Нашите Земята- петата по големина сред деветте планети, обикалящи в орбитите си около Слънцето, най-близката звезда. Всяка секунда Земята изминава около 30 км и прави пълен оборот около Слънцето през годината. Освен това Земята се върти около оста си като връх, като прави пълен оборот за 24 часа. Земята не е съвършена топка. Диаметърът му е 12 756 km на екватора (конвенционална линия, разделяща земното кълбо на Северното и Южното полукълбо) и 12 714 km на полюсите. Екваториалната обиколка на Земята е 40 075 км.

луна- най-близкият космически съсед на Земята. Диаметърът му е около четири пъти по-малък от диаметъра на Земята и е равен на 3475 км. Скалите, които изграждат Луната, са по-малко плътни от тези на Земята, така че Луната тежи 8 пъти по-малко от Земята.

Земята е третата планета от Слънцето, съставена предимно от скалисти скали.

"Въпросник" на нашата планета, или това, което твърдо знаем за Земята

Днес ние твърдо знаем за планетата, на която живее човечеството, че нейният среден радиус е 6371 км. Въпреки това, в екваториалната равнина той е малко по-голям - около 6378 km, а разстоянието от центъра на Земята до полюса е по-малко, почти 6357 km.

Повърхността на Земята е 510 милиона km2, от които 71% е океан, а останалата част е сушата. Може би като цяло би било по-правилно да наречем нашата планета Океан, тъй като на Земята има много по-малко земя?

Обемът на земното кълбо се обозначава с броя на кубическите километри, който завършва с дванадесет нули. Всеки кубичен метър материал, от който е изградена Земята, средно тежи малко повече от 5,5 т. Така че, ако някой гигант успее да постави планетата в гигантски мащаб, той би „изтеглил“ шест и двадесет и един тона!

В вътрешен съставпланетата е доминирана от желязо – почти 35%; след това идва кислород (около 30%), след това силиций (15%) и магнезий (12%). Но това е средно.

За 4,6 милиарда години от съществуването на Земята гравитацията е пренасяла по-тежки скали по-дълбоко в дълбините и е оставила по-леките по-близо до повърхността. За такова "сортиране" помогна и топлината на земната вътрешност - в самата среда на Земята температурата е от 5000 до 6000 ° C. Следователно тялото на планетата стана разнородно и физични свойства, и от химичен състав... В основата е ядрото на планетата; заобиколен е от мантия, а отгоре на всичко е земната кора.

Планетата Земя има свой магнетизъм – заобиколена е от невидимо поле от магнитни сили, които ние не усещаме, но действа върху материали, съдържащи желязо или някакви други метали. Можете да откриете магнитното поле с помощта на компас. Стрелката на компаса е дълъг, тънък магнит. Взаимодействайки със земния магнетизъм, той се обръща и сочи на север и юг.

1. Магнитни силови линии, 2. Земя

Най-силно е изразен при северния и южния магнитен полюс. Там магнитните силови линии са насочени вертикално.

Вероятно магнитното поле на Земята се дължи на силите, генерирани от нейното външно ядро ​​- желязната обвивка, която се намира на дълбочина около 2900 км под повърхността. Налягането на тази дълбочина е много високо, а температурата надвишава 4000 ° C. При тази температура желязото е в течно състояние. Поради въртенето на Земята, потоците от разтопено желязо се усукват като тирбушон, движението им генерира електричество, а това от своя страна създава магнитно поле, което обгражда земното кълбо и ни предпазва от излагане на високоенергийни частици, с които Слънцето бомбардира Земята. Някои частици обаче се привличат от магнитните полюси, което кара нощното небе да блести – сиянието.

Магнитното поле се разпространява в космическото пространство и образува магнитосферата. Слънчевите частици с висока енергия, "слънчевият вятър", бомбардират магнитосферата и я карат да придобие форма на капчици.

Колосалните потоци топлинна енергия вътре в Земята и въртенето на планетата около оста й карат полутечните камъни да се движат по спирали. Тези спираловидни токове възбуждат електрически токове, които генерират магнитно поле.

земен магнетизъм,геомагнетизъм, магнитното поле на Земята и околоземното пространство; клон на геофизиката, който изучава разпределението в пространството и промените във времето на гео магнитно поле, както и свързаните с тях геофизични процеси в Земята и горните слоеве на атмосферата.

Във всяка точка от пространството геомагнитното поле се характеризира с вектора на интензитета T,големината и посоката на които се определят от 3 компонента X, Y, Z(север, изток и вертикал) в правоъгълна координатна система ( ориз. 1 ) или 3 елемента на Z. m: хоризонтална компонента на напрежението H, магнитна деклинация D (ъгъл между Хи равнината на географския меридиан) и наклона на магнитния аз(ъгъл между Tи равнината на хоризонта).

Z. m се причинява от действието на постоянни източници, разположени вътре в Земята и изпитващи само бавни светски промени (вариации) и външни (променливи) източници, разположени в Магнитосферата на Земята и йоносфера ... Съответно се разграничават основните (основни, ~ 99%) и редуващи се (~ 1%) геомагнитни полета.

