Структура и карактеристике Земљиног магнетног поља
Земљино магнетно поље, или геомагнетно поље - магнетно
Земљино магнетно поље (геомагнетно поље) може се поделити на следеће главне делове:
- главно поље,
- поља светских аномалија,
- спољно магнетно поље.
- Главно поље
Више од 90% се састоји од поља чији је извор унутар Земље, у течном спољашњем језгру – овај део се назива главно, главно или нормално поље.
Приближно је приказан као серија у хармоникама -Гауссове серије, а у првој апроксимацији у близини Земљине површине (до три њена полупречника) близу је магнетног диполног поља, односно изгледа као да је глобус тракасти магнет са осом усмереном приближно од север према југу.
- Поља светских аномалија
Праве линије магнетног поља Земље,иако су у просеку близу линија поља дипола, разликују се од њих по локалним неправилностима повезаним са присуством магнетизованих стена у кори која се налази близу површине.
Због тога на неким местима на земљиНа површини, параметри поља се у великој мери разликују од вредности у оближњим областима, формирајући такозване магнетне аномалије.
- Спољно магнетно поље
Одређује се изворима у виду струјесистема који се налазе изван земљине површине, у њеној атмосфери. У горњем делу атмосфере (100 км и више) - јоносфери - њени молекули се јонизују, формирајући густу хладну плазму која се уздиже више, дакле део Земљине магнетосфере изнад јоносфере, који се протеже до удаљености до три његових полупречника, зове сеплазмасфера.
Плазму држи Земљино магнетно поље, али њено стање је одређено њеном интеракцијом са соларним ветром - протоком плазме соларне короне.
Дакле, на већој удаљености од површинеЗемљино магнетно поље је асиметрично, јер је изобличено под утицајем сунчевог ветра: са стране Сунца се сабија, а у правцу од Сунца добија „траг“ који се протеже стотинама хиљада километара. , излазећи изван орбите Месеца.
Овај необичан облик „репа“ настаје када плазма соларног ветра и соларних корпускуларних токова теку око површине земље.магнетосфера- регион близу Земље, који још увек контролише магнетно поље Земље, а не Сунце и други међупланетарни извори.
Она је одвојена од међупланетарног просторамагнетопауза, где је динамички притисак соларног ветра уравнотежен притиском сопственог магнетног поља.
- Параметри поља
Визуелни приказ положаја линијаМагнетну индукцију земаљског поља обезбеђује магнетна игла, причвршћена на такав начин да се може слободно ротирати и око вертикалне и око хоризонталне осе (на пример, у кардану) - у свакој тачки у близини Земљине површине је инсталиран на одређени начин дуж ових линија.
Пошто се магнетни и географски полови не поклапају, магнетна игла само приближно показује смер од севера ка југу.
Вертикална раван у којој је уграђена магнетна игла назива се раван магнетног меридијана датог места, а линија дуж које ова раван сече површину Земље назива семагнетни меридијан.
Дакле, магнетни меридијани су пројекцијелиније силе Земљиног магнетног поља на њеној површини, које се конвергирају на северном и јужном магнетном полу. Угао између смерова магнетног и географског меридијана се називамагнетна деклинација.
Може бити западњачка (често означеназнак „-“) или исток (знак „+“), у зависности од тога да ли северни пол магнетне игле одступа од вертикалне равни географског меридијана према западу или истоку.
Даље, линије Земљиног магнетног поља, уопштено говорећи,нису паралелне са његовом површином. То значи да магнетна индукција Земљиног поља не лежи у равни хоризонта датог места, већ формира одређени угао са овом равнином - то се називамагнетни нагиб. Само у тачкама је близу нулемагнетни екватор- велики круг у равни која је окомита на магнетну осу.
Резултати нумеричког моделирања Земљиног магнетног поља: лево - нормално, десно - током инверзије
Природа земаљског магнетног поља
Први пут објасни постојање магнетних пољаЗемљу и Сунце је покушао Ј. Ларморе 1919. године, предлажући концепт динамо, према којем се одржавање магнетног поља небеског тела одвија под утицајем хидродинамичког кретања електрично проводне средине.
Међутим, 1934. Т. Каулинг је доказао теорему о немогућности одржавања ососиметричног магнетног поља кроз хидродинамички динамо механизам.
А пошто је већина небеских тела проучавана (ипосебно Земље) сматрали су аксијално симетричним, на основу овога се могло претпоставити да ће и њихово поље бити аксијално симетрично, а онда би његово генерисање по овом принципу било немогуће према овим теоремама.
Чак је и Алберт Ајнштајн био скептичан према томеизводљивост таквог динара под условом да једноставна (симетрична) решења не могу постојати. Тек много касније показало се да неће све једначине са аксијалном симетријом које описују процес стварања магнетног поља имати аксијално симетрично решење, чак ни педесетих година. пронађена су асиметрична решења.
Од тада, теорија динамо се успешно развија, иДанас је опште прихваћено највероватније објашњење настанка магнетног поља Земље и других планета самоузбудљиви динамо механизам заснован на генерисању електричне струје у проводнику док се креће у магнетном пољу које генерише и појачава саме ове струје.
У Земљином језгру створени су неопходни услови:у течном спољашњем језгру, које се састоји углавном од гвожђа на температури од 4–6 хиљада келвина, које савршено проводи струју, стварају се конвективни токови који одводе топлоту из чврстог унутрашњег језгра (насталу услед распадања радиоактивних елемената или ослобађање латентне топлоте када се супстанца учврсти на граници између унутрашњег и спољашњег језгра док се планета постепено хлади).
