sınıf = "bölüm1">

Detaylar:

Dünya gezegeni

© Vladimir Kalanov,
İnternet sitesi"Bilgi Güçtür".

Dünyanın manyetik alanı

Bunlar yalnızca başlangıç ​​aşamasında doğrudan gözlem ve araştırmayla ulaşılamayan süreçlerdir. Ancak bu süreçler kendilerini dünyanın yüzeyinde gösterdiğinde, dedikleri gibi tam güçle ortaya çıktıklarında, kendilerini eylem bölgesinde bulan herkes için görünür ve çok fark edilir hale gelirler.

Ancak Dünya üzerinde insanlar tarafından neredeyse hiç hissedilmeyen görünmez süreçler de iş başındadır. Her şeyden önce bu dünyevi manyetizmadır. Manyetizma olgusu insanlar tarafından çok uzun zamandır bilinmektedir. Manyetizma adını, “demiri çeken bir taş” olan manyetik demir cevheri yataklarının keşfedildiği Küçük Asya'daki Magnetia şehrinden almıştır. Mıknatısın özelliklerine ilişkin ilk yazılı kanıtı, özellikle Titus Lucretius Carus'un MÖ 1. yüzyılda yazdığı "Şeylerin Doğası Üzerine" şiirinde buluyoruz. Lucretius manyetizmayı "mıknatıs taşından" akan "manyetik akımlar" ile açıkladı.

İnsanlar uzun zamandır mıknatısların özelliklerinden yararlanıyor. Bu tür uygulamalardan ilki, basit bir yön bulma cihazı olarak pusulaydı. Pusula M.Ö. bin yıl civarında Çin'de icat edildi. Avrupa'da pusula 12. yüzyıldan beri bilinmektedir. Bugün birçok endüstriyi mıknatıs ve elektromıknatıs kullanılmadan hayal etmek kesinlikle imkansızdır.

Dünya'nın manyetik alanının tespit edildiği Dünya'ya yakın uzay bölgesine manyetosfer denir. Manyetizma doğanın kapsamlı, küresel bir özelliğidir. Karasal ve güneş manyetizmasına ilişkin eksiksiz bir teorinin yaratılması hala gelecek meselesidir. Ancak bilim zaten pek çok şeyi çözdü ve manyetizma gibi karmaşık bir olgunun bazı yönlerine oldukça ikna edici açıklamalar sağlıyor. Özellikle pek çok bilim adamı ve sıradan vatandaş endişe duymaktadır. Olası sonuçlar kademeli zayıflama gibi bir fenomen manyetik alan Toprak.

Aslında, Dünya'nın manyetik alanının gücünü ilk ölçen Carl Gauss'un zamanından beri, yani. 170 yılı aşkın bir süredir Dünya'nın manyetik alanı sürekli olarak zayıflıyor. Ancak manyetik alan, Dünya'yı ve üzerindeki tüm yaşamı, güneş rüzgarı denilen şeyin yıkıcı radyasyon etkilerinden koruyan bir tür kalkandır. Güneş tarafından yayılan elektronlar, protonlar ve diğer parçacıklar. Dünyanın manyetosferi, uzaydan kutuplara doğru uçan bu ve diğer parçacıkların akışını saptırarak onları başlangıç ​​enerjilerinden mahrum bırakır. Dünyanın kutuplarında bu kozmik parçacıkların akışı bir süre gecikir. üst katmanlar atmosfer, fevkalade güzel aurora fenomenine dönüşüyor.

Eğer güneş rüzgarı olmasaydı, Dünyanın manyetik alanı Şekil 1'deki gibi gezegene göre simetrik olurdu. Şekil 2, Dünya'nın güneş rüzgarı tarafından deforme edilen gerçek manyetosferini göstermektedir. Üçüncü resim manyetik ve coğrafi kutuplar arasındaki farklılığı göstermektedir.

Manyetik alan yoksa

Ancak manyetik alan yoksa veya çok zayıflarsa, o zaman Dünya'daki tüm yaşam güneş ve kozmik radyasyonun doğrudan etkisi altında olacaktır. Ve bu, tahmin edilebileceği gibi, canlı organizmalarda radyasyon hasarına yol açacak, bu da onların belirsiz bir yönde mutasyona uğramasına veya ölümüne yol açacaktır. Neyse ki böyle bir olasılık pek mümkün değil. Paleomagnetologlar, yani. Kadim manyetik alanları inceleyenler, makul bir kesinlikle, Dünya'nın manyetik alanının sürekli olarak salınım yaptığını tespit edebildiler. farklı dönemler. Tüm salınım eğrileri toplandığında ortaya çıkan eğri, 8 bin yıllık periyoda sahip bir sinüzoide yakın şekilleniyordu. Bu eğrinin günümüze (2000'li yılların başı) denk gelen kısmı bu eğrinin alçalan kolu üzerindedir. Ve bu düşüş yaklaşık iki bin yıl daha devam edecek. Bundan sonra manyetik alan yeniden güçlenmeye başlayacak. Alanın bu güçlenmesi dört bin yıl boyunca devam edecek, sonra tekrar bir gerileme yaşanacak. Önceki maksimum çağımızın başında meydana geldi. Toplama sinüzoidinin genliğinin, alan kuvvetinin ortalama değerinin yarısından az olması önemlidir; bu dalgalanmalar Dünya'nın manyetik alanının gücünü sıfıra indiremez.

Burada, kısalık koşulları nedeniyle, bu kadar iyimser sonuçlara yol açan araştırma metodolojisini ayrıntılı olarak ele alamıyoruz. Bilim insanları manyetik alan dalgalanmalarının nedenleri konusunda farklı görüşler dile getirmişler ancak bu soruna ilişkin kesin bir teori mevcut değil. Bilimin inversiyon gibi bir olgunun varlığını kanıtladığını da ekleyelim. Dünyanın manyetik kutuplarının yer yer periyodik değişimi: kuzey kutbu güneyin yerine, güney ise kuzeyin yerine hareket eder. Bu tür hareketler 5 ila 10 bin yıl kadar sürüyor. Gezegenimizin tarihinde kutupların bu tür "sıçrayışları" yüzlerce kez meydana geldi. Bu tür son hareket 700 bin yıl önce meydana geldi. Bu fenomenin belirli bir periyodikliği veya düzenliliği tanımlanmamıştır. Bu kutupsal değişimlerin nedenleri, Dünya'nın çekirdeğinin sıvı kısmının uzayla olan karmaşık etkileşimlerinde gizlidir. Paleomagnetologlar, Dünya'da manyetik kutupların coğrafi kutuplardan uzun mesafelerde yer değiştirdiğini, ancak bunun kutupların önceki yerlerine dönmesiyle sona erdiğini tespit ettiler.

Kutupların tersine dönmesi sırasında Dünya'nın manyetik alanının kaybolduğu ve gezegenin bir süre görünmez koruyucu zırhı olmadan kaldığı yönünde öneriler var. Ancak bu varsayımlar güvenilir bilimsel gerekçeler bulmamakta ve varsayımlardan başka bir şey olarak kalmamaktadır.

Bazı bilim adamları genellikle Dünya'nın manyetosferindeki ani değişikliklerin tehlikeli olmadığına inanıyorlar, çünkü onlara göre tüm canlılar için kozmik radyasyona karşı ana koruma manyetik alan değil atmosferdir. Bu görüş özellikle evrimsel biyolog Profesör B.M. tarafından paylaşılmaktadır. Mednikov. Başka bir deyişle, manyetik alanın Dünya'daki yaşam süreçleriyle etkileşimi sorunu hala tam olarak açık olmaktan uzaktır ve burada araştırmacılar için hala yeterli çalışma bulunmaktadır.

Manyetik alanın canlı organizmalar üzerindeki etkisi

Manyetik alanların canlı organizmalar üzerinde olumsuz etkisi olduğu uzun zamandır bilinmektedir. Hayvanlar üzerinde yapılan deneyler, dış manyetik alanın onların gelişimini geciktirdiğini, hücre büyümesini yavaşlattığını ve kanın bileşimini değiştirdiğini göstermiştir. Sözde manyetik fırtınalar sırasında, yani. Manyetik alan gücündeki keskin dalgalanmalarla birlikte, hava durumuna bağlı olarak hasta olan kişilerin sağlıklarında bozulma yaşanır.

Manyetik alan kuvveti oersteds (E) cinsinden ölçülür. Bu birime, elektrik ve manyetik olaylar arasındaki bağlantıyı keşfeden Danimarkalı fizikçi Hans Oersted'in (1777-1851) adı verilmiştir.

İnsanlar iş yerinde ve evde manyetik alanlara maruz kalabileceğinden, izin verilen manyetik alan şiddeti seviyeleri geliştirilmiştir. Çeşitli tahminlere göre, 300-700 oersted gücündeki bir manyetik alanın insanlar için güvenli olduğu düşünülmektedir. Daha doğrusu üretimde ve günlük yaşamda insan manyetik alanlardan değil elektromanyetik alanlardan etkilenir. Gerçek şu ki, herhangi bir elektrikli veya radyo cihazının çalışması sırasında, hem manyetik hem de elektrik alanları yalnızca tek bir bütün olarak ortaya çıkabilir, buna elektromanyetik alan adı verilir. Bu, manyetik ve elektriksel olayların ortak doğasıyla açıklanmaktadır.

Manyetik alanın etkisinin sürecinin fiziksel tarafının insan vücudu Henüz tam olarak belli değil. Manyetik alan aynı zamanda bitkileri de etkiler. Bazı deneylerin sonuçlarına göre, tohumların çimlenmesinin ve büyümesinin, tohumların başlangıçta Dünya'nın manyetik alanına göre nasıl yönlendirildiğine bağlı olduğu ortaya çıktı. Dış manyetik alanın değiştirilmesi bitki gelişimini hızlandırabilir veya engelleyebilir. Belki de bu fenomen bir şekilde tarımsal uygulamalarda kullanılacaktır.

Yani etrafımızda, alternatif akım jeneratörlerinden ve transformatörlerden mikrodalga fırınlara ve cep telefonlarına kadar doğanın kendisi tarafından üretilen ve insan yapımı kaynaklar tarafından yaratılan manyetik alanlar var.

