ما زمین- پنجمین سیاره بزرگ در میان نه سیاره ای که به دور خورشید می چرخند، نزدیکترین ستاره. زمین در هر ثانیه حدود 30 کیلومتر را طی می کند و در طول سال یک چرخش کامل به دور خورشید انجام می دهد. علاوه بر این، زمین مانند یک قله بر محور خود می چرخد ​​و در 24 ساعت یک چرخش کامل انجام می دهد. زمین یک توپ کامل نیست. قطر آن در خط استوا 12756 کیلومتر و در قطب 12714 کیلومتر است. محیط استوایی زمین 40075 کیلومتر است.

ماه- نزدیکترین همسایه فضایی زمین. قطر آن حدود چهار برابر کمتر از قطر زمین و برابر با 3475 کیلومتر است. سنگ هایی که ماه را تشکیل می دهند، چگالی کمتری نسبت به سنگ های روی زمین دارند، بنابراین وزن ماه 8 برابر کمتر از زمین است.

زمین سومین سیاره از خورشید است که عمدتاً از صخره ها تشکیل شده است سنگ ها.

"پرسشنامه" سیاره ما، یا آنچه ما به طور قطع در مورد زمین می دانیم

امروزه ما کاملاً در مورد سیاره ای که بشر در آن زندگی می کند می دانیم که شعاع متوسط ​​آن 6371 کیلومتر است. با این حال، در صفحه استوایی کمی بزرگتر است - حدود 6378 کیلومتر، و فاصله از مرکز زمین تا قطب کمتر است، تقریبا 6357 کیلومتر.

سطح زمین 510 میلیون کیلومتر مربع است که 71 درصد آن اقیانوس و بقیه خشکی است. شاید، به طور کلی، درست تر باشد که سیاره خود را اقیانوس بنامیم، زیرا زمین بسیار کمتری روی زمین وجود دارد؟

حجم کره زمین با تعداد کیلومتر مکعبی که به دوازده صفر ختم می شود نشان داده می شود. هر متر مکعب از مواد تشکیل دهنده زمین به طور متوسط ​​کمی بیش از 5.5 تن وزن دارد، بنابراین، اگر یک غول موفق می شد این سیاره را در مقیاسی غول پیکر قرار دهد، شش و بیست و یک صفر تن "کشش" می کرد!

که در ترکیب داخلیسیاره تحت سلطه آهن است - تقریباً 35٪. سپس اکسیژن (حدود 30٪)، سپس سیلیکون (15٪) و منیزیم (12٪) می آید. اما این به طور متوسط ​​است.

برای 4.6 میلیارد سال از وجود زمین، گرانش سنگ‌های سنگین‌تر را عمیق‌تر به اعماق زمین می‌برد و سنگ‌های سبک‌تر را به سطح نزدیک‌تر می‌کرد. چنین "مرتب سازی" با گرمای داخل زمین نیز کمک می کند - در وسط زمین، دما از 5000 تا 6000 درجه سانتیگراد است. بنابراین، بدن سیاره ناهمگن شد و مشخصات فیزیکی، و توسط ترکیب شیمیایی... در هسته، هسته سیاره است. آن را یک گوشته احاطه کرده است، و در بالای همه چیز پوسته زمین است.

سیاره زمین دارای خاصیت مغناطیسی خاص خود است - توسط یک میدان نامرئی از نیروهای مغناطیسی احاطه شده است که ما آن را احساس نمی کنیم، اما روی مواد حاوی آهن یا برخی فلزات دیگر عمل می کند. شما می توانید میدان مغناطیسی را با استفاده از قطب نما تشخیص دهید. سوزن قطب نما یک آهنربای بلند و نازک است. در تعامل با مغناطیس زمین، می چرخد ​​و به شمال و جنوب اشاره می کند.

1. خطوط میدان مغناطیسی، 2. زمین

بیشتر در قطب های مغناطیسی شمال و جنوب آشکار می شود. در آنجا خطوط مغناطیسی نیرو به صورت عمودی هدایت می شوند.

احتمالاً میدان مغناطیسی زمین به دلیل نیروهای ایجاد شده توسط هسته بیرونی آن - پوسته آهنی است که در عمق حدود 2900 کیلومتری زیر سطح قرار دارد. فشار در این عمق بسیار زیاد است و دما بیش از 4000 درجه سانتیگراد است. در این دما، آهن در حالت مایع است. در اثر چرخش زمین، جریان‌های آهن مذاب مانند پیچ ​​در پیچ می‌پیچند و حرکت آنها برق تولید می‌کند و این به نوبه خود میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند که کره زمین را احاطه کرده و ما را از قرار گرفتن در معرض ذرات پرانرژی محافظت می‌کند. زمین را بمباران می کند با این حال، برخی از ذرات توسط قطب های مغناطیسی جذب می شوند و باعث درخشش آسمان شب - شفق قطبی می شوند.

میدان مغناطیسی به فضای بیرونی گسترش می یابد و مگنتوسفر را تشکیل می دهد. ذرات پر انرژی خورشیدی، «باد خورشیدی»، مگنتوسفر را بمباران می کنند و باعث می شوند که شکل قطرات به خود بگیرد.

جریان های عظیم انرژی حرارتی در داخل زمین و چرخش سیاره حول محور خود باعث می شود تخته سنگ های نیمه مایع به صورت مارپیچی حرکت کنند. این جریان های مارپیچی جریان های الکتریکی را تحریک می کنند که یک میدان مغناطیسی ایجاد می کنند.

مغناطیس زمینی،ژئومغناطیس، میدان مغناطیسی زمین و فضای نزدیک به زمین؛ شاخه ای از ژئوفیزیک که به بررسی توزیع در فضا و تغییرات در زمان ژئو می پردازد میدان مغناطیسیو همچنین فرآیندهای ژئوفیزیکی مرتبط در زمین و جو فوقانی.

در هر نقطه از فضا، میدان ژئومغناطیسی با بردار شدت مشخص می شود تی،مقدار و جهت آن توسط 3 جزء تعیین می شود X، Y، Z(شمال، شرق و عمودی) در یک سیستم مختصات مستطیلی ( برنج. 1 ) یا 3 عنصر Z. m: جزء افقی کشش H انحراف مغناطیسی D (زاویه بین نو صفحه نصف النهار جغرافیایی) و میل مغناطیسی من(زاویه بین تیو صفحه افق).

Z. m ناشی از عملکرد منابع ثابتی است که در داخل زمین قرار دارند و فقط تغییرات سکولار آهسته (تغییرات) را تجربه می کنند و منابع خارجی (متغیر) واقع در مگنتوسفر زمین و یون کره ... بر این اساس، میدان های ژئومغناطیسی اصلی (اصلی، ~ 99٪) و متناوب (~ 1٪) متمایز می شوند.