Кориолисове силе окрећу ове токове укарактеристичне спирале које формирају такозване Тејлорове стубове. Због трења слојева, они добијају електрични набој, формирајући струје петље. Тако се ствара систем струја које круже дуж проводног кола у проводницима који се крећу у (у почетку присутном, иако веома слабом) магнетном пољу, као у Фарадејевом диску.
Ствара магнетно поље које, кадаповољна геометрија протока појачава почетно поље, а ово, заузврат, појачава струју, а процес појачавања се наставља све док губици услед џулове топлоте, који расту са повећањем струје, не уравнотеже прилив енергије која стиже услед хидродинамичких кретања.
Сугерисано је да би динамо могаобити узбуђени због прецесије или плимних сила, односно да је извор енергије ротација Земље, међутим, најраспрострањенија и најразвијенија хипотеза је да је реч управо о термохемијској конвекцији.
Промене у магнетном пољу Земље
Инверзија магнетног поља је промена смера магнетног поља Земље у геолошкој историји планете (утврђена палеомагнетном методом).
Током преокрета, северни магнетни пол и јужниМагнетни полови мењају места, а игла компаса почиње да показује у супротном смеру. Инверзија је релативно ретка појава која се никада није догодила током постојањаХомо сапиенс... Претпоставља се да се последњи пут то догодило пре око 780 хиљада година.
Преокрети магнетног поља дешавали су се у временским интервалима у распону од десетина хиљада година до огромних периода тихог магнетног поља од десетина милиона година када није дошло до преокрета.
Дакле, брпериодичност у промени полова и овај процес се сматра стохастичким. Дуги периоди тихог магнетног поља могу бити праћени периодима вишеструких преокрета са различитим трајањем и обрнуто. Студије показују да промена магнетних полова може трајати од неколико стотина до неколико стотина хиљада година.
Стручњаци са Универзитета Џонс Хопкинс (САД)Претпоставља се да је током преокрета Земљина магнетосфера толико ослабила да је космичко зрачење могло доћи до Земљине површине, па би овај феномен могао наштетити живим организмима на планети, а следећа промена полова могла би довести до још озбиљнијих последица по човечанство до глобалне катастрофе.
Научни рад последњих година показао је (укључујућиукључујући у експеримент)) могућност случајних промена смера магнетног поља („скокови“) у стационарном турбулентном динаму. Према речима шефа лабораторије за геомагнетизам на Институту за физику Земље Владимира Павлова, инверзија је по људским стандардима прилично дуг процес.
Геофизичари са Универзитета у Леедсу Ион Моунд и Пхил Ливерморе верују да ће за неколико хиљада година доћи до инверзије Земљиног магнетног поља.
Померање магнетних полова Земље
По први пут координате магнетног пола на северухемисфере су дефинисане 1831, поново 1904, затим 1948 и 1962, 1973, 1984, 1994; на јужној хемисфери - 1841. године, поново - 1908. године. Померање магнетних полова се бележи од 1885. године. Током протеклих 100 година, магнетни пол на јужној хемисфери се померио скоро 900 км и ушао у Јужни океан.
Најновији подаци о стању Арктикамагнетни пол (који се креће ка источносибирској светској магнетној аномалији кроз Арктички океан) показао је да је од 1973. до 1984. његово путовање било 120 км, од 1984. до 1994. године - више од 150 км. Иако су ови подаци процене, потврђени су мерењима северног магнетног пола.
После 1831. године, када је први пут забележен положај стуба, до 2019. стуб се већ померио за више од 2.300 км према Сибиру и наставља да се креће убрзано.
Брзина његовог кретања повећала се са 15 км нагодине у 2000. до 55 км / године у 2019. Овај брзи нанос захтева чешћа прилагођавања навигационих система који користе Земљино магнетно поље, попут компаса у паметним телефонима или резервних навигационих система за бродове и летелице.
Јачина магнетног поља Земље опадаи то неравномерно. Током протекле 22 године смањио се у просеку за 1,7%, а у неким регионима, попут Јужног Атлантског океана, за 10%. Понегде се јачина магнетног поља, супротно општем тренду, чак повећавала.
Убрзање кретања полова (у просеку за 3км / годишње) и њихово кретање коридорима инверзија магнетних полова (ови коридори су омогућили откривање више од 400 палеоинверзија) сугерише да у овом померању полова не треба видети излет, већ другу инверзију магнетног поља Земље .
Како је настало земљино магнетно поље?
Оцеанографски институт Сцриппси Универзитет у Калифорнији сугеришу да је магнетно поље планете формирало плашт. Амерички научници развили су хипотезу коју је пре 13 година предложила група истраживача из Француске.
Познато је да током временапрофесионалци су тврдили да је спољно језгро Земље оно које генерише њено магнетно поље. Али онда су стручњаци из Француске сугерисали да је плашт планете увек био чврст (од тренутка њеног рођења).
Овај закључак натерао је научнике на размишљањечињеница да магнетно поље није могло да формира језгро, већ течни део доњег плашта. Састав плашта је силикатни материјал који се сматра лошим проводником.
Али пошто је доњи плашт морао да останетечност милијардама година, кретање течности унутар ње није производило електричну струју, већ је једноставно било неопходно да се генерише магнетно поље.
Данас професионалци верују да би плашт могаобити снажнији проводник него што се раније мислило. Овај закључак стручњака у потпуности оправдава стање ране Земље. Силикатни динамо је могућ само ако је електрична проводљивост његовог течног дела била много већа и ако је имао низак притисак и температуру.
Опширније
Створена је прва тачна мапа света. Шта није у реду са свима осталима?
НАСА је рекла како ће испоручити узорке Марса на Земљу
Мотор за орбитални авион тестиран је у Русији