Меню

Вид магнитных силовых линий поля земли

Что такое магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли — это гигантское магнитное силовое поле, окружающее всю Землю, которое защищает планету от космического излучения; это магнитосфера Земли.

Магнитное поле Земли также называют геомагнитным полем.

Это силовое поле можно представить, будто через ядро Земли проходит длинный намагниченный стержень. Северный полюс магнита расположен около географического Северного полюса (Земли), а южный полюс магнита — около Южного полюса.

Их называют геомагнитными полюсами Земли. Но они не находятся прямо у полюсов. Например, северный магнитный полюс отходит от северного географического полюса на 1400 км.

Это силовое поле простирается дальше, в космос на десятки тысяч километров.

На данный момент магнитное поле Земли ослабевает со скоростью в 5% каждые 100 лет.

Значимость магнитного поля

Учёные уверены, что магнитное поле Земли играет важную роль в том, чтобы наша планета была пригодной для жизни. Магнитное поле защищает поверхность Земли от солнечного ветра и вредного космического излучения. Оно работает как своеобразный щит — без его существования атмосфера была бы разрушена.

Как появляется магнитное поле Земли

До конца ещё неизвестно правда это или нет, но учёные считают, что магнитное поле генерируется глубоко в ядре Земли.

По словам учёных, прямо в центре Земли есть твёрдое внутреннее ядро, которое состоит в основном из железа. Это железо имеет температуру в 5700° С, но сокрушительное давление (вызванное силой тяжести) не даёт ему превратиться в жидкость.

Вокруг него находится внешнее ядро — слой железа, никеля и других металлов. У него более низкое давление, чем у внутреннего ядра, т. е. металл здесь жидкий.

Существуют различия между этими двумя слоями (в температуре, давлении, составе). Таким образом, во внешнем ядре происходят конвекционные токи (перемещение электрических зарядов) в жидком металле. Тёплое и обладающее меньшей плотностью вещество поднимается, и наоборот — более холодное и плотное погружается вниз.

Потом заряженные металлы проходят через созданные поля и продолжают создавать уже собственные электрические токи, и этот бесконечный цикл продолжается. Этот цикл называется геодинамо.

Из чего состоит магнитное поле Земли

Геомагнитное поле состоит из:

  • главного геомагнитного поля (производится во внешнем ядре Земли);
  • аномального геомагнитного поля (производится намагниченными горными породами);
  • внешнего геомагнитного поля (производится взаимодействиями между Солнцем и Землёй).

Виды магнитных полей Земли

Магнитное поле Земли делится на четыре вида:

  • дипольное поле;
  • поле материковых аномалий;
  • поле региональных аномалий;
  • поле локальных аномалий.

Как магнитное поле измеряется?

Измерения магнитного поля Земли наблюдаются в магнитных обсерваториях. Для измерения поля в магнитных обсерваториях используются различные магнитометры.

Магнитные съёмки можно сделать по-разному: на суше, на воде, по воздуху или спутником.

Магнитное поле Земли в Гауссах

Индукция магнитного поля Земли составляет примерно 0,5 Гаусса (эта величина варьируется от 0,3 до 0,6 Гс).

Магнитное поле Земли в Теслах

Величина магнитного поля Земли колеблется между 0,00003 – 0,00005 тесла (на широте 0° будет приблизительно 0,00003 Тл, а на широте 50° — 0,00005 Тл).

Какие изменения наблюдались в магнитном поле Земли

Изменение полярности

По данным NASA, магнитное поле Земли изменило свою полярность уже несколько раз за последние тысячелетия.

Например, если бы мы жили 800 000 лет назад и, с магнитным компасом, направлялись бы на то, что мы сейчас называем севером, стрелка бы указывала на юг. Таким образом, они заявляют, что даже если магнитное поле Земли (опять) изменит свою полярность, никакого конца света от этого не произойдёт.

Они заявляют, что это изменение полярности является даже правилом, а не исключением: за последние три миллиарда лет они менялись сотни раз.

Изменения позиции магнитного полюса

Учёные уже давно выяснили, что магнитный полюс находится в постоянном движении.

В 1831 году британские исследователи Джон Росс и Джеймс Кларк Росс обнаружили координаты Северного магнитного полюса.