میدان ژئومغناطیسی اصلی (دائمی).... برای مطالعه توزیع فضایی میدان ژئومغناطیسی اصلی، مقادیر H، D، Iبر روی کارت ها ترسیم شده است ( کارت های مغناطیسی ) و نقاط دارای مقادیر مساوی عناصر را با خطوط وصل کنید. چنین خطوطی بر این اساس نامیده می شوند ایزودینامیک, ایزوگون, خطوط همسان. خط (ایزوکلاین) من= 0، یعنی استوای مغناطیسی با استوای جغرافیایی منطبق نیست. با افزایش عرض جغرافیایی، ارزش منتا 90 درجه افزایش می یابد قطب های مغناطیسی. تنش کامل تی (برنج. 2 ) از استوا به قطب از 33.4 به 55.7 افزایش می یابد صبح(از 0.42 تا 0.70 Oe). مختصات قطب مغناطیسی شمال برای سال 1970: طول جغرافیایی 101.5 درجه غربی. d. (طول جغرافیایی غربی)، عرض جغرافیایی 75.7 درجه شمالی. ش (عرض جغرافیایی شمالی)؛ قطب مغناطیسی جنوب: طول جغرافیایی 140.3 درجه شرقی d. (طول جغرافیایی شرقی)، عرض جغرافیایی 65.5 درجه جنوبی. عرض جغرافیایی (عرض جغرافیایی جنوبی) تصویر پیچیده توزیع میدان ژئومغناطیسی در اولین تقریب را می توان با میدان نشان داد دوقطبی ها (غیر مرکزی، از مرکز زمین تقریباً 436 فاصله دارد کیلومتر) یا یک کره مغناطیسی همگن که گشتاور مغناطیسی آن با زاویه 11.5 درجه نسبت به محور چرخش زمین هدایت می شود. قطب های ژئومغناطیسی (قطب های یک کره یکنواخت مغناطیسی) و قطب های مغناطیسی، به ترتیب، سیستم مختصات ژئومغناطیسی (عرض جغرافیایی ژئومغناطیسی، نصف النهار ژئومغناطیسی، استوای ژئومغناطیسی) و مختصات مغناطیسی (عرض جغرافیایی مغناطیسی، نصف النهار مغناطیسی) را تنظیم می کنند. انحرافات توزیع واقعی میدان ژئومغناطیسی از دوقطبی (عادی) نامیده می شود. ناهنجاری های مغناطیسی. بسته به شدت و اندازه منطقه اشغال شده، ناهنجاری های جهانی با منشاء عمیق، به عنوان مثال، سیبری شرقی، برزیل و غیره و همچنین ناهنجاری های منطقه ای و محلی متمایز می شوند. مورد دوم می تواند به عنوان مثال ناشی از توزیع نابرابر مواد معدنی فرومغناطیسی در پوسته زمین باشد. تأثیر ناهنجاری های جهانی تا ارتفاعات ~ 0.5 را تحت تأثیر قرار می دهد R 3بالای سطح زمین ( R 3 -شعاع زمین). میدان ژئومغناطیسی اصلی دارای شخصیت دوقطبی تا ارتفاع ~ 3 است R 3.

دستخوش تغییرات سکولار است که در سراسر جهان یکسان نیست. در مکان هایی که شدیدترین تغییرات سکولار دارند، تغییرات به 150 گرم در سال می رسد (1 گرم = 10 -5 e). همچنین یک رانش سیستماتیک از ناهنجاری های مغناطیسی به سمت غرب با سرعت حدود 0.2 درجه در سال و تغییر در بزرگی و جهت گشتاور مغناطیسی زمین با نرخ ~ 20 گرم در سال وجود دارد. به دلیل تغییرات سکولار و دانش ناکافی از میدان ژئومغناطیسی در مناطق وسیع (اقیانوس ها و مناطق قطبی)، تدوین مجدد نقشه های مغناطیسی ضروری می شود. برای این منظور، بررسی های مغناطیسی جهان در خشکی، در اقیانوس ها (کشتی های غیر مغناطیسی)، در فضای هوایی ( بررسی هوا مغناطیسی ) و در فضای بیرونی (با کمک ماهواره های زمین مصنوعی). برای اندازه گیری های مورد استفاده: قطب نما مغناطیسی، تئودولیت مقیاس های مغناطیسی، مغناطیسی، متمایل کننده, مغناطیس سنج, هوا مغناطیس سنج و دستگاه های دیگر مطالعه z.m و ترسیم نقشه همه عناصر آن بازی می کند نقش مهمبرای ناوبری دریایی و هوایی، در ژئودزی، نقشه برداری معدن.

مطالعه میدان ژئومغناطیسی دوران گذشته با مغناطش باقیمانده سنگ ها انجام می شود (نگاه کنید به. دیرینه مغناطیس ، و برای دوره تاریخی - با توجه به مغناطیس شدن محصولات ساخته شده از خاک رس پخته شده (آجر، ظروف سرامیکی و غیره). مطالعات دیرینه مغناطیسی نشان می دهد که جهت میدان مغناطیسی اصلی زمین در گذشته بارها و بارها به عکس تغییر کرده است. آخرین چنین تغییری حدود 0.7 میلیون سال پیش رخ داد.

A. D. Shevnin.

منشا میدان ژئومغناطیسی اصلی.برای توضیح منشأ میدان ژئومغناطیسی اصلی، فرضیه‌های مختلفی ارائه شده است، از جمله فرضیه‌هایی در مورد وجود قانون اساسی طبیعت که بر اساس آن هر جسم در حال چرخش دارای یک گشتاور مغناطیسی است. تلاش هایی برای توضیح میدان ژئومغناطیسی اصلی با حضور مواد فرومغناطیسی در پوسته زمین یا در هسته آن انجام شده است. حرکت بارهای الکتریکی، که با شرکت در چرخش روزانه زمین، جریان الکتریکی ایجاد می کند. وجود جریان هایی در هسته زمین که در اثر نیروی محرکه حرارتی در مرز هسته و گوشته و غیره ایجاد می شود و در نهایت در اثر عمل به اصطلاح دینام هیدرومغناطیسی در هسته فلزی مایع زمین. داده های مدرن در مورد تغییرات سکولار و تغییرات متعدد در قطبیت میدان ژئومغناطیسی به طور رضایت بخشی تنها با فرضیه دینام هیدرومغناطیسی (HD) توضیح داده شده است. بر اساس این فرضیه، حرکات کاملاً پیچیده و شدیدی می‌تواند در هسته مایع رسانای الکتریکی زمین رخ دهد که منجر به خود تحریکی میدان مغناطیسی می‌شود، مشابه نحوه ایجاد جریان و میدان مغناطیسی در یک دینام با خود تحریکی. . عمل HD بر اساس القای الکترومغناطیسی در یک محیط متحرک است که در حرکت خود از خطوط نیروی میدان مغناطیسی عبور می کند.

تحقیقات HD بر اساس مگنتوهیدرودینامیک. اگر سرعت حرکت ماده در هسته مایع زمین را به صورت داده شده در نظر بگیریم، می‌توانیم امکان اساسی ایجاد میدان مغناطیسی در حین حرکات را ثابت کنیم. از انواع مختلف، اعم از ساکن و غیر ساکن، منظم و متلاطم. میدان مغناطیسی متوسط ​​در هسته را می توان به عنوان مجموع دو جزء - یک میدان حلقوی نشان داد. V j و فیلدها BP،کدام خطوط نیرو در صفحات نصف النهار قرار دارند ( برنج. 3 ). خطوط میدان مغناطیسی حلقوی V j در داخل هسته زمین بسته شده اند و به بیرون نمی روند. با توجه به رایج ترین طرح HD زمینی، میدان ب j صدها برابر قوی تر از میدان نفوذی به بیرون است در ص، که شکل غالباً دوقطبی دارد. چرخش ناهمگن یک سیال رسانای الکتریکی در هسته زمین، خطوط میدان نیرو را تغییر شکل می دهد. در صو از آنها خطوط میدان نیرو را تشکیل می دهد V(. به نوبه خود میدان در صبه دلیل برهمکنش القایی یک سیال رسانا که به شیوه ای پیچیده با میدان حرکت می کند V j برای اطمینان از تولید میدانی در صاز جانب V j حرکات سیال نباید متقارن محور باشند. در مورد بقیه، همانطور که تئوری جنبشی HD نشان می دهد، حرکات می توانند بسیار متنوع باشند. حرکات سیال رسانا علاوه بر میدان در طی فرآیند تولید ایجاد می شود در صهمچنین سایر میدان‌های آهسته در حال تغییر، که با نفوذ به بیرون از هسته، باعث تغییرات سکولار میدان ژئومغناطیسی اصلی می‌شوند.

