasei priklauso jūsų ranka – paramagnetinei ar diamagnetinei, tačiau ją veikianti jėga bet kokiu atveju bus ne didesnė nei keli gramai. Ištisos pelių kartos buvo veisiamos ir auginamos stipriuose magnetiniuose laukuose, kurie joms neturėjo pastebimo poveikio. Kiti biologiniai eksperimentai taip pat nenustatė dėmesio verto magnetinio poveikio biologiniams procesams.

Svarbu atsiminti!

Būtų klaidinga manyti, kad silpnas poveikis visada praeina be pasekmių. Toks samprotavimas gali lemti išvadą, kad gravitacija neturi energetinės reikšmės molekuliniu mastu, tačiau medžiai ant kalvos vis dėlto auga vertikaliai. Paaiškinimas, matyt, slypi bendroje jėgoje, veikiančioje biologinį objektą, kurio dydis yra daug daugiau dydžių molekulių. Iš tiesų, panašus reiškinys („tropizmas“) buvo eksperimentiškai įrodytas daigams, augantiems esant labai nevienodam magnetiniam laukui.

Beje, jei įdėsite galvą į stiprų magnetinį lauką ir ją papurtysite, burnoje „pajusite“ elektrolitinės srovės skonį, o tai liudija apie indukuotos elektrovaros jėgos buvimą.

Sąveikaujant su medžiaga magnetinio ir elektrinio laukų vaidmenys skiriasi. Kadangi atomai ir molekulės susideda iš lėtai judančių elektros krūvių, molekuliniuose procesuose elektrinės jėgos dominuoja prieš magnetines jėgas.

išvadas

Tokio magneto magnetinio lauko poveikis biologiniams objektams yra ne kas kita, kaip uodo įkandimas. Bet koks Gyva būtybė arba augalą nuolat veikia daug stipresnis žemės magnetizmas.

Todėl neteisingai išmatuoto lauko poveikis nepastebimas.

Skaičiavimai

1 gauss = 1 10 -4 tesla.

Geomagnetinio lauko stiprio (T) vienetas Cu sistemoje yra amperas vienam metrui (A/m). Magnetinėje žvalgyboje buvo naudojamas ir kitas vienetas Oersted (E) arba gama (G), lygus 10 -5 Oe. Tačiau praktiškai išmatuojamas magnetinio lauko parametras yra magnetinė indukcija (arba magnetinio srauto tankis). Magnetinės indukcijos vienetas C sistemoje yra tesla (T). Magnetinėje žvalgyboje naudojamas mažesnis nanoteslos (nT) vienetas, lygus 10–9 tesloms. Kadangi daugumoje aplinkų, kuriose tiriamas magnetinis laukas (oras, vanduo, didžioji dauguma nemagnetinių nuosėdinių uolienų), Žemės magnetinį lauką galima kiekybiškai išmatuoti arba magnetinės indukcijos vienetais (nT) arba atitinkamame lauke. stiprumas – gama.

Paveikslėlyje parodytas bendras Žemės magnetinio lauko stiprumas 1980 m. epochoje. T izoliacijos nubrėžtos per 4 μT (iš P. Sharma knygos „Geofiziniai metodai regioninėje geologijoje“).

Taigi

Ties ašigaliai magnetinės indukcijos vertikalūs komponentai yra maždaug lygūs 60 μT, o horizontalūs komponentai yra lygūs nuliui. Prie pusiaujo horizontalioji komponentė yra maždaug 30 µT, o vertikalioji lygi nuliui.

Štai taip šiuolaikinis mokslas apie geomagnetizmą seniai atsisakė pagrindinio magnetizmo principo, du magnetai, išdėstyti vienas šalia kito, linkę jungtis su priešingais poliais.

Tai yra, sprendžiant iš paskutinis sakinys ties pusiauju nėra jėgos (vertikalaus komponento), traukiančios magnetą prie žemės! Kad ir kaip būtų atstumiantis!

Ar šie du magnetai vienas kito netraukia? Tai yra, nėra traukos jėgos, bet yra įtampos jėga? Nesąmonė!

Bet prie polių su tokiu magneto išdėstymu jis yra, bet horizontali jėga išnyksta.

Be to, skirtumas tarp šių komponentų yra tik 2 kartus!

Paprasčiausiai paimame du magnetus ir įsitikiname, kad šioje padėtyje magnetas pirmiausia išsiskleidžia, o paskui pritraukia. PIETŲ POLAUS Į ŠIAURĖS POLE!

Dauguma Saulės sistemos planetų turi vienokio ar kitokio laipsnio magnetinius laukus.
Speciali geofizikos šaka, tirianti Žemės magnetinio lauko kilmę ir prigimtį, vadinama geomagnetizmu. Geomagnetizmas nagrinėja pagrindinio, pastovaus geomagnetinio lauko komponento atsiradimo ir evoliucijos problemas, kintamojo komponento prigimtį (apie 1% pagrindinio lauko), taip pat magnetosferos – aukščiausių įmagnetintų plazmos sluoksnių – struktūrą. Žemės atmosferą, sąveikaudamas su saulės vėju ir apsaugodamas Žemę nuo prasiskverbiančios kosminės spinduliuotės. Svarbi užduotis yra ištirti geomagnetinio lauko kitimo modelius, nes juos sukelia išoriniai poveikiai, pirmiausia susiję su saulės aktyvumu.

Tai gali nustebinti, tačiau šiandien nėra vieno požiūrio į planetų magnetinio lauko atsiradimo mechanizmą, nors magnetinio hidrodinamo hipotezė, pagrįsta laidžios skystos išorinės šerdies egzistavimo pripažinimu, yra beveik visuotinė. priimtas. Šiluminė konvekcija, tai yra medžiagų maišymasis išorinėje šerdyje, prisideda prie žiedinių elektros srovių susidarymo. Medžiagos judėjimo greitis viršutinėje skystos šerdies dalyje bus šiek tiek mažesnis, o apatiniuose sluoksniuose - didesnis, palyginti su mantija pirmuoju atveju, o kietos šerdies - antruoju. Dėl tokių lėtų srautų susidaro žiediniai (toroidiniai) elektriniai laukai, uždari, kurie neviršija šerdies. Dėl toroidinių elektrinių laukų sąveikos su konvekcinėmis srovėmis išorinėje šerdyje susidaro bendras dipolio pobūdžio magnetinis laukas, kurio ašis maždaug sutampa su Žemės sukimosi ašimi. Tokiam procesui „paleisti“ reikalingas pradinis, bent jau labai silpnas, magnetinis laukas, kurį gali sukurti giromagnetinis efektas, kai besisukantis kūnas įmagnetinamas jo sukimosi ašies kryptimi.

