2.3. Методы представления геомагнитного поля

Каталоги. Первоначально обобщение результатов магнитных съемок представлялось в виде каталогов магнитных определений, содержащих координаты пунктов, время измерений и значения измеренного элемента. Каталоги в странах, ведущих систематические магнитные съемки (Россия, США и Англия), существуют в электронном виде.

Карты. Для того чтобы ясно представить картину распределения элементов земного магнетизма по поверхности земного шара, пользуются методом построения карт изолиний, т.е. кривых, соединяющих на карте точки с одинаковыми значениями того или иного элемента. Основой построения карты распределения элементов земного магнетизма на поверхности Земли является топографическая карта с нанесенными на нее значениями данного магнитного элемента. Точки с одинаковыми значениями элемента соединяют оцифрованными замкнутыми кривыми.

Кривые, соединяющие точки с одинаковым склонением, называют изогонами, кривые одинаковых наклонений носят название изоклин, кривые одинаковых горизонтальных или вертикальных составляющих – изодинам горизонтальной или вертикальной составляющих. Соответственно линии одинаковых северных и восточных составляющих называются изодинамами северной или восточной составляющих. Линии равных изменений поля принято называть изопорами. На картах аномального поля линии равных значений называют изоаномалами.

Так как элементы земного магнетизма не остаются постоянными во времени, а непрерывно меняются, то составление магнитных карт приурочивают к середине какого-либо года. Обычно принимается 1 июля того года, нумерация которого заканчивается на 5 или 0. Этот момент называют эпохой. Если карта составлена для эпохи 1990 г., то следует относить величину элементов к следующему моменту времени: 1 июля 1990 г. 0 ч. 0. мин. Обычно составляют карты для эпох кратным пяти.

2.4. Изменение элементов земного магнетизма в пространстве

Общее представление о распределении элементов земного магнетизма на поверхности земного шара дают магнитные карты мира (рис. 2.4, 2.5, 2.6, 2.7), опубликованные в открытой зарубежной и отечественной печати для различных эпох. Рассматривая их, можно видеть, что изолинии представляют собой систему кривых, имеющих некоторую закономерность в своем ходе. Так, изогоны, исходя из одной точки земного шара, сходятся в другой, в противоположной. Исключением является область восточной части азиатского материка, где изогоны имеют замкнутый вид. На мировых картах склонения можно выделить линию нулевых значений, называемую огонической. На картах изогон, построенных для районов географических полюсов, можно видеть, что изогоны сходятся не в двух, а в четырех точках, расположенных в северном и южном полушариях. Две из них являются географическими полюсами, а две, находящиеся вблизи географических полюсов, носят название магнитных полюсов.

На магнитных полюсах Н-горизонтальная составляющая равна нулю, а наклонение составляет 90^о. Вследствие этого магнитная стрелка, свободно вращающаяся в горизонтальной плоскости, может устанавливаться в любом направлении, и поэтому использование понятия магнитного меридиана на магнитном полюсе теряет смысл. Склонение на полюсах становится неопределенным и может принимать значения от 0^о до 360^о. Горизонтальная составляющая при переходе от северного магнитного полюса к южному сначала возрастает от нуля (на северном полюсе) до максимальной величины (вблизи экватора), а затем снова убывает от максимума до нуля (на южном полюсе). Максимальная величина на различных меридианах различна. Наибольшая ее величина в области Зондских островов (Н=40 000 нТл).

Наиболее плавный и закономерный ход имеют изоклины, которые представляют собой ряд параллельных кривых, вытянутых в широтном направлении. Нулевая изоклина, называемая магнитным экватором, огибает земной шар и проходит вблизи экватора. По обе стороны от нее наклонение при переходе к магнитным полюсам возрастает от 0 до 90⁰.

Вектор Т на полюсах имеет ориентировку близкую к вертикальной, а на экваторе его направление ориентировано горизонтально. Вектор Т (рис.2.4) в пространстве изменяет свою величину, на экваторе его значение соответствует минимуму – 42 000 нТл, а на полюсе его величина достигает максимума – 70 000 нТл. При изменении широты точки наблюдения происходит изменение величины вектора Т, называемое нормальным градиентом. Составляющие вектора Т тоже могут быть охарактеризованы изменениями в пространстве.

Изолинии вертикальной составляющей имеют ход, аналогичный ходу наклонения. Вблизи магнитных полюсов вертикальная составляющая имеет максимальное значение – около 60 000 нТл, а на магнитном экваторе

величина ее становится равной нулю. По обе стороны от магнитного экватора вертикальная составляющая возрастает по направлению к полюсам, меняя при этом знак: в северном полушарии она положительна, а в южном – отрицательна. В пределах России вертикальная составляющая Z (рис.2.5) изменяется от 40 000 нТл на юге до 60 000 нТл на широте полярного круга. Нормальный градиент Z -составляющей равен около 6 нТл/км. Горизонтальная составляющая Н (рис.2.6) наибольшее значение имеет на юге страны – 28 000 нТл, а к северу уменьшается до 4 000 нТл – в районе полуострова Таймыр.

Положение магнитных полюсов (рис.2.8) точно так же, как и положение изолиний, не является постоянным, а непрерывно меняется.

С удалением от поверхности Земли ее магнитное поле убывает, нормальный вертикальный градиент составляет 20-30 нТл/км. Нормальный градиент Н -составляющей – 4 нТл/км.

За изменением величин элементов земного магнетизма в мировой практике организовано постоянное наблюдение. Измерения ведутся в обсерваториях, в мире их насчитывается более 500. На Урале имеется одна из таких обсерваторий, которая располагается в пос. Арти. Обсерватории оснащены комплектом автоматизированных устройств, которые обеспечивают непрерывное измерение и регистрацию каждого из названных элементов земного магнетизма. Древнейшая из обсерваторий – Лондонская, в ней наблюдения за величиной магнитного склонения ведутся с 1580г.