Магнитное поле Земли

тела, обуславливающее существование вокруг нее магнитного поля.


Геомагнитология - наука о

земном магнетизме.

: «Земля сама по себе большой магнит» - внутри Земли

в земной коре, мантии и ядре «спрятан» очень сильный магнит. Он-то и управляет поведением магнитной стрелки компаса. Т.о., магнитное поле Земли ни коим образом не связано с электрическими токами.
Несостоятельность теории:
1. Открытие Эрстеда магнитного поля, возникающего вокруг проводника, по которому движется электрический ток.
2. Ампер - «правило» для определения направления отклонения магнитной стрелки током (если ток будет течь с востока на запад, то появится магнитное поле).
3. Для создания существующего в настоящее время геомагнитного поля необходимо в центре Земли поместить гигантский цилиндрический магнит диаметром около 200 км и длиной 4000 км.

магнетизм суточным вращением Земли.
Земля заряжена отрицательным электричеством. Ее вращение

создает ток, а электрический ток всегда окружен магнитным полем.
Но теоретически вычисленная напряженность такого поля оказалась в десятки миллионов раз слабее истинного магнитного поля Земли.

текущими в жидком земном ядре.
Термоэлектрический ток возникает, когда один

спай двух металлов нагрет больше, чем другой.
По мнению Эльзассера, в земном ядре имеются подходящие условия для возникновения термотока. В ядре перемешаны различные металлы, так что .всегда наблюдается контакт двух металлов, хотя и в жидком состоянии.
Кроме того, температура на различных глубинах в ядре разная, что необходимо для поддержания термотока в земном ядре: соприкосновение разнородных металлов и перепад температуры.
Не все расчеты Эльзассера подтвердились.

динамо.

1919 г. Лармор (Англия) ГД-теория для объяснения магнетизма Солнца.
1947

г., советский физик Я. И. Френкель высказал идею о том, что тепловая конвекция в земном ядре является именно той причиной, которая приводит в действие гидромагнитное динамо земного ядра.

 

эффекту (намагничивание ферромагнитных тел вследствие их вращения) и вращению Земли

во время ее образования могло возникнуть очень слабое магнитное поле.
2. Наличие свободных электронов в ядре и вращение Земли в таком слабом магнитном поле привели к индуцированию в ядре вихревых электрических токов.
3. Индуцированные вихревые токи в свою очередь создают (генерируют) магнитное поле, как это происходит в динамо-машинах. Увеличение магнитного поля Земли должно привести к новому увеличению вихревых токов в ядре, а последнее – к увеличению магнитного поля.
4. Процесс длится до тех пор, пока рассеивание энергии вследствие вязкости ядра и его электрического сопротивления не скомпенсируется добавочной энергией вихревых токов и другими причинами.

характеризуется
полным вектором напряженности Нт, величина и направление которого определяется

тремя элементами земного магнетизма:
горизонтальной составляющей напряженности Н,
магнитным склонением D
Магнитным наклонением I.

Магнитное склонение – это угол в горизонтальной плоскости между географическим и магнитным меридианами;

магнитное наклонение – угол в вертикальной плоскости между горизонтальной плоскостью и направлением полного вектора Нт.

ось ОY – на восток, а ось ОZ – вертикально

вниз, то
проекция полного вектора Нт на ось ОZ будет вертикальной составляющей Z,
на горизонтальную плоскость – горизонтальной составляющей Н.
Проекция Н на ось ОХ считается северной составляющей Х, а на ось ОY – восточной - Y.

элементов земного магнетизма, при этом
элементы Н, X, У и

Z называют силовыми компонентами земного магнитного поля,
D и I – угловыми.
Hт, его силовые составляющие Н, X, У и Z имеют размерность А/м, склонение D и наклонение I – угловые градусы, минуты и секунды.
Напряженность магнитного поля Земли сравнительно невелика: полный вектор Нт изменяется от 52,5 А/м на полюсе до 26,3 А/м на экваторе. Наименьшая напряженность геомагнитного поля (около 20 А/м) отмечается на южной оконечности Южной Америки. В среднем напряженность магнитного поля Земли примерно равна 40 А/м. Для сравнения, что в лабораториях ученые без труда создают магнитные поля напряженностью более 100 тыс. А/м.

слагается из двух частей: постоянного и переменного полей.
Постоянное поле

вызвано внутренними источниками магнетизма; переменное поле - электрическими токами в верхних слоях атмосферы – ионосфере и магнитосфере.
В свою очередь постоянное магнитное поле по своей природе неоднородно и состоит из нескольких частей.

Поэтому в целом магнитное поле Земли состоит из следующих полей:
Нт =Но+Hм+Hа+Hв+δH

поля, создаваемая однородной намагниченностью земного шара;
Нм – напряженность недипольного,

или материкового, поля, создаваемая внутренними причинами, обусловленными неоднородностью глубоких слоев Земли;
На – напряженность аномального поля, создаваемая различной намагниченностью верхних частей земной коры;
Нв – напряженность поля, источник которого связан с внешними причинами;
δH – напряженность поля магнитных вариаций, вызванных внешними причинами.