نظریه کلی GD که هم تولید میدانی و هم "موتور" GD زمینی را مطالعه می کند، یعنی منشأ حرکات، هنوز در مرحله اولیهتوسعه، و هنوز در آن چیزهای زیادی فرضی است. نیروهای ارشمیدسی، ناشی از ناهمگونی های کم تراکم در هسته، به عنوان دلایل حرکت مطرح می شوند و نیروهای اینرسی.

اولی می تواند با انتشار گرما در هسته و انبساط حرارتی مایع (حرارتی همرفت ) یا با ناهمگنی ترکیب هسته به دلیل آزاد شدن ناخالصی ها در مرزهای آن. مورد دوم می تواند ناشی از شتاب ناشی از تقدم محور زمین نزدیکی میدان ژئومغناطیسی به میدان یک دوقطبی با محوری تقریباً موازی با محور چرخش زمین نشان دهنده ارتباط نزدیک بین چرخش زمین و مبدأ زمین است.چرخش ایجاد می کند. نیروی کوریولیس, که می تواند نقش اساسی در مکانیسم GD زمین داشته باشد. وابستگی بزرگی میدان ژئومغناطیسی به شدت حرکت ماده در هسته زمین پیچیده است و هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است. بر اساس مطالعات دیرینه مغناطیسی، بزرگی میدان ژئومغناطیسی در نوسان است، اما به طور متوسط، به ترتیب بزرگی، برای مدت طولانی بدون تغییر باقی می ماند - در حد صدها میلیون سال.

عملکرد HD زمین با فرآیندهای زیادی در هسته و گوشته زمین مرتبط است، بنابراین، مطالعه میدان ژئومغناطیسی اصلی و HD زمین بخشی ضروری از کل مجموعه تحقیقات ژئوفیزیک است. ساختار داخلیو توسعه زمین

S. I. Braginsky.

میدان ژئومغناطیسی متغیراندازه گیری های انجام شده بر روی ماهواره ها و موشک ها نشان داده است که برهمکنش پلاسما باد خورشیدی با یک میدان ژئومغناطیسی منجر به نقض ساختار دوقطبی میدان از فاصله ~ 3 می شود. Rzاز مرکز زمین باد خورشیدی میدان ژئومغناطیسی را در حجم محدودی از فضای نزدیک به زمین - مگنتوسفر زمین - محلی می کند، در حالی که فشار دینامیکی باد خورشیدی در مرز مگنتوسفر با فشار میدان مغناطیسی زمین متعادل می شود. باد خورشیدی میدان مغناطیسی زمین را از سمت روز فشرده می کند و خطوط میدان ژئومغناطیسی مناطق قطبی را به سمت شب می برد و دم مغناطیسی زمین را به طول حداقل 5 میلیون متر در نزدیکی صفحه دایره البروج تشکیل می دهد. کیلومتر(سانتی متر. برنج. در مقالات زمینو مگنتوسفر زمین ). ناحیه تقریباً دوقطبی میدان با خطوط بسته نیرو (مگنتوسفر داخلی) یک تله مغناطیسی از ذرات باردار پلاسمای نزدیک زمین است (شکل 1 را ببینید). کمربندهای تشعشعی زمین ).

جریان پلاسمای باد خورشیدی در اطراف مگنتوسفر با چگالی و سرعت متغیر ذرات باردار، و همچنین نفوذ ذرات به مگنتوسفر، منجر به تغییر در شدت سیستم‌های جریان الکتریکی در مگنتوسفر و یونوسفر زمین می‌شود. سیستم های فعلی به نوبه خود باعث ایجاد نوسانات میدان ژئومغناطیسی در فضای نزدیک به زمین و سطح زمین در یک محدوده فرکانسی گسترده (از 10 -5 تا 10 2) می شوند. هرتز) و دامنه ها (از 10 -3 تا 10 -7 NS). ثبت عکس تغییرات مداوم در میدان ژئومغناطیسی در رصدخانه های مغناطیسی با استفاده از انجام می شود مگنتوگرافی ها. در زمان‌های آرام در عرض‌های جغرافیایی کم و متوسط، دوره‌ای خورشیدی-روزانه و قمری-روزانه وجود دارد. تغییرات مغناطیسی با دامنه های 30-70 گرم و 1-5 گرم به ترتیب. سایر نوسانات میدان غیر طبیعی مشاهده شده از اشکال مختلفو دامنه ها را اختلالات مغناطیسی می نامند که در میان آنها انواع مختلفی از تغییرات مغناطیسی وجود دارد.

اختلالات مغناطیسی که تمام زمین را پوشانده و از یک ( برنج. 4 ) تا چند روز جهان نامیده می شود طوفان های مغناطیسی, که در طی آن دامنه تک تک اجزا می تواند از 1000 گرم تجاوز کند. طوفان مغناطیسی یکی از مظاهر اختلالات شدید در مگنتوسفر است که با تغییر پارامترهای باد خورشیدی به ویژه سرعت ذرات آن و جزء طبیعی میدان مغناطیسی بین سیاره ای نسبت به صفحه دایره البروج ایجاد می شود. اختلالات شدید مگنتوسفر با ظهور شفق های قطبی، اختلالات یونوسفر، اشعه ایکس و تشعشعات با فرکانس پایین در جو فوقانی زمین همراه است.

کاربردهای عملیپدیده های Z. m.تحت تأثیر میدان ژئومغناطیسی، سوزن مغناطیسی در صفحه نصف النهار مغناطیسی قرار می گیرد. این پدیده از زمان های بسیار قدیم برای جهت یابی روی زمین، ترسیم مسیر کشتی ها در دریاهای آزاد، در عمل ژئودتیک و نقشه برداری مین، در امور نظامی و غیره استفاده می شده است. (سانتی متر. قطب نما, قطب نما ).

مطالعه ناهنجاری های مغناطیسی موضعی تشخیص مواد معدنی را در درجه اول ممکن می سازد سنگ آهن(سانتی متر. شناسایی مغناطیسی ), و در ترکیب با سایر روشهای اکتشاف ژئوفیزیکی - مکان و ذخایر آنها را مشخص کند. روش مگنتوتلوریک صداگذاری درون زمین رایج شده است که در آن رسانایی الکتریکی لایه‌های داخلی زمین از میدان یک طوفان مغناطیسی محاسبه می‌شود و سپس فشار و دمای موجود در آنجا تخمین زده می‌شود.

یکی از منابع اطلاعاتی در مورد لایه های بالاییجو به عنوان تغییرات ژئومغناطیسی عمل می کند. اختلالات مغناطیسی مرتبط، به عنوان مثال، با یک طوفان مغناطیسی، چندین ساعت زودتر از تغییرات در یونوسفر که تحت تأثیر آن رخ می دهد رخ می دهد و ارتباطات رادیویی را مختل می کند. این امر امکان پیش بینی های مغناطیسی را برای اطمینان از ارتباطات بی وقفه رادیویی (پیش بینی آب و هوای رادیویی) ضروری می سازد. همچنین از داده های ژئومغناطیسی برای پیش بینی وضعیت تشعشعات در فضای نزدیک به زمین در طول پروازهای فضایی استفاده می شود.

پایداری میدان ژئومغناطیسی تا ارتفاع چند شعاع زمین برای جهت‌یابی و مانور فضاپیما استفاده می‌شود.