Svarbų vaidmenį atlieka ir saulės vėjas – įkrautų dalelių, daugiausia protonų ir elektronų, srautas, sklindantis iš Saulės. Žemei saulės vėjas yra nuolatinės krypties įkrautų dalelių srautas, ir tai yra ne kas kita, kaip elektros srovė.

Pagal srovės krypties apibrėžimą ji nukreipta priešinga neigiamo krūvio dalelių (elektronų) judėjimui, t.y. nuo Žemės iki Saulės. Saulės vėją sudarančios dalelės, turinčios masę ir krūvį, yra nunešamos viršutinių atmosferos sluoksnių Žemės sukimosi kryptimi. 1958 metais buvo atrasta Žemės radiacijos juosta. Tai didžiulė erdvė erdvėje, dengianti Žemę ties pusiauju. Spinduliavimo juostoje pagrindiniai krūvininkai yra elektronai. Jų tankis yra 2–3 eilėmis didesnis už kitų krūvininkų tankį. Taigi yra elektros srovė, kurią sukelia kryptingas žiedinis saulės vėjo dalelių judėjimas, kurį nuneša žiedinis Žemės judėjimas ir sukuria elektromagnetinį „sūkurio“ lauką.

Pažymėtina, kad saulės vėjo srovės sukeltas magnetinis srautas prasiskverbia ir į karštos lavos srautą, besisukantį su Žeme jos viduje. Dėl šios sąveikos jame indukuojama elektrovaros jėga, kurios įtakoje teka srovė, kuri taip pat sukuria magnetinį lauką. Dėl to Žemės magnetinis laukas yra laukas, atsirandantis dėl jonosferos srovės ir lavos srovės sąveikos.

Tikrasis Žemės magnetinio lauko vaizdas priklauso ne tik nuo esamo lakšto konfigūracijos, bet ir nuo žemės plutos magnetinių savybių, taip pat nuo santykinės magnetinių anomalijų vietos. Čia galime nubrėžti analogiją su grandine su srove, kai yra feromagnetinė šerdis ir be jos. Yra žinoma, kad feromagnetinė šerdis ne tik keičia magnetinio lauko konfigūraciją, bet ir žymiai ją sustiprina.

Patikimai nustatyta, kad Žemės magnetinis laukas reaguoja į Saulės aktyvumą, tačiau jei planetų magnetinio lauko atsiradimą sietume tik su srovių sluoksniais skystoje šerdyje, sąveikaujančiais su saulės vėju, galime daryti išvadą, kad Saulės sistema, kurios sukimosi kryptis yra vienoda, turi turėti vienodos krypties magnetinius laukus. Tačiau, pavyzdžiui, Jupiteris paneigia šį teiginį.

Įdomu tai, kad saulės vėjui sąveikaujant su sužadintu Žemės magnetiniu lauku, Žemę veikia sukimo momentas, nukreiptas į Žemės sukimąsi. Taigi, Žemė, palyginti su saulės vėju, elgiasi panašiai kaip savaime sužadinamas nuolatinės srovės variklis. Energijos šaltinis (generatorius) šiuo atveju yra Saulė. Kadangi ir magnetinis laukas, ir žemę veikiantis sukimo momentas priklauso nuo Saulės srovės, o pastarasis – nuo ​​Saulės aktyvumo laipsnio, tai didėjant saulės aktyvumui, Žemę veikiantis sukimo momentas turėtų didėti, o sukimosi greitis. padidinti.

Geomagnetinio lauko komponentai

Pačios Žemės magnetinis laukas (geomagnetinis laukas) gali būti suskirstytas į tris pagrindines dalis: pagrindinis (vidinis) Žemės magnetinis laukas, įskaitant pasaulines anomalijas, išorinių apvalkalų vietinių sričių magnetiniai laukai, kintamasis (išorinis) Žemės magnetinis laukas.

1. PAGRINDINIS MAGNETINIS ŽEMĖS LAUKAS (vidinis) , patiria lėtus pokyčius laikui bėgant (pasaulietines variacijas), kurių laikotarpiai nuo 10 iki 10 000 metų, susitelkę 10–20, 60–100, 600–1200 ir 8000 metų intervaluose. Pastarasis yra susijęs su dipolio magnetinio momento pasikeitimu 1,5–2 kartus.

Magnetinio lauko linijos, sukurtos kompiuteriniu geodinamo modeliu, rodo, kaip Žemės magnetinio lauko struktūra paprastesnė už jos ribų nei šerdies viduje (centre susipainioję vamzdeliai). Žemės paviršiuje dauguma magnetinio lauko linijų išeina iš vidaus (ilgi geltoni vamzdeliai) Pietų ašigalyje ir įeina į vidų (ilgi mėlyni vamzdeliai) netoli Šiaurės ašigalio.

Daugelis žmonių paprastai nesusimąsto, kodėl kompaso rodyklė nukreipta į šiaurę ar pietus. Tačiau planetos magnetiniai poliai ne visada buvo išdėstyti taip, kaip šiandien.

Mineralų tyrimai rodo, kad Žemės magnetinis laukas per 4–5 milijardus planetos gyvavimo metų šimtus kartų pakeitė savo orientaciją iš šiaurės į pietus ir atgal. Tačiau nieko panašaus per pastaruosius 780 tūkstančių metų neįvyko, nepaisant to, kad vidutinis magnetinių polių apsisukimo laikotarpis yra 250 tūkstančių metų. Be to, geomagnetinis laukas susilpnėjo beveik 10 % nuo tada, kai buvo pirmą kartą išmatuotas praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje. XIX a (t.y. beveik 20 kartų greičiau nei tuo atveju, jei praradęs energijos šaltinį natūraliai sumažintų jėgą). Ar ateina kitas polių poslinkis?

Magnetinio lauko virpesių šaltinis yra paslėptas Žemės centre. Mūsų planeta, kaip ir kiti Saulės sistemos kūnai, savo magnetinį lauką sukuria vidinio generatoriaus, kurio veikimo principas yra toks pat kaip ir įprastinio elektrinio, pagalba, paverčiant savo judančių dalelių kinetinę energiją į elektromagnetinį lauką. Elektros generatoriuje judėjimas vyksta ritės posūkiuose, o planetos ar žvaigždės viduje - laidžioje skystoje medžiagoje. Didžiulė išlydytos geležies masė, kurios tūris yra 5 kartus didesnis už mėnulį cirkuliuoja Žemės šerdyje, sudarydamas vadinamąjį geodinamą.