Основно (постоянно) геомагнитно поле... За изследване на пространственото разпределение на основното геомагнитно поле, стойностите H, D, Iса начертани на картите ( магнитни карти ) и свържете точките с равни стойности на елементите с линии. Такива линии се наричат ​​съответно изодинамичен, изогони, изоклини. линия (изоклина) аз= 0, тоест магнитният екватор не съвпада с географския екватор. С увеличаване на географската ширина, стойността азнараства до 90° in магнитни полюси. Пълно напрежение T (ориз. 2 ) от екватора до полюса се увеличава от 33,4 на 55,7 а/м(от 0,42 до 0,70 Oe). Координати на Северния магнитен полюс за 1970 г.: дължина 101,5 ° W. г. (западна дължина), географска ширина 75,7° с.ш. ш. (северна ширина); Южен магнитен полюс: дължина 140,3 ° E г. (източна дължина), географска ширина 65,5° ю.ш. географска ширина (южна ширина) Сложната картина на разпределението на геомагнитното поле в първо приближение може да бъде представена чрез полето диполи (ексцентричен, изместен от центъра на Земята с приблизително 436 км) или хомогенна намагнетизирана сфера, чийто магнитен момент е насочен под ъгъл от 11,5 ° спрямо оста на въртене на Земята. Геомагнитни полюси (полюси на равномерно намагнетизирана сфера) и магнитни полюси, съответно, задават система от геомагнитни координати (геомагнитна ширина, геомагнитен меридиан, геомагнитен екватор) и магнитни координати (магнитна ширина, магнитен меридиан). Отклоненията на действителното разпределение на геомагнитното поле от дипола (нормално) се наричат магнитни аномалии. В зависимост от интензивността и размера на заеманата площ се разграничават глобални аномалии с дълбок произход, например източносибирски, бразилски и др., както и регионални и локални аномалии. Последното може да бъде причинено например от неравномерното разпределение на феромагнитните минерали в земната кора. Влиянието на световните аномалии засяга до височини от ~ 0,5 R 3над повърхността на Земята ( R 3 -радиус на Земята). Основното геомагнитно поле има диполен характер до височини от ~ 3 R 3.

Той претърпява светски вариации, които не са еднакви по целия свят. В местата с най-интензивен светски цикъл вариациите достигат 150 g годишно (1 g = 10 -5 e). Налице е също така систематичен дрейф на магнитни аномалии на запад със скорост от около 0,2 ° годишно и промяна в величината и посоката на магнитния момент на Земята със скорост от ~ 20 g годишно. Поради светските вариации и недостатъчното познаване на геомагнитното поле в големи територии (океани и полярни региони) се налага повторно компилиране на магнитни карти. За тази цел световните магнитни изследвания се извършват на сушата, в океаните (на немагнитни кораби), във въздушното пространство ( аеромагнитно изследване ) и в открития космос (с помощта на изкуствени земни спътници). За използвани измервания: компас магнитен, теодолит магнитни, магнитни везни, наклонител, магнитометър, аеромагнитометър и други устройства. Изучаването на z.m. и съставянето на карти на всички негови елементи играе важна роляза морска и въздушна навигация, геодезия, геодезия.

Изучаването на геомагнитното поле от минали епохи се извършва от остатъчното намагнитване на скалите (вж. Палеомагнетизъм ), а за историческия период - според намагнитването на изделия от печена глина (тухли, керамични съдове и др.). Палеомагнитните изследвания показват, че посоката на основното магнитно поле на Земята в миналото многократно се е променяла в обратна посока. Последната такава промяна е настъпила преди около 0,7 милиона години.

А. Д. Шевнин.

Произход на основното геомагнитно поле.За да се обясни произходът на основното геомагнитно поле, са изведени много различни хипотези, включително дори хипотези за съществуването на основен закон на природата, според който всяко въртящо се тяло има магнитен момент. Правени са опити да се обясни основното геомагнитно поле с наличието на феромагнитни материали в земната кора или в нейното ядро; движението на електрически заряди, които, участвайки в ежедневното въртене на Земята, създават електрически ток; наличието в земното ядро ​​на токове, причинени от термоелектродвижещата сила на границата ядро-мантия и т.н., и накрая, от действието на така нареченото хидромагнитно динамо в течнометалното ядро ​​на Земята. Съвременните данни за секуларни вариации и множество промени в полярността на геомагнитното поле се обясняват задоволително само с хипотезата за хидромагнитно динамо (HD). Според тази хипотеза в електропроводимото течно ядро ​​на Земята могат да се появят доста сложни и интензивни движения, водещи до самовъзбуждане на магнитното поле, подобно на това как възниква генерирането на ток и магнитно поле в динамо със самовъзбуждане . Действието на HD се основава на електромагнитна индукция в движеща се среда, която при движението си пресича силовите линии на магнитното поле.

HD изследванията се основават на магнитохидродинамика. Ако приемем скоростта на движение на материята в течното ядро ​​на Земята като дадена, тогава можем да докажем фундаменталната възможност за генериране на магнитно поле по време на движенията от различни видове, както стационарни, така и нестационарни, регулярни и турбулентни. Осредненото магнитно поле в сърцевината може да се представи като сбор от два компонента - тороидалното поле V j и полета BP,кои силови линии лежат в меридионалните равнини ( ориз. 3 ). Тороидални магнитни силови линии V j са затворени вътре в земното ядро ​​и не излизат навън. Според най-разпространената схема на наземния HD, полето Б j е стотици пъти по-силно от проникващото навън поле В п, който има предимно диполна форма. Нехомогенното въртене на електропроводим флуид в земното ядро ​​​​деформира силовите линии В пи образува от тях силовите линии на полето V(. На свой ред полето В пгенерирани поради индуктивното взаимодействие на проводящ флуид, движещ се по сложен начин с полето V j. За да се осигури генериране на полето В пот V j движенията на флуида не трябва да са осесиметрични. Що се отнася до останалото, както показва кинетичната теория на HD, движенията могат да бъдат много разнообразни. Движенията на проводящата течност се създават по време на процеса на генериране, в допълнение към полето В п, също и други бавно променящи се полета, които, прониквайки навън от ядрото, причиняват светски вариации на основното геомагнитно поле.