میدان ژئومغناطیسی بر موجودات زنده تأثیر می گذارد، دنیای سبزیجاتو یک شخص به عنوان مثال، در دوره های طوفان های مغناطیسی، تعداد بیماری های قلبی عروقی افزایش می یابد، وضعیت بیماران مبتلا به فشار خون بدتر می شود و غیره. مطالعه شخصیت تاثیر الکترومغناطیسیدر مورد موجودات زنده یکی از حوزه های جدید و امیدوارکننده زیست شناسی است.

A. D. Shevnin.

روشن: Yanovsky B.M., Terrestrial magnetism, t. 1-2, L., 1963-64; او، توسعه کار بر روی ژئومغناطیس در اتحاد جماهیر شوروی در طول سالها قدرت شوروی... "ایزو. AN (آکادمی علوم) اتحاد جماهیر شوروی، فیزیک زمین "، 1967، شماره 11، ص. 54; کتاب مرجع در مورد میدان مغناطیسی متناوب اتحاد جماهیر شوروی، L.، 1954; فضای نزدیک به زمین داده های مرجع، ترجمه (ترجمه) از انگلیسی (انگلیسی)، M.، 1966; حال و گذشته میدان مغناطیسی زمین، م.، 1965; Braginsky SI، در مبانی نظریه دینام هیدرومغناطیسی زمین، "ژئومغناطیس و هواشناسی"، 1967، ج 7، شماره 3، ص. 401; فیزیک خورشیدی-زمینی، M.، 1968.

برنج. 4. مغناطیس، که یک طوفان مغناطیسی کوچک را ثبت کرد: H 0, D 0, Z 0 - منشاء جزء مربوطه مغناطیس زمینی. فلش ها جهت شمارش را نشان می دهند.

برنج. 2. نقشه شدت کل میدان ژئومغناطیسی (در eersteds) برای دوران 1965; دایره های سیاه - قطب های مغناطیسی (MP). این نقشه ناهنجاری های مغناطیسی جهان را نشان می دهد: برزیل (B.A.) و شرق سیبری (V.-S.A.).

برنج. 3. نمودار میدان های مغناطیسی در دینام هیدرومغناطیسی زمین: NS - محور چرخش زمین: В р - میدان نزدیک به میدان دوقطبی که در امتداد محور چرخش زمین هدایت می شود. B j یک میدان حلقوی (از مرتبه صدها گاوس) است که در داخل هسته زمین بسته است.

مغناطیس زمینی، گروه ژئوفیزیک، مطالعه میدان مغناطیسی زمین. بگذارید قدرت میدان مغناطیسی در یک نقطه معین با بردار F نمایش داده شود (شکل 1). صفحه عمودی حاوی این بردار، صفحه نصف النهار مغناطیسی نامیده می شود. زاویه D که بین صفحات نصف النهارهای جغرافیایی و مغناطیسی محصور شده است، انحراف نامیده می شود. بین انحرافات شرقی و غربی تمایز قائل شوید. مرسوم است که انحرافات شرقی را با علامت مثبت و غربی ها را با علامت منفی مشخص می کنند. زاویه ای که من توسط بردار F با صفحه افق ایجاد کردم، شیب نامیده می شود. برجستگی H بردار F بر روی صفحه افقی را جزء افقی و طرح Z بر روی خط عمودی را جزء عمودی می نامند.

ابزار اصلی برای اندازه گیری عناصر مغناطیس زمینی در حال حاضر تئودولیت مغناطیسی و سیستم های شیب دار مختلف است. هدف تئودولیت مغناطیسی اندازه گیری مولفه افقی میدان مغناطیسی و انحراف است. یک آهنربای افقی که می تواند حول یک محور عمودی بچرخد، تحت تأثیر میدان مغناطیسی زمین با محور آن در صفحه نصف النهار مغناطیسی قرار می گیرد. اگر از این موقعیت تعادل خارج شود و سپس به حال خود رها شود، آنگاه شروع به نوسان در اطراف صفحه نصف النهار مغناطیسی با دوره T می کند که با فرمول تعیین می شود:

که در آن K ممان اینرسی سیستم نوسانی (مگنت و قاب) و M ممان مغناطیسی آهنربا است. با تعیین مقدار K از مشاهدات خاص، می توان مقدار محصول MN را از دوره مشاهده شده T یافت. سپس آهنربایی که دوره نوسان آن مشخص می شود، در فاصله ای از آهنربای کمکی دیگر که توانایی چرخش حول محور عمودی را نیز دارد، قرار می گیرد و آهنربای اول طوری جهت می گیرد که مرکز آهنربای دوم در ادامه محور مغناطیسی اول قرار دارد. در این صورت، علاوه بر H، میدان آهنربای M روی آهنربای کمکی نیز اثر خواهد گذاشت که می توان از آن استفاده کرد. با فرمول پیدا شده است:

جایی که B فاصله بین مرکز هر دو آهنربا است، a، b، ... برخی از ثابت ها هستند. آهنربا از صفحه نصف النهار مغناطیسی خارج می شود و در جهت حاصل این دو نیرو قرار می گیرد. بدون تغییر موقعیت نسبی قطعات نصب، چنین موقعیتی از آهنربای انحرافی را پیدا کنید که در آن برآیند نامگذاری شده عمود بر آن باشد (شکل 2). با اندازه گیری زاویه انحراف v برای این مورد، می توان مقدار نسبت را از نسبت sin v = f / H یافت. از مقادیر به دست آمده MH و H / M، مولفه افقی H تعیین می شود. در تئوری مغناطیس زمینی، واحدی که با نماد γ نشان داده شده است، برابر با 0.00001 گاوس، گسترده است. یک تئودولیت مغناطیسی می تواند به عنوان یک انحراف دهنده، ابزاری برای اندازه گیری انحراف استفاده شود. با تراز کردن صفحه دید با جهت محور مغناطیسی آهنربا معلق روی نخ ها، آن را با صفحه نصف النهار مغناطیسی مطابقت می دهند. برای بدست آوردن خوانش دایره مربوط به هدف گیری دستگاه رؤیت به سمت شمال جغرافیایی، کافی است جسمی را نشانه گیری کنید که آزیموت واقعی آن مشخص است. تفاوت در قرائت نصف النهارهای جغرافیایی و مغناطیسی مقدار انحراف را می دهد.

Inclinator ابزاری برای اندازه گیری I است. مغناطیس سنجی مدرن دارای دو نوع ابزار برای اندازه گیری تمایل است - اشاره گر و شیب القایی... اولین دستگاه دارای یک سوزن مغناطیسی است که حول یک محور افقی در مرکز صفحه عمودی قرار گرفته است. صفحه حرکت فلش با صفحه نصف النهار مغناطیسی تراز است. در آن صورت در شرایط ایده آلمحور مغناطیسی فلش در موقعیت تعادل با جهت ولتاژ مغناطیسی در این نقطه منطبق است و زاویه بین جهت محور مغناطیسی فلش و خط افقی مقدار I را به دست می دهد. اساس طراحی مایل القایی ( سلف زمین) پدیده القاء در رسانایی که در میدان مغناطیسی حرکت می کند فرض می شود. یکی از ویژگی های ضروری دستگاه سیم پیچ است که به اندازه یکی از قطرهای آن می چرخد. هنگامی که چنین سیم پیچی در میدان مغناطیسی زمین می چرخد، EMF تنها زمانی در آن ظاهر نمی شود که محور چرخش آن با جهت میدان منطبق باشد. این موقعیت محور، که با عدم وجود جریان در گالوانومتر، که سیم پیچ به آن بسته است مشخص شده است، بر روی یک دایره عمودی شمارش می شود. زاویه بین جهت محور چرخش سیم پیچ و افق زاویه میل خواهد بود.

