Бортовые вычислительные комплексы / экзамен / 02 Геонавигационная информация

РАЗДЕЛ 2. ГЕОНАВИГАЦИОННАЯ ИНФОРМАЦИЯ

2.2. Гравитационное поле Земли

В действительности Земля не является сферой, и масса ее по объему распределена неравномерно. Поэтому точное аналитическое описание ее гравитационного поля практически невозможно. Так же как и при описании формы Земли, здесь используются различные модели. Например, для гравитационного потенциала

, (2.7)

где – эмпирические константы. Члены уравнения (2.7) в круглых скобках являются вторыми и четвертыми полиномами Лежандра.

2.3. Магнитное поле Земли

Нормальное поле. Дипольное поле в основном порождается мощными токовыми системами в проводящем ядре Земли. Значения напряженности поля на земной поверхности изменяются в зависимости от координат местонахождения в пределах 3∙10⁴…6∙10⁴ гамм (гамма – единица измерения, равная 10^-5 Э).

По данным наблюдений распределения элементов МПЗ известно восемь областей, значительных по площади, в которых наблюдаются существенные изменения этих элементов по отношению к . Также на значительной площади поверхности Земли вследствие материковых аномалий напряженность нормального геомагнитного поля может отличаться от дипольного на 20…30%.

Известно, что материковые аномалии не являются постоянными, а медленно и незакономерно изменяются. Также подвержено медленным изменениям, получившим название вековых и дипольное геомагнитное поле.

Аномальное поле. Пространственное распределение аномального поля определяется магнитными свойствами пород земной коры, глубиной залегания намагниченных пород и геологической структурой земной коры. Аномальное поле для движущегося объекта имеет случайное пространственное распределение и вследствие этого оно описывается в виде случайной стационарной функции координат места. На рис. 2.3 в качестве примера представлена магнитограмма модуля вектора напряженности . На этой магнитограмме плавной линией представлена нормальная , резко изменяющейся линией – аномальная части напряженности поля.

Рис. 2.3. Магнитограмма напряженности магнитного поля Земли

на маршруте геомагнитной съемки

Величина напряженности на различных территориях земной поверхности колеблется в довольно широких пределах и составляет в среднем менее одного процента от значения . Среднее квадратичное значение амплитуды аномальной части напряженности МПЗ на территории России составляет около 180 гамм.

Как особенность аномального геомагнитного поля отмечается его высокая стабильность во времени и жесткая привязка к поверхности Земли в отличие от нормального поля, подверженного вековым изменениям.

Вариации геомагнитного поля. Поле геомагнитных вариаций определяется рядов факторов. Составляющие этих вариаций отличаются амплитудой, частотой, фазой, периодичностью изменения во времени. Соответственно этому геомагнитные вариации делят на спокойные и возмущенные, периодические и непериодические. К спокойным периодическим вариациям относятся солнечносуточные, к возмущенным периодическим – возмущенные солнечносуточные, а также короткопериодические вариации, к возмущенным непериодическим вариациям – магнитные бури.

Спокойные солнечносуточные вариации появляются вследствие ионизации ультрафиолетовым излучением верхних слоев атмосферы и возникновения при этом электрических зарядов. Лунносуточные вариации имеют периодичность лунных суток. Их амплитуда приблизительно составляет 10…15% от амплитуды спокойных солнечносуточных вариаций. Возмущенные солнечносуточные вариации наиболее сильно проявляются в годы высокой солнечной активности. Возмущенные короткопериодические вариации – изменения геомагнитного поля с периодом от десятых долей секунды до тысячи секунд. Возмущенные непериодические вариации – магнитные бури характеризуются незакономерными, значительными по амплитуде и относительно длительными по времени изменениями МПЗ.

19