
- •Природа магнетизма
- •Элементы земного магнетизма (эзм)
- •Магнитное поле земли
- •Магнитосфера
- •Геомагнитные вариации
- •Солнечная и магнитная активность.
- •Солнечно суточные вариации z, h, d
- •Магнитные бури
- •Причины магнитного поля.
- •Структура магнитного поля
- •Изменение магнитного поля в пространстве
- •Метод второй гармоники.
- •Протонные магнитометры
- •Уравнение равновесия движения протона.
- •Блок схема протонного магнитометра
- •Принцип Оверхаузера.
- •Поляризация
- •Фотодектор, преобразует световой сигнал в электрический.
- •Криогенные магнитометры.
- •Виды магнитных съемок
Природа магнетизма
Природа магнетизма складывается из двух факторов
Природа магнетизма элементарных частиц (электрона, протона, нейтрона, позитрона, мезона)
Природа магнетизма взаимосвязи между элементарными частицами
Электрон движется за счет имеющегося у него момента импульса - механического момента. Кроме момента импульса электрон обладает магнитным моментом ( s)
s - магнитный момент электрона
s=
=
где - постоянная Планка
е - электронный заряд
m - магнитный момент
Магнитный момент электрона оценивает магнетизм атома и называется магнитоном бора.
s - это вектор, записанная формула означает проекцию вектора магнитного момента электрона на протяженность магнитного поля, окружающего пространства.
Протон обладает механическим моментом - моментом импульса и вращается вокруг собственной оси за счет наличия момента импульса. Это вращение называется прецессией (движение волчка). Каждый протон обладает электрическим зарядом, следовательно, обладает магнитным моментом
(р)h
=
р - проекция магнитного момента протона
e - заряд протона
m - масса протона
Магнитные моменты зависят от размеров и величины р < в 2000 раз э
Магнетизм электрона складывается из магнетизма выработанного спиновым эффектом электрона - моментом импульса и магнетизмом орбитального движения. В сумме магнетизм атома обусловлен спиновым и орбитальным магнетизмом электрона положительным ядерным магнетизмом протона.
Позитрон и мезон имеют положительный заряд, положительный магнитный момент тоже создают магнитное поле, но они являются короткоживущие, поэтому не создают постоянного магнетизма.
Основными магнитными характеристиками вещества является магнитная восприимчивость и магнитная намагниченность. Горные породы и вещества воспринимают или проводят магнитное поле по-разному, одни хорошо, другие слабо. Способность горных пород воспринимать магнитное поле называется магнитной восприимчивостью (æ). Значение магнитной восприимчивости зависит от формы образца, размера и состава. Магнитная восприимчивость является коэффициентом пропорциональности между намагниченностью и напряженностью магнитного поля.
Способность горных
пород отдавать магнитное поле называется
намагниченностью -
Намагниченность зависит от магнитной восприимчивости и напряженности магнитного поля (H).
æh
æ=
Эта формула справедлива для диамагнетиков и парамагнетиков.
æ константа для определенного типа пород. В зависимости от величины æ горные породы делят на
Диамагнетики æ<0
Парамагнентики æ>0
Ферромагнетики æ >>0
Антиферромагнетики
Ферримагнетики
Диамагнетики за счет атомного магнетизма создают отрицательное магнитное поле в силовых линиях напряженности магнитного поля цилиндрики - диамагнетики встают перпендикулярно к силовым линиям. Все вещества в природе диамагнитные.
Парамагнетики - это диамагнетики с лишними электронами, которые создают дополнительную магнитную силу. Цилиндрики - парамагнетики встают параллельно силовым линиям напряженности магнитного поля.
Ферромагнетики, антиферромагнетики и ферримагнетики имеют другую природу магнетизма. Их магнетизм обусловлен доменной структурой.
Домен - магнит, размеры его 1*10-8 см
Ферромагнетики - совокупность доменов, внутри которых идет спонтанная перестройка атомов.
Ферромагнетик имеет домены, в которых магнитные моменты ориентированы параллельно между собой в одном и том же направлении.
Внутри ферромагнетика происходит компенсация магнитных сил, и остаются только два заряда на верхней кромке. Таким образом, мы имеем горную породу, у которой намагниченными оказываются верхняя и нижняя кромка. Угловые точки самые магнитные.
Антиферромагнетики имеют доменную структуру с преобладанием антипараллельных доменов с полной их компенсацией.
Ферромагнетик - доменная структура с неполной компенсацией. Закон связи намагниченности и магнитной восприимчивости сложен.
æ безразмерная величина.
Намагниченность есть вектор, который зависит от величины и направления напряжения магнитного поля, действующий в прошлой геологической эпохи и в современность. Можно представить через сумму влияний напряженности
общий вектор
остаточная
намагниченность, приобретенная в прошлые
геологические эпохи.
намагниченность,
индуцированная современным магнитным
полем
в системе СИ измеряется в Ампер/метр
в системе СГС в единицах СГС
Напряженность магнитного поля, магнитная индукция.
Из условия статики
имеем
H - напряженность магнитного поля
B - магнитная индукция
Магнит - это объект, имеющий два магнитных заряда, расположенных друг от друга на некотором расстоянии, знаки противоположны.
Силовые линии напряженности магнитного поля H выходят из положительного магнитного заряда, а заходят в отрицательный. Начинаются на положительной кромке тела и заканчиваются, а отрицательной. Напряженность магнитного поля (H) создает внешние силовые линии. Силовые линии напряженности магнитного поля имеют начало и конец. Внутреннее поле идет от плюса к минусу и определяют внутреннее состояние намагниченности вещества ( ). Намагниченность выступает в роли размагничивающего внутреннего эффекта.
Силовые линии магнитной индукции не имеет ни начала, ни конца. Магнитная индукция определяет поток напряженности через объект. Различия между силовыми линиями напряженности и магнитной индукцией видны только вблизи объекта исследования. Чем дальше от источника, тем меньше отличий H от B.
В системе СГС H измеряется в эрстедах
1Э=10-3 мЭ (данные магнитных съемок до 80-х гг. даны в мЭ)
В системе СИ H измеряется в Ампер/м
1Э=79,6 мЭ
рабочей единицей в системе Си является гамма
Э, мЭ,
1
Э
В системе СИ В измеряется в Тесла (Тл).
Тесла - магнитная индукция, которая создается вокруг проводника с током, если течет ток 1 Ампер.
1нТл=
Тл
1нТл=1
Связь В и Н:
- абсолютное
значение магнитной проницаемости среды.
- магнитная
проницаемость вакуума.
æ
- магнитная
проницаемость среды.
(H+I)
(H+ æH)
(1+
æ)
- способность горных пород пропускать поток силовых линий магнитной индукции.