Per pastaruosius dešimt metų mokslininkai sukūrė naujus geodinamo veikimo ir jo magnetinių savybių tyrimo metodus. Palydovai perduoda aiškias Žemės paviršiaus geomagnetinio lauko nuotraukas ir šiuolaikiniai metodai kompiuterinis modeliavimas ir laboratorijoje sukurti fiziniai modeliai padeda interpretuoti orbitinių stebėjimų duomenis. Eksperimentai paskatino mokslininkus naujai paaiškinti, kaip repoliarizacija įvyko praeityje ir kaip ji gali prasidėti ateityje.

Į vidinė struktūraŽemė turi išlydytą išorinę šerdį, kurioje sudėtinga turbulentinė konvekcija sukuria geomagnetinį lauką.

Geodinamo energija

Kokia geodinamo galia? Iki 40-ųjų. praėjusio šimtmečio fizikai pripažino tris būtinas planetos magnetinio lauko susidarymo sąlygas ir šiomis nuostatomis buvo grindžiamos vėlesnės mokslinės konstrukcijos. Pirmoji sąlyga – didelis tūris elektrai laidžios skystos masės, prisotintos geležimi, sudarančios išorinę Žemės šerdį. Po juo slypi vidinė Žemės šerdis, susidedanti iš beveik grynos geležies, o virš jos – 2900 km kietos uolienos, tankios mantijos ir plonos plutos, formuojančios žemynus ir vandenynų dugnus. Žemės plutos ir mantijos sukurtas slėgis šerdyje yra 2 milijonus kartų didesnis nei Žemės paviršiuje. Šerdies temperatūra taip pat itin aukšta – apie 5000o Celsijaus, kaip ir Saulės paviršiaus temperatūra.

Aukščiau aprašyti ekstremalios aplinkos parametrai nulemia antrąjį geodinamo veikimo reikalavimą – energijos šaltinio poreikį skystai masei pajudinti. Vidinė energija iš dalies yra šiluminė, iš dalies cheminės kilmės sukuria išstūmimo sąlygas branduolio viduje. Šerdis įkaista daugiau apačioje nei viršuje. (Aukšta temperatūra jos viduje buvo „užmūryta“ nuo pat Žemės susiformavimo.) Tai reiškia, kad karštesnis, ne toks tankus metalinis šerdies komponentas linkęs kilti. Kai skysta masė pasiekia viršutinius sluoksnius, ji praranda dalį savo šilumos, atiduodama ją viršutinei mantijai. Tada skysta geležis atvėsta, tampa tankesnė už aplinkinę masę ir skęsta. Šilumos judėjimo procesas keliant ir nuleidžiant skystą masę vadinamas termine konvekcija.

Trečioji būtina sąlyga magnetiniam laukui palaikyti – Žemės sukimasis. Susidaranti Koriolio jėga kylančios skystos masės judėjimą Žemės viduje nukreipia taip pat, kaip pasuka vandenyno sroves ir tropinius ciklonus, kurių judėjimo sūkuriai matomi palydovinėse nuotraukose. Žemės centre Koriolio jėga susuka kylančią skystą masę į kamščiatraukį arba spiralę, kaip palaidą spyruoklę.

Žemė turi daug geležies turinčios skystos masės, susitelkusios jos centre, pakankamai energijos konvekcijai palaikyti ir Koriolio jėgą konvekcinėms srovėms sukti. Šis veiksnys yra nepaprastai svarbus norint išlaikyti geodinamo veikimą milijonus metų. Tačiau norint atsakyti į klausimą, kaip susidaro magnetinis laukas ir kodėl poliai karts nuo karto keičiasi vietomis, reikia naujų žinių.

Repoliarizacija

Mokslininkai jau seniai stebėjosi, kodėl Žemės magnetiniai poliai karts nuo karto pasikeičia vietomis. Naujausi išlydytų masių sūkurinių judėjimų Žemės viduje tyrimai leidžia suprasti, kaip vyksta repoliarizacija.

Magnetinis laukas, daug intensyvesnis ir sudėtingesnis nei šerdies laukas, kuriame susidaro magnetiniai virpesiai, buvo aptiktas ties mantijos ir šerdies riba. Šerdyje atsirandančios elektros srovės neleidžia tiesiogiai matuoti jo magnetinio lauko.

Svarbu, kad didžioji dalis geomagnetinio lauko būtų generuojama tik keturiuose plačiuose regionuose ties šerdies ir mantijos riba. Nors geodinamas sukuria labai stiprų magnetinį lauką, tik 1% jo energijos keliauja už šerdies ribų. Bendra magnetinio lauko konfigūracija, išmatuota paviršiuje, vadinama dipoliu, kuris dažniausiai yra orientuotas išilgai žemės sukimosi ašies. Kaip ir tiesinio magneto lauke, pagrindinis geomagnetinis srautas nukreipiamas iš Žemės centro pietiniame pusrutulyje ir link centro šiauriniame pusrutulyje. (Kompaso adata nukreipta į šiaurinį geografinį ašigalį, nes šalia yra pietinis dipolio magnetinis polius.) Kosminiai stebėjimai parodė, kad magnetinis srautas pasiskirsto netolygiu pasauliniu mastu, o didžiausia įtampa matoma Antarktidos pakrantėje, po Šiaurės Amerika ir Sibiras.

Ulrichas R. Christensenas iš Makso Plancko Saulės sistemos tyrimų instituto Katlenburge-Lindau (Vokietija) mano, kad šie didžiuliai žemės plotai egzistavo tūkstančius metų ir juos palaiko nuolat besivystanti konvekcija šerdyje. Ar panašūs reiškiniai gali būti polių apsisukimų priežastis? Istorinė geologija rodo, kad ašigalių pokyčiai įvyko per gana trumpą laiką – nuo ​​4 tūkstančių iki 10 tūkstančių metų. Jei geodinamas būtų nustojęs veikti, dipolis būtų gyvavęs dar 100 tūkstančių metų. Greitas poliškumo pasikeitimas leidžia manyti, kad tam tikra nestabili padėtis pažeidžia pradinį poliškumą ir sukelia naują polių pasikeitimą.

Kai kuriais atvejais paslaptingą nestabilumą galima paaiškinti tam tikru chaotišku magnetinio srauto struktūros pasikeitimu, kuris tik netyčia sukelia repoliarizaciją. Tačiau poliškumo pokyčių dažnis, kuris per pastaruosius 120 milijonų metų tapo vis stabilesnis, rodo išorinio reguliavimo galimybę. Viena iš to priežasčių gali būti temperatūros skirtumas apatiniame mantijos sluoksnyje ir dėl to pasikeitęs šerdies išsiliejimo pobūdis.

