Структура геомагнитного поля
Магнитное поле Земли по своей структуре неоднородно. Оно слагается из двух частей: постоянного и переменного полей. Постоянное поле вызвано внутренними источниками магнетизма; переменное поле - электрическими токами в верхних слоях атмосферы – ионосфере и магнитосфере.
В свою очередь постоянное магнитное поле по своей природе неоднородно и состоит из нескольких частей.
Поэтому в целом магнитное поле Земли состоит из следующих полей:
Нт =Но+Hм+Hа+Hв+δH
Нт – напряженность магнитного поля Земли; Но – напряженность дипольного поля, создаваемая однородной намагниченностью земного шара; Нм – напряженность недипольного, или материкового, поля, создаваемая внутренними причинами, обусловленными неоднородностью глубоких слоев Земли; На – напряженность аномального поля,
создаваемая различной намагниченностью верхних частей земной коры; Нв – напряженность поля, источник которого связан с внешними причинами;
δH – напряженность поля магнитных вариаций, вызванных внешними причинами.
Сумма полей Но+Hм=Нг - главное магнитное поле Земли.
Аномальное поле складывается из двух частей: поля регионального характера Нр и поля местного (локального) характера Нл .
На региональную аномалию может накладываться локальная, и тогда Hа = Нр+Нл.
Сумму полей Но+Hм+Hв обычно называют нормальным полем.
Однако поле Hв вносит очень небольшой вклад в общее геомагнитное поле Нт. Систематическое изучение геомагнитного поля, по данным магнитных обсерваторий и магнитных съемок, показывает, что внешнее поле по отношению к внутреннему составляет менее 1% и поэтому им можно пренебречь. В этом случае нормальное поле совпадает с главным магнитным полем Земли.
Магнитные съемки показывают, что магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой поле однородно намагниченного шара, или диполя, т. е. магнита, полюсы которого находятся на некотором расстоянии друг от друга.
Центр земного магнитного диполя смещен относительно центра Земли на 0,07 долей от ее среднего радиуса в сторону Тихого океана, а ось диполя, или магнитная ось Земли, наклонена к оси вращения нашей планеты на 11,5°. Поэтому географические полюсы не совпадают с магнитными.
Как у любого магнита, магнитные силовые линии Земли выходят из северного магнитного полюса, расположенного в Южном полушарии, и, огибая Землю и распространяясь на десятки тысяч километров и более в околоземном пространстве, направляются к южному магнитному полюсу, находящемуся в Северном полушарии.
Со временем магнитные полюсы меняют свое положение.
Так, северный магнитный полюс за сутки перемещается по поверхности Земли на 20,5 м (7,5 км в год), а южный – на 30 м (11 км в год).
В настоящее время северный магнитный полюс располагается на севере Канады и имеет следующие координаты:. φ = 72°12' с. ш. и λ=68°48' з. д.
К 2185 г. он совместится с северным географическим полюсом.
В 2400 г. северный полюс будет располагаться уже на о. Таймыр.
Южный магнитный полюс сейчас находится у берегов Антарктиды (φ = 78°12' ю. ш. и λ=111°12' в. д.) и движется в сторону Австралии.
Магнитосфера
Магнитные аномалии —
области на поверхности Земли, в которых значение и направление вектора магнитного поля Земли существенно отличается от нормальных значений геомагнитного поля.
На земном шаре есть много районов, где геомагнитное поле претерпевает резкие изменения на протяжении нескольких километров
идаже метров. В таких районах по сравнению с окружающими территориями магнитное склонение
инаклонение могут отличаться на десятки градусов.
Если в каком-либо месте обнаруживаются резкие изменения магнитного склонения и наклонения, то это указывает, что под земной поверхностью скрыты горные породы, содержащие ферромагнитные минералы.
К ним относятся магнетит, титано-магнетит, гематит и др. Наибольшей магнитной восприимчивостью обладает магнетит, поэтому значительное число аномалий связано с его наличием в горных породах.
Магнетит (устаревший синоним — магнитный железняк) FeO·Fe2O3 — широко
распространённый минерал чёрного цвета из класса оксидов.
Интенсивность аномалий может колебаться в широких пределах в зависимости от величины намагниченности пород, занимаемого ими объема и глубины залегания.
Так, в районе Курской магнитной аномалии с богатейшими залежами железа склонение изменяется в пределах ±180° и часто стрелка компаса вместо севера показывает запад или восток, а иногда – юг.
Напряженность аномального магнитного поля здесь составляет 80–120 А/м, что в 2–3 раза превышает напряженность магнитного поля Земли.