складывается из двух частей: поля регионального характера Нр и поля

местного (локального) характера Нл .
На региональную аномалию может накладываться локальная, и тогда Hа = Нр+Нл.
Сумму полей Но+Hм+Hв обычно называют нормальным полем.
Однако поле Hв вносит очень небольшой вклад в общее геомагнитное поле Нт. Систематическое изучение геомагнитного поля, по данным магнитных обсерваторий и магнитных съемок, показывает, что внешнее поле по отношению к внутреннему составляет менее 1% и поэтому им можно пренебречь. В этом случае нормальное поле совпадает с главным магнитным полем Земли.

представляет собой поле однородно намагниченного шара, или диполя, т. е.

магнита, полюсы которого находятся на некотором расстоянии друг от друга.
Центр земного магнитного диполя смещен относительно центра Земли на 0,07 долей от ее среднего радиуса в сторону Тихого океана, а ось диполя, или магнитная ось Земли, наклонена к оси вращения нашей планеты на 11,5°. Поэтому географические полюсы не совпадают с магнитными.

северного магнитного полюса, расположенного в Южном полушарии, и, огибая Землю

и распространяясь на десятки тысяч километров и более в околоземном пространстве, направляются к южному магнитному полюсу, находящемуся в Северном полушарии.

полюс за сутки перемещается по поверхности Земли на 20,5 м

(7,5 км в год), а южный – на 30 м (11 км в год).
В настоящее время северный магнитный полюс располагается на севере Канады и имеет следующие координаты:. φ = 72°12' с. ш. и λ=68°48' з. д.

К 2185 г. он совместится с северным географическим полюсом.
В 2400 г. северный полюс будет располагаться уже на о. Таймыр.
Южный магнитный полюс сейчас находится у берегов Антарктиды (φ = 78°12' ю. ш. и λ=111°12' в. д.) и движется в сторону Австралии.

направление вектора магнитного поля Земли существенно отличается от нормальных значений геомагнитного поля.

На

земном шаре есть много районов, где геомагнитное поле претерпевает резкие изменения на протяжении нескольких километров и даже метров. В таких районах по сравнению с окружающими территориями магнитное склонение и наклонение могут отличаться на десятки градусов.

наклонения, то это указывает, что под земной поверхностью скрыты горные

породы, содержащие ферромагнитные минералы.

К ним относятся магнетит, титано-магнетит, гематит и др. Наибольшей магнитной восприимчивостью обладает магнетит, поэтому значительное число аномалий связано с его наличием в горных породах.


Магнетит (устаревший синоним — магнитный железняк) FeO·Fe2O3 — широко распространённый минерал чёрного цвета из класса оксидов. 

величины намагниченности пород, занимаемого ими объема и глубины залегания.

Так,

в районе Курской магнитной аномалии с богатейшими залежами железа склонение изменяется в пределах ±180° и часто стрелка компаса вместо севера показывает запад или восток, а иногда – юг.

Напряженность аномального магнитного поля здесь составляет 80–120 А/м, что в 2–3 раза превышает напряженность магнитного поля Земли.

вертикальная составляющая напряженности магнитного поля совпадает по направлению с вертикальной

составляющей нормального поля.
В противоположном случае аномалия будет отрицательной.

В зависимости от размеров магнитные аномалии делят на

материковые, региональные и локальные.

присущи всем горным породам.
При помещении какой-либо породы в магнитное

поле каждый элемент ее объема приобретает намагниченность.

Способность вещества менять свою намагниченность под воздействием внешнего магнитного поля называется магнитной восприимчивостью.
Характеристика эта безразмерная, изменяется в широких пределах – от 10-6 до 103 единиц.

природные вещества делятся на три группы:
диамагнитные,
парамагнитные,
ферромагнитные.

При

этом для диамагнитных веществ магнитная восприимчивость отрицательная, а для парамагнитных и ферромагнитных – положительная.

вода и др.)
намагниченность пропорциональна напряженности магнитного поля и направлена

навстречу ему. Это означает, что такие вещества не притягиваются к магниту, а отталкиваются от него.

Магнитная восприимчивость практически всех диамагнетиков (за исключением полупроводников) чрезвычайно мала – немногим более десятка миллионных долей единицы.

Диамагнитные вещества вызывают ослабление магнитного поля Земли и способствуют образованию отрицательных магнитных аномалий.

пропорциональна напряженности магнитного поля, но в отличие от диамагнитных имеет

одинаковое с ним направление.
Величина магнитной восприимчивости парамагнитных веществ небольшая, как правило, заключена в пределах 10-3 – 10-5 единиц. Она существенно зависит от температуры и агрегатного состояния вещества. Горные породы, содержащие парамагнитные вещества, создают небольшие положительные аномалии.

больше, чем у диа- и парамагнитных веществ, не пропорциональна напряженности

магнитного толя, сильно зависит от температуры и «магнитной предыстории» вещества.

Особенно большой магнитной восприимчивостью (до нескольких, а иногда до десятков и даже сотен единиц) обладают ферромагнитные вещества.
Они характеризуются чрезвычайно сильным намагничиванием под действием внешних магнитных полей, частично сохраняют приобретенную намагниченность по удалении магнитного поля, могут самопроизвольно намагничиваться в отсутствие магнитного поля