Kai kurie repoliarizacijos simptomai buvo nustatyti analizuojant žemėlapius, sudarytus iš Magsat ir Oersted palydovų. Gauthier Hulot ir jo kolegos iš Paryžiaus Geofizikos instituto pažymėjo, kad ilgalaikiai geomagnetinio lauko pokyčiai vyksta ties šerdies ir mantijos riba tose vietose, kur geomagnetinio srauto kryptis yra priešinga įprastai tam tikram pusrutuliui. Didžiausias vadinamasis atvirkštinis magnetinis laukas driekiasi nuo pietinio Afrikos galo vakarų iki Pietų Amerikos. Šioje srityje magnetinis srautas nukreiptas į vidų, į šerdį, o didžioji jo dalis pietiniame pusrutulyje nukreipta iš centro.

Regionai, kuriuose magnetinis laukas nukreipiamas priešinga kryptimi tam tikram pusrutuliui, atsiranda, kai susisukusios ir vingiuotos magnetinio lauko linijos netyčia prasiskverbia už Žemės šerdies. Atvirkštinio magnetinio lauko sritys gali žymiai susilpninti Žemės paviršiaus magnetinį lauką, vadinamą dipoliu, ir rodyti Žemės polių apsisukimo pradžią. Jie atsiranda, kai kylanti skysta masė stumia horizontalias magnetines linijas aukštyn išlydytoje išorinėje šerdyje. Šis konvekcinis išsiliejimas kartais susuka ir išspaudžia magnetinę liniją (-as). Tuo pačiu metu Žemės sukimosi jėgos sukelia spiralinę lydalo cirkuliaciją, kuri gali sugriežtinti ekstruzinės magnetinės linijos kilpą (b). Kai plūdrumo jėga yra pakankamai stipri, kad išstumtų kilpą iš šerdies, prie šerdies ir mantijos ribos susidaro magnetinio srauto dėmių pora.

Svarbiausias atradimas, padarytas palyginus naujausius Oersted matavimus su 1980 m. atliktais matavimais, buvo tas, kad toliau formuojasi nauji magnetinio lauko apsisukimo regionai, pavyzdžiui, ties šerdies ir mantijos riba po rytine pakrante. Šiaurės Amerika ir Arktis. Be to, anksčiau nustatytos teritorijos išaugo ir šiek tiek pajudėjo ašigalių link. 80-ųjų pabaigoje. XX amžiuje Davidas Gubbinsas iš Lidso universiteto Anglijoje, tyrinėdamas senus geomagnetinio lauko žemėlapius, pastebėjo, kad atvirkštinio magnetinio lauko sekcijų plitimas, augimas ir polių poslinkis paaiškina dipolio stiprumo mažėjimą per istorinį laiką.

Remiantis teoriniais principais apie magnetinio lauko linijas, maži ir dideli sūkuriai, atsirandantys skystoje branduolio terpėje, veikiami Koriolio jėgos, susuka lauko linijas į mazgą. Kiekvienas sukimasis surenka vis daugiau jėgos linijų šerdyje, taip padidindamas magnetinio lauko energiją. Jei procesas tęsiasi netrukdomai, magnetinis laukas stiprėja neribotą laiką. Tačiau elektrinė varža išsklaido ir išlygina lauko linijų posūkius pakankamai, kad sustabdytų spontanišką magnetinio lauko augimą ir tęstų vidinės energijos atkūrimą.

Intensyvaus magnetinio normaliojo ir atvirkštinio laukų sritys susidaro ties šerdies ir mantijos riba, kur maži ir dideli sūkuriai sąveikauja su rytų-vakarų magnetiniais laukais, apibūdinamais kaip toroidiniai, kurie prasiskverbia į šerdį. Turbulentinis skysčių judėjimas gali susukti toroidines lauko linijas į kilpas, vadinamas poloidiniais laukais, kurie yra orientuoti į šiaurę į pietus. Kartais pakėlus skysčio masę atsiranda sukimas. Jei toks išsiliejimas pakankamai galingas, poloidinės kilpos viršus išstumiamas iš branduolio (žr. įdėklą kairėje). Dėl šio išstūmimo susidaro dvi sekcijos, kuriose kilpa kerta šerdies ir mantijos ribą. Viename iš jų atsiranda magnetinio srauto kryptis, sutampa su bendra kryptis dipolio laukai tam tikrame pusrutulyje; kitoje atkarpoje srautas nukreipiamas priešinga kryptimi.

Kai sukimasis atvirkštinio magnetinio lauko dalį priartina prie geografinio poliaus nei ruožą su normaliu srautu, susilpnėja dipolis, kuris yra labiausiai pažeidžiamas šalia jo polių. Tai gali paaiškinti atvirkštinį magnetinį lauką Pietų Afrikoje. Pasaulyje prasidėjus polių apsisukimui, atvirkštinių magnetinių laukų sritys gali augti visame regione šalia geografinių polių.

Žemės magnetinio lauko kontūriniai žemėlapiai ties šerdies ir mantijos riba, sudaryti pagal palydovinius matavimus, rodo, kad didžioji dalis magnetinio srauto nukreipta nuo Žemės centro pietiniame pusrutulyje ir link centro šiauriniame pusrutulyje. Tačiau kai kuriose srityse susidaro priešingas vaizdas. Atvirkštinio magnetinio lauko regionų skaičius ir dydis augo nuo 1980 iki 2000 m. Jei jie užpildytų visą erdvę abiejuose poliuose, gali įvykti repoliarizacija.

Ašigalių apvertimo modeliai

Magnetinio lauko žemėlapiai rodo, kaip esant normaliam poliškumui, didžioji dalis magnetinio srauto yra nukreipta nuo Žemės centro ( geltona) pietiniame pusrutulyje ir iki jo centro (mėlyna) šiauriniame pusrutulyje (a). Repoliarizacijos pradžia žymima kelių atvirkštinio magnetinio lauko zonų atsiradimu (mėlyna pietų pusrutulyje ir geltona šiauriniame pusrutulyje), primenanti jos atkarpų susidarymą ties šerdies ir mantijos riba. Per maždaug 3 tūkstančius metų jie sumažino dipolio lauko stiprumą, kurį pakeitė silpnesnis, bet sudėtingesnis pereinamasis laukas ties šerdies ir mantijos riba (b). Polių apsisukimai tapo dažnu reiškiniu po 6 tūkstančių metų, kai ties šerdies ir mantijos riba pradėjo vyrauti atvirkštinio magnetinio lauko atkarpos (c). Iki to laiko visiškas ašigalių apsivertimas pasireiškė ir Žemės paviršiuje. Bet tik po dar 3 tūkstančių metų tai įvyko pilnas pakeitimas dipoliai, įskaitant Žemės šerdį (d).