Dünyanın manyetik alan gücü

Dünyanın manyetik alanının gücü nedir? Her yerde aynı değildir ve 0,24 Oe (Brezilya'da) ile 0,68 Oe (Antarktika'da) arasında değişmektedir. Ortalama jeomanyetik alan kuvvetinin 0,5 oersted olduğuna inanılmaktadır. Büyük ferromanyetik malzeme (demir cevheri) yataklarının bulunduğu yerlerde manyetik anormallikler meydana gelir. Kursk manyetik anomalisi, alan gücünün 2 Oe olduğu Rusya'da yaygın olarak bilinmektedir. Karşılaştırma için: Merkür'ün manyetik alan gücü 1/500 Oe, Ay - 10-5 Oe ve yıldızlararası ortamın daha da az - 10'dur. -8 Oe. Ancak güneş lekelerinin manyetik alan gücü çok büyüktür ve 10 3 Oe'ye eşittir. Beyaz cüce yıldızların alanları daha da güçlüdür - 10 7 Oe'ye kadar. Evrende kaydedilen en güçlü manyetik alanlar nötron yıldızları ve pulsarlar tarafından yaratılmaktadır. Bu uzay nesnelerinin manyetik alan gücü 10 12 oersted'e ulaşıyor! Laboratuvar koşullarında, yüzbinlerce kat daha zayıf bir manyetik yoğunluğa, hatta saniyenin kesirleriyle ölçülen bir süre boyunca ulaşmak mümkündür. Uzmanlar, eğer laboratuar koşullarında, kuvvet açısından etki eden manyetik alanlar ile karşılaştırılabilir manyetik alanlar elde etmek mümkün olsaydı, nötron yıldızları olsaydı, hayal bile edilemeyecek alanlara maruz kalan nesnelerde şaşırtıcı dönüşümler meydana gelirdi. Örneğin yoğunluğu olan demir normal koşullar 7,87 g/cm³'e eşit olduğunda, bu alanların etkisi altında yoğunluğu 2700 g/cm³ olan bir maddeye dönüşecektir. Böyle bir maddenin kenarı 10 cm olan bir küpün ağırlığı 2,7 ton olacaktır ve onu hareket ettirmek için güçlü bir vinç gerekecektir.

Dünyanın manyetik alanı.

Derste tartışılan ana konular:

1. Jeomanyetizmanın doğası.

2. Dünyanın manyetik alanının unsurları.

3. Jeomanyetik alanın yapısı.

4. Dünyanın manyetosferi ve radyasyon kuşakları.

5. Jeomanyetik alanın dünyevi değişimleri.

6. Jeomanyetik alan anomalileri.

1. Jeomanyetizmanın doğası. Karasal manyetizma veya jeomanyetizma, etrafındaki manyetik alanın varlığını belirleyen bir gök cismi olarak Dünya'nın bir özelliğidir. Jeomanyetoloji yer bilimidir.

Hidromanyetik dinamo teorisi, jeofizikçiler tarafından 2900 km derinlikte, iyi elektriksel iletkenliğe (106-105 S/m) sahip “sıvı” bir dış Dünya çekirdeğinin bulunduğu gerçeğine dayanmaktadır.

Hidromanyetik dinamo fikri ilk olarak 1919'da İngiltere'de Larmore tarafından Güneş'in manyetizmasını açıklamak için önerildi. Dünyanın Manyetizması (1947) kitabında Sovyet fizikçi Ya. I. Frenkel, dünyanın çekirdeğindeki termal konveksiyonun tam olarak dünyanın çekirdeğinin hidromanyetik dinamosunu harekete geçiren neden olduğu fikrini ifade etti.

Hidromanyetik dinamo hipotezinin ana hükümleri aşağıdaki gibidir.

1. Jiromagnetik (Yunanca Gyro - eğirme, dönme) etkisi ve oluşumu sırasında Dünya'nın dönmesi sayesinde, çok zayıf bir manyetik alan ortaya çıkabilir. Jiromanyetik etki, ferromanyetik cisimlerin belirli mıknatıslanma koşulları altında dönmeleri ve dönmeleri nedeniyle mıknatıslanmasıdır. Jiromanyetik etki, bir atomun mekanik ve manyetik momentleri arasındaki bağlantıyı ortaya çıkarır.

2. Çekirdekte serbest elektronların varlığı ve Dünya'nın bu kadar zayıf bir manyetik alanda dönmesi, çekirdekte girdap elektrik akımlarının indüklenmesine yol açtı.

3. İndüklenen girdap akımları, dinamolarda olduğu gibi bir manyetik alan yaratır (oluşturur). Dünyanın manyetik alanındaki bir artış, çekirdekteki girdap akımlarında yeni bir artışa yol açmalı ve ikincisi, manyetik alanda bir artışa yol açmalıdır.

4. Rejenerasyona benzer bir süreç, çekirdeğin viskozitesi ve onun yoğunluğundan dolayı enerji tükeninceye kadar sürer. elektrik direnci girdap akımlarının ek enerjisi ve diğer nedenlerle telafi edilmez.

Dolayısıyla Frenkel'e göre dünyanın çekirdeği bir tür doğal turbojeneratördür. Bir türbinin içindeki rolü ısı akışları tarafından oynanır: sıvı özelliğine sahip büyük erimiş metal kütlelerini çekirdeğin derinliklerinden yarıçap boyunca yukarı doğru kaldırırlar. Üst katmanların daha soğuk ve dolayısıyla daha ağır parçacıkları aşağıya doğru çöker. Coriolis kuvveti onları kendi etrafında "döndürür" dünyanın ekseni Böylece “dünyevi dinamo”nun içinde dev bobinler oluşuyor. Sıcak metalin bu kapalı akışlarında, sıradan bir dinamonun armatüründeki telin dönüşlerinde olduğu gibi, bir endüksiyon akımının uzun zaman önce ortaya çıkması gerekirdi. Yavaş yavaş dünyanın çekirdeğini mıknatısladı. Başlangıçta çok zayıf olan manyetik alan, zamanla sınır değerine ulaşana kadar yoğunlaştı. Bu sınıra uzak geçmişte ulaşıldı. Dünyanın turbojeneratörü çalışmaya devam etse de, sıvı metal akışlarının kinetik enerjisi artık dünyanın çekirdeğini mıknatıslamak için harcanmıyor, tamamen ısıya dönüşüyor.

Dünyanın manyetik alanı yaklaşık 3 milyar yıldır varlığını sürdürüyor ve bu, yaşından yaklaşık 1,5 milyar yıl daha genç. Bu, onun kalıntı olmadığı ve bir restorasyon mekanizmasının yokluğunda, Dünya'nın tüm jeolojik tarihi boyunca var olamayacağı anlamına gelir.

2. Dünyanın manyetik alanının unsurları. Dünya yüzeyindeki her noktada, manyetik alan, büyüklüğü ve yönü dünya manyetizmasının üç unsuru tarafından belirlenen toplam yoğunluk vektörü Ht ile karakterize edilir; gerilimin yatay bileşeni H, manyetik sapma D ve eğim I. Manyetik sapma, coğrafi ve manyetik meridyenler arasındaki yatay düzlemdeki açıdır; Manyetik eğim, dikey düzlemde yatay düzlem ile Hm tam vektörünün yönü arasındaki açıdır.

H, X, Y, Z, D ve I niceliklerine karasal manyetizmanın elemanları, H, X, Y ve Z elementlerine yersel manyetik alanın kuvvet bileşenleri, D ve I büyüklüklerine ise açısal manyetik alan adı verilir. olanlar.

Dünyanın manyetik alan kuvveti Ht'nin toplam vektörü, kuvvet bileşenleri H, X, Y ve Z, A/m boyutuna, D eğimine ve I eğimine (açısal dereceler, dakikalar ve saniyeler) sahiptir. Dünyanın manyetik alanının gücü nispeten düşüktür: toplam vektör Ht kutupta 52,5 A/m'den ekvatorda 26,3 A/m'ye kadar değişir.

Pirinç. 5.1 – Karasal manyetizmanın unsurları

Mutlak değerler Dünyanın manyetizma elementlerinin değerleri küçüktür ve bu nedenle bunları ölçmek için yüksek hassasiyetli aletler kullanılır - manyetometreler ve manyetik variometreler; H değerleri ve Z değerlerinin ölçümü için variometreler mevcuttur. Karmaşık optik-mekanik ve kuantum manyetometrelerle donatılmış hareketli manyetik istasyonlar kullanılır. Haritadaki noktaları aynı D eğimine sahip birleştiren çizgilere izogon denir, aynı eğime sahip I - izoklinler, toplam gerilim vektörü Ht'nin yatay veya dikey bileşenlerinin aynı H veya Z - izodinleri ve aynı X veya Y ile - kuzey veya doğu bileşenlerinin izodinleri. Dünyanın manyetizma elementlerinin değerleri zaman içinde sürekli olarak değişmektedir ve bu nedenle manyetik haritalar her beş yılda bir güncellenmektedir.

3. Jeomanyetik alanın yapısı. Dünyanın manyetik alanı yapı olarak heterojendir. İki bölümden oluşur: sabit ve alternatif alanlar. Sabit alan, iç manyetizma kaynaklarından kaynaklanır; Alternatif alanın kaynakları, atmosferin üst katmanlarındaki (iyonosfer ve manyetosfer) elektrik akımlarıdır. Buna karşılık, sabit bir manyetik alan doğası gereği homojen değildir ve birkaç parçadan oluşur. Bu nedenle genel olarak Dünya'nın manyetik alanı aşağıdaki alanlardan oluşur:

Нт =Ho+Hm+Ha+Hв+δH, (5.1)

burada N – Dünyanın manyetik alanının yoğunluğu; Ancak dipol alan kuvveti, yerkürenin tek biçimli mıknatıslanmasıyla yaratılmıştır; Nm, oluşturulan dipol olmayan veya kıtasal alanın gücüdür iç nedenler Dünyanın derin katmanlarının heterojenliğinden kaynaklanan; Na, farklı mıknatıslanmaların yarattığı anormal alan gücüdür üst parçalar yerkabuğu; Nв – kaynağı dış nedenlerle ilişkili olan alan gücü; δH – dış nedenlerden kaynaklanan manyetik değişimlerin alan gücü.