В 1904 году норвежский исследователь Руаль Амундсен снова нашёл полюс и понял, что тот сдвинулся за эти 73 года на 50 км.

Читайте также:  Основные формы земли определения

И это движение полюса не остановилось: он двигался со средней скоростью 10 км/год. Однако недавно, как заявляют учёные, он начал ускоряться, иногда достигая 40 км/год.

Таким образом, они считают, что уже через несколько десятилетий он оставит Северную Америку и достигнет Сибири.

Ещё меняются и показания компаса. Например, в Африке они отклоняются на 1 градус каждые 10 лет.

Магнитное поле ослабевает

Сравнительно с 19-м веком оно стало слабее на 10%. Однако профессор Калифорнийского университета Гари Глатцмайер уверяет, что это довольно незначительные изменения, в сравнении с тем, что происходило с магнитным полем ранее.

Источник

Вид магнитных силовых линий поля земли

В данном разделе я напомню только самые общие сведения о магнитном поле нашей планеты. Желающие ознакомиться с этим вопросом более подробно легко найдут материалы в обширной литературе.

О том, что географические и магнитные полюсы не совпадают, известно всем. Через географические полюсы проходит ось вращения планеты. С ними все более или менее ясно. Их годовая миграция невелика, хаотична, и в среднем положение можно считать стационарным.

Значение же и положение магнитных полюсов требуют специального разговора. Прежде всего, для предупреждения некоторых неясностей следует напомнить, что совершенно условно в физике принято разделять по знаку направление как электрических, так и магнитных полей. Исходя из этой условности, магнитный полюс, находящийся в данный момент в Северном полушарии, по знаку считается южным, а полюс, находящийся в Южном полушарии по знаку – северным. В данной книге, во избежание путаницы, мы будем не как физики, а как географы придерживаться чисто географических понятий и называть Северным магнитным полюсом полюс, находящийся в Северном полушарии, а Южным магнитным полюсом – полюс, находящийся в Южном полушарии.

С первого взгляда вопрос координат магнитных полюсов кажется достаточно простым. Но так ли это на самом деле? Увы. Во всем, что связано с полевыми структурами нашей планеты, остается много неясного.

Кратко перечислю некоторые особенности магнитного поля Земли в соответствии с общепринятыми научными положениями. Кого этот вопрос интересует подробнее, адресую к обширной литературе и к моей книге «Полевой гиперболоид Земли и тайны древних цивилизаций». Главное в науке, принятое по интересующей нас теме, перечислю:

· магнитное поле Земли обеспечивается вращающимся железоникелевым ядром и конвекционными процессами расплавленной магмы;

· магнитные полюсы образуют главный диполь, причем на полюсах напряженность поля максимальна; большинством специалистов считается, что второй по мощности диполь образует пара Сибирская магнитная аномалия – Бразильская аномалия в Атлантическом океане вблизи берегов Бразилии, но по поводу бразильской стороны диполя, вопрос пока еще носит дискуссионный характер;

· магнитное поле Земли может быть представлено силовыми линиями, они искривлены, большая их часть выходит из Земли у Южного магнитного полюса и входит в нее у Северного;

· магнитное поле за последние 2000 лет заметно ослабело;

· знак магнитного поля периодически меняется на противоположный, такой процесс называется инверсией (переполюсовкой).

С первым упомянутым пунктом можно основательно поспорить, но лучше я адресую Вас к уже упомянутой выше моей книге. По поводу остальных я дам некоторые пояснения.

Когда говорят о диполе, то имеют в виду основное магнитное поле планеты. Это наше главное магнитное поле. Но картина значительно сложнее. Магнитное поле вокруг Земли меняется в течение года, и даже в течение суток. Кроме того, оно неоднородно. В некоторых местах наблюдаются аномалии, имеющие различную природу и мощность. Магнитные полюсы Земли не находятся в диаметрально противоположных точках земного шара, а магнитная ось (линия, соединяющая магнитные полюсы) не только не совпадает с осью вращения Земли, но и не проходит через центр нашей планеты. Величина геомагнитного поля на полюсах примерно в два раза больше, чем на экваторе, причем величина поля в Северном полушарии больше, чем в Южном.