Общата теория на GD, която изучава както генерирането на полето, така и "двигателя" на земния GD, тоест произхода на движенията, все още е в начална фазаразвитие и много все още е хипотетично в него. Архимедовите сили, причинени от нехомогенностите на малката плътност в сърцевината, са посочени като причини за движенията, и сили на инерцията.

Първият може да бъде свързан или с отделянето на топлина в сърцевината и термичното разширение на течността (термично конвекция ), или с нехомогенност на състава на сърцевината поради освобождаване на примеси по неговите граници. Последното може да бъде причинено от ускорение поради прецесия земна ос. Близостта на геомагнитното поле до полето на дипол с ос почти успоредна на оста на въртене на Земята показва тясна връзка между въртенето на Земята и произхода на Земята.Въртенето създава Кориолисова сила, който може да играе съществена роля в механизма на GD на Земята. Зависимостта на величината на геомагнитното поле от интензивността на движение на материята в земното ядро ​​е сложна и все още не е достатъчно проучена. Според палеомагнитните изследвания магнитудът на геомагнитното поле се колебае, но средно по порядък остава непроменен за дълго време - от порядъка на стотици милиони години.

Функционирането на ГД на Земята е свързано с много процеси в ядрото и в мантията на Земята, следователно изследването на основното геомагнитно поле и земното ГД е съществена част от целия комплекс от геофизични изследвания. вътрешна структураи развитието на Земята.

С. И. Брагински.

Променливо геомагнитно поле.Измерванията, извършени на спътници и ракети, показаха, че взаимодействието на плазмата Слънчев вятър с геомагнитно поле води до нарушаване на диполната структура на полето от разстояние ~ 3 Rzот центъра на земята. Слънчевият вятър локализира геомагнитното поле в ограничен обем от околоземното пространство – магнитосферата на Земята, докато на границата на магнитосферата динамичното налягане на слънчевия вятър се балансира от налягането на магнитното поле на Земята. Слънчевият вятър компресира земното магнитно поле от дневната страна и пренася линиите на геомагнитното поле на полярните области към нощната страна, образувайки магнитна опашка на Земята с дължина най-малко 5 милиона метра близо до равнината на еклиптиката. км(см. ориз. в статии Земятаи Магнитосферата на Земята ). Приблизителната диполна област на полето със затворени силови линии (вътрешна магнитосфера) е магнитен капан за заредени частици от плазмата около Земята (виж фиг. Радиационните пояси на Земята ).

Потокът от плазма на слънчевия вятър около магнитосферата с променлива плътност и скорост на заредените частици, както и пробивът на частиците в магнитосферата, водят до промяна в интензитета на системите от електрически токове в магнитосферата и йоносферата на Земята. Текущите системи от своя страна предизвикват флуктуации на геомагнитното поле в околоземното пространство и на земната повърхност в широк честотен диапазон (от 10 -5 до 10 2 hz) и амплитуди (от 10 -3 до 10 -7 NS). Фотографската регистрация на непрекъснати промени в геомагнитното поле се извършва в магнитни обсерватории с помощта на магнитографи. По време на тихо време в ниските и средните ширини има периодични слънчево-дневни и лунно-дневни вариации магнитни с амплитуди от 30-70g и 1-5g, съответно. Други наблюдавани анормални флуктуации на полето с различни формиа амплитудите се наричат ​​магнитни смущения, сред които има няколко вида магнитни вариации.

Магнитни смущения, обхващащи цялата Земя и продължаващи от един ( ориз. 4 ) до няколко дни, се наричат ​​свят магнитни бури, през който амплитудата на отделните компоненти може да надвишава 1000g. Магнитната буря е едно от проявите на силни смущения в магнитосферата, които възникват при промяна на параметрите на слънчевия вятър, особено скоростта на неговите частици и нормалната компонента на междупланетното магнитно поле спрямо равнината на еклиптиката. Силните смущения на магнитосферата се придружават от появата на полярни сияния, йоносферни смущения, рентгенови лъчи и нискочестотно излъчване в горната атмосфера на Земята.

Практически приложенияявления на З. м.Под въздействието на геомагнитното поле магнитната игла се намира в равнината на магнитния меридиан. Това явление се използва от древни времена за ориентиране на терена, начертаване на хода на корабите в открито море, в геодезическата и минно-геодезичната практика, във военното дело и др. (см. Компас, Компас ).

Изследването на локалните магнитни аномалии дава възможност да се открият преди всичко минерали желязна руда(см. Магнитно разузнаване ), и в съчетание с други геофизични методи на проучване - за определяне на тяхното местоположение и запаси. Широко разпространен е магнитотелуричният метод за сондиране на вътрешността на Земята, при който електрическата проводимост на вътрешните слоеве на Земята се изчислява от полето на магнитна буря и след това се оценяват съществуващите там налягане и температура.

Един от източниците на информация за горни слоевеатмосферата служи като геомагнитни вариации. Магнитните смущения, свързани например с магнитна буря, възникват няколко часа по-рано, отколкото промените в йоносферата настъпват под нейно влияние, нарушавайки радиокомуникациите. Това дава възможност да се правят магнитни прогнози, необходими за осигуряване на непрекъсната радиокомуникация („радио прогнози за времето“). Геомагнитните данни се използват и за прогнозиране на радиационната ситуация в околоземното пространство по време на космически полети.

Постоянството на геомагнитното поле до височини от няколко земни радиуса се използва за ориентация и маневриране на космически кораб.

Геомагнитното поле засяга живите организми, зеленчуков святи човек. Например в периоди на магнитни бури се увеличава броят на сърдечно-съдовите заболявания, влошава се състоянието на пациентите, страдащи от хипертония и т.н. Изучаване на характера електромагнитно влияниевърху живите организми е една от новите и обещаващи области на биологията.