Ho+Hm=NG alanlarının toplamı Dünya'nın ana manyetik alanını oluşturur. Anormal alan iki bölümden oluşur: bölgesel nitelikteki bir alan Нр ve yerel (yerel) nitelikteki bir alan Нл. Yerel bir anomali, bölgesel bir anomalinin üzerine bindirilebilir ve bu durumda Ha = Нр+Нл.

Ho+Hm+Hb alanlarının toplamına genellikle normal alan adı verilir. Ancak Hb alanı genel jeomanyetik alan Hb'ye çok küçük bir katkı sağlar. Manyetik gözlemevleri ve manyetik araştırmalara göre jeomanyetik alan üzerine yapılan sistematik bir çalışma, dış alanın iç alana göre %1'den az olduğunu ve bu nedenle ihmal edilebileceğini göstermektedir. Bu durumda normal alan Dünya'nın ana manyetik alanıyla çakışır.

Jeomanyetik kutuplar, Dünya'nın manyetik ekseninin Dünya yüzeyiyle kesiştiği yerde bulunur. Kuzey manyetik kutbu Güney Yarımküre'de, Güney Kutbu ise Kuzey Yarımküre'de yer almasına rağmen günlük yaşamda coğrafi kutuplara benzetilerek anılırlar.

Zamanla manyetik kutupların konumları değişir. Böylece, kuzey manyetik kutbu Dünya yüzeyinde günde 20,5 m (yılda 7,5 km), güney kutbu ise 30 m (yılda 11 km) hareket eder.

4. Dünyanın manyetosferi ve radyasyon kuşakları. Dünyanın manyetik alanı yalnızca dünyanın yüzeyine yakın değil, aynı zamanda uzun mesafeler uzay roketleri ve gezegenler arası uzay istasyonları kullanılarak keşfedilen ondan. 10-14 Dünya yarıçapı uzaklıkta, jeomanyetik alan, plakalar arası manyetik alanla ve güneş rüzgarı adı verilen alanla buluşuyor. Güneş rüzgarı, plazmanın güneş koronasından (çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşan koronal gaz) gezegenler arası uzaya çıkışıdır. Güneş rüzgarı parçacıklarının (protonlar ve elektronlar) hızı çok büyüktür - yaklaşık 400 km/s, parçacıkların (parçacıkların) sayısı 1 cm3 başına birkaç onluktur, sıcaklık 1,5-2 milyon dereceye kadardır. Manyetik alanın ve Dünyanın manyetik alanının sınırında yoğunluk yaklaşık (0,4–0,5)·10-2 A/m'dir.

Dünyanın manyetik alanının etki alanına manyetosfer denir ve dış sınırına manyetopoz denir (Şekil 5.3). Jeomanyetik alan güneş rüzgârından önemli ölçüde etkilenir. Manyetosfer muazzam mesafelere uzanır: en küçüğü - Güneş'e doğru - 10-14 Dünya yarıçapına ulaşır, en büyüğü - gece tarafında - yaklaşık 16 Dünya yarıçapına ulaşır. Manyetik kuyruk daha da büyük boyutlara sahiptir (yapay Dünya uydularından alınan verilere göre - yüzlerce Dünya yarıçapı).

Şekil 5.3 - Dünyanın manyetosferinin yapısı: 1 - güneş rüzgarı; 2 – ön şok; 3 - manyetik boşluk; 4 – manyetopoz; 5 - üst sınır kutupsal manyetosferik boşluk; 6 - plazma mantosu; 7 – dış radyasyon kuşağı veya plazmasfer; 9 – nötr katman; 10 – plazma katmanı

İç proton kuşağının maksimumu 3,5 Dünya yarıçapı (22 bin km) uzaklıkta bulunmaktadır. Plazma kürenin içinde, Dünya yüzeyine yakın ikinci bir elektron radyasyon kuşağı vardır. Kutupların yakınında bu kuşak 100 km uzaklıkta bulunuyor ancak ana kısmı gezegenin yüzeyinden 4,4 - 10 bin km uzaklıkta bulunuyor. İçindeki elektronlar onlarca ila yüzlerce keV arasında bir enerjiye sahiptir. Elektron akışlarının yoğunluğunun cm2/s başına 109 parçacık olduğu, yani dış elektron kuşağından bir kat daha yüksek olduğu tahmin edilmektedir.

Radyasyon kuşaklarındaki radyasyon gücü oldukça yüksektir - günde birkaç yüz ve hatta binlerce biyolojik x-ışını eşdeğeri. Bu nedenle astronotların bulunduğu uzay gemileri bu kuşakların altında bulunan yörüngelere fırlatılır.

Manyetosfer olmasaydı, güneş ve kozmik rüzgar akımları hiçbir dirençle karşılaşmadan Dünya yüzeyine fırlayacak ve insanlar dahil tüm canlılar üzerinde zararlı bir etkiye sahip olacaktı.

5. Jeomanyetik alanın dünyevi değişimleri. Karasal manyetizmanın bir veya daha fazla unsurunun ortalama yıllık değerlerini birkaç on yıl ve asırlık bir süre boyunca değiştirme sürecine laik varyasyonlar denir ve bunların yıldan yıla değişmesine laik seyir denir.

"Manyetik alanın malzeme içinde dondurulması" etkisi, jeomanyetik alanın geçmişini, yönünü ve yoğunluğunu yargılamamızı sağlar. Demir veya diğer ferromanyetik elementleri içeren herhangi bir kaya, herhangi bir madde, sürekli olarak Dünya'nın manyetik alanının etkisi altındadır. Bu malzemedeki temel mıknatıslar kendilerini manyetik alan çizgileri boyunca yönlendirme eğilimindedir.

Malzeme ısıtılırsa, parçacıkların termal hareketinin manyetik düzeni bozacak kadar enerjik hale geldiği bir nokta gelecektir. Daha sonra, malzeme soğuduğunda, Curie noktasından başlayarak (Curie noktası, kayaların ferromanyetik hale geldiği sıcaklıktır; saf demir için Curie noktası 769 ° C, manyetit için - 580 ° C'dir), manyetik alan hakim olur kaotik hareketin güçleri üzerinde. Temel mıknatıslar, manyetik alanın onlara söylediği şekilde yeniden sıralanacak ve vücut yeniden ısıtılıncaya kadar bu konumda kalacaktır. Böylece jeomanyetik alan malzemenin içinde "donmuş" gibi görünür.

Şu anda Dünya'nın manyetik alanı her 100 yılda bir %2,5 azalmaktadır ve yaklaşık 4000 yıl içinde bu azalmanın niteliği değişmezse sıfıra inmesi gerekmektedir. Ancak paleomanyetologlar bunun gerçekleşmeyeceğini savunuyor.

Dünyanın manyetik alanının farklı salınım periyotlarına sahip tüm döngüsel eğrileri toplarsak, 8000 yıllık bir periyoda sahip bir sinüzoide oldukça iyi örtüşen sözde "düzleştirilmiş veya ortalaması alınmış eğri" elde ederiz. Şu anda, manyetik alan salınımlarının toplam değeri sinüzoidin azalan segmentindedir.

Jeomanyetik alanın farklı salınım periyotları, hidromanyetik dinamonun hareketli parçalarındaki denge eksikliği ve bunların farklı elektriksel iletkenlikleri ile açıklanmaktadır.

İnversiyon, yerlerdeki manyetik kutupların değişmesidir. Tersine dönme sırasında, Kuzey manyetik kutbu Güney'in yerine, Güney manyetik kutbu da Kuzey'in yerine hareket eder.

Bazen ters çevirmek yerine kutupların “sıçramasından” söz ederler. Ancak kutuplarla ilgili olarak bu kelime pek uygun değil çünkü kutuplar o kadar hızlı hareket etmiyor - bazı tahminlere göre "sıçrama" 5, hatta 10 bin yıl sürüyor.

Geçtiğimiz 600 bin yılda, jeomanyetik alanın tersine çevrilmesinin 12 dönemi belirlendi (Gottenborg - 10-12 bin yıl, Lachami - 20-24 bin yıl, vb.). Gezegendeki önemli jeolojik, iklimsel ve biyolojik değişikliklerin bu dönemlere denk gelmesi karakteristiktir.

6. Jeomanyetik alan anomalileri. Manyetik anomali, karasal manyetizma elemanlarının değerlerinin sapmasından kaynaklanır. normal değerler Dünyanın düzgün mıknatıslanması durumunda belirli bir yerde gözlemlenecek olan.

Herhangi bir yerde manyetik sapma ve eğimde ani değişiklikler tespit edilirse bu, ferromanyetik mineraller içeren kayaların yer yüzeyinin altında gizlendiğini gösterir. Bunlar manyetit, titano-manyetit, hematit vb.'yi içerir. Manyetit en büyük manyetik duyarlılığa sahiptir, bu nedenle kayalardaki varlığıyla önemli sayıda anormallik ilişkilidir.

Manyetik anomaliler büyüklüklerine göre kıtasal, bölgesel ve yerel olarak ayrılır. Kıta anomalileri, merkezlerinin altında güçlü girdap akımlarının varlığının bir sonucudur. Bölgesel ve yerel anomalilerin nedenleri artan manyetik özelliklere sahip kayalardır. Bu kayalar Dünya'nın manyetik alanı içinde olduğundan mıknatıslanarak ek bir manyetik alan oluştururlar.

Manyetik özellikler tüm kayalarda bir dereceye kadar doğaldır. Herhangi bir kaya manyetik alana yerleştirildiğinde hacmindeki her bir element mıknatıslanır. Bir maddenin dış manyetik alanın etkisi altında mıknatıslanmasını değiştirme yeteneğine manyetik duyarlılık denir. Bağlı olarak Sayısal değer ve manyetik duyarlılığın işareti, tüm doğal maddeler üç gruba ayrılır: diyamanyetik, paramanyetik, ferromanyetik. Ayrıca diyamanyetik maddeler için manyetik duyarlılık negatif, paramanyetik ve ferromanyetik maddeler için ise pozitiftir.

Diyamanyetik maddeler için (kuvars, mermer, grafit, bakır, altın, gümüş, kurşun, su vb.) mıknatıslanma, manyetik alan kuvvetiyle orantılıdır ve ona doğru yönlendirilir. Diyamanyetik maddeler Dünya'nın manyetik alanının zayıflamasına neden olur ve negatif manyetik anormalliklerin oluşmasına katkıda bulunur.