Читайте также:  Функции муниципального контроля по земле

Наблюдения в мировой сети обсерваторий указывают, что напряженность геомагнитного поля в целом убывает, причем гораздо быстрее, чем полагали ученые. За последние 150 лет она уменьшилась на 10-15%, тогда как за предыдущие 10 тыс. лет – на 30%. С середины 1980-х напряженность магнитного поля уменьшилась в среднем на 1,7%, что в 10 раз превышает расчетные данные. Ранее считалось, что протекать со столь умопомрачительной по геофизическим меркам скоростью такие процессы вообще не могут. В географическом отношении эти изменения происходят крайне неравномерно.

Различают два вида источников геомагнитного поля: внутренние и внешние. Первые создают постоянное магнитное поле, имеющее небольшие вековые вариации, вторые – намного более слабое, но зато переменное магнитное поле.

На рис. 5.1 приведено модельное представление магнитосферы Земли, создаваемое внутренними источниками, о природе которых сейчас дискутировать мы не будем. Только заранее хочу предупредить, что с официальным научным толкованием я согласиться не могу. Подробности будут изложены в другом разделе книги.

Рис. 5.1. Магнитное поле Земли,

Считается, что магнитные силовые линии выходят из Южного магнитного полюса, огибают Землю и входят в Северный магнитный полюс. Считается также, что магнитная ось наклонена по отношению к географической на 11,5º. Так написано во всех учебниках и практически во всей доступной литературе. А теперь приведу данные координат магнитных полюсов за конкретные годы, подобранные по данным Канадского геологического обозрения – для Северного магнитного полюса (СМП), и по данным японских исследований ( .WDC for Geomag . .KYOTO ) – для Южного магнитного полюса (ЮМП):

1900 г .: СМП – 70,5° с.ш. и 96° з.д., ЮМП – 72° ю.ш. и 149° в.д.

1980 г .: СМП – 78° с.ш. и 105° з.д., ЮМП – 66° ю.ш. и 139° в.д.

2005 г .: СМП – 83° с.ш. и 119° з.д., ЮМП – 64° ю.ш. и 136° в.д.

2014 г .: СМП – 87° с.ш. и 180° з.д., ЮМП – 63° ю.ш. и 135° в.д.

По цифири асимметрию так сразу не увидишь, поэтому показываю ее по широте и долготе отдельно по годам:

1900 г. – в широтном направлении разница в удалении ЮМП и СМП от географических полюсов составляет 1,5°; по долготе разница в координатах между ЮМП и СМП составляет 115°, если считать в западном направлении и 245° – если считать в восточном;

1980 г. – то же по широте составляет 12,5°, по долготе – 116 и 245° соответственно;

2005 г. – то же по широте – 19°, по долготе – 105 и 255°;

2014 г. – то же по широте – 24-25°, по долготе – 45 и 315°.

Сегодня СМП почти совпадает с географическим полюсом (их разделяет всего 3°!), а ЮМП вышел за пределы Южного полярного круга и находится немного южнее Австралии. И уже ни для кого не секрет, что СМП быстро и целенаправленно движется в сторону Сибири, а ЮМП – через Индийский океан и далее в сторону Атлантики (и, возможно, Бразилии).

О чем говорит такая невероятная и все увеличивающаяся асимметрия?

— Во-первых , о нестабильности ситуации;

— во-вторых , о том, что магнитная ось не проходит через геометрический центр Земного шара (по некоторым данным магнитная ось даже не проходит через внутреннее ядро, а смещена от центра на 1200 км в сторону Тихого океана [4.35]);

— в-третьих , что она не пересекается с географической осью;

— в-четвертых , что раскрытие вблизи Северного полюса (раскрытие определяется параллелью, проведенной через магнитный полюс) в настоящее время значительно меньше, чем его антипод – южное раскрытие;

— в-пятых , все сказанное выше говорит о том, что «постоянная» величина угла между географической и магнитной осями, принятая равной 11,5º, вовсе не постоянна (и вообще, имеем ли мы право считать угол между непересекающимися прямыми?);

Читайте также:  Количественный учет земель по угодьям это

— в-шестых , все гораздо сложнее, как будет показано далее.

