Российский государственный гидрометеорологический университет Океанологический факультет Кафедра ОП

Российский государственный гидрометеорологический университет Океанологический факультет Кафедра ОП и ОПВ Магнитное поле Земли. Строение. Характеристики. Краткопериодные колебания магнитного поля Студент группы МТО-1 Гилев В. А. Санкт-Петербург 2016

Магнитное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения; магнитная составляющая электромагнитного поля Геомагнетизм рассматривает проблемы возникновения и эволюции основной, постоянной составляющей геомагнитного поля, а так же структуры магнитосферы – самых верхних намагниченных плазменных слоев земной атмосферы, взаимодействующих с солнечным ветром и защищающих Землю от космического проникающего излучения. Важной задачей является изучение закономерностей вариаций геомагнитного поля, поскольку они обусловлены внешними воздействиями, связанными в первую очередь с солнечной активностью.

Происхождение Магнитного поля Земли Наличие магнитного поля Земля хотя бы отчасти обязана своему ядру. 99 % магнитного поля Земли вызваны источниками, скрытые внутри планеты. Главное магнитное поле обусловлено источниками, расположенными в глубинах Земли. Магнитное поле Земли существует около З млрд лет, что примерно на 1, 5 млрд лет меньше ее возраста Источники: 1. Внутренние источники связанные с процессами в земном ядре. 2. Горные породы земной коры, намагничиваясь главным электрическим полем (полем ядра), создают собственное магнитное поле,

Теория гидромагнитного динамо Динамо-эффект – самовозбуждение и поддержание в стационарном состоянии магнитных полей вследствие движения проводящей жидкости или газовой плазмы. Его механизм подобен генерации электрического тока и магнитного поля в динамо-машине с самовозбуждением. Впервые идея гидромагнитного динамо была предложена в 1919 г. Лармором для магнетизма Солнца. В земном магнетизме эффект-Динамо был предложен в 1947 г. советским физиком Я. И. Френкель, который предположил, что тепловая конвекция в земном ядре является именно той причиной, которая приводит в действие гидромагнитное динамо земного ядра.

Основные положения гипотезы гидромагнитного динамо Благодаря так называемому гиромагнитному эффекту и вращению Земли во время ее образования могло возникнуть очень слабое магнитное поле. Наличие свободных электронов в ядре и вращение Земли в таком слабом магнитном поле привели к индуцированию в ядре вихревых электрических токов. Индуцированные вихревые токи в свою очередь создают (генерируют) магнитное поле, как это происходит в динамомашинах. Увеличение магнитного поля Земли должно привести к новому увеличению вихревых токов в ядре, а последнее – к увеличению магнитного поля. Процесс, подобный регенерации, длится до тех пор, пока рассеивание энергии вследствие вязкости ядра и его электрического сопротивления не скомпенсируется добавочной энергией вихревых токов и другими причинами.

Структура магнитного поля Земли 1. Магнитосфера – область околоземного космического пространства, контролируемая магнитным полем Земли. Магнитосфера формируется в результате взаимодействия солнечного ветра с плазмой верхних слоев атмосферы и магнитным полем Земли. По форме магнитосфера представляет собой каверну и длинный хвост, которые повторяют форму магнитных силовых линий. 2. Магнитосфера отделена от межпланетного пространства магнитопаузой. Вдоль магнитопаузы частицы корпускулярных потоков обтекают магнитосферу. Магнитопауза – внешняя граница магнитосферы Земли (или планеты), на которой динамическое давление солнечного ветра уравновешивается давлением собственного магнитного поля. 3. Область ближайшего околоземного космического пространства в виде кольца, окружающего Землю, в которой сосредоточены огромные потоки протонов и электронов, захваченных дипольным магнитным полем Земли, получила название радиационного пояса Земли. За рубежом ее обычно называют поясом Ван-Аллена.

Магнитное поле Земли по своей структуре неоднородно. Оно слагается из двух частей: постоянного и переменного полей. Постоянное поле вызвано внутренними источниками магнетизма; источниками переменного поля являются электрические токи в верхних слоях атмосферы – ионосфере и магнитосфере. Нт =Но+Hм+Hа+Hв+δH Нт – напряженность магнитного поля Земли; Но – напряженность дипольного поля, создаваемая однородной намагниченностью земного шара; Нм – напряженность недипольного, или материкового, поля, создаваемая внутренними причинами, обусловленными неоднородностью глубоких слоев Земли; На – напряженность аномального поля, создаваемая различной намагниченностью верхних частей земной коры; Нв – напряженность поля, источник которого связан с внешними причинами; δH – напряженность поля магнитных вариаций, вызванных внешними причинами.

Характеристики магнитного поля Земли Между магнитным и географическим меридианом образуется угол, называемый магнитным склонением Геомагнитные полюсы располагаются в том месте, где земная магнитная ось пересекает поверхность Земли. Cеверный магнитный полюс находится в Южном полушарии, а Южный – в Северном, в обиходе их называют по аналогии с географическими полюсами. Со временем магнитные полюсы меняют свое положение. Смена магнитных полюсов Земли называется инверсией магнитного поля. За последнее 160 миллионов лет магнитные север и юг менялись местами около 100 раз. В настоящее время северный магнитный полюс • располагается на севере Канады и имеет следующие координаты: . φ = 72° 12' с. ш. и λ=68° 48' з. д. К 2185 г. он совместится с северным географическим полюсом. В 2400 г. северный полюс будет располагаться уже на • о. Таймыр. Южный магнитный полюс сейчас находится у берегов Антарктиды (φ = 78° 12' ю. ш. и λ=111° 12' в. д. ) и движется в сторону Австралии. • • Ось земного магнита наклонена по отношению к оси вращения Земли на 12°. Она располагается примерно на 400 км в стороне от центра Земли. Центр диполя - элементарного бесконечно малого магнита - смещен в Восточное полушарие от центра Земли на 430 км. Дипольный магнитный момент Земли на 1970 составлял 7, 98· 1025 Гс/см 3 Средняя напряженность поля на поверхности составляет около 0, 5 Э (5· 10– 5 Тл).

Магнитные вариации - изменения во времени геомагнитного поля, обусловленные существованием как внутренних, так и внешних по отношению к поверхности Земли источников магнитного поля. Виды магнитных вариаций: 1. Суточные вариации 2. Нерегулярные вариации 3. 27 -дневные вариации 4. Сезонные вариации 5. 11 -летние вариации 6. Вековые вариации

Магнитные бури на Земле Короткопериодные колебания (КПК) - микропульсации магнитного поля Земли с периодами от 0, 2 до 500 с и амплитудами от 0, 1 до 50 н. Тл. КПК есть следствие различных типов ультранизкочастотных электромагнитных волн, генерирующихся в магнитосфере, ионосфере или проникающих в магнитосферу из солнечного ветра. Под действием солнечного ветра магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров. Основной же причиной возникновения солнечного ветра, как мы уже знаем, являются грандиозные выбросы вещества из короны Солнца. При движении к Земле они превращаются в магнитные облака и приводят к сильным, иногда экстремальным возмущениям на Земле, которые называются магнитными бурями. Фазы Магнитной бури: 1. Начальная (10 минут – 6 часов) 2. Основная (3 часа – 20 часов) 3. Восстановления

Спасибо за Внимание!!!!