2.История открытия магнитного поля и магнитных свойств Земли.

Знакомство человека с магнитными свойствами горных пород произошло еще в античные времена, когда стал известен магнетит— темно-серый минерал, который называют иногда магнитным железняком. Своим названием он обязан либо городу Магнесия в Македонии, либо легенде о пастухе Магнусе, у которого был посох с железным наконечником, который притягивался камнем, лежащим на пастбище.

В 1110 году до нашей эры в Китае был создан прообраз современного компаса, который позволил использовать магнитное поле для ориентирования по сторонам света.

Во время своего кругосветного путешествия Х. Колумб установил, что стрелка компаса не всегда показывает на Полярную звезду, т.е. обнаружил магнитное склонение.

В 1544 году было открыто наклонение магнитного поля.

М.И.Ломоносова изобрел самопишущий компас, который на ленте автоматически вычерчивал все отклонения от заданного румба при движении корабля.

По инициативе немецкого естествоиспытателя Александра фон Гумбольдта в XIX веке были созданы магнитные обсерватории для постоянной регистрации изменений магнитного поля. Такие обсерватории были открыты и в России.

Первые магнитные съемки были выполнены американцами в 1910 году на немагнитной шхуне “Карнеги”. В 1952 году такая шхуна была создана в СССР.

Основные понятия: магнетит, компас, магнитные обсерватории, немагнитные шхуны.

3.Радиационные пояса Земли.

В начале XX века было установлено, что магнитосфера Земли является своеобразной ловушкой для заряженных частиц. Частицы проникают в магнитосферу в экваториальных районах и состоят преимущественно из электронов, протонов и ядер тяжелых элементов, приходящих со скоростями, близкими к скорости света.

Обнаружены два пояса с максимальными концентрациями электронов: внешний электронный пояс на высотах до 6 радиусов Земли и внутренний— до 2 радиусов Земли. Между этими двумя поясами выделяют протонный пояс с максимумом концентрации протонов.

Частички, находящиеся в магнитосфере, претерпевают изменения как по расположению в пространстве, так и по интенсивности движения. Они выбиваются или “высыпаются” в верхние слои атмосферы до высот 100 км и сталкиваются с молекулами воздуха. Энергия частиц тратится на ионизацию и разогрев воздуха. Когда поток “высыпающихся" частиц достигнет определенной величины, возникает полярное сияние. При очень больших потоках— возникает сильное сияние.

Основные понятия: внешний электронный пояс, внутренний электронный пояс, протонный пояс.

Лекция 8. Атмосфера

Содержание:

1. Состав атмосферы

2. Температурный режим атмосферы.

3. Происхождение атмосферы

Атмосфера (от греч. atmos - пар, sphaira – шар) - это воздушная оболочка Земли, связанная с ней силой тяжести и принимающая участие в ее суточном и годовом вращении.

1. Лекция 8. Атмосфера

Масса атмосферы составляет около 5,15х10¹⁵т, - что по весу соответствует весу равномерно распределенной по поверхности Земли воды слоем в 10 м или ртути слоем 76 см.

Основная масса атмосферы - около 50% - сосредоточена в нижнем (5-ти км) слое, 90% находится в 16-километровом слое, а масса воздуха, находящегося выше 30 км, не превышает одного процента всей массы атмосферы.

Атмосфера состоит из смеси газов, называемой воздухом. Состав воздуха у земной поверхности:

78,08% (по объему) и 76% (по массе)- азот,

20,95% (по объему) и 23% (по массе) – кислород.

0,95% (по объему) и 0,93% (по массе) – аргон

0,03% - углекислый газ.

Остальные газы (ксенон, неон, криптон, гелий, метан, водород, закись азота, озон, диоксид азота, диоксид серы, аммиак, угарный газ, йод, радон) составляют тысячные, миллионные и миллиардные доли процента. Все перечисленные газы, составляющие сухой воздух, сохраняют газообразное состояние при наблюдающихся в атмосфере температурах и давлении не только у земной поверхности, но и в высоких слоях атмосферы

Кроме того, в состав воздуха входит газы с переменным содержанием: водяной пар, В углекислый газ и озон.

Объем воды в атмосфере составляет около 13х10³км³ (в среднем около 0,16% от объема воздуха, колеблясь у земной поверхности от 3% в тропиках до 0,01% в Антарктиде). С высотой его содержание быстро убывает.

В воздухе во взвешенном состоянии находятся также жидкие и твердые частички, общая масса которых крайне незначительна по сравнению с массой атмосферы.

До высот 100 - 120 км из-за интенсивного перемешивание воздуха сохраняется однородность вещественного состава нижних слоев атмосферы. Эта часть атмосферы называется гомосферой.

Выше в соответствии с законом Дальтона происходит гравитационное разделение газов, их расслоение по плотности, которое усиливается с высотой. В результате в атмосфере происходит непрерывное изменение состава, как по слоям, так и во времени. Эта часть атмосферы названа гетеросферой.

Процесс разделения газов по плотности осложняется диссоциацией и фотоионизацией молекул на атомы под влиянием коротковолнового солнечного излучения. Чисто гравитационное разделение газов происходит только с благородными газами: аргоном и гелием.

В результате этого выше 1000 км атмосфера состоит из гелия и водорода в атомарном состоянии. На этих высотах начинается процесс ускользания легких газов из земной атмосферы в космическое пространство. Выше 1500 км в годы минимума солнечной активности атмосфера состоит преимущественно из водорода, в годы максимума активности – из гелия.

В настоящее время на состав воздуха оказывает влияние человек: поступают хлорфторуглеводороды, в том числе фреоны, меняется содержание диоксида углерода и озона.

Основные понятия: гомосфера, гетеросфера.