А. Д. Шевнин.

осветено .:Яновски Б.М., Земен магнетизъм, т. 1-2, Л., 1963-64; негов, Развитие на работата по геомагнетизма в СССР през годините съветска власт... „Изв. AN (Академия на науките) СССР, Физика на Земята", 1967, № 11, с. 54; Справочник за променливото магнитно поле на СССР, Л., 1954 г.; Космос около Земята. Справочни данни, превод (превод) от английски (английски), М., 1966; Настояще и минало на магнитното поле на Земята, М., 1965; Брагински С. И., За основите на теорията за хидромагнитното динамо на Земята, "Геомагнетизъм и аерономия", 1967, т. 7, № 3, с. 401; Слънчево-земна физика, М., 1968.

Ориз. 4. Магнитограма, която записва малка магнитна буря: H 0, D 0, Z 0 - произходът на съответния компонент на земния магнетизъм; стрелките показват посоката на броене.

Ориз. 2. Карта на общата интензивност на геомагнитното поле (в ерстеди) за епохата 1965 г.; черни кръгове - магнитни полюси (МП). Картата показва магнитните аномалии в света: бразилска (BA) и източносибирска (V.-S.A.).

Ориз. 3. Диаграма на магнитните полета в хидромагнитното динамо на Земята: NS - оста на въртене на Земята: В р - полето, близко до полето на дипола, насочено по оста на въртене на Земята; B j е тороидално поле (от порядъка на стотици гауси), което е затворено вътре в земното ядро.

ЗЕМЕН МАГНЕТИЗЪМ, Катедра Геофизика, изучаваща магнитното поле на земята. Нека силата на магнитното поле в дадена точка е представена от вектора F (фиг. 1). Вертикалната равнина, съдържаща този вектор, се нарича равнината на магнитния меридиан. Ъгълът D, затворен между равнините на географския и магнитния меридиани, се нарича деклинация. Правете разлика между източно и западно склонение. Прието е източните склонове да се отбелязват със знак плюс, а западните със знак минус. Ъгълът I, образуван от вектора F с хоризонталната равнина, се нарича наклон. Проекцията H на вектора F върху хоризонталната равнина се нарича хоризонтална компонента, а проекцията на Z върху вертикалната линия се нарича вертикална компонента.

Основните инструменти за измерване на елементите на земния магнетизъм в момента са магнитният теодолит и различни инклинаторни системи. Целта на магнитния теодолит е да измерва хоризонталната компонента на магнитното поле и деклинацията. Хоризонтално разположен магнит, който може да се върти около вертикална ос, се задава под действието на земното магнитно поле с оста му в равнината на магнитния меридиан. Ако бъде изваден от това равновесно положение и след това оставен сам, тогава той ще започне да трепти около равнината на магнитния меридиан с период T, определен по формулата:

където K е инерционният момент на осцилиращата система (магнит и рамка), а M е магнитният момент на магнита. След като се определи стойността на K от специални наблюдения, е възможно да се намери стойността на произведението MN от наблюдавания период T. След това се поставя магнит, чийто период на трептене се определя на известно разстояние от друг, спомагателен магнит, който също има способността да се върти около вертикалната ос, като първият магнит е ориентиран така, че центърът на втория магнит е върху продължението на магнитната ос на първата. В този случай, освен H, полето на магнита M ще действа и върху спомагателния магнит, който може да се използва. намерено по формулата:

където B е разстоянието между центровете на двата магнита, a, b, ... са някои константи. Магнитът ще напусне равнината на магнитния меридиан и ще стане в посоката на резултантната на тези две сили. Без да променяте относителното положение на частите на инсталацията, намерете такова положение на отклоняващия магнит, при което посочената резултантна ще бъде перпендикулярна на него (фиг. 2). Чрез измерване на ъгъла на отклонение v за този случай е възможно да се намери стойността на съотношението от съотношението sin v = f / H. От получените стойности на MH и H / M се определя хоризонталната компонента H. В теорията на земния магнетизъм единицата, обозначена със символа γ, равна на 0,00001 гаус, е широко разпространена. Магнитният теодолит може да се използва като деклинатор, инструмент за измерване на деклинацията. Подравнявайки зрителната равнина с посоката на магнитната ос на магнита, окачен върху нишките, те я привеждат в съвпад с равнината на магнитния меридиан. За да получите отчитане на кръга, съответстващ на насочването на прицелното устройство към географския север, достатъчно е да се насочите към обект, чийто истински азимут е известен. Разликата в показанията на географския и магнитния меридиан дава стойността на деклинацията.

Инклинаторът е инструмент за измерване на I. Съвременната магнитометрия има два вида инструменти за измерване на наклона - стрелка и индукционни инклинатори... Първото устройство има магнитна игла, въртяща се около хоризонтална ос, поставена в центъра на вертикалния циферблат. Равнината на движение на стрелката е подравнена с равнината на магнитния меридиан; в този случай в идеални условиямагнитната ос на стрелката в равновесно положение съвпада с посоката на магнитното напрежение в тази точка, а ъгълът между посоката на магнитната ос на стрелката и хоризонталната линия ще даде стойност I. В основата на дизайн на индукционния наклон ( земен индуктор) се приема явлението индукция в проводник, движещ се в магнитно поле. Съществена характеристика на устройството е намотката, която се върти около един от диаметрите си. Когато такава намотка се върти в земното магнитно поле, ЕМП не се появява в нея само когато оста й на въртене съвпада с посоката на полето. Това положение на оста, маркирано от липсата на ток в галванометъра, към който бобината е затворена, се отчита върху вертикален кръг. Ъгълът между посоката на оста на въртене на намотката и хоризонта ще бъде ъгълът на наклон.