Kas šiandien vyksta su vidiniu magnetiniu lauku?

Daugelis iš mūsų žino, kad geografiniai ašigaliai nuolat daro sudėtingus kilpinius judesius Žemės kasdienio sukimosi kryptimi (ašies precesija, kurios laikotarpis yra 25 776 metai). Paprastai šie judesiai vyksta netoli įsivaizduojamos Žemės sukimosi ašies ir nesukelia pastebimų klimato pokyčių. Skaitykite daugiau apie polių poslinkį. Tačiau mažai kas pastebėjo, kad 1998 m. pabaigoje bendra šių judėjimų sudedamoji dalis pasikeitė. Per mėnesį ašigalis Kanados link pasislinko 50 kilometrų. Šiuo metu Šiaurės ašigalis „šliaužia“ išilgai 120-osios vakarų ilgumos lygiagretės. Galima daryti prielaidą, kad jei dabartinė ašigalių judėjimo tendencija išliks iki 2010 m., Šiaurės ašigalis galėtų pasislinkti 3-4 tūkstančiais kilometrų. Galutinis dreifo taškas yra Didieji lokių ežerai Kanadoje. Pietų ašigalis atitinkamai pasislinks iš Antarktidos centro į Indijos vandenyną.

Magnetinių polių poslinkis fiksuojamas nuo 1885. Per pastaruosius 100 metų magnetinis polius pietiniame pusrutulyje pajudėjo beveik 900 km ir pateko į Indijos vandenyną. Naujausi duomenys apie Arkties magnetinio poliaus būklę (per Arkties vandenyną juda Rytų Sibiro pasaulio magnetinės anomalijos link): parodė, kad nuo 1973 iki 1984 metų jo rida buvo 120 km, nuo 1984 iki 1994 m. – daugiau nei 150 km. Būdinga, kad šie duomenys yra skaičiuojami, tačiau juos patvirtino specifiniai šiaurinio magnetinio poliaus matavimai.2002 metų pradžios duomenimis, šiaurinio magnetinio poliaus dreifo greitis aštuntajame dešimtmetyje padidėjo nuo 10 km/m. 40 km/metus 2001 m.

Be to, krenta žemės magnetinio lauko stiprumas ir labai netolygiai. Taigi per pastaruosius 22 metus jis sumažėjo vidutiniškai 1,7 proc., o kai kuriuose regionuose – pavyzdžiui, Pietų Atlanto vandenyne – 10 proc. Tačiau kai kuriose mūsų planetos vietose magnetinio lauko stiprumas, priešingai nei bendra tendencija, net šiek tiek padidėjo.

Pabrėžiame, kad ašigalių judėjimo pagreitis (vidutiniškai 3 km/metus per dešimtmetį) ir judėjimas magnetinių polių inversijos koridoriais (daugiau nei 400 paleoinversijų leido identifikuoti šiuos koridorius) leidžia įtarti, kad ašigalių judėjimas neturėtų būti vertinamas kaip ekskursija, o Žemės magnetinio lauko apsisukimas.

Pagreitis gali paskatinti ašigalių judėjimą iki 200 km per metus, todėl apsisukimas įvyks daug greičiau, nei tikėjosi mokslininkai, kurie toli gražu nėra profesionalūs tikrojo poliškumo pasikeitimo procesų vertinimai.

Žemės istorijoje geografinių ašigalių padėties pokyčiai ne kartą pasireiškė ir šis reiškinys pirmiausia siejamas su didžiulių sausumos plotų apledėjimu ir dramatiškais visos planetos klimato pokyčiais. Tačiau tik paskutinė katastrofa, greičiausiai susijusi su polių poslinkiu, įvykusi maždaug prieš 12 tūkstančių metų, sulaukė atgarsių žmonijos istorijoje. Visi žinome, kad mamutai išnyko. Bet viskas buvo daug rimčiau.

Šimtų gyvūnų rūšių išnykimas nekelia abejonių. Vyksta diskusijos apie potvynį ir Atlantidos mirtį. Tačiau viena aišku – didžiausios katastrofos atgarsiai žmogaus atmintyje turi realų pagrindą. Ir tai greičiausiai sukelia tik 2000 km polių poslinkis.

Žemiau pateiktame modelyje pavaizduotas magnetinis laukas šerdies viduje (lauko linijų krūva centre) ir dipolio atsiradimas (ilgos išlenktos linijos) likus 500 metų (a) iki magnetinio dipolio repoliarizacijos vidurio (b) ir Po 500 metų jo užbaigimo etape (c).

Žemės geologinės praeities magnetinis laukas

Per pastaruosius 150 milijonų metų repoliarizacija įvyko šimtus kartų – tai liudija mineralai, įmagnetinti Žemės lauko kaitinant uolienas. Tada uolos atvėso, o mineralai išlaikė ankstesnę magnetinę orientaciją.

Magnetinio lauko apsisukimo svarstyklės: I – pastaruosius 5 mln. metų; II – per pastaruosius 55 milijonus metų. Juoda spalva – normalus įmagnetinimas, balta – atvirkštinis įmagnetinimas (pagal W.W. Harland et al., 1985)

Magnetinio lauko apsisukimai – tai simetrinio dipolio ašių ženklo pokytis. 1906 metais B. Brunas, matuodamas neogeno, palyginti jaunų lavų centrinėje Prancūzijoje, magnetines savybes, atrado, kad jų įmagnetinimas yra priešinga šiuolaikiniam geomagnetiniam laukui, tai yra, Šiaurės ir Pietų magnetiniai poliai tarsi apsikeitė vietomis. Atvirkščiai įmagnetintų uolienų buvimas yra ne kažkokių neįprastų sąlygų jų susidarymo metu pasekmė, o šiuo metu Žemės magnetinio lauko inversijos rezultatas. Geomagnetinio lauko poliškumo pakeitimas yra svarbiausias paleomagnetologijos atradimas, kuris leido sukurti naują magnetostratigrafijos mokslą, tiriantį uolienų nuosėdų dalijimąsi pagal jų tiesioginį ar atvirkštinį įmagnetinimą. Ir čia svarbiausia įrodyti šių ženklų apsisukimų sinchroniškumą visame pasaulyje. Šiuo atveju geologai turi labai veiksmingą nuosėdų ir įvykių koreliavimo metodą savo rankose.