Paramanyetik maddelerde (metamorfik ve magmatik kayaçlar, alkali metaller vb.) mıknatıslanma da manyetik alan kuvvetiyle orantılıdır ancak diyamanyetik maddelerden farklı olarak onunla aynı yöne sahiptir. Ferromanyetik maddelerde (demir, nikel, kobalt, vb.), mıknatıslanma dia- ve paramanyetik maddelere göre çok daha fazladır, manyetik alan gücüyle orantılı değildir ve maddenin sıcaklığına ve "manyetik tarih öncesine" büyük ölçüde bağlıdır. .

Manyetik alan anomalilerinin oluşmasına asıl katkı ferromanyetik mineraller (manyetit, titanomagnetit, ilmenit vb.) ve bunları içeren masif kayaçlar tarafından sağlanmaktadır. Genel olarak kayaların manyetik duyarlılığı geniş sınırlar içinde (milyonlarca kez) değiştiğinden, manyetik alan anormalliklerinin yoğunluğu da geniş sınırlar içinde değişir.

Dünyanın alternatif manyetik alanı. Alternatif manyetik alanların kaynakları dünya alanının dışında bulunur. Kökenleri gereği, atmosferin yüksek katmanlarında (yüz ila birkaç bin kilometre arasında) ortaya çıkan endüktif akımlardır. İndüksiyon akımları, plazmanın dışarı akışıyla oluşur - her iki burcun (parçacıkların) Güneş'ten uçan yüklü parçacıklarının akışı. Dünyanın manyetik alanına nüfuz eden parçacıklar onun tarafından yakalanır ve atmosferin iyonlaşması, auroralar, Dünya'nın radyasyon kuşaklarının oluşumu vb. gibi bir dizi karmaşık olaya neden olur.

Alternatif manyetik alan, Dünya'nın ana manyetik alanının üzerine bindirilir ve zaman içinde çeşitli değişikliklere neden olur. Bazıları sorunsuz bir şekilde gerçekleşir ve belirli bir modeli takip eder. Bunlar sözde periyodik (sertleşmemiş) varyasyonlardır. Diğerleri doğası gereği kaotiktir, jeomanyetik alanın parametreleri (periyotlar, genlikler, fazlar) değerlerini sürekli ve keskin bir şekilde değiştirir.

Güneş-günlük değişimler, güneş gününün uzunluğuna eşit bir periyotta karasal manyetizma unsurlarındaki değişikliklerdir. Karasal manyetizma unsurlarındaki güneş-günlük değişimler yılın zamanına ve coğrafi enleme bağlıdır, çünkü bunlar Güneş'in ultraviyole ışınlarının yoğunluğuna ve dolayısıyla Dünyanın Güneş'e göre konumuna göre belirlenir. Hem enlem hem de yılın zamanına göre salınımların aşamalarının pratikte değişmeden kalması karakteristiktir; değişen esas olarak salınımların genlikleridir.

Dünyanın manyetizma unsurlarındaki Ay-günlük değişimler, Ay'ın ufka göre konumuyla ilişkilidir ve Ay'ın yerçekiminin dünya atmosferi üzerindeki etkisinden kaynaklanır. Karasal manyetizma unsurlarındaki ay-günlük değişimler küçüktür; bunlar, güneş-günlük değişimlerin yalnızca %10-15'ini oluşturur.

Perturbed periyodik olmayan salınımlar şunları içerir: manyetik fırtınalar. Onlardan biri karakteristik özellikler- aniden ortaya çıkma. Oldukça sakin bir manyetik alanın arka planına karşı, neredeyse tüm dünyada aynı anda, karasal manyetizmanın tüm unsurları aniden değerlerini değiştirir ve fırtınanın ilerleyişi çok hızlı ve sürekli değişikliklere uğrar.

Yoğunluğa (genlik) bağlı olarak, manyetik fırtınalar genellikle zayıf, orta ve büyük olarak ayrılır. Çok büyük manyetik fırtınalar sırasında karasal manyetizma elemanlarının genlikleri, manyetik sapma için birkaç dereceye ulaşır ve dikey ve yatay bileşenler için –2–4 A/m veya daha fazladır. Fırtınaların yoğunluğu alçak jeomanyetik enlemlerden yüksek enlemlere doğru artar. Fırtınaların süresi genellikle birkaç gündür. Manyetik fırtınaların sıklığı ve gücü güneş aktivitesine bağlıdır.

İÇİNDE son yıllar Bilim adamları, onların yardımıyla Dünya'yı büyük derinliklere "araştırma" fırsatına sahip olarak manyetik fırtınalardan pratik faydalar elde etmeye başladılar. Dünyanın içini manyetik bozulmalar kullanarak inceleme yöntemine manyetik-telürik sondaj denir, çünkü bu yöntem aynı anda manyetik bozuklukları ve bunların Dünya'da neden olduğu tellürik (yani karasal) akımları da dikkate alır. Manyetik-telürik sondaj sonucunda 300-400 km derinlikte Dünya'nın elektriksel iletkenliğinin keskin bir şekilde arttığı tespit edildi. Bu derinliklere kadar Dünya pratik olarak bir yalıtkandır.

Dünyanın manyetik alanı, gezegenin içindeki kaynakların ürettiği bir oluşumdur. Jeofiziğin ilgili bölümündeki çalışmanın amacı budur. Şimdi Dünya'nın manyetik alanının ne olduğuna ve nasıl oluştuğuna daha yakından bakalım.

Genel bilgi

Dünya yüzeyinden çok uzak olmayan, yaklaşık olarak yarıçapının üçü kadar bir mesafede, manyetik alandan gelen kuvvet çizgileri "iki kutuplu yük" sistemi boyunca yerleştirilmiştir. Burada "plazma küresi" adı verilen bir alan var. Gezegenin yüzeyinden uzaklaştıkça iyonize parçacıkların güneş koronasından akışının etkisi artar. Bu, manyetosferin Güneş tarafında sıkışmasına yol açar ve tam tersine, Dünya'nın manyetik alanı ters tarafta, yani gölge tarafta gerilir.

Plazma Küresi

Yüklü parçacıkların atmosferin üst katmanlarındaki (iyonosfer) yönlü hareketi, Dünya yüzeyinin manyetik alanı üzerinde gözle görülür bir etkiye sahiptir. İkincisinin konumu gezegenin yüzeyinden yüz kilometre ve üzerindedir. Dünyanın manyetik alanı plazmaküreyi tutar. Ancak yapısı büyük ölçüde güneş rüzgarının aktivitesine ve onun sınırlayıcı katmanla etkileşimine bağlıdır. Gezegenimizdeki manyetik fırtınaların sıklığı da Güneş'teki patlamalarla belirleniyor.

Terminoloji

"Dünyanın manyetik ekseni" diye bir kavram var. Bu, gezegenin ilgili kutuplarından geçen düz bir çizgidir. "Manyetik ekvator", bu eksene dik olan düzlemin büyük dairesidir. Üzerindeki vektör yataya yakın bir yöne sahiptir. Dünyanın manyetik alanının ortalama gücü önemli ölçüde şunlara bağlıdır: coğrafi konum. Yaklaşık olarak 0,5 Oe'ye, yani 40 A/m'ye eşittir. Manyetik ekvatorda aynı gösterge yaklaşık 0,34 Oe'dir ve kutuplara yakın yerlerde 0,66 Oe'ye yakındır, örneğin Kursk anomalisinde gösterge artar ve 2 Oe'ye ulaşır. Dünyanın manyetosferinin karmaşık bir yapıya sahip, yüzeyine yansıtılan ve kendi kutuplarında birleşen çizgilerine “manyetik meridyenler” denir.

Oluşumun doğası. Varsayımlar ve varsayımlar

Kısa bir süre önce, Dünya'nın manyetosferinin ortaya çıkışı ile gezegenimizin yarıçapının dörtte biri ila üçte biri kadar bir mesafede bulunan sıvı metal çekirdekteki akımın akışı arasındaki bağlantıya dair varsayım var olma hakkını kazandı. Bilim adamlarının ayrıca yerkabuğunun yakınında akan sözde "telürik akımlar" hakkında da bir varsayımı var. Zamanla oluşumun bir dönüşümü olduğu söylenmelidir. Dünyanın manyetik alanı son yüz seksen yılda birkaç kez değişti. Bu, okyanus kabuğunda kaydedilmiştir ve bu, kalıcı mıknatıslanma çalışmaları ile kanıtlanmıştır. Okyanus sırtlarının her iki tarafındaki alanlar karşılaştırılarak bu alanların ayrılma zamanı belirlenir.

Dünyanın manyetik kutup değişimi

Gezegenin bu kısımlarının konumu sabit değildir. Yerlerinden oldukları gerçeği on dokuzuncu yüzyılın sonundan beri kayıtlara geçmiştir. Güney Yarımküre'de bu süre zarfında manyetik kutup 900 km kayarak Hint Okyanusu'na ulaştı. Kuzey kesimde de benzer süreçler yaşanıyor. Burada kutup, Doğu Sibirya'daki manyetik anomaliye doğru ilerliyor. 1973'ten 1994'e kadar sitenin buraya taşındığı mesafe 270 km idi. Önceden hesaplanan bu veriler daha sonra ölçümlerle doğrulandı. Son verilere göre Kuzey Yarımküre'nin manyetik kutbunun hareket hızı önemli ölçüde arttı. Geçen yüzyılın yetmişli yıllarında 10 km/yıl iken, bu yüzyılın başında 60 km/yıl'a çıktı. Aynı zamanda dünyanın manyetik alanının gücü de dengesiz bir şekilde azalır. Yani son 22 yılda bazı yerlerde %1,7, bazı yerlerde ise %10 azaldı, ancak tam tersine arttığı alanlar da var. Manyetik kutupların yer değiştirmesindeki hızlanma (yılda yaklaşık 3 km), bugün gözlemlenen hareketin bir sapma değil, başka bir tersine dönüş olduğunu varsaymamız için neden veriyor.