دستگاه های ذکر شده در بالا در حال حاضر رایج ترین هستند. باید به تئودولیت مغناطیسی Ogloblinsky اشاره کرد که مقدار H / M را با روش جبران H توسط میدان آهنربا تعیین می کند که دوره نوسان برای آن تعیین می شود.

V اخیرابه اصطلاح روش های الکتریکی برای اندازه گیری H، که در آن انحرافات نه با کمک آهنربای انحرافی، بلکه با کمک میدان مغناطیسی سیم پیچ ها انجام می شود. برای دستیابی به دقت مورد نیاز از اندازه گیری های مغناطیسی (0.2-0.02٪ ولتاژ کامل)، جریان عملیاتی با جریان سلول های معمولی مقایسه می شود ( جبران پتانسیومتر).

اندازه گیری در نقاط مختلف سطح زمین، نشان می دهد که میدان مغناطیسی از نقطه ای به نقطه دیگر متفاوت است. در این تغییرات می توان به برخی قاعده مندی ها پی برد که ماهیت آنها به بهترین وجه از بررسی به اصطلاح قابل درک است. کارت های مغناطیسی (شکل 3 و 4).

اگر بر اساس توپوگرافی خطوطی را ترسیم کنید که نقاط مرتبط با مقادیر مساوی هر عنصر مغناطیس زمینی را به هم متصل می کند، چنین نقشه ای تصویری بصری از توزیع این عنصر بر روی زمین را ارائه می دهد. به ترتیب عناصر مختلفاز مغناطیس زمینی نقشه هایی با سیستم های مختلف ایزولاین وجود دارد. این خطوط بسته به اینکه چه عنصری را نشان می دهند، نام های خاصی دارند. بنابراین، خطوط متصل کننده نقاط متمایل به مساوی ایزوگون (خط انحراف صفر خط آگونیک نامیده می شد)، خطوط شیب مساوی - ایزوکلاین و خطوط با تنش های مساوی - ایزودین نامیده می شوند. ایزودینامیک اجزای افقی، عمودی و غیره وجود دارد. اگر چنین نقشه هایی را برای کل سطح کره زمین بسازید، متوجه ویژگی های زیر خواهید شد. در مناطق استوایی، بیشترین مقادیر نیروی افقی مشاهده می شود (تا 0.39 گاوس). به سمت قطب ها، جزء افقی کاهش می یابد. ماهیت مخالف تغییرات برای مولفه عمودی اتفاق می افتد. خط مقادیر صفر جزء عمودی نامیده می شود استوای مغناطیسی... نقاطی با مقادیر نیروی افقی صفر نامیده می شوند قطب های مغناطیسیزمین. آنها با جغرافیایی منطبق نیستند و مختصاتی دارند: قطب مغناطیسی شمال - 70.5 درجه شمالی. NS. و 96.0 درجه غربی. (1922)، قطب مغناطیسی جنوب 71.2 درجه سانتی گراد است. NS. و 151.0 درجه شرقی. (1912). همه ایزوگون ها در قطب های مغناطیسی زمین قطع می شوند.

مطالعه دقیق میدان مغناطیسی زمین نشان می دهد که خطوط ایزوله آنطور که تصویر کلی نشان می دهد صاف عمل نمی کنند. روی هر یک از این منحنی ها، انحناهایی وجود دارد که مسیر صاف آن را نقض می کند. در برخی مناطق، این انحناها به مقادیر زیادی می رسد که لازم است این ناحیه به صورت مغناطیسی از تصویر کلی جدا شود. چنین مناطقی غیرعادی نامیده می شوند و در آنها می توانید مقادیر عناصر مغناطیسی را چندین برابر بیشتر از میدان طبیعی مشاهده کنید. مطالعه ناهنجاری های مغناطیسی ارتباط نزدیک آنها را با ساختار زمین شناسی قسمت های بالایی پوسته زمین، Ch. arr در ارتباط با محتوای کانی های مغناطیسی در آنها، و شاخه خاصی از مغناطیس سنجی را به وجود آورد که از اهمیت کاربردی برخوردار است و کاربرد مغناطیس سنجی و اندازه گیری ها را در اکتشاف معدن به عنوان وظیفه خود تعیین می کند. چنین مناطق غیرعادی، که در حال حاضر از اهمیت صنعتی زیادی برخوردار هستند، در اورال، در ناحیه کورسک، در کریوی روگ، در سوئد، در فنلاند و در جاهای دیگر قرار دارند. برای مطالعه میدان مغناطیسی چنین مناطقی، تجهیزات ویژه ای ساخته شده است (مغناطیس سنج Tiberg-Talen، متغیرهای محلی و غیره) که امکان دستیابی سریع به نتایج اندازه گیری مورد نیاز را فراهم می کند. مطالعه میدان مغناطیسی زمین در هر نقطه، واقعیت تغییرات این میدان را در طول زمان آشکار می کند. مطالعه دقیق این تغییرات زمانی در عناصر مغناطیس زمینی منجر به برقراری ارتباط آنها با زندگی کل کره زمین شد. تغییرات چرخش زمین حول محور، حرکت زمین نسبت به خورشید و مجموعه ای کامل از پدیده های یک نظم کیهانی را منعکس می کند. مطالعه تغییرات توسط رصدخانه های مغناطیسی ویژه، مجهز، علاوه بر ابزار دقیق برای اندازه گیری عناصر میدان مغناطیسی زمین، مجهز به تاسیسات ویژه برای ثبت مداوم تغییرات زمانی در عناصر مغناطیسی انجام می شود. چنین دستگاه هایی واریومتر یا مغناطیس نگار نامیده می شوند و معمولاً برای ثبت تغییرات در D، H و Z استفاده می شوند. ابزاری برای ثبت تغییرات میل (واریومتر D یا یکنواخت) دارای آهنربایی است که آینه ای به آن متصل است و آزادانه روی آن آویزان است. نخ نازک. تغییرات در انحراف، که شامل چرخش های صفحه نصف النهار مغناطیسی است، باعث می شود آهنربا معلق به این طریق بچرخد. پرتو پرتاب شده از یک روشن کننده مخصوص، که از آینه آهنربا منعکس می شود، یک نقطه نوری متحرک ایجاد می کند، که ردی را به شکل منحنی بر روی کاغذ حساس به نور، بر روی یک درام چرخان یا به صورت عمودی پایین می گذارد. خط رسم شده توسط پرتو منعکس شده از آینه ثابت و مهرهای زمانی این امکان را می دهد که از مغناطیس به دست آمده، تغییر در D را برای هر لحظه از زمان پیدا کنید. اگر نخ را بچرخانید و نقطه بالایی اتصال آن را بچرخانید، آهنربا از صفحه نصف النهار مغناطیسی خارج می شود. با سفت کردن صحیح آن می توانید آن را در موقعیتی عمود بر حالت اصلی قرار دهید. در موقعیت تعادل جدید، از یک سو، H روی آهنربا و از سوی دیگر، ممان نخ پیچ خورده عمل خواهد کرد. هر گونه تغییر در مولفه افقی باعث تغییر در موقعیت تعادل آهنربا می شود و چنین وسیله ای تغییرات در مولفه افقی (واریومتر H یا دو رشته ای، اگر آهنربا روی دو رشته موازی معلق باشد) را مشاهده می کند. این تغییرات به همان شیوه ای که تغییرات انحراف ثبت می شود، ثبت می شود. در نهایت، دستگاه سوم که برای ثبت تغییرات در مولفه عمودی استفاده می‌شود (تعادل لویدز، متغیر سنج Z)، دارای آهنربایی است که مانند یک پرتو تعادل حول محور افقی نوسان می‌کند. با جابجایی مناسب مرکز ثقل با استفاده از وزنه متحرک، آهنربای این دستگاه به موقعیتی نزدیک به افقی می رسد و معمولاً به گونه ای تنظیم می شود که صفحه حرکات آهنربا بر صفحه نصف النهار مغناطیسی عمود باشد. در این حالت، موقعیت تعادل آهنربا با عمل Z و وزن سیستم تعیین می شود. تغییر در اولین مقدار، متناسب با تغییر مولفه عمودی، مقداری شیب آهنربا ایجاد می کند. این تغییرات در شیب، مانند مورد قبلی، به صورت عکاسی ثبت می شود و موادی برای قضاوت در مورد تغییرات در مولفه عمودی فراهم می کند.