Tikrame Žemės magnetiniame lauke laikas, per kurį pasikeičia poliškumo ženklas, gali būti trumpas, iki tūkstančio metų arba milijonai metų.
Vieno poliškumo vyravimo laiko intervalai vadinami geomagnetinėmis epochomis, o kai kurioms iš jų suteikiami iškilių geomagnetologų Brunesso, Matuyamos, Gauso ir Hilberto vardai. Epochose išskiriami trumpesni vieno ar kito poliškumo intervalai, vadinami geomagnetiniais epizodais. Veiksmingiausias tiesioginio ir atvirkštinio geomagnetinio lauko poliškumo intervalų identifikavimas atliktas geologiškai jauniems lavos srautams Islandijoje, Etiopijoje ir kitose vietose. Šių tyrimų apribojimas yra tas, kad lavos išsiveržimas buvo su pertrūkiais vykstantis procesas, todėl gali būti, kad kai kurie magnetiniai epizodai galėjo būti praleisti.

Kai tapo įmanoma nustatyti mus dominančio laiko intervalo paleomagnetinių polių padėtį naudojant pasirinktas to paties amžiaus uolienas, bet paimtas skirtinguose žemynuose, paaiškėjo, kad apskaičiuotas vidutinis polius, tarkime, viršutinės Juros periodo uolienoms ( 170–144 mln. metų) Šiaurės Amerikoje ir tas pats ašigalis toms pačioms uolienoms Europoje bus skirtingos vietos. Atrodė, kad yra du Šiaurės ašigaliai, o tai negali atsitikti su dipolio sistema. Kad būtų vienas Šiaurės ašigalis, turėjo pasikeisti žemynų padėtis Žemės paviršiuje. Mūsų atveju tai reiškė Europos ir Šiaurės Amerikos suartėjimą, kol jų šelfų kraštai sutampa, tai yra iki maždaug 200 m vandenyno gylio.. Kitaip tariant, juda ne ašigaliai, o žemynai.

Paleomagnetinio metodo panaudojimas leido atlikti detalias santykinai jaunų Atlanto, Indijos ir Arkties vandenynų atsivėrimo rekonstrukcijas bei suprasti senesnio Ramiojo vandenyno raidos istoriją. Dabartinis žemynų išsidėstymas yra Pangėjos superkontinento skilimo, prasidėjusio maždaug prieš 200 mln. Linijinis vandenynų magnetinis laukas leidžia nustatyti plokštelės judėjimo greitį, o jo raštas suteikia geriausia informacija geodinaminei analizei.

Paleomagnetinių tyrimų dėka buvo nustatyta, kad Afrikos ir Antarktidos skilimas įvyko prieš 160 mln. Seniausios anomalijos, kurių amžius siekia 170 milijonų metų (vidurinė juros periodas), buvo aptiktos Atlanto pakraščiuose prie Šiaurės Amerikos ir Afrikos krantų. Tai laikas, kai superkontinentas pradėjo irti. Pietų Atlantas iškilo prieš 120 - 110 milijonų metų, o Šiaurės Atlantas daug vėliau (prieš 80 - 65 milijonus metų) ir kt. Panašius pavyzdžius galima pateikti bet kuriam vandenynui ir, tarsi „perskaičius“ paleomagnetinį įrašą, galima atkurti jų raidos ir litosferos plokščių judėjimo istoriją.

Pasaulio anomalijos– atskirų sričių, kurių būdingi matmenys iki 10 000 km, intensyvumo nukrypimai nuo ekvivalentinio dipolio iki 20 %. Šiose anomaliose srityse vyksta pasaulietiniai skirtumai, dėl kurių bėgant metams ir šimtmečiams kinta. Anomalijų pavyzdžiai: Brazilijos, Kanados, Sibiro, Kursko. Pasaulietiškų variacijų metu pasaulinės anomalijos pasislenka, suyra ir vėl iškyla. Žemose platumose yra vakarų ilgumos poslinkis 0,2° per metus.

2. LOKALINIŲ TERITORIJŲ MAGNETINIAI LAUKAI išoriniai apvalkalai kurių ilgis nuo kelių iki šimtų km. Juos sukelia viršutiniame Žemės sluoksnyje esančių uolienų, kurios sudaro žemės plutą ir yra arti paviršiaus, įmagnetinimas. Viena iš galingiausių yra Kursko magnetinė anomalija.

3. KINTAMASIS MAGNETINIS ŽEMĖS LAUKAS (taip pat vadinamas išoriniu) yra nulemtas šaltinių srovės sistemų, esančių už žemės paviršiaus ir jos atmosferoje, pavidalu. Pagrindiniai tokių laukų ir jų pokyčių šaltiniai yra korpuskuliniai įmagnetintos plazmos srautai, ateinantys iš Saulės kartu su saulės vėju ir formuojantys Žemės magnetosferos struktūrą bei formą.

Visų pirma, aišku, kad ši struktūra turi „sluoksniuotą“ formą. Tačiau kartais galima pastebėti viršutinių sluoksnių „plyšimą“, kuris, matyt, atsiranda dėl didėjančio saulės vėjo. Pavyzdžiui, kaip čia:

Tuo pačiu metu „įkaitimo“ laipsnis priklauso nuo Saulės vėjo greičio ir tankio tokiu momentu; jis atsispindi spalvų skalėje nuo geltonos iki violetinės, kuri iš tikrųjų atspindi magnetinio lauko slėgio dydį. ši zona (viršuje dešinėje).

Žemės atmosferos magnetinio lauko struktūra (Žemės išorinis magnetinis laukas)

Žemės magnetiniam laukui įtaką daro įmagnetintos saulės plazmos srautas. Dėl sąveikos su Žemės lauku susidaro išorinė artimo Žemės magnetinio lauko riba, vadinama magnetopauzė. Tai riboja Žemės magnetosferą. Dėl saulės korpuso srautų įtakos magnetosferos dydis ir forma nuolat kinta, atsiranda kintamasis magnetinis laukas, nulemtas išorinių šaltinių. Jo kintamumas atsirado dėl dabartinių sistemų, besivystančių įvairiuose aukščiuose nuo apatinių jonosferos sluoksnių iki magnetopauzės. Dėl įvairių priežasčių vykstantys Žemės magnetinio lauko pokyčiai laikui bėgant vadinami geomagnetinėmis variacijomis, kurios skiriasi tiek savo trukme, tiek lokalizacija Žemėje ir jos atmosferoje.

Magnetosfera yra artimos Žemės erdvės sritis, valdoma Žemės magnetinio lauko. Magnetosfera susidaro dėl saulės vėjo sąveikos su viršutinių atmosferos sluoksnių plazma ir Žemės magnetiniu lauku. Magnetosferos forma yra ertmė ir ilga uodega, kurios atkartoja magnetinio lauko linijų formą. Subsalės taškas yra vidutiniškai 10 Žemės spindulių atstumu, o magnetosferos uodega tęsiasi už Mėnulio orbitos. Magnetosferos topologiją lemia saulės plazmos invazijos į magnetosferą sritys ir dabartinių sistemų pobūdis.