Bu, manyetosferin güneyinde ve kuzeyinde sözde "kutup boşluklarının" artmasıyla dolaylı olarak doğrulanır. Güneş koronasının ve uzayın iyonize malzemesi, ortaya çıkan genişlemelere hızla nüfuz eder. Sonuç olarak, Dünya'nın kutupsal bölgelerinde artan miktarda enerji toplanır ve bu da kutup buz tabakalarının ilave ısınmasıyla doludur.

Koordinatlar

Kozmik ışın biliminde, bilim adamı McIlwain'in adını taşıyan jeomanyetik alan koordinatları kullanılır. Manyetik alandaki yüklü elemanların aktivitesinin değiştirilmiş versiyonlarına dayandıkları için bunların kullanımını öneren ilk kişi oydu. Bir nokta için iki koordinat kullanılır (L, B). Manyetik kabuğu (McIlwain parametresi) ve alan indüksiyonunu L karakterize ederler. İkincisi, kürenin ortalama mesafesinin gezegenin merkezinden yarıçapına oranına eşit bir parametredir.

"Manyetik eğim"

Birkaç bin yıl önce Çinliler inanılmaz bir keşifte bulundular. Mıknatıslanmış nesnelerin belirli bir yönde konumlandırılabileceğini buldular. Ve on altıncı yüzyılın ortalarında Alman bilim adamı Georg Cartmann bu alanda başka bir keşifte bulundu. “Manyetik eğim” kavramı böyle ortaya çıktı. Bu isim, gezegenin manyetosferinin etkisi altında okun yatay düzlemden yukarı veya aşağı doğru sapma açısını ifade eder.

Araştırma tarihinden

Coğrafi ekvatordan farklı olan kuzey manyetik ekvator bölgesinde, kuzey ucu aşağı doğru, güneyde ise tam tersine yukarı doğru hareket eder. 1600 yılında İngiliz doktor William Gilbert, daha önce mıknatıslanmış nesnelerin belirli bir davranışına neden olan Dünya'nın manyetik alanının varlığına dair ilk varsayımlarda bulundu. Kitabında demir okla donatılmış bir topla yapılan deneyi anlattı. Araştırmaları sonucunda Dünyanın büyük bir mıknatıs olduğu sonucuna vardı. İngiliz gökbilimci Henry Gellibrant da deneyler yaptı. Gözlemleri sonucunda Dünya'nın manyetik alanının yavaş değişimlere maruz kaldığı sonucuna vardı.

José de Acosta pusula kullanma olasılığını anlattı. Ayrıca Manyetik ve Kuzey Kutuplarının nasıl farklılaştığını da ortaya koydu ve ünlü Tarih(1590) manyetik sapması olmayan çizgiler teorisi doğrulandı. Christopher Columbus da ele alınan konunun incelenmesine önemli katkılarda bulundu. Manyetik sapmanın değişkenliğinin keşfinden sorumluydu. Dönüşümler coğrafi koordinatlardaki değişikliklere bağlı olarak yapılır. Manyetik sapma, iğnenin Kuzey-Güney yönünden sapma açısıdır. Columbus'un keşfiyle bağlantılı olarak araştırmalar yoğunlaştı. Gezginler için Dünya'nın manyetik alanının ne olduğuna dair bilgi son derece gerekliydi. M.V. Lomonosov da bu sorun üzerinde çalıştı. Karasal manyetizmayı incelemek için kalıcı noktalar (gözlemevlerine benzer) kullanarak sistematik gözlemler yapılmasını önerdi. Lomonosov'a göre bunu denizde yapmak da çok önemliydi. Büyük bilim adamının bu fikri, altmış yıl sonra Rusya'da gerçekleşti. Kanada takımadalarındaki Manyetik Kutbun keşfi, kutup kaşifi İngiliz John Ross'a (1831) aittir. Ve 1841'de gezegenin başka bir kutbunu keşfetti, ancak Antarktika'da. Dünyanın manyetik alanının kökenine ilişkin hipotez Carl Gauss tarafından ortaya atılmıştır. Kısa süre sonra bunun çoğunun gezegenin içindeki bir kaynaktan beslendiğini kanıtladı, ancak küçük sapmaların nedeni dış ortam.

Modern fikirlere göre yaklaşık 4,5 milyar yıl önce oluşmuştur ve o andan itibaren gezegenimiz manyetik bir alanla çevrelenmiştir. İnsanlar, hayvanlar ve bitkiler de dahil olmak üzere dünyadaki her şey bundan etkilenir.

Manyetik alan yaklaşık 100.000 km yüksekliğe kadar uzanır (Şekil 1). Tüm canlı organizmalara zararlı olan güneş rüzgarı parçacıklarını saptırır veya yakalar. Bu yüklü parçacıklar Dünya'nın radyasyon kuşağını oluşturur ve bulundukları Dünya'ya yakın alanın tamamına denir. manyetosfer(İncir. 2). Dünyanın Güneş tarafından aydınlatılan tarafında manyetosfer, yarıçapı yaklaşık 10-15 Dünya yarıçapı olan küresel bir yüzeyle sınırlanır ve karşı tarafta bir kuyruklu yıldızın kuyruğu gibi birkaç bin mesafeye kadar uzanır. Jeomanyetik bir kuyruk oluşturan Dünya yarıçapları. Manyetosfer, gezegenlerarası alandan bir geçiş bölgesi ile ayrılmıştır.

Dünyanın manyetik kutupları

Dünyanın mıknatısının ekseni, dünyanın dönme eksenine göre 12° eğimlidir. Dünyanın merkezine yaklaşık 400 km uzaklıkta yer alır. Bu eksenin gezegenin yüzeyiyle kesiştiği noktalar manyetik kutuplar. Dünyanın manyetik kutupları gerçek coğrafi kutuplarla örtüşmemektedir. Şu anda manyetik kutupların koordinatları şu şekildedir: kuzey - 77° kuzey enlemi. ve 102°B; güney - (65° G ve 139° D).

Pirinç. 1. Dünyanın manyetik alanının yapısı

Pirinç. 2. Manyetosferin yapısı

Bir manyetik kutuptan diğerine uzanan kuvvet çizgilerine denir. manyetik meridyenler. Manyetik ve coğrafi meridyenler arasında bir açı oluşur. manyetik sapma. Dünyadaki her yerin kendine ait bir eğim açısı vardır. Moskova bölgesinde sapma açısı doğuya doğru 7°, Yakutsk'ta ise batıya doğru yaklaşık 17°'dir. Bu, Moskova'daki pusula iğnesinin kuzey ucunun, Moskova'dan geçen coğrafi meridyenin sağına doğru T kadar saptığı ve Yakutsk'ta ilgili meridyenin 17° soluna saptığı anlamına gelir.

Serbestçe asılı bir manyetik iğne, yalnızca coğrafi ekvatorla çakışmayan manyetik ekvator çizgisi üzerinde yatay olarak bulunur. Manyetik ekvatorun kuzeyine doğru hareket ederseniz, iğnenin kuzey ucu yavaş yavaş alçalır. Manyetik bir iğne ile yatay bir düzlemin oluşturduğu açıya denir. manyetik eğim. Kuzey ve Güney manyetik kutuplarında manyetik eğim en fazladır. 90°'ye eşittir. Kuzey Manyetik Kutbu'nda, kuzey ucu aşağıya gelecek şekilde dikey olarak serbestçe asılı bir manyetik iğne yerleştirilecek ve Güney Manyetik Kutbu'nda güney ucu aşağıya inecek. Böylece manyetik iğne, manyetik alan çizgilerinin dünya yüzeyinin üzerindeki yönünü gösterir.

Zamanla manyetik kutupların dünya yüzeyine göre konumu değişir.

Manyetik kutup, 1831 yılında kaşif James C. Ross tarafından, mevcut konumundan yüzlerce kilometre uzakta keşfedildi. Bir yılda ortalama 15 km yol kat eder. Son yıllarda manyetik kutupların hareket hızı keskin bir şekilde arttı. Örneğin Kuzey Manyetik Kutbu şu anda yılda yaklaşık 40 km hızla hareket ediyor.

Dünyanın manyetik kutuplarının yer değiştirmesine denir manyetik alan inversiyonu.

Gezegenimizin jeolojik tarihi boyunca, Dünya'nın manyetik alanı polaritesini 100'den fazla kez değiştirmiştir.

Manyetik alan yoğunlukla karakterize edilir. Dünyanın bazı yerlerinde manyetik alan çizgileri normal alandan saparak anormallikler oluşturur. Örneğin Kursk Manyetik Anomalisi (KMA) bölgesinde alan şiddeti normalden dört kat daha fazladır.

Dünyanın manyetik alanında günlük değişiklikler vardır. Dünyanın manyetik alanındaki bu değişikliklerin nedeni atmosferde akan elektrik akımlarıdır. yüksek irtifa. Güneş radyasyonundan kaynaklanırlar. Güneş rüzgarının etkisi altında, Dünya'nın manyetik alanı bozulur ve Güneş yönünde yüzbinlerce kilometreye uzanan bir "iz" kazanır. Güneş rüzgarının ana nedeni, zaten bildiğimiz gibi, güneş koronasından muazzam miktarda madde püskürmesidir. Dünya'ya doğru ilerledikçe manyetik bulutlara dönüşürler ve Dünya'da güçlü, bazen de aşırı rahatsızlıklara yol açarlar. Dünyanın manyetik alanında özellikle güçlü bozulmalar - manyetik fırtınalar. Bazı manyetik fırtınalar tüm Dünya'da aniden ve neredeyse aynı anda başlarken, diğerleri yavaş yavaş gelişir. Birkaç saat, hatta günlerce sürebilirler. Manyetik fırtınalar genellikle Güneş patlamasından 1-2 gün sonra, Dünya'nın Güneş tarafından fırlatılan parçacık akıntısının içinden geçmesi nedeniyle meydana gelir. Gecikme süresine bağlı olarak böyle bir parçacık akışının hızının birkaç milyon km/saat olduğu tahmin edilmektedir.

Güçlü manyetik fırtınalar sırasında telgraf, telefon ve radyonun normal çalışması bozulur.

Manyetik fırtınalar sıklıkla 66-67° enlemlerinde (aurora bölgesinde) gözlenir ve auroralarla aynı anda meydana gelir.

