Пояснити основну суть теорії Гауса для опису структури магнітного поля на поверхні Землі (сферичний гармонічний аналіз).
В основі сучасних аналітичних моделей лежить теорія заснована Гаусом в 1838 р.
Метою цієї теорії було представити мПЗ, як функцію координат точок поверхні, залишивши поза увагою фізичні причини виникнення цього поля.
Основою теорії гауса є уявлення про те, що МПЗ викликане джерелами, що знаходяться всередині земної кулі і має потенціальний характер.
Сферичний гармонічний ряд:
,
- коефіцієнти сферичного ряду.
-
приєднані поліноми Лежанро
,
r-радіус
Землі
Коефіцієнти сферичного гармонічного ряду знаходять із даних експериментальних спостережень на поверхні Землі. Гаус знайшов значення МП до 4.
Висвітлити поняття “міжнародні моделі нормального магнітного поля Землі”.
Відсутність одноманітності при обробці магнітних даних спричиняє забруднення зведення в єдину карту результатів, отриманих для окремих територій і в різний час. найбільш
просто можна було б прийняти рівень Гмпз за ту «норму», щодо якої слід визначати аномальне поле. Єдиною загальноприйнятою міжнародною моделлю, яка на практиці могла б забезпечити однакове виділення аномального поля, є International Geomagnetic Reference Field (IGRF) модель. В рамках цієї моделі просторова структура компонент Гмпз представляється у вигляді ряду по сферичних функціях, коефіцієнти якого розраховуються кожні 5 років і приймаються міжнародною асоціацією по Геомагнетизму і аерономії (IAGA).
Застосування теорії Гаусса під час аналізу результатів спостережень на космічних апаратах з використанням реперних обсерваторських даних дозволяє будувати аналі-
тичні моделі геомагнітного поля (International Geomagnetic Reference Field – IGRF) на епоху спостережень, а також здійснювати прогноз часових змін поля на декілька років наперед.
Міжнародні моделі геомагнітного поля IGRF при n=m=10 дають змогу описати поле з точністю в декілька десятків нТл, що є для багатьох випадків цілком задовільним.
Висвітлити поняття “вікові варіації та віковий хід геомагнітного поля”. Які періоди вікових варіацій можна спостерігати на магнітних обсерваторіях? Яка їх природа?
Спостереження магнітного поля Землі протягом тривалого часу і палеомагнітні
дослідження показують, що напруженість магнітного поля і його елементи змінюються
в часі. Ці зміни отримали назву варіацій. Прийнято розрізняти чотири види
магнітних варіацій: вікові, річні, добові та магнітні збурення (бурі).
Вікові варіації магнітного поля відбуваються протягом тривалих періодів
часу в десятки і сотні років і призводять до значних змін середньорічних
елементів земного магнетизму. Під зміною того чи іншого елемента магнітного
поля (віковий хід) розуміють різниці значень цих елементів в різні епохи,
поділені на кількість років між епохами. Віковий хід розраховується за узагальненими
даними глобальних магнітних зйомок за минулі 5 років. Виявлено ряд періодів
зміни поля в 500 - 2000 - 5000 років і більше. Вікові варіації різні в різних
регіонaх. Є декілька зон (фокусів), в яких зміни поля максимальні. Ці
фокуси переміщуються по земній поверхні. Виникнення вікових варіацій, пояснюються процесами, що протікають всередині Землі (в ядрі і на кордоні ядра з мантією).