В момента гореспоменатите устройства са най-често срещаните. Специално трябва да се спомене магнитният теодолит на Оглоблински, който определя стойността на H / M чрез метода на компенсация на H от полето на магнита, за което се определя периодът на трептене.

V последните временатака нареченият електрически методи за измерване на Н, при които се правят отклонения не с помощта на отклоняващ магнит, а с помощта на магнитното поле на намотките. За да се постигне необходимата точност от магнитните измервания (0,2-0,02% от пълното напрежение), работният ток се сравнява с тока от нормалните клетки (компенсация на потенциометъра).

Измервания, направени в различни точки земната повърхност, показват, че магнитното поле варира от точка до точка. В тези промени се забелязват някои закономерности, чиято природа най-добре се разбира от разглеждане на т.нар. магнитни карти (фиг. 3 и 4).

Ако начертаете на топографска основа линии, свързващи точки с еднакви стойности на всеки елемент на земния магнетизъм, тогава такава карта ще представи визуална картина на разпространението на този елемент на земята. Съответно различни елементина земния магнетизъм има карти с различни системи от изолинии. Тези контури имат специални имена, в зависимост от това какъв елемент представляват. И така, линиите, свързващи точки с еднакви наклонения, се наричат ​​изогон (линията на нулевите деклинации се нарича агонична линия), линиите с равни наклони - изоклини и линиите на равни напрежения - изодини. Има изодинамика на хоризонтални, вертикални компоненти и т.н. Ако изградите такива карти за цялата повърхност на земното кълбо, ще забележите следните особености. В екваториалните райони се наблюдават най-големи стойности на хоризонталната сила (до 0,39 гауса); към полюсите хоризонталната компонента намалява. Обратният характер на промените има за вертикалния компонент. Извиква се линията с нулеви стойности на вертикалния компонент магнитен екватор... Извикват се точки с нулеви стойности на хоризонтална сила магнитни полюсиземя. Те не съвпадат с географските и имат координати: Северен магнитен полюс - 70,5 ° с.ш. NS и 96,0° W. (1922 г.), южният магнитен полюс е 71,2 ° ю.ш. NS и 151,0 ° E. (1912 г.). Всички изогони се пресичат на магнитните полюси на Земята.

Детайлното изследване на земното магнитно поле разкрива, че контурите не са толкова гладки, колкото го дава общата картина. На всяка такава крива има извивки, които нарушават плавния й ход. В някои области тези кривини достигат толкова големи стойности, че е необходимо тази област да се изолира магнитно от общата картина. Такива зони се наричат ​​аномални и в тях можете да наблюдавате стойностите на магнитните елементи, многократно по-високи от нормалното поле. Проучване магнитни аномалии установи тясната им връзка с геоложката структура на горните части на земната кора, гл. обр. по отношение на съдържанието на магнитни минерали в тях, и поражда специален клон на магнитометрията, който има приложно значение и поставя задачата за прилагане на магнитометрията и измерванията към минното проучване. Такива аномални региони, които вече са с голямо индустриално значение, се намират в Урал, в района на Курск, в Кривой Рог, в Швеция, във Финландия и на други места. За изследване на магнитното поле на такива зони е разработено специално оборудване (магнитометър Tiberg-Talen, локални вариометри и др.), което дава възможност за бързо получаване на необходимите резултати от измерването. Изследването на земното магнитно поле във всяка една точка разкрива факта на промените в това поле във времето. Детайлното изследване на тези времеви вариации в елементите на земния магнетизъм доведе до установяване на връзката им с живота на земното кълбо като цяло. Вариациите отразяват въртенето на земята около оста, движението на земята спрямо слънцето и цяла поредица от явления от космически ред. Изследването на вариациите се извършва от специални магнитни обсерватории, оборудвани освен с прецизни инструменти за измерване на елементите на земното магнитно поле, със специални инсталации за непрекъснато регистриране на времеви промени в магнитните елементи. Такива устройства се наричат ​​вариометри или магнитографи и обикновено се използват за записване на вариации в D, H и Z. Инструмент за записване на вариации на деклинацията (вариометър D, или унифиларен) има магнит с прикрепено към него огледало, окачено свободно на тънък конец. Вариациите в деклинацията, състоящи се в въртенето на равнината на магнитния меридиан, карат окаченият по този начин магнит да се върти. Лъчът, хвърлен от специален осветител, отразен от огледалото на магнита, дава движещо се светлинно петно, което оставя следа под формата на крива върху фоточувствителна хартия, навита на въртящ се барабан или спускаща се вертикално. Линията, начертана от лъча, отразен от неподвижното огледало, и времевите марки позволяват от получената магнитограма да се намери промяната в D за всеки момент от времето. Ако завъртите нишката, завъртайки горната точка на нейното закрепване, тогава магнитът ще излезе от равнината на магнитния меридиан; като го затегнете правилно, можете да го поставите в положение, перпендикулярно на оригиналното. В новото равновесно положение, от една страна, H ще действа върху магнита, а от друга, моментът на усуканата нишка. Всяка промяна в хоризонталния компонент ще доведе до промяна в равновесното положение на магнита и такова устройство ще маркира вариации в хоризонталния компонент (вариометър H или бифиларен, ако магнитът е окачен на две успоредни нишки). Тези вариации се записват по същия начин, както се записват промените в деклинацията. И накрая, третото устройство, използвано за записване на вариации във вертикалния компонент (баланс на Лойд, Z вариометър), има магнит, който осцилира като балансираща греда около хоризонталната ос. Чрез правилно преместване на центъра на тежестта с помощта на подвижна тежест, магнитът на това устройство се привежда в положение, близко до хоризонтално, и обикновено се настройва така, че равнината на движенията на магнита да е перпендикулярна на равнината на магнитния меридиан. В този случай равновесното положение на магнита се определя от действието на Z и теглото на системата. Промяната в първата стойност ще предизвика известен наклон на магнита, пропорционален на промяната във вертикалния компонент. Тези промени в наклона се записват, както и предишната, фотографски и предоставят материал за преценка на вариациите във вертикалния компонент.