Dünyanın manyetik alanının yapısı, bölgenin enlemine bağlı olarak değişir. Manyetik alanın geçirgenliği kutuplara doğru artar. Kutup bölgelerinde, manyetik alan çizgileri dünya yüzeyine az çok diktir ve huni şeklinde bir konfigürasyona sahiptir. Bunlar aracılığıyla, gün tarafından gelen güneş rüzgârının bir kısmı manyetosfere ve ardından üst atmosfere nüfuz eder. Manyetik fırtınalar sırasında manyetosferin kuyruğundan gelen parçacıklar buraya akın ederek Kuzey ve Güney Yarımkürelerin yüksek enlemlerinde üst atmosferin sınırlarına ulaşır. Buradaki auroralara neden olan da bu yüklü parçacıklardır.

Yani, manyetik fırtınalar ve manyetik alandaki günlük değişiklikler, daha önce de öğrendiğimiz gibi, güneş radyasyonu ile açıklanmaktadır. Peki Dünya'nın kalıcı manyetizmasını yaratan ana sebep nedir? Teorik olarak Dünya'nın manyetik alanının %99'unun gezegenin içinde saklı kaynaklardan kaynaklandığını kanıtlamak mümkündü. Ana manyetik alan, Dünya'nın derinliklerinde bulunan kaynaklardan kaynaklanmaktadır. Kabaca iki gruba ayrılabilirler. Bunların ana kısmı, elektriksel olarak iletken maddenin sürekli ve düzenli hareketleri nedeniyle bir elektrik akım sisteminin oluşturulduğu, dünyanın çekirdeğindeki süreçlerle ilişkilidir. Diğeri ise yer kabuğundaki kayaların ana manyetik alan tarafından mıknatıslanmasıdır. Elektrik alanı(çekirdeğin alanı), çekirdeğin manyetik alanıyla toplanan kendi manyetik alanını yaratır.

Manyetik alana ek olarak Dünya çevresinde başka alanlar da vardır: a) yerçekimi; b) elektrik; c) termal.

Yerçekimi alanı Dünyaya yerçekimi alanı denir. Jeoidin yüzeyine dik bir çekül çizgisi boyunca yönlendirilir. Eğer Dünya bir devrim elipsoidi şekline sahip olsaydı ve kütleler onun içinde eşit olarak dağılmış olsaydı, o zaman normal bir yerçekimi alanına sahip olurdu. Gerçek yerçekimi alanının yoğunluğu ile teorik olanın yoğunluğu arasındaki fark, bir yerçekimi anomalisidir. Kayaların farklı malzeme bileşimi ve yoğunluğu bu anomalilere neden olur. Ancak başka nedenler de mümkündür. Açıklanabilirler sonraki süreç- katı ve nispeten hafif yer kabuğunun, üstteki katmanların basıncının eşitlendiği daha ağır üst manto üzerinde dengelenmesi. Bu akımlar tektonik deformasyonlara, litosferik plakaların hareketine neden olur ve böylece Dünya'nın makrorölyefini yaratır. Yerçekimi kuvveti Dünya üzerindeki atmosferi, hidrosferi, insanları, hayvanları tutar. Coğrafi zarftaki süreçleri incelerken yerçekimi dikkate alınmalıdır. Dönem " jeotropizma", yer çekimi kuvvetinin etkisi altında, her zaman birincil kökün Dünya yüzeyine dik dikey büyüme yönünü sağlayan bitki organlarının büyüme hareketleridir. Yerçekimi biyolojisi bitkileri deneysel konular olarak kullanır.

Yer çekimi dikkate alınmazsa, roketlerin fırlatılması için başlangıç ​​verilerinin hesaplanması mümkün değildir. uzay gemileri, cevher minerallerinin gravimetrik olarak araştırılmasını sağlar ve son olarak imkansız hale getirir Daha fazla gelişme astronomi, fizik ve diğer bilimler.

Bu küresel modeller - Uluslararası Jeomanyetik Referans Alanı (IGRF) ve Dünya Manyetik Modeli (WMM)- çeşitli uluslararası jeofizik kuruluşlar tarafından oluşturulur ve her 5 yılda bir, jeomanyetik alanın durumu ve parametreleri hakkındaki tüm verileri belirleyen güncellenen Gauss katsayıları setleri onaylanır ve yayınlanır. Yani WMM2015 modeline göre kuzey jeomanyetik kutbu (esasen bu Güney Kutbu mıknatıs) 80,37° N koordinatlarına sahiptir. w. ve 72,62° B. d., güney jeomanyetik kutbu - 80,37° güney. enlem, 107.38° doğu. d., dipol ekseninin Dünya'nın dönme eksenine göre eğimi 9,63°'dir.

Dünya Anomali Alanları

Dünyanın manyetik alanının gerçek alan çizgileri, ortalama olarak dipol alan çizgilerine yakın olmasına rağmen, yüzeye yakın yer alan kabuktaki mıknatıslanmış kayaların varlığıyla ilişkili yerel düzensizlikler bakımından onlardan farklıdır. Bu nedenle, dünya yüzeyindeki bazı yerlerde, alan parametreleri yakın bölgelerdeki değerlerden büyük ölçüde farklılık göstererek manyetik anormallikler oluşturur. Onlara neden olan mıknatıslanmış cisimler farklı derinliklerde bulunuyorsa, birbirleriyle örtüşebilirler.

Dış kabukların genişlemiş yerel bölgelerinin manyetik alanlarının varlığı şuna yol açmaktadır: gerçek manyetik kutuplar- puanlar (veya daha doğrusu, küçük alanlar), manyetik alan çizgilerinin kesinlikle dikey olduğu, jeomanyetik olanlarla çakışmadığı ve Dünya'nın yüzeyinde değil, altında yer aldığı. Verilen bir zamandaki manyetik kutupların koordinatları da bu çerçevede hesaplanır. çeşitli modeller Yinelemeli bir yöntem kullanarak Gauss serisindeki tüm katsayıları bularak jeomanyetik alan. Dolayısıyla mevcut WMM modeline göre 2015 yılında kuzey manyetik kutbu 86° Kuzey'de bulunuyordu. enlem, 159°w. uzunluğunda ve güneydeki - 64° G. enlem, 137° doğu. Mevcut IGRF12 modelinin değerleri biraz farklıdır: 86,3° K. enlem, 160°w. uzunluğunda., kuzey kutbu için, 64,3° güney. enlem, güney için 136.6° Doğu.

Sırasıyla, manyetik eksen- Manyetik kutuplardan geçen düz bir çizgi Dünya'nın merkezinden geçmez ve çapı değildir.

Tüm kutupların konumları sürekli değişiyor - jeomanyetik kutup, yaklaşık 1200 yıllık bir süre ile coğrafi kutba göre hareket ediyor.

Dış manyetik alan

Atmosferinde dünya yüzeyinin dışında bulunan mevcut sistemler şeklindeki kaynaklar tarafından belirlenir. Atmosferin üst kısmında (100 km ve üzeri) - iyonosfer - molekülleri iyonize olup plazma oluşturur, bu nedenle Dünya'nın manyetosferinin yarıçapının üçüne kadar uzanan bu kısmına denir. plazma küresi. Plazma, Dünya'nın manyetik alanı tarafından tutulur, ancak durumu, güneş rüzgarı - güneş koronasının plazma akışı - ile etkileşimi tarafından belirlenir.

Böylece, Dünya yüzeyinden daha büyük bir mesafede, manyetik alan, güneş rüzgarının etkisi altında bozulduğu için asimetriktir: Güneş'in yanından sıkıştırılır ve Güneş yönünde bir " Ay'ın yörüngesinin ötesine geçen yüzbinlerce kilometre boyunca uzanan iz. Bu tuhaf "kuyruklu" şekil, güneş rüzgarı ve güneş parçacık akışlarının plazması dünya yüzeyinin etrafında aktığında ortaya çıkar. manyetosfer- Güneş ve diğer gezegenler arası kaynaklar tarafından değil, hala Dünya'nın manyetik alanı tarafından kontrol edilen, Dünya'ya yakın uzayın bir bölgesi; gezegenlerarası uzaydan ayrılmıştır manyetopoz Güneş rüzgarının dinamik basıncının kendi manyetik alanının basıncıyla dengelendiği yer. Manyetosferin güneş altı noktası ortalama olarak 10 dünya yarıçap * R⊕; zayıf bir güneş rüzgarı ile bu mesafe 15-20 R⊕'ye ulaşır ve Dünya'daki manyetik rahatsızlıkların olduğu dönemlerde manyetopoz sabit yörüngenin (6,6 R⊕) ötesine geçebilir. Gece tarafındaki uzun kuyruğun çapı yaklaşık 40 R⊕ ve uzunluğu 900 R⊕'den fazladır; Yaklaşık 8 R⊕ mesafeden başlayarak alan indüksiyonunun sıfıra yakın olduğu düz bir nötr katmanla parçalara bölünür.

İndüksiyon hatlarının özel konfigürasyonu nedeniyle, jeomanyetik alan yüklü parçacıklar (protonlar ve elektronlar) için manyetik bir tuzak oluşturur. Bunlardan çok sayıda tanesini yakalayıp tutar, dolayısıyla manyetosfer bir tür yüklü parçacık deposudur. göre toplam kütleleri çeşitli tahminler 1 kg ile 10 kg arasında değişmektedir. Sözdeyi oluştururlar radyasyon kemeri kutup bölgeleri hariç, Dünya'yı her taraftan kaplar. Geleneksel olarak ikiye ayrılır - iç ve dış. İç kuşağın alt sınırı yaklaşık 500 km yükseklikte olup kalınlığı birkaç bin kilometredir. Dış kuşak 10-15 bin km yükseklikte bulunuyor. Radyasyon kuşağının parçacıkları, Lorentz kuvvetinin etkisi altında, Kuzey Yarımküre'den Güney Yarımküre'ye ve geriye doğru karmaşık periyodik hareketler gerçekleştirirken, aynı anda Dünya çevresinde azimutta yavaşça hareket eder. Enerjiye bağlı olarak, birkaç dakikadan bir güne kadar bir sürede Dünya çevresinde tam bir devrim yaparlar.