Magnetosferos uodegą sudaro Žemės magnetinio lauko jėgos linijos, kylančios iš poliarinių sričių ir, veikiamos saulės vėjo, tęsiasi iki šimtų Žemės spindulių nuo Saulės iki naktinės Žemės pusės. Dėl to saulės vėjo ir saulės korpuso srautų plazma, atrodo, teka aplink Žemės magnetosferą, suteikdama jai savotišką uodegos formą.
Magnetosferos uodegoje, dideliais atstumais nuo Žemės, susilpnėja Žemės magnetinio lauko stiprumas, taigi ir jų apsauginės savybės, kai kurios saulės plazmos dalelės sugeba prasiskverbti ir patekti į Žemės magnetosferos vidų bei spinduliuotės diržų magnetiniai spąstai. Įsiskverbdama į magnetosferos galvą į auroralinių ovalų sritį, veikiant besikeičiančiam saulės vėjo ir tarpplanetinio lauko slėgiui, uodega tarnauja kaip vieta, kur susidaro kritulių dalelių srautai, sukeliantys auroras ir auroralines sroves. Magnetosferą nuo tarpplanetinės erdvės skiria magnetopauzė. Išilgai magnetopauzės aplink magnetosferą teka korpuskulinių srautų dalelės. Saulės vėjo įtaka Žemės magnetiniam laukui kartais būna labai stipri. Magnetopauzė yra išorinė Žemės (arba planetos) magnetosferos riba, kurioje dinaminį saulės vėjo slėgį subalansuoja jo paties magnetinio lauko slėgis. Esant tipiniams saulės vėjo parametrams, posaulio taškas yra 9–11 Žemės spindulių atstumu nuo Žemės centro. Magnetinių trikdžių Žemėje laikotarpiais magnetopauzė gali peržengti geostacionarią orbitą (6,6 Žemės spindulio). Esant silpnam saulės vėjui, posaulio taškas yra 15–20 Žemės spindulių atstumu.

Geomagnetinės variacijos

Žemės magnetinio lauko pokyčiai laikui bėgant, veikiami įvairių veiksnių, vadinami geomagnetiniais pokyčiais. Skirtumas tarp stebimo magnetinio lauko stiprumo ir jo vidutinės vertės per bet kurį ilgą laikotarpį, pavyzdžiui, mėnesį ar metus, vadinamas geomagnetine variacija. Stebėjimų duomenimis, geomagnetiniai kitimai laikui bėgant kinta nuolat, o tokie pokyčiai dažnai būna periodiški.

Dienos svyravimai geomagnetiniai laukai atsiranda reguliariai, daugiausia dėl srovių Žemės jonosferoje, kurią sukelia Saulės Žemės jonosferos apšvietimo pokyčiai dienos metu.

Kasdienis geomagnetinis pokytis laikotarpiu nuo 2010-03-19 12:00 iki 2010-03-21 00:00

Žemės magnetinis laukas apibūdinamas septyniais parametrais. Norėdami išmatuoti Žemės magnetinį lauką bet kuriame taške, turime išmatuoti lauko kryptį ir stiprumą. Magnetinio lauko kryptį apibūdinantys parametrai: deklinacija (D), polinkis (I). D ir I matuojami laipsniais. Bendrasis lauko stiprumas (F) apibūdinamas horizontaliąja (H), vertikaliąja (Z) ir šiaurine (X) bei rytine (Y) horizontaliojo intensyvumo dedamaisiais. Šiuos komponentus galima išmatuoti Oersteds (1 Oersted = 1 gauss), bet dažniausiai nanoTesla (1 nT x 100 000 = 1 Oersted).

Netaisyklingos variacijos magnetiniai laukai atsiranda dėl saulės plazmos srauto (saulės vėjo) įtakos Žemės magnetosferai, taip pat dėl ​​magnetosferos pokyčių ir magnetosferos sąveikos su jonosfera.

Žemiau esančiame paveikslėlyje pavaizduoti (iš kairės į dešinę) dabartinio magnetinio lauko, slėgio, konvekcinių srovių jonosferoje vaizdai, taip pat saulės vėjo greičio ir tankio (V, Dens) pokyčių grafikai bei reikšmės. Žemės išorinio magnetinio lauko vertikaliųjų ir rytinių komponentų.

27 dienų variacijos egzistuoja kaip tendencija kartoti geomagnetinio aktyvumo padidėjimą kas 27 dienas, atitinkantį Saulės sukimosi laikotarpį žemiško stebėtojo atžvilgiu. Šis modelis yra susijęs su ilgaamžių aktyvių Saulės regionų egzistavimu, pastebėtu per keletą saulės apsisukimų. Šis modelis pasireiškia 27 dienų magnetinio aktyvumo ir magnetinių audrų pakartojamumu.

Sezoniniai svyravimai Magnetinis aktyvumas patikimai identifikuojamas remiantis vidutiniais mėnesiniais magnetinio aktyvumo duomenimis, gautais apdorojant kelerių metų stebėjimus. Jų amplitudė didėja didėjant bendram magnetiniam aktyvumui. Nustatyta, kad sezoniniai magnetinio aktyvumo kitimai turi du maksimumus, atitinkančius lygiadienių laikotarpius, ir du minimumus, atitinkančius saulėgrįžų periodus. Šių svyravimų priežastis yra aktyvių Saulės regionų susidarymas, sugrupuotas į zonas nuo 10 iki 30° šiaurinių ir pietinių heliografinių platumų. Todėl lygiadienių laikotarpiais, kai sutampa žemės ir Saulės pusiaujo plokštumos, Žemė yra labiausiai jautri aktyvių Saulės sričių veikimui.

11 metų variacijos. Ryšys tarp saulės aktyvumo ir magnetinio aktyvumo aiškiausiai išryškėja lyginant ilgas stebėjimų serijas, 11 metų saulės aktyvumo periodų kartotinius. Geriausiai žinomas saulės aktyvumo matas yra saulės dėmių skaičius. Nustatyta, kad didžiausio saulės dėmių skaičiaus metais magnetinis aktyvumas taip pat pasiekia didžiausią vertę, tačiau magnetinio aktyvumo padidėjimas šiek tiek vėluoja, palyginti su saulės aktyvumo padidėjimu, todėl vidutiniškai šis vėlavimas yra vieneri metai.