Ако подложите на анализ кривите, записани от магнитографи (магнитограми), върху тях можете да откриете редица особености, от които най-ярко изразената денонощна вариация е най-забележителна. Позицията на максимумите и минимумите на дневната вариация, както и техните стойности от ден на ден, варират в малки граници и следователно, за да се характеризира дневната вариация, някои средни криви се съставят за всеки интервал от време. ФИГ. 5 са показани кривите на промените в D, H и Z за обсерваторията в Слуцк през септември 1927 г., на които ясно се вижда дневната вариация на елементите.

Най-визуалният начин за изобразяване на вариациите е т.нар. векторна диаграмапредставляващо движението на края на вектор F във времето. Две проекции на векторната диаграма върху равнината yz и xy са показани на фиг. 6. От тази фиг. може да се види как сезонът влияе върху характера на денонощното изменение: през зимните месеци флуктуациите на магнитните елементи са много по-малки, отколкото през лятото.

В допълнение към вариациите, дължащи се на дневната вариация, понякога на магнитограмите се наблюдават резки промени, които често достигат много големи стойности. Такива резки промени в магнитните елементи са придружени от редица други явления, като: полярни сияния в арктическите райони, появата на индуцирани токове в телеграфа и телефонни линии, и т.н., и се наричат магнитни бури ... Има фундаментална разлика между вариациите, дължащи се на нормално движение и вариациите, дължащи се на бури. Докато нормалните вариации настъпват за всяка наблюдателна площадка в местно време, вариациите, причинени от бури, възникват едновременно за цялото земно кълбо. Това обстоятелство показва различния характер на вариациите на двата вида.

Желанието да се обясни наблюдаваното разпределение на земната повърхност на елементите на земния магнетизъм доведе Гаус до изграждането на математическа теория на геомагнетизма. Изследването на елементите на земния магнетизъм още от времето на първите геомагнитни измервания разкри съществуването на т.нар. светският ход на елементите и по-нататъшното развитие на теорията на Гаус включваше, наред с други задачи, отчитане на тези светски вариации. В резултат на работата на Петерсън, Ноймайер и други изследователи сега има формула за потенциала, която отчита и този светски курс.

Сред хипотезите, предложени за обяснение на дневните и годишните вариации на геомагнитните елементи, трябва да се отбележи хипотезата, предложена от Балфур-Стюарт и разработена от Шустер. Според тези изследователи, във високите електропроводими слоеве на атмосферата под термично действие слънчеви лъчиима движения на газови маси. Магнитното поле на земята в тези движещи се проводящи маси индуцира електрически токове, чието магнитно поле се проявява под формата на дневни вариации. Тази теория обяснява добре намаляването на амплитудата на вариациите през зимните месеци и изяснява преобладаващата роля на местното време. Що се отнася до магнитните бури, най-близкото проучване показа тясната им връзка с дейността на слънцето. Изясняването на тази връзка доведе до следната общоприета теория за магнитните смущения. В моментите на най-интензивната си дейност слънцето изхвърля потоци от електрически заредени частици (например електрони). Такъв поток, попадайки в горните слоеве на атмосферата, я йонизира и създава възможност за интензивни електрически токове, чието магнитно поле е смущенията, които наричаме магнитни бури. Това обяснение за природата на магнитните бури е в добро съгласие с резултатите от теорията за полярните сияния, разработена от Стърмер.

Около Земята има различни полета, като гравитационните и магнитните полета оказват най-значимо влияние върху GO.

Гравитационно полена Земята това е гравитационно поле. Гравитацията е резултантната сила между силата на гравитацията и центробежната сила, която възниква, когато Земята се върти. Центробежната сила достига своя максимум на екватора, но и тук тя е малка и възлиза на 1/288 от силата на гравитацията. Силата на гравитацията на земята зависи главно от силата на гравитацията, която се влияе от разпределението на масата в земята и на повърхността. Силата на гравитацията действа навсякъде по земята и е насочена по отвес към повърхността на геоида. Силата на гравитационното поле намалява равномерно от полюсите към екватора (центробежната сила е по-голяма при екватора), от повърхността нагоре (на височина от 36 000 km е равна на нула) и от повърхността надолу (в център на Земята силата на гравитацията е равна на нула).

Нормално гравитационно полеЗемята се нарича такава, която земята би имала, ако имаше формата на елипсоид с равномерно разпределение на масите. Интензитетът на реалното поле в дадена точка се различава от нормалното, възниква аномалия на гравитационното поле. Аномалиите могат да бъдат положителни и отрицателни: планинските вериги създават допълнителна маса и трябва да предизвикват положителни аномалии, океански падове, напротив - отрицателни. Но в действителност земната кора е в изостатично равновесие.

Изостазия(от гръцки isostasios - равен по тегло) - балансиране на твърдата, относително лека земна кора с по-тежка горна мантия. Теорията на равновесието е изложена през 1855 г. от английския учен Г.Б. Въздушен. Поради изостазията излишъкът от маси над теоретичното ниво на равновесие съответства на липсата им на дъното. Това се изразява във факта, че на определена дълбочина (100-150 km) в астеносферния слой материята тече към онези места, където има липса на маси на повърхността. Само под младите планини, където все още не е извършена компенсация, се наблюдават слаби положителни аномалии. Балансът обаче непрекъснато се нарушава: седиментите се отлагат в океаните, а дъното на океаните провисва под тежестта им. От друга страна, планините се рушат, височината им намалява, което означава, че намалява и масата.