اگر منحنی‌های ثبت شده توسط مغناطیس‌نگارها (مگنتوگرام‌ها) را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهید، می‌توانید مجموعه‌ای از ویژگی‌ها را روی آن‌ها بیابید، که تنوع روزانه واضح‌تر از همه قابل توجه است. موقعیت ماکزیمم و مینیمم تغییرات روزانه، و همچنین مقادیر آنها، در محدوده‌های کوچکی از روز به روز تغییر می‌کند، و بنابراین، برای مشخص کردن تغییرات روزانه، برخی منحنی‌های میانگین برای هر بازه زمانی ترسیم می‌شوند. شکل. شکل 5 منحنی تغییرات D، H و Z را برای رصدخانه در Slutsk برای سپتامبر 1927 نشان می دهد، که در آن تغییرات روزانه عناصر به وضوح قابل مشاهده است.

بصری ترین راه برای به تصویر کشیدن تغییرات به اصطلاح است. نمودار بردارینشان دهنده حرکت انتهای بردار F در طول زمان است. دو طرح از نمودار برداری در صفحه yz و xy در شکل نشان داده شده است. 6. از این شکل. می توان دید که فصل چگونه بر شخصیت تغییرات روزانه تأثیر می گذارد: در ماه های زمستان، نوسانات عناصر مغناطیسی بسیار کمتر از تابستان است.

علاوه بر تغییرات ناشی از تغییرات روزانه، گاهی اوقات تغییرات ناگهانی در مگنتوگرام ها مشاهده می شود که اغلب به مقادیر بسیار زیادی می رسد. چنین تغییرات ناگهانی در عناصر مغناطیسی با تعدادی پدیده دیگر مانند: شفق های قطبی در مناطق قطبی، ظهور جریان های القایی در تلگراف و خطوط تلفنو غیره و نامیده می شوند طوفان های مغناطیسی ... تفاوت اساسی بین تغییرات ناشی از دویدن معمولی و تغییرات ناشی از طوفان وجود دارد. در حالی که تغییرات عادی برای هر مکان رصدی در زمان محلی رخ می دهد، تغییرات ناشی از طوفان ها به طور همزمان برای کل کره زمین رخ می دهد. این شرایط نشان دهنده ماهیت متفاوت تغییرات هر دو نوع است.

تمایل به توضیح توزیع سطح زمین مشاهده شده عناصر مغناطیس زمینی، گاوس را به ساخت یک نظریه ریاضی ژئومغناطیس سوق داد. مطالعه عناصر مغناطیس زمینی از زمان اولین اندازه گیری های ژئومغناطیسی وجود به اصطلاح را آشکار کرده است. سیر سکولار عناصر، و توسعه بیشتر نظریه گاوس، از جمله وظایف دیگر، در نظر گرفتن این تغییرات سکولار است. در نتیجه کار پترسون، نویمایر و سایر محققان، اکنون فرمولی برای پتانسیل وجود دارد که این دوره سکولار را نیز در نظر می گیرد.

در میان فرضیه های ارائه شده برای توضیح تغییرات روزانه و سالانه عناصر ژئومغناطیسی، فرضیه ارائه شده توسط بالفور-استوارت و توسعه یافته توسط شوستر باید ذکر شود. به گفته این محققان، در لایه‌های رسانای الکتریکی بالا اتمسفر تحت عمل حرارتی اشعه های خورشیدحرکت توده های گاز وجود دارد. میدان مغناطیسی زمین در این توده های رسانای متحرک، جریان های الکتریکی را القا می کند که میدان مغناطیسی آن به صورت تغییرات روزانه خود را نشان می دهد. این نظریه به خوبی کاهش دامنه تغییرات در ماه های زمستان را توضیح می دهد و نقش غالب زمان محلی را روشن می کند. در مورد طوفان های مغناطیسی، نزدیک ترین مطالعه ارتباط نزدیک آنها را با فعالیت خورشید نشان داد. روشن شدن این ارتباط به نظریه عمومی پذیرفته شده زیر در مورد آشفتگی های مغناطیسی منجر شد. خورشید در لحظات شدیدترین فعالیت خود، جریان هایی از ذرات باردار الکتریکی (مثلاً الکترون ها) را به بیرون پرتاب می کند. چنین جریانی که به لایه‌های بالایی جو می‌افتد، آن را یونیزه می‌کند و امکان جریان‌های الکتریکی شدید را ایجاد می‌کند که میدان مغناطیسی آن آشفتگی است که آن را طوفان‌های مغناطیسی می‌نامیم. این توضیح در مورد ماهیت طوفان های مغناطیسی با نتایج تئوری شفق قطبی که توسط استرمر ارائه شده است مطابقت دارد.

میدان‌های مختلفی در اطراف زمین وجود دارد، میدان‌های گرانشی و مغناطیسی بیشترین تأثیر را بر GO دارند.

میدان گرانشیروی زمین، میدان گرانشی است. گرانش نیروی حاصل بین نیروی گرانش و نیروی گریز از مرکز است که هنگام چرخش زمین ایجاد می شود. نیروی گریز از مرکز در استوا به حداکثر خود می رسد، اما حتی در اینجا نیز کوچک است و به 1/288 نیروی گرانش می رسد. نیروی گرانش روی زمین عمدتاً به نیروی گرانش بستگی دارد که تحت تأثیر توزیع جرم در داخل زمین و در سطح است. نیروی گرانش در همه جای زمین عمل می کند و در امتداد یک شاقول به سطح ژئوئید هدایت می شود. قدرت میدان گرانشی به طور یکنواخت از قطب ها به استوا کاهش می یابد (نیروی گریز از مرکز در استوا بیشتر است)، از سطح به سمت بالا (در ارتفاع 36000 کیلومتری برابر با صفر است) و از سطح به سمت پایین (در مرکز زمین نیروی گرانش برابر با صفر است).

میدان گرانشی معمولیزمین به گونه ای نامیده می شود که اگر زمین به شکل یک بیضوی با توزیع یکنواخت جرم ها باشد، به آن می گویند. شدت میدان واقعی در یک نقطه خاص با میدان معمولی متفاوت است، یک ناهنجاری در میدان گرانشی ایجاد می شود. ناهنجاری ها می توانند مثبت و منفی باشند: رشته کوه ها جرم اضافی ایجاد می کنند و باید باعث ناهنجاری های مثبت، ناهمواری های اقیانوسی، برعکس - منفی شوند. اما در حقیقت، پوسته زمین در تعادل ایزواستاتیک قرار دارد.

