Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Поскольку конфигурация и напряженность дипольного поля однозначно определяются измерениями магнитных элементов в заданной точке, дипольная гипотеза дает возможность непосредственно сравнивать палеомагнитные данные, полученные в разных районах. На расстоянии Re от центра геоцентрического диполя, ориентированного с геомагнитного севера на юг, магнитные элементы Z, Ни I определяются следующим образом:
Z= 2Mcos0//?i, (10)
Я = М sin Q/Re , (11)
tg/ = Z/H = 2ctg0, (12)
где М-момент диполя, а 0-дипольная или геомагнитная коширота, т. е. угол, измеряемый по дуге большого круга, который проходит по земной поверхности и соединяет точку, где измеряется поле, с северным геомагнитным полюсом. Для дипольного поля Я направлено прямо на северный геомагнитный полюс. Таким образом, геомагнитное наклонение в любой заданной точке однозначно определяет местоположение северного геомагнитного полюса в соответствии с уравнением (12). Тогда, зная напряженность поля и используя уравнение (10) или (11), можно определить момент диполя М.
Измерив направление NRM образца, отобранного в данном районе, можно определить направление и, следовательно, наклонение / древнего магнитного поля, существовавшего во время формирования этой породы. Величина I в уравнении (12) определяет положение виртуального геомагнитного полюса (ВГП), т. е. геомагнитного северного полюса, соответствующего гипотетическому геоцентрическому диполю, который мог создать измеренную NRM. Аналогичным образом величина напряженности древнего магнитного поля через уравнения (10) и (11) определяет величину момента виртуального диполя палеомагнитного поля. Однако из-за присутствия в палеомагнитном поле недипольной
компоненты ВГП лишь приблизительно определяет положение северного геомагнитного полюса, которое можно было бы получить, если бы мы могли провести глобальную съемку древнего магнитного поля. Координаты ВГП, найденные по одновозрастным палеомагнитным данным, полученным из разных районов, не будут совпадать, но их разброс будет пропорционален величине недипольной компоненты древнего поля.
В случае современного геомагнитного поля направление вектора напряженности в любой точке отличается от направления подобранного наилучшим образом наклоненного геоцентрического диполя не более чем на 25° (за исключением тех случаев, когда точка находится вблизи сильной магнитной аномалии). Поэтому ВГП почти для любой точки земного шара довольно хорошо аппроксимирует положение северного геомагнитного полюса. Влияние современного недипольного поля показано на рис. 3.17, где нанесены положения ВГП, определенные по направлениям поля, измеренным в нескольких магнитных обсерваториях. Все ВГП отклоняются от северного геомагнитного полюса не более чем на 20°, а средние положения ВГП совпадают с геомагнитным полюсом.
С учетом вековых вариаций результаты, представленные на рис. 3.17, аналогичны тем, которых можно было бы ожидать при измерениях направления поля в каком-либо районе, скажем, за несколько веков. Однако, учитывая упорядоченный характер вариаций D и I в заданном районе (см. рис. 3.6), разброс координат ВГП не должен быть столь хаотичным, а скорее всего они должны были бы располагаться приблизительно вдоль гладких кривых. Среднее положение ВГП будет соответствовать среднему геомагнитному полюсу для рассмотренного периода времени. Основываясь на магнитных съемках, выполненных в этом столетии, представляется, что в масштабе веков положения геомагнитных полюсов почти не меняются. Кейн и Хендрикс (Cain, Hendricks, 1968) подсчитали, что в период между 1900 и 1965 гг. положение северного магнитного полюса изменилось лишь на 0,3° по широте и на 1,5° по долготе. Преобладающее движение полюса в это время характеризовалось западным дрейфом со средней скоростью около 0,015°/год. Двигаясь с такой скоростью, геомагнитный полюс опишет окружность вокруг географического полюса за 24000 лет. Следовательно, усредненное за длительный период времени положение геомагнитного полюса будет стремиться к совпадению с местоположением географического полюса, даже если мгновенный геомагнитный полюс никогда не совпадет с географическим. Это наблюдение привело к появлению гипотезы осевого геоцентрического диполя, согласно которой положение оси диполя, усредненное по достаточно длительным периодам времени (возможно, порядка 104-105 лет), совпадает с положением географической оси. С точки зрения теории динамо эта гипотеза представляется вполне правдоподобной, потому что даже если наклонение диполя является устойчивой характеристикой магнитного поля-воз-
'-415
Рис. 3.17. Виртуальные палеомагнитные полюса, положения которых рассчитаны по магнитным склонениям и наклонениям, измеренным глобальной сетью современных геомагнитных обсерваторий. Среднее положение ВГП (крест) почти точно совпадает с северным геомагнитным полюсом (Doell, Сох, 1961).
можно, вследствие различных скоростей прецессии ядра и мантии (Malkus, 1968),-нет причин предполагать, что диполь должен быть наклонен в каком-то заданном направлении.
