Магнитосфера Земли

Магнитное поле Земли — магнитное поле Земли, генерируемое внутриземными источниками. Называют также геомагнитным полем. Предмет изучения геомагнетизма.

Строение и характеристики магнитного поля Земли

На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли.

По мере удаления от поверхности Земли усиливается воздействие солнечного ветра: со стороны Солнца геомагнитное поле сжимается, а с противоположной, ночной стороны, оно вытягивается в длинный хвост.

Плазмосфера

Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере. Эта область верхней атмосферы, простирающаяся от высот порядка 100 км и выше. Содержит большое количество ионов, иногда называется Плазмосферой. Плазма удерживается магнитным полем Земли, но ее состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.

Параметры поля

Точки Земли, в которых напряжённость магнитного поля имеет вертикальное направление, называют магнитными полюсами. Таких точек на Земле две: северный магнитный полюс и южный магнитный полюс.

Прямая, проходящая через магнитные полюсы, называется магнитной осью Земли. Окружность большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси, называется магнитным экватором. Напряжённость магнитного поля в точках магнитного экватора имеет горизонтальное направление.

Средняя напряженность поля на поверхности Земли составляет около 0,5 э (50 мкТл) и сильно зависит от географического положения.^[1] Напряжённость магнитного поля на магнитном экваторе около 0,34 э (Эрстед), у магнитных полюсов около 0,66 э. В некоторых районах (в так называемых районах магнитных аномалий) напряжённость резко возрастает. В районе Курской магнитной аномалии она достигает 2 э.

Дипольный магнитный момент Земли на 1995г. составлял 7,812·10²⁵ Гс·см³ (или 7,812·10²² А·м²), уменьшаясь в среднем за последние десятилетия на 0,004·10²⁵ Гс·см³ или на 1/4000 в год.

Для магнитного поля Земли характерны возмущения, называемые геомагнитными пульсациями вследствие возбуждения гидромагнитных волн в магнитосфере Земли; частотный диапазон пульсаций простирается от миллигерц до одного килогерца^[2].

Гипотезы о природе магнитного поля Земли

В последнее время получила развитие теория, связывающая возникновение магнитного поля Земли с протеканием токов в жидком металлическом ядре. Подсчитано, что зона, в которой действует механизм «магнитное динамо», находится на расстоянии 0,25-0,3 радиуса Земли.

Против этой гипотезы говорит тот факт, что магнитное поле Земли чутко реагирует на солнечную активность. В то же время вспышка на Солнце не может оказать заметного влияния на ядро Земли. Кроме того, если связывать возникновение магнитного поля планет с токовыми слоями в жидком ядре, то можно сделать заключение, что планеты солнечной системы, имеющие одинаковое направление вращения, должны иметь одинаковое направление магнитных полей. Так газовый гигант, планета Юпитер, вращающийся вокруг своей оси в ту же сторону что и Земля, имеет магнитное поле направленное противоположно земному. ^[3] Расчеты магнитного поля и их практическое доказательство : http://forum.web.ru/viewtopic.php?p=12273#12273 http://forum.web.ru/viewtopic.php?t=2599

Изменения Магнитного поля Земли

Известны перемещения магнитных полюсов и их неоднократные инверсии.

Геомагнитные координаты (координаты Мак-Илвайна)

В физике космических лучей широко используется специфические координаты в геомагнитном поле. Точка в дипольном поле характеризуются двумя координатами (L, B), где L - так называемая магнитная оболочка, B - магнитная индукция поля (обычно в Гауссах).

История исследований

О способности намагниченных предметов располагаться в определённом направлении было известно ещё китайцам несколько тысячелетий назад.

Впервые предположение о наличии магнитного поля Земли, которое и вызывает такое поведение намагниченных предметов, высказал английский врач и натурфилософ Уильям Гильберт (англ. William Gilbert) в 1600 году в своей книге «De Magnete». Наблюдения английского астронома Генри Геллибранда (англ. Henry Gellibrand) показали, что геомагнитное поле не постоянно, а медленно изменяется.

У Хосе де Акосты (одного из Основателей Геофизики, по словам Гумбольта) в его Истории (1590) впервые появилась теория о четырёх линиях без магнитного склонения (он описал использование компаса, угол отклонения, различия между Магнитным и Северным полюсом; хотя отклонения были известны еще в XV веке, он описал колебание отклонений от одной точки до другой; он идентифицировал места с нулевым отклонением: например, на Азорских островах).

Карл Гаусс (нем. Carl Friedrich Gauß) выдвинул теорию о происхождении магнитного поля Земли и в 1839 году доказал, что основная его часть выходит из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде.

См. также

• Магнитное поле
• Магнитосфера
• Магнитная аномалия (геофизика)
• Полосовые магнитные аномалии
• Ряд Гаусса

Примечания

1. ↑ Кононович Э. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ.
2. ↑ А. В. Гульильми, В. А. Троицкая. Геомагнитные пульсации и диагностика магнитосферы. Успехи Физических Наук, вып. 3 (1969)
3. ↑ Физический энциклопедический словарь. М.: Советская Энциклопедия, 1983.

Литература

1. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1977. — Т. III. Электричество. — 688 с.
2. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. — М.: Наука, 1976.
3. Н. В. Короновский Магнитное поле геологического прошлого Земли. Соросовский образовательный журнал, N5, 1996, стр.56-63