ایزوستازی(از یونانی isostasios - برابر وزن) - متعادل کردن پوسته زمین سخت و نسبتا سبک با گوشته بالایی سنگین تر. نظریه تعادل در سال 1855 توسط دانشمند انگلیسی G.B. هوادار به دلیل ایزوستازی، بیش از حد جرم ها بالاتر از سطح تئوری تعادل مربوط به عدم وجود آنها در پایین است. این در این واقعیت بیان می شود که در عمق معینی (100-150 کیلومتر) در لایه استنوسفر، ماده به مکان هایی که در آن کمبود جرم روی سطح وجود دارد جریان می یابد. فقط در زیر کوه های جوان، جایی که هنوز هیچ جبرانی صورت نگرفته است، ناهنجاری های مثبت ضعیف مشاهده می شود. با این حال، تعادل دائماً به هم می‌خورد: رسوبات در اقیانوس‌ها رسوب می‌کنند و کف اقیانوس‌ها زیر وزن آن‌ها فرو می‌رود. از طرفی کوه ها فرو می ریزند، ارتفاعشان کم می شود، یعنی توده هم کم می شود.

میدان گرانشی زمین به دلیل ماهیت آن بسیار مهم است:

1. نیروی گرانش شکل زمین را ایجاد می کند، این یکی از نیروهای درون زا است. به لطف آن، بارش می ریزد، رودخانه ها جریان می یابند، افق های آب زیرزمینی تشکیل می شود، فرآیندهای شیب مشاهده می شود. فشار توده های ماده، که در فرآیند تمایز گرانشی در گوشته پایین تحقق می یابد، همراه با فروپاشی رادیواکتیو، انرژی گرمایی تولید می کند - منبعی از فرآیندهای داخلی (درون زا) که لیتوسفر را بازسازی می کند.

2. گرانش ماده درونی زمین را متراکم کرده و بدون توجه به ترکیب شیمیایی آن، هسته ای متراکم را تشکیل داده است.

3. نیروی گرانش پوشش گاز و آب سیاره را نگه می دارد. فقط سبک ترین مولکول ها - هیدروژن و هلیوم - از جو سیاره خارج می شوند.

4. نیروی گرانش تمایل پوسته زمین به تعادل ایزواستاتیک را تعیین می کند. حداکثر ارتفاع کوه ها با نیروی گرانش توضیح داده می شود. اعتقاد بر این است که در زمین ما هیچ کوهی بالاتر از 9 کیلومتر وجود ندارد.

5. استنوسفر - لایه ای که توسط گرما نرم می شود و امکان حرکت لیتوسفر را فراهم می کند - نیز تابعی از گرانش است، زیرا ذوب ماده با نسبت مطلوبی از مقدار گرما و مقدار فشرده سازی - فشار اتفاق می افتد.

6. شکل کروی میدان گرانشی دو نوع اصلی از اشکال برجسته را بر روی سطح زمین تعیین می کند - مخروطی و مسطح، که مربوط به دو شکل جهانی تقارن - مخروطی و دو طرفه است.

7. جهت گرانش به سمت پایین تا مرکز زمین به حیوانات کمک می کند تا وضعیت عمودی خود را حفظ کنند.

رژیم حرارتی لایه سطحی پوسته زمین (به طور متوسط ​​تا 30 متر) دارای دمایی است که توسط گرمای خورشیدی تعیین می شود. آی تی لایه هلیومتریتجربه نوسانات دمایی فصلی در زیر یک افق حتی نازک تر از دمای ثابت (حدود 20 متر)، مربوط به میانگین دمای سالانه محل مشاهده است. در زیر لایه ثابت، دما با عمق افزایش می یابد - لایه زمین گرمایی... برای تعیین کمیت این افزایش با دو مفهوم مرتبط. تغییر درجه حرارت در عمق 100 متری در زمین نامیده می شود گرادیان زمین گرمایی(از 0.1 تا 0.01 0 C / m و بستگی به ترکیب سنگ ها، شرایط وقوع آنها دارد) و فاصله در امتداد خط شاقول که برای افزایش دمای 1 0 باید عمیق تر شود نامیده می شود. مرحله زمین گرمایی(از 10 تا 100 متر / 0 درجه سانتیگراد است).

مغناطیس زمینی- خاصیت زمین، که وجود میدان مغناطیسی در اطراف آن را تعیین می کند، ناشی از فرآیندهای رخ داده در مرز هسته-جبه. برای اولین بار، بشر به لطف کارهای دبلیو هیلبرت آموخت که زمین یک آهنربا است.

مگنتوسفر- ناحیه ای از فضای نزدیک به زمین پر از ذرات باردار در حال حرکت در میدان مغناطیسی زمین. توسط یک مگنتوپوز از فضای بین سیاره ای جدا می شود. این لبه بیرونی مگنتوسفر است.

تشکیل میدان مغناطیسی بر اساس دلایل داخلی و خارجی است. یک میدان مغناطیسی ثابت توسط جریان های الکتریکی در هسته بیرونی سیاره ایجاد می شود. جریان های جسمی خورشیدی میدان مغناطیسی متناوب زمین را تشکیل می دهند. نقشه های مغناطیسی نمایش تصویری از وضعیت میدان مغناطیسی زمین را ارائه می دهند. کارت های مغناطیسی برای یک دوره پنج ساله - دوره مغناطیسی - جمع آوری می شوند.

اگر زمین یک کره مغناطیسی یکنواخت بود، میدان مغناطیسی معمولی داشت. در تقریب اول، زمین یک دوقطبی مغناطیسی است - میله ای است که انتهای آن دارای قطب های مغناطیسی مخالف است. نقاط تقاطع محور مغناطیسی دوقطبی با سطح زمین نامیده می شود قطب های ژئومغناطیسی... قطب های ژئومغناطیسی با قطب های جغرافیایی منطبق نیستند و با سرعت 7-8 کیلومتر در سال به آرامی حرکت می کنند. انحراف میدان مغناطیسی واقعی از میدان طبیعی (به لحاظ نظری محاسبه شده) ناهنجاری مغناطیسی نامیده می شود. آنها می توانند جهانی (بیضی سیبری شرقی)، منطقه ای (KMA) و محلی باشند که با وقوع نزدیک سنگ های مغناطیسی به سطح مرتبط هستند.

میدان مغناطیسی با سه کمیت مشخص می شود: میل مغناطیسی، تمایل مغناطیسی و قدرت. انحراف مغناطیسی- زاویه بین نصف النهار جغرافیایی و جهت سوزن مغناطیسی. انحراف شرقی (+) هنگامی که انتهای شمالی سوزن قطب نما به سمت شرق جغرافیایی منحرف می شود، و غرب (-) زمانی که سوزن به سمت غرب منحرف می شود. تمایل مغناطیسی- زاویه بین صفحه افقی و جهت سوزن مغناطیسی معلق در محور افقی. شیب زمانی که انتهای شمالی فلش به سمت پایین باشد مثبت و زمانی که انتهای شمالی به سمت بالا باشد منفی است. میل مغناطیسی از 0 تا 90 0 متغیر است. قدرت میدان مغناطیسی توسط تنششدت میدان مغناطیسی کم است، در استوا، 20-28 A / m، و در قطب، 48-56 A / m.

مگنتوسفر قطره ای شکل است. در سمت رو به خورشید، شعاع آن برابر با 10 شعاع زمین است، در سمت شب، تحت تأثیر "باد خورشیدی" به 100 شعاع افزایش می یابد. این شکل ناشی از تأثیر باد خورشیدی است که در برخورد با مگنتوسفر زمین، در اطراف آن جریان دارد. ذرات باردار که به مگنتوسفر می رسند، شروع به حرکت در امتداد خطوط مغناطیسی نیرو می کنند و شکل می گیرند. کمربندهای تشعشعیکمربند تشعشعی داخلی از پروتون تشکیل شده و حداکثر غلظت آن در ارتفاع 3500 کیلومتری از خط استوا است. کمربند بیرونی توسط الکترون ها تشکیل شده و تا 10 شعاع امتداد دارد. در قطب های مغناطیسی، ارتفاع کمربندهای تابشی کاهش می یابد، در اینجا مناطقی وجود دارد که در آنها ذرات باردار به جو حمله می کنند، گازهای موجود در جو را یونیزه می کنند و باعث ایجاد شفق های قطبی می شوند.

