1.2 Магнитное поле Земли

Существование вокруг Земли магнитного поля обуславливается земным магнетизмом (геомагнетизм). В первом приближении геомагнитное поле подобно полю однородно намагниченного шара или полю магнитного диполя помещенного центр Земли, магнитная ось которого направлена под углом — к оси вращения Земли (рис 1).

В связи с этим южный магнитный полюс Земли находится в районе Северного географического полюса ( северной широты и западной долготы) и удален от него на . Северный магнитный полюс Земли находится в районе Южного географического полюса ( южной широты и восточной долготы). Общий вид магнитного поля Земли представлен на рис. 2.

На рис. 2:

– угол магнитного склонения (угол между плоскостью магнитного меридиана и плоскостью географического меридиана);

–угол магнитного наклонения (образуемый вектором напряженности магнитного поля Земли с плоскостью истинного горизонта).

Магнитное поле Земли характеризуется вектором напряженности МПЗ , который в плоскости магнитного меридиана можно разложить на составляющие: горизонтальную – лежащую в плоскости истинного горизонта, и вертикальную – направленную к центру или от центра Земли (рис. 3).

Из рис. следует, что:

МПЗ может характеризоваться также тремя элементами земного магнетизма; горизонтальной составляющей , магнитным склонением и магнитным наклонением . Магнитное поле Земли слагается из:

1. постоянного (устойчивого) поля, создаваемого магнетизмом земного шара,

2. переменного поля (или магнитных вариаций), обусловленного электрическими токами, текущими над земной поверхностью и в земной коре.

Постоянное поле различно в разных точках Земли и подвержено медленным (вековым) изменениям. Распределение элементов земного магнетизма постоянного поля по земной поверхности наносится на магнитные карты, которые содержат элементы:

1. магнитного склонения ;

2. горизонтальной и вертикальной составляющих напряженности магнитного поля Земли ;

3. магнитного наклонения

Точки их равных значений соединяют линиями (имеющими общее название – изолиний), носящими названия:

1. линии точек равных значений магнитного склонения – изогоны; изогона, соединяющая точки, в которых магнитное склонение равно нулю, называется агоною;

2. линии точек равных значений горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли – изодинами горизонтальной составляющей;

3. линии точек равных значений вертикальной составляющей напряженности магнитного поля Земля – изодинами вертикальной составляющей;

4. линии точек равных значений магнитного наклонения – изоклин.

Магнитное склонение и магнитное наклонение даются на картах в градусах, а горизонтальная и вертикальная составляющие – в единицах системы СГСМ.

Линии нулевого склонения – агоны – разделяют всю земную поверхность на две области: в одной из них, включающей Атлантический и Индийский океаны, западную часть Европы и Африку – склонение западное; в другой области, охватывающей Тихий океан, почти всю Азию и значительную часть Северной и Южной Америки – склонение восточное, Исключение составляет небольшая аномальная область, расположенная в Восточной Сибири, где агона делает петлю, внутри которой склонение западное.

На магнитной карте видно, что:

1) меняется от в экваториальной области до на магнитных полюсах;

2) на магнитных полюсах ; ; на магнитном экваторе , .

Таким образом, напряженность магнитного поля Земли изменяется от в экваториальных областях до на полюсах.

Отклонения фактического распределения элементов земного магнетизма от среднего для данной области носят название магнитных аномалий, Магнитные аномалии могут значительно различаться по площади и интенсивности. Примеры аномалий: мировая (материковая) Восточно-Сибирская аномалия; локальные – Магнитогорская, Криворожская, Курская магнитные аномалии, где достигает .

Все элементы земного магнетизма подвержены с течением времени изменениям, носящим название вариаций. Поэтому все магнитные элементы, указанные на картах, приводятся всегда к какой-либо определенной эпохе.

Постоянное магнитное поле подвержено вековым вариациям. Вековые вариации не одинаковы на всем земном шаре. В так называемых центрах векового хода они наиболее интенсивны и достигают в год и более, тогда как в других районах изменения поля очень малы. Кроме региональной части вековых вариаций, существует общая часть, вызываемая изменением величины и направления магнитного момента Земли в целом. За столетие. наблюдалось систематическое уменьшение магнитного момента Земли, составившее в общей сложности и позже приостановившееся. Перемещение геомагнитных полюсов достигло за столетие . Кроме того, обнаружено систематическое перемещение мировых магнитных аномалий к Западу со скоростью в год, так называемый западный дрейф геомагнитного поля.

Для изучения вариаций какого-либо элемента земного магнетизма составляются карты изопор, на которых кривыми линиями – изопорами – соединяются точки с одинаковым вековым ходом изменения данного элемента земного магнетизма.

Переменное магнитное поле Земли не превышает от его постоянного магнитного поля. Первичной причиной его являются электрические токи, текущие в верхних слоях земной атмосферы или за ее пределами. Магнитные вариации разделяются на:

• плавные периодические (с периодами в солнечные и лунные сутки);

• неправильные колебания различной формы и амплитуды – магнитные возмущения, которые весьма разнообразны по интенсивности и виду: от небольших и кратковременных колебаний магнитных элементов до магнитных бурь, длительностью от одного до нескольких дней, во время которых амплитуды колебаний магнитных элементов могут превышать .