Manyetosfer, kozmik parçacık akışlarının dünyaya yaklaşmasına izin vermez. Bununla birlikte, kuyruğunda, Dünya'dan büyük mesafelerde, jeomanyetik alanın yoğunluğu ve dolayısıyla koruyucu özellikleri zayıflar ve bazı güneş plazması parçacıkları, manyetosferin ve radyasyon kuşaklarının manyetik tuzaklarının içine girebilir. Böylece kuyruk, auroralara ve auroral akımlara neden olan, çökeltici parçacık akıntılarının oluşumu için bir alan görevi görür. Kutup bölgelerinde, güneş plazma akışının bir kısmı, Dünya'nın radyasyon kuşağından atmosferin üst katmanlarını istila eder ve oksijen ve nitrojen molekülleriyle çarpışarak onları uyarır veya iyonize eder ve uyarılmamış bir duruma döndüklerinde oksijen atomları fotonlar yayar. λ = 0,56 μm ve λ = 0,63 µm ile iyonize nitrojen molekülleri, yeniden birleştirildiğinde spektrumun mavi ve mor bantlarını vurgular. Aynı zamanda manyetik fırtınalar sırasında özellikle dinamik ve parlak auroralar gözlenir. Güneş aktivitesinin artmasıyla birlikte güneş rüzgârının yoğunluğunun ve hızının artmasının neden olduğu manyetosferdeki rahatsızlıklar sırasında ortaya çıkarlar.

Alan Seçenekleri

Dünya alanının manyetik indüksiyon hatlarının konumunun görsel bir temsili, hem dikey hem de yatay eksen etrafında (örneğin, bir yalpa çemberi süspansiyonunda) serbestçe dönebilecek şekilde sabitlenmiş manyetik bir iğne ile verilir. Dünya yüzeyine yakın her nokta bu çizgiler boyunca belirli bir şekilde kurulur.

Manyetik ve coğrafi kutuplar çakışmadığı için manyetik iğne kuzeyden güneye doğru yönü yalnızca yaklaşık olarak gösterir. Manyetik iğnenin yerleştirildiği dikey düzleme, belirli bir yerin manyetik meridyeninin düzlemi denir ve bu düzlemin Dünya yüzeyiyle kesiştiği çizgiye denir. manyetik meridyen. Dolayısıyla manyetik meridyenler, Dünya'nın manyetik alan çizgilerinin kuzey ve güney manyetik kutuplarında birleşen yüzeyine izdüşümleridir. Manyetik ve coğrafi meridyenlerin yönleri arasındaki açıya denir. manyetik sapma. Manyetik iğnenin kuzey kutbunun coğrafi meridyenin dikey düzleminden batıya mı yoksa doğuya mı saptığına bağlı olarak batı (genellikle “-” ile gösterilir) veya doğu (“+” ile gösterilir) olabilir.

Ayrıca, Dünya'nın manyetik alan çizgileri genel anlamda Dünya'nın yüzeyine paralel değildir. Bu, Dünya alanının manyetik indüksiyonunun belirli bir yerin ufuk düzleminde bulunmadığı, ancak bu düzlemle belirli bir açı oluşturduğu anlamına gelir - buna denir manyetik eğim. Sadece bazı noktalarda sıfıra yakın manyetik ekvator- daireler Harika daire manyetik eksene dik bir düzlemde.

Manyetik sapma ve manyetik eğim, her belirli konumdaki Dünya alanının manyetik indüksiyonunun yönünü belirler. Ve bu miktarın sayısal değeri, manyetik indüksiyon vektörünün eğimi ve izdüşümlerinden biri bilinerek bulunabilir. B (\displaystyle \mathbf (B))- dikey veya yatay eksen(ikincisinin pratikte daha uygun olduğu ortaya çıkıyor). Dolayısıyla, bu üç parametre manyetik sapma, eğim ve manyetik indüksiyon vektörü B'nin (veya manyetik alan kuvvet vektörünün) büyüklüğüdür. H (\displaystyle \mathbf (H))) - belirli bir konumdaki jeomanyetik alanı tamamen karakterize edin. Dünyadaki mümkün olan en fazla sayıda noktaya ilişkin kesin bilgileri son derece fazladır. önemli. Üzerine özel manyetik kartlar düzenlenir. izogonlar(aynı eğimin çizgileri) ve izoklinler(eşit eğimli çizgiler) pusula kullanarak yönlendirme için gereklidir.

Ortalama olarak, Dünya'nın manyetik alanının yoğunluğu 25.000 ila 65.000 nT (0,25 - 0,65 G) arasında değişir ve büyük ölçüde coğrafi konuma bağlıdır. Bu, yaklaşık 0,5 (40 /) ortalama alan kuvvetine karşılık gelir. Manyetik ekvatorda değeri yaklaşık 0,34, manyetik kutuplarda yaklaşık 0,66 Oe'dir. Bazı bölgelerde (manyetik anormallikler) yoğunluk keskin bir şekilde artar: Kursk manyetik anomalisi bölgesinde 2 Oe'ye ulaşır.

Dünyanın manyetik alanının doğası

İlk kez J. Larmore, 1919'da Dünya'nın ve Güneş'in manyetik alanlarının varlığını açıklamaya çalıştı ve bir gök cisminin manyetik alanının bakımının etki altında gerçekleştiğine göre bir dinamo kavramını öne sürdü. elektriksel olarak iletken bir ortamın hidrodinamik hareketi. Ancak 1934 yılında T. Kaporta Hidrodinamik bir dinamo mekanizması yoluyla eksenel simetrik bir manyetik alanı korumanın imkansızlığı hakkındaki teoremi kanıtladı. Ve araştırılanların çoğundan beri gök cisimleri(ve özellikle Dünya) eksenel olarak simetrik kabul edildi, buna dayanarak alanlarının da eksenel olarak simetrik olacağı varsayımını yapmak mümkündü ve daha sonra bu prensibe göre üretilmesi bu teoreme göre imkansız olacaktı. Daha sonra, manyetik alan oluşturma sürecini tanımlayan eksenel simetriye sahip tüm denklemlerin eksenel olarak simetrik bir çözüme sahip olmayacağı ve 1950'lerde gösterildi. asimetrik çözümler bulunmuştur.

O zamandan beri dinamo teorisi başarılı bir şekilde gelişiyor ve bugün Dünya'nın ve diğer gezegenlerin manyetik alanının kökenine ilişkin genel olarak kabul edilen en olası açıklama, bir iletkende elektrik akımının üretilmesine dayanan kendi kendini harekete geçiren bir dinamo mekanizmasıdır. bu akımların kendileri tarafından üretilen ve güçlendirilen bir manyetik alanda hareket ederken. Gerekli koşullar Dünyanın çekirdeğinde yaratılır: akımı mükemmel şekilde ileten, esas olarak yaklaşık 4-6 bin kelvin sıcaklıktaki demirden oluşan sıvı dış çekirdekte, katı iç çekirdekten ısıyı uzaklaştıran konvektif akışlar oluşturulur (nedeniyle üretilir) radyoaktif elementlerin bozunması veya gezegen yavaş yavaş soğurken iç ve dış çekirdek arasındaki sınırda maddenin katılaşması sırasında gizli ısının açığa çıkması). Coriolis kuvvetleri bu akışları karakteristik spiraller halinde bükerek sözde Taylor sütunları. Katmanların sürtünmesi nedeniyle, döngü akımları oluşturan bir elektrik yükü alırlar. Böylece, Faraday diskinde olduğu gibi (başlangıçta çok zayıf da olsa mevcut) manyetik alanda hareket eden iletkenlerde iletken bir devre boyunca dolaşan bir akım sistemi oluşturulur. Uygun bir akış geometrisi ile başlangıç ​​​​alanını güçlendiren bir manyetik alan yaratır ve bu da akımı güçlendirir ve amplifikasyon işlemi, artan akımla büyüyen Joule ısı kayıpları enerji akışını dengeleyene kadar devam eder. Hidrodinamik hareketlerden geliyor.

Bu süreç matematiksel olarak tanımlanır diferansiyel denklem

∂ B ∂ t = η ∇ 2 B + ∇ × (u × B) (\displaystyle (\frac (\kısmi \mathbf (B) )(\kısmi t))=\eta \mathbf (\nabla ) ^(2 )\mathbf (B) +\mathbf (\nabla ) \times (\mathbf (u) \times \mathbf (B))),

Nerede sen- sıvı akış hızı, B- manyetik indüksiyon, η = 1/μσ - manyetik viskozite, σ sıvının elektriksel iletkenliğidir ve μ manyetik geçirgenliktir; bu da pratikte bu kadar farklılık göstermez. Yüksek sıcaklıkμ 0'dan çekirdekler - vakum geçirgenliği.

Bununla birlikte, tam bir açıklama için bir manyetohidrodinamik denklemler sisteminin yazılması gerekir. Boussinesq yaklaşımında (sıcaklık farklılıklarından dolayı yoğunluktaki değişiklikleri hesaba katan Arşimet kuvveti dışında sıvının tüm fiziksel özelliklerinin sabit olduğu varsayılır) bu şöyledir:

• Dönme ve manyetik alanın birleşik etkisini ifade eden terimleri içeren Navier-Stokes denklemi:

ρ 0 (∂ sen ∂ t + sen ⋅ ∇ sen) = − ∇ P + ρ 0 ν ∇ 2 u + ρ g ¯ − 2 ρ 0 Ω × u + J × B (\displaystyle \rho _(0)\left ((\frac (\kısmi \mathbf (u) )(\partial t))+\mathbf (u) \cdot \mathbf (\nabla ) \mathbf (u) \sağ)=-\nabla \mathbf (P) +\rho _(0)\nu \mathbf (\nabla ) ^(2)\mathbf (u) +\rho (\bar (\mathbf (g) ))-2\rho _(0)\mathbf (\ Omega ) \times \mathbf (u) +\mathbf (J) \times \mathbf (B)) ).

• Enerjinin korunumu yasasını ifade eden termal iletkenlik denklemi:

∂ T ∂ t + sen ⋅ ∇ T = κ ∇ 2 T + ϵ (\displaystyle (\frac (\kısmi T)(\kısmi t))+\mathbf (u) \cdot \mathbf (\nabla ) T=\ kappa \mathbf (\nabla ) ^(2)T+\epsilon ),

Bu konuda bir atılım 1995 yılında Japonya ve ABD'den gelen gruplar tarafından gerçekleştirildi. Bu andan başlayarak, bir dizi sayısal modelleme çalışmasının sonuçları, ters çevirmeler de dahil olmak üzere dinamiklerdeki jeomanyetik alanın niteliksel özelliklerini tatmin edici bir şekilde yeniden üretmektedir.

