Магнитное поле Земли

Земной магнетизм или геомагнетизм –

это свойство Земли как небесного тела, обуславливающее существование вокруг нее магнитного поля.

Геомагнитология - наука о земном магнетизме.

Природа геомагнетизма

1.Ферромагнитная теория природы магнетизма

До начала XIX в. : «Земля сама по себе большой магнит» - внутри Земли в земной коре, мантии и ядре «спрятан» очень сильный магнит. Он-то и управляет поведением магнитной стрелки компаса. Т.о., магнитное поле Земли ни коим образом не связано с электрическими токами. Несостоятельность теории:

1.Открытие Эрстеда магнитного поля, возникающего вокруг проводника, по которому движется электрический ток.

2.Ампер - «правило» для определения направления отклонения магнитной стрелки током (если ток будет течь с востока на запад, то появится магнитное поле).

3.Для создания существующего в настоящее время

геомагнитного поля необходимо в центре Земли

2. В самом начале XX в. появилась гипотеза, объясняющая земной магнетизм суточным вращением Земли.

Земля заряжена отрицательным электричеством. Ее вращение создает ток, а электрический ток всегда окружен магнитным полем.

Но теоретически вычисленная напряженность такого поля оказалась в десятки миллионов раз слабее истинного магнитного поля Земли.

3. 1939 г. В. Эльзассер - Земля намагничивается

термоэлектрическими токами, текущими в жидком земном ядре.

Термоэлектрический ток возникает, когда один спай двух металлов нагрет больше, чем другой.

По мнению Эльзассера, в земном ядре имеются подходящие условия для возникновения термотока. В ядре перемешаны различные металлы, так что

.всегда наблюдается контакт двух металлов, хотя и в жидком состоянии.

Кроме того, температура на различных глубинах в ядре разная, что необходимо для поддержания термотока в земном ядре: соприкосновение разнородных металлов и перепад температуры. Не все расчеты Эльзассера подтвердились.

4. Теория вихревых токов в ядре Земли, или

теория гидромагнитного динамо.

1919 г. Лармор (Англия) ГД-теория для объяснения магнетизма Солнца.

1947 г., советский физик Я. И. Френкель высказал идею о том, что тепловая конвекция в земном ядре является именно той причиной, которая приводит в действие гидромагнитное динамо земного ядра.

Основные положения гипотезы гидромагнитного динамо сводятся к следующему.

1.Благодаря гиромагнитному эффекту (намагничивание ферромагнитных тел вследствие их вращения) и вращению Земли во время ее образования могло возникнуть очень слабое магнитное поле.

2.Наличие свободных электронов в ядре и вращение Земли в таком слабом магнитном поле привели к индуцированию в ядре вихревых электрических токов.

3.Индуцированные вихревые токи в свою очередь создают (генерируют) магнитное поле, как это происходит в динамо-машинах. Увеличение магнитного поля Земли должно привести к новому увеличению вихревых токов в ядре, а последнее – к увеличению магнитного поля.

4.Процесс длится до тех пор, пока рассеивание

энергии вследствие вязкости ядра и его

Элементы магнитного поля Земли

В каждой точке поверхности Земли магнитное поле характеризуется

полным вектором напряженности Нт, величина и направление которого определяется тремя элементами земного магнетизма:

горизонтальной составляющей напряженности Н, магнитным склонением D

Магнитным наклонением I.

Магнитное склонение – это угол в горизонтальной плоскости между географическим и магнитным меридианами;

магнитное наклонение – угол в вертикальной плоскости между горизонтальной плоскостью и направлением полного вектора Нт.

Если ось ОХ прямоугольной системы координат направить на географический север, ось ОY – на восток, а ось ОZ – вертикально вниз, то проекция полного

вектора Нт на ось ОZ будет вертикальной составляющей Z,

на горизонтальную плоскость – горизонтальной составляющей Н. Проекция Н на ось ОХ считается северной

составляющей Х, а на

Величины Н, X, У, Z, D и I носят название элементов земного магнетизма, при этом

элементы Н, X, У и Z называют силовыми компонентами земного магнитного поля, D и I – угловыми.

Hт, его силовые составляющие Н, X, У и Z имеют размерность А/м, склонение D и наклонение I –

угловые градусы, минуты и секунды. Напряженность магнитного поля Земли сравнительно невелика: полный вектор Нт изменяется от 52,5 А/м на полюсе до 26,3 А/м на экваторе. Наименьшая напряженность геомагнитного поля (около 20 А/м) отмечается на южной оконечности Южной Америки. В среднем напряженность магнитного поля Земли примерно равна 40 А/м. Для сравнения, что в лабораториях ученые без труда создают магнитные поля напряженностью более 100 тыс. А/м.