Гравитационното поле на Земята е изключително важно за нейната природа:

1. Силата на гравитацията създава фигурата на Земята, тя е една от водещите ендогенни сили. Благодарение на него падат валежи, текат реки, образуват се подземни водни хоризонти, наблюдават се склонови процеси. Налягането на масите на материята, което се реализира в процеса на гравитационна диференциация в долната мантия, заедно с радиоактивния разпад генерира топлинна енергия – източник на вътрешни (ендогенни) процеси, които възстановяват литосферата.

2. Гравитацията е уплътнила вътрешното вещество на земята и независимо от химичния й състав е образувала плътно ядро.

3. Силата на гравитацията държи газовите и водните обвивки на планетата. Само най-леките молекули - водород и хелий - напускат атмосферата на планетата.

4. Силата на гравитацията определя тенденцията на земната кора към изостатично равновесие. Максималната височина на планините се обяснява със силата на гравитацията; смята се, че на нашата Земя не може да има планини по-високи от 9 км.

5. Астеносферата - слой, омекотен от топлина, позволяващ движението на литосферата - също е функция на гравитацията, тъй като топенето на материята става при благоприятно съотношение на количеството топлина и степента на компресия - налягане.

6. Сферичната фигура на гравитационното поле определя два основни типа релефни форми на земната повърхност – конични и плоски, които отговарят на две универсални форми на симетрия – конична и двустранна.

7. Посоката на гравитацията надолу към центъра на земята помага на животните да запазят изправено положение.

Топлинният режим на повърхностния слой на земната кора (средно до 30 m) има температура, определена от слънчевата топлина. то хелиометричен слойизпитват сезонни температурни колебания. По-долу е още по-тънък хоризонт с постоянна температура (около 20 m), съответстващ на средната годишна температура на мястото за наблюдение. Под постоянния слой температурата се повишава с дълбочина - геотермален слой... Да се ​​определи количествено величината на това увеличение с две взаимосвързани понятия. Промяната в температурата при задълбочаване на 100 m в земята се нарича геотермален градиент(варира от 0,1 до 0,01 0 С / m и зависи от състава на скалите, условията на тяхното възникване), а разстоянието по отвеса, което трябва да отиде по-дълбоко, за да се получи повишаване на температурата от 1 0, се нарича геотермален етап(диапазони от 10 до 100 m / 0 С).

Земен магнетизъм- свойство на Земята, което обуславя съществуването на магнитно поле около нея, причинено от процесите, протичащи на границата ядро-мантия. За първи път човечеството научи, че Земята е магнит благодарение на трудовете на У. Хилберт.

Магнитосфера- област от околоземно пространство, изпълнена със заредени частици, движещи се в земното магнитно поле. Той е отделен от междупланетното пространство с магнитопауза. Това е външният ръб на магнитосферата.

Образуването на магнитно поле се основава на вътрешни и външни причини. Постоянно магнитно поле се създава от електрически токове във външното ядро ​​на планетата. Слънчевите корпускуларни потоци образуват променливо магнитно поле на Земята. Магнитните карти предоставят визуално представяне на състоянието на магнитното поле на Земята. Магнитните карти се съставят за петгодишен период - магнитната ера.

Земята би имала нормално магнитно поле, ако беше равномерно намагнетизирана сфера. В първо приближение земята е магнитен дипол - тя е пръчка, чиито краища имат противоположни магнитни полюси. Точките на пресичане на магнитната ос на дипола със земната повърхност се наричат геомагнитни полюси... Геомагнитните полюси не съвпадат с географските и се движат бавно със скорост 7-8 км/година. Отклоненията на реалното магнитно поле от нормалното (теоретично изчислено) се наричат ​​магнитни аномалии. Те могат да бъдат глобални (Източносибирски овал), регионални (KMA) и локални, свързани с близкото появяване на магнитни скали до повърхността.

Магнитното поле се характеризира с три величини: магнитна деклинация, магнитен наклон и сила. Магнитна деклинация- ъгълът между географския меридиан и посоката на магнитната стрелка. Деклинацията е изток (+), ако северният край на стрелката на компаса се отклонява на изток от географския, и запад (-), когато стрелката на компаса се отклонява на запад. Магнитно наклонение- ъгълът между хоризонталната равнина и посоката на магнитната игла, окачена на хоризонталната ос. Наклонът е положителен, когато северният край на стрелката сочи надолу, и отрицателен, когато северният край е нагоре. Магнитният наклон варира от 0 до 90 0. Силата на магнитното поле се характеризира с напрежение.Силата на магнитното поле е ниска, на екватора, 20-28 A / m, и на полюса, 48-56 A / m.

Магнитосферата е с форма на капка. От страната, обърната към Слънцето, радиусът му е равен на 10 земни радиуса, от нощната страна, под въздействието на "слънчевия вятър", той се увеличава до 100 радиуса. Формата се дължи на влиянието на слънчевия вятър, който, сблъсквайки се с магнитосферата на Земята, обикаля около нея. Заредените частици, достигайки магнитосферата, започват да се движат по магнитните силови линии и форма радиационни пояси.Вътрешният радиационен пояс се състои от протони и има максимална концентрация на височина от 3500 km над екватора. Външният пояс е образуван от електрони и се простира до 10 радиуса. При магнитните полюси височината на радиационните пояси намалява, тук има области, в които заредени частици нахлуват в атмосферата, йонизирайки атмосферните газове и причинявайки сияние.