اهمیت جغرافیایی مگنتوسفر بسیار زیاد است: از زمین در برابر تشعشعات خورشیدی و کیهانی محافظت می کند. جستجوی مواد معدنی با ناهنجاری های مغناطیسی همراه است. خطوط مغناطیسی نیرو به گردشگران و کشتی ها کمک می کند تا در فضا حرکت کنند.

§ 15. مغناطیس زمینی و عناصر آن. کارت های مغناطیسی

فضایی که نیروهای مغناطیسی زمین در آن عمل می کنند، میدان مغناطیسی زمین نامیده می شود. به طور کلی پذیرفته شده است که خطوط مغناطیسی نیروی میدان زمین از قطب مغناطیسی جنوب خارج شده و در شمال همگرا می شوند و منحنی های بسته را تشکیل می دهند.

موقعیت قطب های مغناطیسی بدون تغییر باقی نمی ماند، مختصات آنها به آرامی تغییر می کند. مختصات تقریبی قطب های مغناطیسی در سال 1950 به شرح زیر بود:

شمال - φ ~ 76 درجه شمالی؛ L ~ 96 ° W;

جنوبی - φ ~ 75 درجه جنوبی؛ L ~ 150 ° O خیابان.

محور مغناطیسی زمین - یک خط مستقیم که قطب های مغناطیسی را به هم متصل می کند، از مرکز زمین می گذرد و با محور چرخش خود زاویه ای تقریباً 1G، 5 ایجاد می کند.

شدت میدان مغناطیسی زمین با بردار با شدت T مشخص می شود که در هر نقطه از میدان مغناطیسی زمین به صورت مماس بر خطوط نیرو هدایت می شود. در شکل 18 نیروی مغناطیس زمینی در نقطه A با قدر و جهت بردار AF نشان داده می شود. صفحه عمودی NmAZF که در آن بردار AF و در نتیجه محور سوزن مغناطیسی آزادانه معلق قرار دارد، نامیده می شود. صفحه نصف النهار مغناطیسیاین صفحه زاویه RAS را با صفحه نصف النهار واقعی NuAZM می سازد که به آن می گویند انحراف مغناطیسیو با حرف d مشخص می شود.

برنج. هجده.

میل مغناطیسی d از قسمت شمالی نصف النهار واقعی به سمت شرق و غرب از 0 تا 180 درجه اندازه گیری می شود. علامت مثبت به میل مغناطیسی شرقی و علامت منفی به میل مغناطیسی غربی اختصاص داده می شود. به عنوان مثال: d = + 4 °، 6 یا d = -11 °، 0.

زاویه NmAF تشکیل شده توسط بردار AF با صفحه افق واقعی NuAH نامیده می شود. تمایل مغناطیسیو با حرف ج نشان داده می شود.

شیب مغناطیسی از صفحه افقی به سمت پایین از 0 تا 90 درجه اندازه گیری می شود و اگر انتهای شمالی سوزن مغناطیسی حذف شود مثبت و اگر انتهای جنوبی حذف شود منفی در نظر گرفته می شود.

نقاطی از سطح زمین که بردار T در آنها به صورت افقی جهت داده می شود، خط بسته ای را تشکیل می دهند که دو بار استوای جغرافیایی را قطع می کند و به آن می گویند. استوای مغناطیسینیروی کل مغناطیس زمینی - بردار T - را می توان به اجزای افقی H و Z عمودی در صفحه نصف النهار مغناطیسی تجزیه کرد. از انجیر 18 داریم:

H = TcosO، Z = Tsin O یا Z = HtgO.

کمیت های d، H، Z و O که میدان مغناطیسی زمین را در یک نقطه مشخص تعیین می کنند، نامیده می شوند. عناصر مغناطیس زمینی

توزیع عناصر مغناطیس زمینی بر روی سطح کره زمین معمولاً بر روی نقشه های ویژه به شکل خطوط منحنی که نقاط اتصال را با همان مقدار یک یا عنصر دیگر به هم متصل می کنند نشان داده می شود. چنین خطوطی نامیده می شود ایزوله هامنحنی های انحراف برابر - ایزوگونایزوگون بر روی نقشه ها اعمال می شود (شکل 19). منحنی های اتصال نقاط با تنش مغناطیسی برابر نامیده می شوند ایزودین، یا ایزودینامیکمنحنی های اتصال نقاط با شیب مغناطیسی برابر - خطوط همسان،نقشه های ایزوکلاین

برنج. 19.

انحراف مغناطیسی بیشترین میزان را دارد عنصر مهمبرای ناوبری، بنابراین، علاوه بر نمودارهای مغناطیسی خاص، در نمودارهای دریایی ناوبری نشان داده شده است، که به عنوان مثال روی آن می نویسند: "Skl. K. 16 درجه، 5 وات ".

همه عناصر مغناطیس زمینی در هر نقطه از سطح زمین در معرض تغییراتی هستند که تغییرات نامیده می شود. تغییرات در عناصر مغناطیس زمینی به دوره ای و غیر تناوبی (یا اختلال) تقسیم می شود.

دوره ای شامل تغییرات سکولار، سالانه (فصلی) و روزانه است. از این میان، تغییرات روزانه و سالانه اندک است و برای ناوبری در نظر گرفته نمی شود. تغییرات سکولار پدیده ای پیچیده با دوره ای برابر با چندین قرن است. بزرگی تغییر سکولار در میل مغناطیسی در نقاط مختلف سطح زمین در محدوده 0 تا 0.2-0.3 در سال در نوسان است. بنابراین، در نمودارهای دریایی، انحراف مغناطیسی قطب نما به یک سال خاص کاهش می یابد که نشان دهنده بزرگی افزایش یا کاهش سالانه است.

برای رساندن انحراف به سال دریانوردی، باید تغییر آن را در طول زمان سپری شده محاسبه کرد و با اصلاح به دست آمده، انحراف مشخص شده در نقشه را در منطقه قایقرانی کم یا زیاد کرد.

مثال 18.سفر در سال 1968 انجام می شود. انحراف قطب نما، حذف شده از نقشه، d = 11 درجه، 5 O st به سال 1960 داده شده است. افزایش سالانه شیب 5 اینچ است. شیب را به 1968 کاهش دهید.

راه حل.بازه زمانی 1968 تا 1960 هشت سال است. تغییر Аd = 8 х 5 = 40 "~ 0 درجه، 7. انحراف قطب نما در سال 1968 d = 11 °.5 + 0 °، 7 = - 12 °، 2 O st

تغییرات کوتاه مدت ناگهانی در عناصر مغناطیس زمینی (اختلال) طوفان مغناطیسی نامیده می شود که وقوع آن به دلیل شفق شمالیو تعداد لکه های خورشیدی در همان زمان، تغییرات انحراف در عرض های جغرافیایی معتدل تا 7 درجه و در مناطق قطبی - تا 50 درجه مشاهده می شود.

در برخی از مناطق سطح زمین، انحراف به شدت در قدر و علامت با مقادیر آن در نقاط مجاور متفاوت است. این پدیده ناهنجاری مغناطیسی نامیده می شود. مرزهای مناطق ناهنجاری مغناطیسی در نمودارهای دریایی نشان داده شده است. هنگام قایقرانی در این مناطق، باید عملکرد قطب نما مغناطیسی را به دقت زیر نظر داشته باشید، زیرا دقت عملکرد مختل می شود.