Магнетизм Земли

Земля представляет собой гигантский магнит с магнитным силовым полем и магнитными полюсами, которые располагаются поблизости от географических, но не совпадают с ними. Поэтому в показаниях магнитной стрелки компаса различают магнитное склонение и магнитное наклонение.

Магнитное склонение – это угол между направлением магнитной стрелки компаса и географическим меридианом в данной точке. Этот угол будет наибольшим на полюсах (до 90⁰) и наименьшим на экваторе (7-8⁰).

Магнитное наклонение – угол, образуемый наклоном магнитной стрелки к горизонту. В приближении к магнитному полюсу стрелка компаса займёт вертикальное положение.

Предполагается, что возникновение магнитного поля обусловлено системами электрических токов, возникающих при вращении Земли, в связи с конвективными движениями в жидком внешнем ядре. Суммарное магнитное поле складывается из значений главного поля Земли и поля, обусловленного ферромагнитными минералами в горных породах земной коры. Магнитные свойства характерны для минералов – ферромагнетиков, таких как магнетит (FeFe₂O₄), гематит (Fe₂O₃), ильменит (FeTiO₂), пирротин (Fe_1-2S) и др., которые являются полезными ископаемыми и устанавливаются по магнитным аномалиям. Для этих минералов характерно явление остаточной намагниченности, которая наследует ориентировку магнитного поля Земли, существовавшего во время образования этих минералов. Восстановление места положения магнитных полюсов Земли в разные геологические эпохи свидетельствует о том, что магнитное поле периодически испытывало инверсию. Северный полюс занимал место южного и, наоборот, с примерной частотой 5 раз в 1 млн. лет.

Гравитационное поле Земли

Поле силы тяжести на поверхности Земли является результирующей двух основных сил: силы притяжения Земли и центробежной силы, вызванной её вращением вокруг своей оси. Центробежная сила, направленная от оси вращения, уменьшает силу тяжести, причём в наибольшей степени на экваторе. Уменьшение силы тяжести от полюсов к экватору обусловлено и формой Земли, несколько сжатой с полюсов. В результате действия обеих причин сила тяжести на экваторе примерно на 0,5% меньше, чем на полюсах. Зависимость распределения значений силы тяжести от формы позволяет использовать её для описания особенностей формы Земли, поскольку абсолютные значения высот меняются весьма значительно. Геометрическое тело, поверхность которого в каждой своей точке перпендикулярна к действительному направлению отвесной линии в этой точке называется геоид("eidos" по-гречески - вид). Поверхность геоида отличается от физической поверхности Земли, на которой резко выражены горы и океанические впадины, и близка к поверхность Мирового океана и сообщающихся с ним морей при некотором среднем уровне воды. От поверхности геоид отсчитываются высоты точек земной поверхности.  Полученная на основании современных расчётов форма геоида приведена ниже:

Вклад в поле тяжести, обусловленный только притяжением масс Земли, называется потенциалом земного притяжения, или геопотенциалом. Неоднородность значений геопотенциала отражает неоднородности плотности пород в глубинных зонах Земли, давая ценную информацию о её внутреннем строении и геодинамических процессах.