Dünyanın manyetik alanındaki değişiklikler

Bu, 1990'ların ortalarında 45°'ye ulaşan çıkıntıların açılma açısındaki (kuzey ve güneydeki manyetosferdeki kutupsal boşluklar) mevcut artışla doğrulanmaktadır. Güneş rüzgarından, gezegenler arası uzaydan ve kozmik ışınlardan gelen radyasyon malzemesi genişlemiş boşluklara aktı, bunun sonucunda kutup bölgelerine daha fazla madde ve enerji giriyor ve bu da kutup başlıklarının daha fazla ısınmasına yol açabilir. ] .

Jeomanyetik koordinatlar (McIlwain koordinatları)

Kozmik ışın fiziği, jeomanyetik alanda, bilim adamı Carl McIlwain'in adını taşıyan belirli koordinatları yaygın olarak kullanır ( Carl McIlwain), manyetik alandaki parçacık hareketinin değişmezlerine dayandıkları için bunların kullanımını öneren ilk kişi oydu. Bir çift kutuplu alandaki bir nokta iki koordinatla (L, B) karakterize edilir; burada L, manyetik kabuk veya McIlwain parametresidir. L kabuğu, L değeri, McIlwain L parametresi), B - manyetik alan indüksiyonu (genellikle G cinsinden). Manyetik kabuğun parametresi genellikle, gerçek manyetik kabuğun jeomanyetik ekvator düzleminde Dünya'nın merkezinden ortalama mesafesinin Dünya'nın yarıçapına oranına eşit olan L değeri olarak alınır. .

Araştırmanın tarihi

Birkaç bin yıl önce Antik Çin mıknatıslanmış nesnelerin belirli bir yöne yerleştirildiği, özellikle pusula iğnesinin uzayda her zaman belirli bir konumu işgal ettiği biliniyordu. Bu sayede insanlık uzun zamandır böyle bir oku (pusula) kıyılardan uzakta açık denizde gezinmek için kullanabiliyor. Bununla birlikte, Columbus'un Avrupa'dan Amerika'ya yolculuğundan (1492) önce, hiç kimse bu fenomenin incelenmesine özel bir ilgi göstermedi, çünkü o zamanın bilim adamları bunun iğnenin Kuzey Yıldızı tarafından çekilmesinin bir sonucu olarak ortaya çıktığına inanıyorlardı. Avrupa'da ve onu yıkayan denizlerde, o dönemde pusula neredeyse coğrafi meridyen boyunca kurulmuştu. Atlantik Okyanusu'nu geçerken Columbus, Avrupa ile Amerika'nın yaklaşık yarısında pusula iğnesinin neredeyse 12° batıya saptığını fark etti. Bu gerçek, iğnenin Kuzey Yıldızı tarafından çekilmesine ilişkin önceki hipotezin doğruluğu konusunda hemen şüpheleri artırdı ve yeniden ciddi çalışmalara ivme kazandırdı. açık fenomen: Denizciler Dünya'nın manyetik alanı hakkında bilgiye ihtiyaç duyuyordu. Bu andan itibaren karasal manyetizma bilimi başlamış, manyetik sapmanın yani coğrafi meridyen ile manyetik iğnenin ekseni yani manyetik meridyen arasındaki açının yaygın ölçümleri başlamıştır. 1544 yılında bir Alman bilim adamı Georg Hartmann yeni bir fenomen keşfetti: manyetik iğne yalnızca coğrafi meridyenden sapmakla kalmıyor, aynı zamanda ağırlık merkezinden asılı olarak yatay düzleme manyetik eğim adı verilen belirli bir açıda durma eğiliminde oluyor.

O andan itibaren bilim adamları, sapma olayını incelemenin yanı sıra, manyetik iğnenin eğimini de incelemeye başladılar. José de Acosta (biri) jeofiziğin kurucuları Humboldt'a göre) Hikayeler(1590) manyetik sapmanın olmadığı dört çizgi teorisi ilk kez ortaya çıktı. Pusulanın kullanımını, sapma açısını, Manyetik Kutup ile Kuzey Kutbu arasındaki farkları ve sapmaların bir noktadan diğerine değişimini tanımlayarak Azor Adaları gibi sıfır sapma olan yerleri belirledi.

Yapılan gözlemler sonucunda hem eğimin hem de eğimin dünya yüzeyinde farklı noktalarda farklı değerlere sahip olduğu tespit edildi. Üstelik noktadan noktaya değişimleri bazı karmaşık kalıplara tabidir. Araştırması, İngiltere Kraliçesi Elizabeth'in saray hekimi ve doğa filozofu William Gilbert'in 1600 yılında "De Magnete" adlı kitabında Dünya'nın kutupları coğrafi kutuplarla çakışan bir mıknatıs olduğu hipotezini öne sürmesine olanak sağladı. Başka bir deyişle W. Gilbert, Dünya'nın alanının mıknatıslanmış bir kürenin alanına benzer olduğuna inanıyordu. W. Gilbert, açıklamasını mıknatıslanmış bir demir top ve küçük bir demir oktan oluşan gezegenimizin bir modeliyle yapılan bir deneye dayandırdı. Gilbert, hipotezini destekleyen ana argümanın, böyle bir modelde ölçülen manyetik eğimin, dünya yüzeyinde gözlemlenen eğimle neredeyse aynı olduğunun ortaya çıkması olduğuna inanıyordu. Gilbert, dünyanın eğimi ile modelin eğimi arasındaki farklılığı kıtaların manyetik iğne üzerindeki saptırma etkisiyle açıkladı. Daha sonra ortaya çıkan birçok gerçek Hilbert'in hipoteziyle örtüşmese de günümüze kadar önemini kaybetmemiştir. Gilbert'in karasal manyetizmanın nedeninin Dünya'nın içinde aranması gerektiği yönündeki ana fikrinin doğru olduğu ortaya çıktı; aynı zamanda, ilk yaklaşıma göre, Dünya'nın gerçekten de düzgün bir şekilde mıknatıslanmış bir top olan büyük bir mıknatıs olduğu gerçeği ortaya çıktı.

1634'te İngiliz gökbilimci Henry Gellibrand mı?! Londra'daki manyetik sapmanın zamanla değiştiğini buldu. Bu, seküler değişimlerin ilk kaydedilen kanıtıydı - jeomanyetik alanın bileşenlerinin ortalama yıllık değerlerinde düzenli (yıldan yıla) değişiklikler.

Sapma ve eğim açıları Dünya'nın manyetik alan kuvvetinin uzaydaki yönünü belirler ancak sayısal değerini veremez. 18. yüzyılın sonuna kadar. Manyetik alan ile mıknatıslanmış cisimler arasındaki etkileşim yasalarının bilinmemesi nedeniyle yoğunluk ölçümleri yapılmadı. Ancak 1785-1789'dan sonra. Fransız fizikçi Charles Coulomb kendi adını taşıyan bir yasa oluşturdu ve bu tür ölçümlerin mümkün olması mümkün hale geldi. 18. yüzyılın sonlarından bu yana, sapma ve eğimin gözlemlenmesiyle birlikte, manyetik alan kuvvet vektörünün yatay düzleme izdüşümü olan yatay bileşenin yaygın gözlemleri başlamıştır (sapma ve eğimi bilerek, aşağıdakileri yapmak mümkündür). toplam manyetik alan kuvveti vektörünün değerini hesaplayın).

Birinci teorik çalışma Dünyanın manyetik alanının ne olduğu, yani dünya yüzeyindeki her noktadaki yoğunluğunun büyüklüğü ve yönünün ne olduğu hakkındaki bilgiler Alman matematikçi Carl Gauss'a aittir. 1834'te gerilimin bileşenleri için koordinatların (gözlem alanının enlem ve boylamı) bir fonksiyonu olarak matematiksel bir ifade verdi. Bu ifadeyi kullanarak, dünya yüzeyindeki her noktanın, dünya manyetizmasının elemanları olarak adlandırılan bileşenlerden herhangi birinin değerini bulmak mümkündür. Gauss'un bu ve diğer çalışmaları binanın üzerine inşa edildiği temel oldu modern bilim karasal manyetizma hakkında. Özellikle 1839'da manyetik alanın ana kısmının Dünya'dan çıktığını ve değerlerindeki küçük, kısa sapmaların nedeninin dış ortamda aranması gerektiğini kanıtladı.

1831'de İngiliz kutup kaşifi John Ross, Kanada takımadalarında manyetik iğnenin işgal ettiği alan olan manyetik kuzey kutbunu keşfetti. dikey pozisyon yani eğim 90°'dir. Ve 1841'de James Ross (John Ross'un yeğeni) Antarktika'da bulunan dünyanın diğer manyetik kutbuna ulaştı.

Ayrıca bakınız

• Intermıknatıs (İngilizce)

Notlar

1. ABD'li bilim insanları, Dünya'nın manyetik alanının sanılandan 700 milyon yıl daha eski olduğunu keşfetti
2. Edward Kononoviç. Dünyanın manyetik alanı (Tanımsız) . http://www.krugosvet.ru/. Dünya Çapındaki Ansiklopedi: Evrensel çevrimiçi popüler bilim ansiklopedisi. Erişim tarihi: 2017-04-26.
3. Jeomanyetizma Sıkça  Sorulan  Sorular(İngilizce) . https://www.ngdc.noaa.gov/ngdc.html. Ulusal Çevresel Bilgi Merkezleri (NCEI). Erişim tarihi: 23 Nisan 2017.
4. A. I. Dyachenko. Dünyanın manyetik kutupları. - Moskova: Moskova Sürekli Matematik Eğitimi Merkezi yayınevi, 2003. - 48 s. - ISBN 5-94057-080-1.
5. A. V. Vikulin. VII.  Dünyanın jeomanyetik alanı ve elektromanyetizması// Dünya fiziğine giriş. öğreticiüniversitelerin jeofizik uzmanlıkları için.. - Kamçatka Devlet Yayınevi pedagoji üniversitesi, 2004. - 240 s. - ISBN 5-7968-0166-X.