Географското значение на магнитосферата е много голямо: тя предпазва Земята от корпускулярна слънчева и космическа радиация. Търсенето на минерали е свързано с магнитни аномалии. Магнитните силови линии помагат на туристите и корабите да се ориентират в космоса.

§ 15. Земният магнетизъм и неговите елементи. Магнитни карти

Пространството, в което действат земните магнитни сили, се нарича земно магнитно поле. Общоприето е, че магнитните силови линии на земното поле излизат от южния магнитен полюс и се събират в северния, образувайки затворени криви.

Положението на магнитните полюси не остава непроменено, техните координати се променят бавно. Приблизителните координати на магнитните полюси през 1950 г. са както следва:

Север - φ ~ 76° с.ш.; L ~ 96 ° W;

Юг - φ ~ 75° ю.ш.; L ~ 150 ° O st.

Магнитната ос на Земята - права линия, свързваща магнитните полюси, минава извън центъра на Земята и прави приблизително ъгъл от около 1Г, 5 с оста на въртене.

Силата на магнитното поле на Земята се характеризира с вектора на интензитета T, който във всяка точка на земното магнитно поле е насочен тангенциално към силовите линии. На фиг. 18 силата на земния магнетизъм в точка А е изобразена чрез големината и посоката на вектора AF. Вертикална равнина NmAZF, в който е разположен векторът AF и следователно оста на свободно окачената магнитна игла, се нарича равнината на магнитния меридиан.Тази равнина съставлява с равнината на истинския меридиан NuAZM ъгъла на RAS, който се нарича магнитна деклинацияи се обозначава с буквата d.

Ориз. осемнадесет.

Магнитната деклинация d се измерва от северната част на истинския меридиан на изток и запад от 0 до 180 °. Знакът плюс се приписва на източната магнитна деклинация, а знакът минус на западната магнитна деклинация. Например: d = + 4 °, 6 или d = -11 °, 0.

Ъгълът NmAF, образуван от вектора AF с равнината на истинския хоризонт NuAH, се нарича магнитен наклони се обозначава с буквата c.

Магнитният наклон се измерва от хоризонталната равнина надолу от 0 до 90 ° и се счита за положителен, ако северният край на магнитната стрелка е пропуснат, и отрицателен, ако южният край е пропуснат.

Точките на земната повърхност, в които векторът T е насочен хоризонтално, образуват затворена линия, която пресича географския екватор два пъти и се нарича магнитен екватор.Общата сила на земния магнетизъм - вектор T - може да се разложи на хоризонтални H и вертикални Z компоненти в равнината на магнитния меридиан. Фиг. 18 имаме:

H = TcosO, Z = Tsin O или Z = HtgO.

Величините d, H, Z и O, които определят магнитното поле на Земята в дадена точка, се наричат елементи на земния магнетизъм.

Разпределението на елементите на земния магнетизъм върху повърхността на земното кълбо обикновено се изобразява на специални карти под формата на извити линии, свързващи точки с една и съща стойност на един или друг елемент. Такива линии се наричат изолинии.Криви на еднакви деклинации - изогонивърху картите се прилага изогон (фиг. 19); се наричат ​​криви, свързващи точки с еднакво магнитно напрежение изодини, или изодинамика.Криви, свързващи точки с еднакъв магнитен наклон - изоклини,изоклинни карти.

Ориз. 19.

Магнитната деклинация е най-голяма важен елементза навигация, следователно, освен на специални магнитни карти, е посочено на навигационните морски карти, на които пишат например така: „Skl. К. 16°, 5 W".

Всички елементи на земния магнетизъм във всяка точка на земната повърхност са обект на промени, които се наричат ​​вариации. Промените в елементите на земния магнетизъм се разделят на периодични и непериодични (или смущения).

Периодичните включват светски, годишни (сезонни) и ежедневни промени. От тях дневните и годишните вариации са малки и не се вземат предвид за навигация. Светските вариации са сложно явление с период от няколко века. Големината на светската промяна в магнитната деклинация се колебае в различни точки на земната повърхност в диапазона от 0 до 0,2-0,3 годишно. Следователно на морските карти магнитната деклинация на компаса се намалява до конкретна година, което показва големината на годишното увеличение или намаляване.

За да приведете склонението към годината на плаване, е необходимо да се изчисли промяната му през изминалото време и чрез получената корекция да се увеличи или намали деклинацията, посочена на картата в зоната на плаване.

Пример 18.Пътуването се извършва през 1968 г. Деклинацията на компаса, премахната от картата, d = 11°, 5 O st се дава на 1960 г. Годишното увеличение на деклинацията е 5". Намалете деклинацията до 1968 г.

Решение.Времевият интервал от 1968 до 1960 г. е осем години; промяна в Ad = 8 x 5 = 40 "~ 0 °, 7. Деклинация на компаса през 1968 г. d = 11 ° .5 + 0 °, 7 = - 12 °, 2 O st

Внезапните краткотрайни промени в елементите на земния магнетизъм (смущения) се наричат ​​магнитни бури, чието възникване се дължи на Северно сияниеи броя на слънчевите петна. В същото време промените в деклинацията се наблюдават в умерените ширини до 7 °, а в полярните райони - до 50 °.

В някои области на земната повърхност деклинацията се различава рязко по големина и знак от стойностите си в съседни точки. Това явление се нарича магнитна аномалия. Границите на областите на магнитната аномалия са посочени на морските карти. Когато плавате в тези зони, трябва внимателно да наблюдавате работата на магнитния компас, тъй като точността на операцията е нарушена.