Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
ГМП в грубом приближении подобно полю однородно намагниченного шара с магнитным моментом М = 2,7-10 А/м2 и осью, наклонённой'к оси вращения Земли на угол ~ 11,5°. Геомагнитные полюсы расположены в точках с координатами П,5°с.ш., 290°в.д. и П,5°ю.ш., П0°в.д..
Распределение Ш1 в пространстве обычно характеризуют тремя магнитными элементами: горизонтальной составляющей Hr = VHjj + Ну , наклонением 7 (углом, между направлением вектора поля Н = /Н* +Н|’ и горизонтальной плоскостью) и склонением D (углом между направлениями на геомагнитный и географический полюсы) или тремя прямоугольными составляющими: Hx=HrcosD (направлена на географический север), Wy=HrsinD (на восток) и H2=HrtgУ (вертикально вниз). Соотношения между магнитными элементами и прямоугольными составляющими даны на рис.II.
Величины магнитных элементов на поверхности Земли изменяются от О = 90°, Иг= 0, Hz =0,065 мТл на северном геомагнитном полюсе до Э = -90°, Нг =0, Нг = - 0,065 мТл на южном; в районе геомагнитного экватора У проходит через нуль, а Нг достигает наибольшей величины
0,032 мТл. Склонение D , обусловленное несовпадением геомагнитных и географических полюсов, в средних и низких широтах невелико (неоколысо градусов), а в высоких - может достигать любых величин, вплоть до 180? При удалении от поверхности Земли ГМП уменьшается примерно обратно пропорционально г0, где t - геоцентрическое раостояние данной точки.
Действительное пространственное распределение ШП много оложнее: в северном и окном полушариях геомагнитное поле не вполне тождественно, существуют области с повышенными или пониженными значениями магнитных элементов - магнитные аномалии (см. гл.Ш, п.3.3). Магнитные аномалии очень разнообразны по размерам,1 интенсивности и конфигурации. Наиболее крупные из них соизмеримы с материками (материковые), наиболее мелкие имеют протяженность от единиц до сотен километров (локальные и региональные). На рис.12 представлена схема распределения IMI, заимствован-
Рис. II. Элементы земного магнетизма
Р и с Л2.йзодинамы модуля полного Еектора Н для эпохи 1975г. [l] Цифры у кривых - значения Н е Ю3 нТл
fff° /2ff° /Sff° 6.3. Uff°
C.Ul. ffff"
ff°
Н1.Ш. &ff°
ная из [I] . В связи с малым масштабом карты распределение на ней ГМП настолько сглажено, что проявляются лишь материковые аномалии.
Региональные и локальные аномалии вызываются намагничиванием неравномерно распределенных в земной коре горных пород, обладающих ферромагнитными свойствами. В целом они ответственны лишь за очень малую часть ГМП (~1$); среднеквадратичная величина поля мелкомасштабных
аномалий, осредненная по всей поверхности Земли, составляет ~ 200 нТл. Тем не менее поле отдельных аномалий, в особенности связанных о близким к поверхности залеганием больших рудных масс, может быть достаточно велико (превышать 0,11 мТл). Примером интенсивных локальных аномалий является широкоизвестная Курская аномалия.
Основная крупномасштабная часть ШП (поле однородного намагничения и материковых аномалий), называемая "главным" полем,создается электрическими токами, текущими во внешней жидкой части земного ядра, состоящего из расплавленных железиникелевых масс. Электрические токи индуцируются в результате конвективных движений высокопроводящих масс в первичном очень слабом доле, природа которого к настоящему времени не ясна. Этот механизм генерации ГМЛ подобен механизму создания поля в обычной динамо-машине. Существенным доводом в пользу динамо-теории В1П является обнаружение магнитных полей у других планет, имеющих жидкие ядра (Юпитер, Меркурий, Венера). Измерения, выполненные на космических аппаратах, обнаружили сходство полей этих планет с земным полем: поля Юпитера и Меркурия в грубом приближении также являются полями однородного намагничения с осями, близкими к осям вращения этих планет. МП Луны мало по величине и определяется магнетизмом слагающих лунную кору пород.
Главное МП Земли меняется со временем как по величине, так и по коифэтурации. Изменения ШП (вековые вариации) включают в себя колебания с разными характерными временами: от немногих десятков лет (известны, например,20-летние вариации) до десятков тысяч лет. Изучение МП за прошедшие годы и в прошлые геологические эпохи осуществляется архео- и палеомагнитными методами, суть которых заключается в следующем: изверженная горная порода, содержащая ферромагнитные компоненты, намагничивается, остывая в земном МП, и как бы "запоминает" его. Поэтому, измеряя магнитные свойства образцов горных пород, можно определить величину и направление ШП в период их образования. Также намагничиваются во время обжига кирпичи или глиняная посуда, что позволяет изучать ШП в разные исторические эпохи.
Первые инструментальные измерения склонения, начатые с развитием мореплавания в ХУ в., и измерения наклонения (с ХУП в.) вместе с архе-омагнитными исследованиями надежно обнаружили вариации ГМП с периодами порядка 60 лет и циклические изменения с характерными временами в несколько сот лет (преимущественно 600 лег). Выявлены также и более длительные цикличности, налример, колебания ШП продолжительностью порядка 8-10 тыс. лет. Описанные вековые вариации ШП находят объяснение в рамках динамо-теории главного поля как результат изменений токовой системы земного ядра и, в частности, наличия в нем крупномасштабных волновых процессов - МАК-волн, т.е. волн,.образующихся в результате непрерывного взаимодействия максвелловских, архимедовых и кориолисовых оил.
