|
|
|
Магнитное поле Земли
В каждой точке пространства магнитное поле Земли характеризуется вектором напряжённости F,
величина и направление которого определяются тремя составляющими X, Y, Z (северной, восточной и вертикальной)
в прямоугольной системе координат или тремя элементами Земного магнетизма: горизонтальной составляющей напряжённости
Н, магнитным склонением D
и магнитным наклонением I.
Иногда напряженность магнитного поля Земли обозначают через Т, но так же обозначается и модуль полного вектора.
Для определения величины поля в любой точке нужно измерить направление и напряжённость
поля.
Параметры, описывающие направление магнитного поля: склонение D и наклонение I,
измеряемые в градусах.
Магнитное склонение D — угол между Н и плоскостью географического меридиана, то есть
угол между магнитным и географическим меридианами.
Склонение считается положительным или восточным, если измеряемый угол восточнее географического меридиана
и отрицательным или западным, если измеряемый угол западнее географического меридиана.
Магнитное наклонение I — угол между F и плоскостью горизонта или угол, на который отклоняется
стрелка под действием магнитного поля Земли в вертикальной плоскости.
В северном полушарии указывающий на север конец стрелки отклоняется вниз, в южном — вверх.
Напряженность F поля описывается горизонтальной компонентой H, вертикальной компонентой Z и
северной X и восточной Y компонентами горизотальной составляющей. Эти
комопненты могут быть измерены в эрстедах или гауссах
(1 Э = 1 Гс), но обычно измеряются в
нанотеслах (1 нТл × 100 000 = 1 Э, 1 нТл = 1 гамма).
Средняя напряжённость поля на поверхности Земли составляет около 0,5 Э и сильно зависит от географического положения.
Напряжённость магнитного поля на магнитном экваторе около 0,34 Э, у магнитных полюсов — около 0,66 Э.
В некоторых районах (в так называемых районах магнитных аномалий) напряжённость резко возрастает.
Геомагнитное поле, измеренное в любой точке земной поверхности F является совокупностью
нескольких магнитных полей, генерируемых различными источниками
F = FД + FН + FА + FВ + δF,
где
FД - дипольное поле, генерируемое в жидком ядре Земли;
FН - недипольная компонента поля, которая обусловлена неоднородностью глубоких слоев Земли;
FА - поле магнитных аномалий, создаваемое различной намагниченностью верхних слоев земной коры;
FВ - поле, вызываемое внешними причинами;
δF - поле вариаций, причины генерации которого также связывают с источниками, расположенными
вне земного шара.
Эти поля накладываются и взаимодействуют друг с другом.
Сумма полей (FД + FН) образует
главное магнитное поле Земли, которое составляет более 95% полного вектора, и медленно изменяется во времени.
Главное магнитное полеможет быть описано такими математическими моделями как
IGRF - International Geomagnetic Reference Field,
WMM - World Magnetic Model.
FА - аномальное поле, которое подразделяется на поле региональных аномалий,
распространяющихся на большие площади, и поле локальных аномалий, ограниченных небольшой площадью простирания.
Аномальное поле практически постоянно во времени.
Сумма полей (FВ + δF) образует внешнее магнитное поле,
которое характеризуется значительной изменчивостью.
Это поле электрических токов, текущих в ионосфере и магнитосфере Земли и обусловленных солнечной активностью.
Главное магнитное поле создает в межпланетной среде полость, называемую
магнитосферой, где земное магнитное поле преобладает в магнитном поле солнечного
ветра. Конфигурация магнитосферы чем-то напоминает комету по распределению
динамического давления солнечного ветра. Она сжата с солнечной стороны примерно
до 10 радиусов Земли и в тени солнца хвостовая часть распространяется на
расстояния свыше 100 земных радиусов.
Магнитосфера отклоняет поток большей части
частиц солнечного ветра около Земли, тогда как линии геомагнитного поля
направляют изменение движения частиц внутри магнитосферы. Различные потоки ионов
и электронов внутри магнитосферы и токовые системы в ионосфере вызывают вариации
напряженности магнитного поля Земли.
|
|
|