Итак, с некоторой натяжкой можно сказать, что внутреннее поле является величиной постоянной. Теперь рассмотрим тот вклад в суммарное магнитное поле Земли, который вносят внешние источники. Главная лепта принадлежит Солнцу, но есть и влияние Луны, планет, звезд, Галактики и т.д. Это только то, о чем мы знаем достаточно достоверно. Все эти воздействия, в том числе и солнечное, носят переменный характер. Колебания бывают регулярные, нерегулярные, короткопериодические и даже магнитные бури. На описании их мы останавливаться тоже не будем. Это отдельный вопрос. Поговорим о самой магнитосфере нашей планеты. На рис. 5.2 показано строение магнитосферы Земли (вверху – схематическое изображение, внизу – взаимодействие магнитосферы с солнечным ветром).

Магнитное поле защищает нашу атмосферу от солнечного ветра. Поле Земли направляет частицы с высокой энергией вдоль магнитных силовых линий, и таким образом создает для планеты своеобразный защитный кокон. Слоистая структура магнитного поля не позволяет мощному потоку заряженных частиц сдуть атмосферу, а заодно и убить все живое. Выше приведены рисунки магнитосферы Земли с указанием зон.

Дам некоторые пояснения в самом упрощенном виде.

Магнитосфера – область пространства вокруг планеты или другого небесного тела , имеющего магнитное поле, образующаяся, когда поток заряженных частиц, например, солнечного ветра , отклоняется от своей первоначальной траектории под воздействием внутреннего магнитного поля этого тела. Магнитосфера Земли – в первом приближении – полость в потоке солнечного ветра (определения из Википедии).

Как видно из приведенной схемы магнитосферы, со стороны, освещенной Солнцем, магнитное поле Земли несколько сплюснуто, а с ночной стороны – вытянуто в длинный хвост. И то и другое происходит под воздействием солнечного ветра.

На дневной стороне расположены каспы – воронки, образованные силовыми линиями геомагнитного поля, расширяющиеся от поверхности Земли вплоть до магнитопаузы. Со стороны Солнца точка фронта головной ударной волны составляет на геоцентрическом расстоянии примерно 13 радиусов Земли. На ночной стороне магнитосфера образует геомагнитный хвост диаметром (максимальным) около 40 и протяженностью порядка 10 3 радиусов Земли. Для ориентировки: Луна отстоит от Земли примерно на 60 радиусов. Геомагнитный хвост создается двумя пучками силовых линий с противоположным направлением магнитного поля. Между ними расположен плазменный слой – область с повышенной концентрацией горячей плазмы с очень слабым магнитным полем (так называемый нейтральный слой).

Солнечный ветер – это быстрый поток горячей плазмы, уходящей от Солнца во всех направлениях. Типичная скорость солнечного ветра на границе земной магнитосферы 300—800 км/с. Солнечный ветер состоит из протонов , альфа-частиц и электронов . Он пронизан межпланетным магнитным полем, которое представляет собой, главным образом, магнитное поле Солнца , переносимое плазмой солнечного ветра на дальние расстояния.

Магнитопауза – тонкая граница между магнитосферой и окружающей плазмой. Другими словами, это линия раздела магнитного поля и солнечного ветра.

Плоскость магнитного экватора – плоскость, перпендикулярная магнитной оси, проходящая через центр Земли (вот это уже чисто формальная характеристика, в дальнейшем объясню почему).

Нейтральный слой – зона внутри плазменного слоя, в которой происходит резкое изменение направления магнитного поля в долях хвоста.

Радиационные пояса Земли – внутренние области земной магнитосферы, в которых магнитное поле Земли удерживает заряженные частицы (протоны, электроны, альфа-частицы). Радиационные пояса и удерживаемое в них количество плазмы являются наглядной демонстрацией эффективности работы магнитного фильтра. Магнитосфера Земли представляет собой многослойную оболочку, защищающую планету от негативного влияния космических факторов. При столкновении заряженных частиц с магнитосферой их основная масса попадает в радиационные пояса – две зоны захвата – и не достигает атмосферы Земли (модель поясов представлена на рис. 5.3).

Рис. 5.3. Радиационные пояса Земли, модельное представление,

Источник

Adblock
detector