НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    КАРТА САЙТА    О САЙТЕ







предыдущая главасодержаниеследующая глава

Магнитное поле Земли

Если длинный и тонкий магнитный стержень - магнитную стрелку - укрепить на острие или подвесить так, чтобы она могла свободно вращаться, то в каждой точке вблизи земной поверхности под действием магнитного поля Земли она всегда установится приблизительно в одном и том же направлении (с севера на юг). С давних пор известен компас, использующий это свойство и имеющий большое значение в морской и воздушной навигации. Точное знание магнитного поля для возможно большего числа пунктов на Земле чрезвычайно важно для науки и практики, поэтому в течение суток изо дня в день на магнитных обсерваториях, распределенных по всему земному шару, ведутся систематические магнитные наблюдения. Первая магнитная карта была опубликована в 1701 г. Э. Галлеем, который собрал наблюдения многих моряков за направлением магнитной стрелки. В настоящее время карты магнитного поля составляются также при помощи магнитометров, установленных на искусственных спутниках Земли.

Удобным и наглядным способом графического изображения магнитного поля служит построение его силовых линий, касательные к которым в каждой точке указывают направление поля. Наглядно это видно на следующем опыте. Положим на магнит лист стекла, сверху насыплем на него немного железных опилок и слегка встряхнем его. Опилки расположатся в виде цепочек, которые и покажут направление силовых линий поля. Густота этих линий, т. е. число линий, проходящих через единицу поверхности, будет характеризовать величину напряженности магнитного поля. В первом приближении на не слишком больших удалениях от поверхности Земли ее магнитное поле таково, как если бы земной шар представлял собой магнит с осью, направленной приблизительно с севера на юг, проходящей через центр Земли и наклоненной на 11° к оси вращения Земли (рис. 1). Лучшее приближение к наблюдаемому на Земле полю дает магнитный диполь, смещенный относительно центра Земли на ≈436 км.

Напряженность магнитного поля составляет у полюса 0,62 Гс, у экватора - 0,31 Гс. Координаты северного магнитного полюса 76° с. ш., 101 з. д.; южного - 66° ю. ш., 140° в. д. Наблюдается множество нерегулярных отклонений от чисто дипольного поля. В современную эпоху северный полюс диполя расположен в Южном полушарии. На основе изучения намагниченности изверженных и осадочных пород на суше и морском дне получены указания на то, что дипольное поле Земли иногда имело почти противоположное направление по сравнению с настоящим. Происхождение собственного магнитного поля Земли обычно приписывается действию механизма, связанного с электрическими токами в квазижидком ядре планеты.

Рис. 1. Схематическое изображение силовых линий магнитного поля Земли вблизи ее поверхности
Рис. 1. Схематическое изображение силовых линий магнитного поля Земли вблизи ее поверхности

Долгое время предполагалось, что близкое к дипольному спокойное магнитное поле Земли простирается неограниченно далеко в вакууме межпланетного пространства. Проведенные на космических аппаратах измерения показали, что это не так. Оказывается, собственное магнитное поле Земли представляет собой препятствие на пути сверхзвукового ионизованного газа, непрерывно испускаемого Солнцем, - солнечного ветра. Вследствие этого поле сосредоточено в области конечных размеров. С освещенной Солнцем стороны Земли область ограничена примерно сферической поверхностью с радиусом ≈10-15 радиусов Земли (R), а с противоположной стороны она вытянута подобно кометному хвосту на расстояния вплоть до нескольких тысяч радиусов Земли, образуя геомагнитный хвост. Эту область пространства, заполненную магнитными силовыми линиями, соединенными с Землей, называют магнитосферой Земли (рис. 2). Магнитосфера отделена от межпланетного магнитного поля переходной областью. В определенных зонах магнитосферы - радиационных поясах - имеется поток заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли. В магнитосфере существует сложная система электрических токов. Изменения этих и ионосферных токов вызывают как медленные непрерывные изменения, так и сравнительно быстрые изменения, называемые магнитными бурями. Вариации поля на поверхности Земли, обусловленные этими токами, как правило, не превышают 1%, но во внешних частях магнитосферы, вблизи ее границы - магнитопаузы, где напряженность поля примерно в тысячу раз меньше, чем на поверхности Земли, относительные изменения могут быть значительно больше.

Рис. 2. Общий вид магнитосферы Земли и ее характерных областей (показан разрез верхней половины магнитосферы)
Рис. 2. Общий вид магнитосферы Земли и ее характерных областей (показан разрез верхней половины магнитосферы)

Некоторые самые быстрые вариации происходят за малую долю секунды; наблюдаются суточные, сезонные вариации. В фазе с циклом солнечной активности отмечены 11-летние вариации. Изменение электрических токов в ядре Земли создает вековые вариации магнитного поля Земли; нужны сотни лет, чтобы эти вариации заметным образом сказались на поле.

предыдущая главасодержаниеследующая глава










© 12APR.SU, 2010-2021
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://12apr.su/ 'Библиотека по астрономии и космонавтике'

Рейтинг@Mail.ru Rambler s Top100

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной
1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь