Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
Вклад АМП существен для наземного, а также водного транспорта и для ДА с небольшой и средней высотой полета.
На рис.33 приведен типичный спектр АМП одного из регионов на различных высотах, причем для удобства дана серия частотных шкал ( в шШ), соответствующих различной скорости движения. Ввдно, что вариации, обусловленные АМП, лежат в диапазоне от десятков микрогерц до десятков мшлигерц.
Бели высота полета достаточно быстро меняется, то спектр АМП модулируется экспоненциальным множителем (ом. уравнение (2)). Суммарные
изменения МП, обусловленные МП и пространственной неоднородностью нормального ноля, напоминают магнитные бури и бухтообразные возмущения 1МП. Это сходство особенно проявляется в тех случаях, когда имеют место резкие изменения высоты, скорооти и направления полета.
Расомотрим.вариации 1МП на борту космического корабля ( КК ). В ди-?ольном приближении [ 19 J:
I -*• I М / 3 2 \1fZ
sen iH ¦ sin, ин) , (3)
где М - магнитный момент Земли,
г - расстояние от ее центра до интересующей точки орбиты,
iM- угол наклона орбиты к плоскости геомагнитного экватора (осциллирует с периодом, равным периоду вращения Земли вокруг оси, т.е. 24 ч),
им - аргумент широты КК, отсчитываемый в плоскости орбиты от воохо-дащего узла по отношению к геомагнитному экватору (его изменение обусловлено как движением КК, так и вращением Земли).
После элементарных преобразований ( 3 ) хмеем:
I I 'ТГ (}-lmn*-i(^C0SZi*)C0lZuf- (4)
Из этого выражения легко видеть, что в общем случае МП на борту КК характеризуется тремя основными периодами осцилляций. Первый равен периоду обращения КК i 0 (в случае круговой орбиты зта гармоника отсутствует). Второй равен половине "периода обращения" аргумента широты КК ия ( для низких орбит он близок к i0/2). Третий равен половине периода осцилляции in (12 ч ).
Величина вариаций растет с увеличением угла наклона орбиты i к плоскости географического экватора. В случае круговой орбиты максимальное и минимальное значения огибающей ограничены величинами ГМП на геомагнитном экваторе и географической параллели I= i для заданной высоты полета. В интервале изменения с от 0 до 90° амплитуда сгибапцей сначала растет, достигая максимума при ь ~ 35°, а затем убывает.
Если орбита эллиптическая, но эксцентриситет мал, множитель -р- в выражении ( 4 ) переходит в (1-3 ), причем высота л г из-
меняется по гармоническому закону с периодом i0 . При большей величине эксцентриситета вариации МП становятся квазисинусоидальными (одна полуволна сжимается, другая-растягивается). Максимальная величина вариаций может доотигать десятков тысяч нанотесл.
Некоторые результата расчета характера вариаций на круговой орбите при нецентральном расположении диполя показаны на рис.34 (суточным вращением Земли за время обращения КК пренебрегали), видно, что даже при незначительном смешении диполя вариации перестают быть гармоническими. Поэтому при движении в реальном ГМП наблюдается более сложная картина изменения МП на борту КК. Действительно, как следует из выполненного
Рис. 34. Вариации МП на борту космического корабля в зависимости от времени : а - ось диполя перпендикулярна плоско -сти чертежа; б - ось диполя лежит в плоскости чертежа и направлена вертикально; в - нормальное поле, рассчитанное пс шести гармоникам. I - 6 - точки расположения диполя, 7 - поверхность Земли, 8 - орбита космического корабля.
Все кривые на а и б нормированы по максимуму
нами расчета вариаций ГМП на борту КК с использованием шести сферических гармоник (большая точность в данном случае не требуется),характер изменения поля в шном полушарии отличается от синусоидального, а в северном полушарии из-за наличия Восточно-Сибирской аномалии имеет вид двойной волны. Кроме того, минимальное значение МП приходится не на экватор, а на широты от + 12,5 до - 35°. Кривые напоминают картину биений (см.рис.34). Минимальные значения МП не остаются постоянными: за каждый оборот опутника появляются две квазисинусоиды с различными амплитудами и экстремальными значениями. По этим данным можно оценить
скорость изменения 1ОД на борт? КК. Так, при ввсоте полета 280 ни изменение Ш1 за одну четверть периода обращения ( Ь >22,5 юга) составляет от 2 мкТл на экваториальной орбите до 30 икСи на' полярной.Следовательно, средняя скорость изменения Ш заключена в пределах от 1,5 дс 22 нТл/с. Таким образом, временные вариации МП на борту КК, впиваете движением в 1*Ш,'существенно превышают естественные вариации, которые прослеживаются в наземных обсерваториях. С увеличением перигея временные вариации, обусловленные движением КК, уменьшится по велжчи-не и сдвигаются в еще более низкочастотную область.
Рассмотрим теперь поля, которые возникают, когда ферромагнитное тело, находящееся в МП, и биологический объект движутся относительно друг друга. Ограничимся достаточно общими модельнши примерами, когда ферромагнитное тело - цилиндр или шар из маплто-кягкого материала.
