2. Елементи земного магнетизму

Наша планета Земля володіє магнітним полем, яке можна вважати полем диполя (два полюси). Північний магнітний полюс знаходиться в південній півкулі , а в північній півкулі – південний магнітний полюс. Вісь магнітного поля (пряма, що проходить через магнітні полюси) утворює з географічною віссю кут 11. Магнітна вісь стрілки (пряма, яка проходить через її кінці) встановлюється в напрямі вектора напруженості магнітного поля Землі (стрілки вільно обертаються).

Вектор напруженості можна розкласти на дві складові (рис. 46.4): - горизонтальну складову та - вертикальну складову. Кут  називається кутом нахилення. Кут між площиною магнітного меридіану з площиною географічного отримав назву магнітного схилення (на рисунку цей кут не вказаний).

Що стосується походження магнітного поля Землі, то найбільш загальноприйнятою гіпотезою є динамо-ефект, створення магнітного поля внаслідок руху провідної речовини в рідкому ядрі Землі.

Простір, зайнятий магнітним полем Землі, називають магнітосферою. На основі космічних досліджень встановлено, що магнітосфера Землі має досить складний характер (pис.46.5). Причиною цього є сонячний "вітер" - потік заряджених частинок з Сонця.

На денній стороні границя магнітосфери Землі віддалена від її центра на 10, а на тіньовій стороні сягає 100 земних радіусів.

Області навколоземного простору, які заповнені зарядженими частинками, що захопленні магнітним полем Землі, отримали назву радіаційних поясів. Під час підвищення сонячної активності збільшується потік заряджених частинок в сонячному вітрі, що приводить до змін в магнітосфері Землі.

Такі зміни магнітного поля Землі назвали магнітними бурями. Процеси при магнітних бурях торкаються не тільки магнітосфери, але і самої Землі (відбуваються зміни в атмосфері та гідросфері). При магнітних бурях змінюються умови поширення радіохвиль, що може бути причиною порушення радіозв’язку. Магнітні бурі впливають і на біологічні процеси.

3. Методика експериментального визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля землі

Одним з методів визначення напруженості магнітного поля Землі є метод, що базується на принципі суперпозиції (накладання) полів. А саме, на поле невідомої напруженості перпендикулярно до його силових ліній накладають поле відомої напруженості (рис. 46.6).

Результуюча напруженість складає деякий кут  з . Тоді з прямокутного трикутника модуль шуканої напруженості дорівнює (46.8).

Поле відомої напруженості можна отримати за допомогою кругового контуру з струмом. Як випливає з (46.5) при h=0 напруженість магнітного поля в центрі кругового контуру, що має N витків радіуса R дорівнює (46.9). Напрям вектора визначається за правилом свердлика (рис. 46.6). Що стосується визначення напрямів векторів і , то для цього використовують магнітну стрілку.

Спочатку в полі невідомої напруженості вона орієнтується вздовж вектора , а при вмиканні відомого поля кругового струму вздовж вектора напруженості (рис. 46.6). Підставивши (46.9) в (46.8), отримаємо робочу формулу (46.10) для розрахунку шуканої напруженості .

(46.8)

(46.9)

(46.10)

При експериментальному визначенні горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі магнітна стрілка повинна вільно обертатись в горизонтальній площині. Найбільш доцільно проводити досліди при відхиленні стрілки на 45 при найменший відносній похибці забезпечує умову H_x = H₀.

Так прологарифмувавши і продиференціювавши вираз (46.10) , отримаємо формулу похибок (46.11), де дійсно відносна похибка буде мінімальна при .

(46.11)

Н а рис 46.7 наведена схема лабораторної установки для визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі.

В центрі вертикально розташованого кругового контуру 1 знаходиться магнітна стрілка 2 , (компас з шкалою відліку кута повороту стрілки), Сила струму в контурі вимірюється амперметром , а регулюється реостатом. Двополюсний ключ К дає можливість змінювати напрям струму в контурі.