|
|
Магнитные измерения >
Элементы магнитного поля Земли
Элементы магнитного поля Земли
|
| |
|
Характеристикой магнитного поля Земли, как и всякого магнитного поля, служит его
напряженность F или ее составляющие. Для разложения вектора F на
составляющие обычно принимают прямоугольную систему координат, в которой ось х ориентируют по направлению
географического меридиана, у - по направлению параллели, при этом положительным считается направление оси х
к северу, а оси у - к востоку. Ось z в таком случае будет направлена сверху вниз к центру Земли.
|
| |
Поместим начало координат в точку, где происходит наблюдение напряженности магнитного поля
Земли. Проекция этого вектора на ось х носит название северной составляющей, проекция на
ось у - восточной составляющей и проекция на ось z - вертикальной составляющей,
и обозначаются они через Hx, Hy, Hz соответственно.
Проекцию F на горизонтальную плоскость называют горизонтальной составляющей Н.
Вертикальная плоскость, в которой лежит вектор F, называется плоскостью магнитного меридиана,
а угол между географическим и магнитным меридианами - магнитным склонением,
которое обозначается через D. Наконец, угол между горизонтальной плоскостью и направлением
вектора F носит название магнитного наклонения I.
Нетрудно видеть, что при таком расположении осей координат, как показано на рисунке,
положительным склонением будет восточное, т. е. когда вектор Н отклонен от севера к востоку,
а отрицательным — западное.
Наклонение I положительно, когда вектор F направлен вниз
от земной поверхности, что имеет место в северном полушарии, и отрицательно, когда F
направлен вверх, т. е. в южном полушарии. F или Н - международные обозначения
полного вектора магнитного поля Земли и величины древнего поля соответственно. Иногда напряженность магнитного
поля Земли обозначают через Т, но так же обозначается и модуль полного вектора.
Склонение D, наклонение I, горизонтальная составляющая
Н, вертикальная составляющая Hz, северная Hx и восточная
Hy составляющие носят название элементов земного магнетизма, которые можно
рассматривать как координаты конца вектора F в различных системах координат. Так, например,
Hx, Hy, Hz - не что иное, как координаты конца вектора F в прямоугольной системе координат;
Hz, H и D - координаты в цилиндрической системе и F, D
и I - координаты в сферической системе координат. В каждой из этих трех систем координаты
независимы друг от друга.
Величины Hx, Hy, Hz и Н в ряде случаев называют силовыми компонентами земного магнитного поля,
а D и I - угловыми.
Как показывают наблюдения, ни один из элементов земного магнетизма не остается постоянным
во времени, а непрерывно меняет свою величину от часа к часу и от года к году. Такие изменения получили
название вариаций элементов земного магнетизма. Если наблюдать за этими вариациями в течение
короткого промежутка времени (порядка суток), то можно заметить, что они имеют периодический характер,
однако периоды, амплитуды и фазы их чрезвычайно разнообразны. Если же наблюдения ведутся длительно
(несколько лет) с ежегодным определением среднегодового значения элементов, то легко установить, что
среднегодовые значения также меняются, но характер изменения уже монотонный, и периодичность их выявляется
лишь при очень большой длительности наблюдений (порядка многих десятков и сотен лет).
Медленные вариации элементов земного магнетизма получили название вековых вариаций,
их величина обычно составляет десятки гамм в год. Вековые вариации элементов связаны с источниками,
лежащими внутри земного шара, и вызываются теми же причинами, что и магнитное поле Земли.
Изменение среднегодовых значений того или иного элемента в течение года называется
вековым ходом.
Быстротечные вариации периодического характера, весьма различные по амплитуде, имеют своим
источником электрические токи в высоких слоях атмосферы.
Данные о быстротечных вариациях магнитного поля Земли в виде часовых и минутных значений элементов
земного магнетизма представлены на сайте
Мирового центра данных по солнечно-земной физике.
|
|