Šimtmečius trukusios variacijos – lėti antžeminio magnetizmo elementų svyravimai kelerių metų ar ilgesniais laikotarpiais. Skirtingai nuo dieninių, sezoninių ir kitų išorinės kilmės svyravimų, pasaulietiniai svyravimai yra susiję su šaltiniais, esančiais žemės šerdyje. Pasaulietinių variacijų amplitudė siekia dešimtis nT/metus, o tokių elementų vidutinių metinių verčių pokyčiai vadinami pasaulietine variacija. Pasaulietinių variacijų izoliacijos sutelktos aplink kelis taškus – pasaulietinės variacijos centrus arba židinius, kuriuose pasaulietinės variacijos dydis pasiekia maksimalias reikšmes.

Magnetinė audra – poveikis žmogaus organizmui

Vietinės magnetinio lauko charakteristikos kinta ir svyruoja, kartais daug valandų, o vėliau atkuria buvusį lygį. Šis reiškinys vadinamas magnetine audra. Magnetinės audros dažnai prasideda staiga ir vienu metu visame pasaulyje.

Praėjus dienai po Saulės žybsnio, Saulės vėjo smūginė banga pasiekia Žemės orbitą ir prasideda magnetinė audra. Sunkiai sergantys pacientai aiškiai reaguoja nuo pirmųjų valandų po Saulės pliūpsnio, o likusios – nuo ​​to momento, kai Žemėje prasidėjo audra. Visiems bendra yra bioritmų pasikeitimas šiomis valandomis. Miokardo infarkto atvejų padaugėja kitą dieną po protrūkio (apie 2 kartus daugiau, lyginant su magnetiškai ramiomis dienomis). Tą pačią dieną prasideda žybsnio sukelta magnetosferinė audra. Visiškai sveikiems žmonėms jis aktyvuojamas imuninę sistemą, gali padidėti darbingumas, pagerėti nuotaika.

Pastaba: geomagnetinė ramybė, trunkanti kelias ar daugiau dienų iš eilės, miestiečio organizmą daugeliu atžvilgių slegia, kaip audra – sukelia depresiją ir susilpnina imunitetą. Nedidelis magnetinio lauko „atšokimas“ diapazone Kp = 0 – 3 padeda lengviau atlaikyti atmosferos slėgio pokyčius ir kitus oro veiksnius.

Priimama tokia Kp indekso verčių gradacija:

Kp = 0-1 – geomagnetinė situacija rami (rami);

Kp = 1-2 – geomagnetinės sąlygos nuo ramios iki šiek tiek sutrikusios;

Kp = 3-4 – nuo ​​šiek tiek sutrikusio iki sutrikusio;

Kp = 5 ir daugiau – silpna magnetinė audra (G1 lygis);

Kp = 6 ir daugiau – vidutinė magnetinė audra (G2 lygis);

Kp = 7 ir daugiau – stipri magnetinė audra (G3 lygis); galimi nelaimingi atsitikimai, nuo oro sąlygų priklausomų žmonių sveikatos pablogėjimas

Kp = 8 ir daugiau – labai stipri magnetinė audra (G4 lygis);

Kp = 9 – itin stipri magnetinė audra (lygis G5) – didžiausia galima reikšmė.

Magnetosferos būklės ir magnetinių audrų stebėjimas internete čia:

Daugelio tyrimų, atliktų Kosmoso tyrimų institute (IKI), Žemės magnetizmo, jonosferos ir radijo bangų sklidimo institute (IZMIRAN), Medicinos akademijoje, rezultatas. JUOS. Sechenovas ir Rusijos mokslų akademijos Medicinos ir biologinių problemų institutas, paaiškėjo, kad geomagnetinių audrų metu pacientams, sergantiems patologija širdies ir kraujagyslių sistema, ypač patyrusiems miokardo infarktą, šoktelėjo kraujospūdis, pastebimai padidėjo kraujo klampumas, sulėtėjo jo tekėjimo kapiliaruose greitis, pakito kraujagyslių tonusas, suaktyvėjo streso hormonai.

Pokyčių įvyko ir kai kurių sveikuolių organizme, tačiau jie daugiausia kėlė nuovargį, sumažėjusį dėmesį, galvos skausmus, galvos svaigimą ir rimto pavojaus nekėlė. Astronautų organizmai į pokyčius reagavo kiek stipriau: jiems išsivystė aritmija, pakito kraujagyslių tonusas. Eksperimentai orbitoje taip pat parodė, kad žmogaus būklę neigiamai veikia elektromagnetiniai laukai, o ne kiti faktoriai, kurie veikia Žemę, bet yra neįtraukiami į erdvę. Be to, buvo nustatyta dar viena „rizikos grupė“ - sveikų žmonių su pernelyg įtempta adaptacijos sistema, susijusi su papildomo streso poveikiu (šiuo atveju nesvarumas, kuris taip pat veikia širdies ir kraujagyslių sistemą).

Tyrėjai priėjo prie išvados, kad geomagnetinės audros sukelia tokį patį adaptacinį stresą, kaip ir staigus laiko juostų pasikeitimas, kuris sutrikdo žmogaus biologinius cirkadinius ritmus. Staigūs saulės pliūpsniai ir kitos saulės aktyvumo apraiškos smarkiai pakeičia santykinai taisyklingus Žemės geomagnetinio lauko ritmus, todėl gyvūnai ir žmonės sutrikdo savo ritmus ir sukelia adaptacinį stresą.

Sveiki žmonės su tuo susidoroja gana nesunkiai, tačiau žmonėms, turintiems širdies ir kraujagyslių sistemos patologijų, turintiems pertemptą adaptacijos sistemą ir naujagimiams, tai potencialiai pavojinga.

Neįmanoma numatyti atsako. Viskas priklauso nuo daugelio veiksnių: nuo žmogaus būklės, nuo audros pobūdžio, nuo elektromagnetinių virpesių dažnių spektro ir kt. Kol kas nežinoma, kaip geomagnetinio lauko pokyčiai įtakoja organizme vykstančius biocheminius ir biofizinius procesus: kokie yra geomagnetinių signalų imtuvai-receptoriai, ar žmogus reaguoja į elektromagnetinės spinduliuotės poveikį visu kūnu, atskirais organais, ar ne. net atskiros ląstelės. Šiuo metu, siekiant ištirti Saulės aktyvumo įtaką žmonėms, Kosmoso tyrimų institute atidaroma heliobiologijos laboratorija.

9. N.V. Koronovskis. ŽEMĖS GEOLOGINĖS PRAEITIES MAGNETINIS LAUKAS // Maskvos valstybinis universitetas. M. V. Lomonosovas. Soroso edukacinis žurnalas, N5, 1996, p. 56-63

Panašūs straipsniai