big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Магнитные свойства Земли

Магнитные явления, наблюдаемые на земной поверхности, дают основание считать Землю огромным магнитом, имеющим два хорошо выраженных магнитных полюса. В настоящее время магнитный полюс в северном полушарии находится на о. Принца Уэльского вблизи полуострова Бутия (73° с. ш. и 100° з. д.), а в южном полушарии приблизительно на 6.7° ю. ш. и 147° в. .д.

Идеальная схема магнитных меридианов Земли

Схема расположения магнитных и географических меридианов

Элементы земного магнетизма. Линии магнитных сил, идущих от одного полюса до другого, образуют так называемые магнитные меридианы (рис. 24). Понятно, что стрелки компасов всюду должны совпадать с направлением магнитных меридианов.

Ввиду того что магнитные полюсы не совпадают с географическими полюсами, магнитные меридианы также не могут совпадать с географическими (рис. 25). Поэтому направление стрелки компаса обычно также не совпадает с направлением географического меридиана. Угол, образованный направлением магнитной стрелки (т. е. магнитным меридианом) и географическим меридианом, называют магнитным склонением (рис. 26) или просто склонением. Нетрудно видеть, что этот угол в различных точках земной поверхности неодинаков.

Склонение отсчитывают от истинного меридиана к востоку или западу. В первом случае склонение называется восточным, а во втором западным. Восточное склонение принято обозначать знаком плюс (склонение положительное), а западное — знаком минус (склонение отрицательное).

Если взять магнитную стрелку, свободно подвешенную в центре ее тяжести, то стрелка после некоторых колебаний, расположившись в плоскости магнитного меридиана, в то же самое время образует угол с горизонтальной поверхностью. Этот угол носит название магнитного наклонения или просто наклонения. Он отсчитывается от горизонтального направления вниз до 90°.

Кроме склонения и наклонения, определяют еще абсолютную величину магнитного поля. Это так называемое напряжение магнитного поля. Напряжение земного магнитного поля невелико. Для измерения его применяется особая единица, которая называется гаммой.1 гамма =1 : 100 000 эрстеда; 1 эрстед есть сила притяжения или отталкивания, равная 1 дине. По правилу параллелограмма напряжение магнитного поля может быть разложено на горизонтальную составляющую Н и вертикальную составляющую Z. Первая направлена по линии магнитного меридиана, а вторая — по отвесу. Горизонтальная составляющая в свою очередь может быть разложена на другие две силы; одна из них направлена по географическому меридиану X, а другая — по географической параллели У.

Области западного и восточного склонения. На поверхности земного шара существуют пункты, величина склонения в которых равна 0°. Соединив эти пункты линиями, мы получим одну замкнутую кривую, проходящую через оба магнитных и оба географических полюса. Эта линия нулевого склонения носит название агонической линии. Агоническая линия делит земную поверхность на две большие области: область восточного склонения и область западного склонения (рис. 26).

Если бы магнитные меридианы имели правильную форму окружностей, то агоническая линия делила бы Землю на два равных полушария: полушарие восточного склонения и полушарие западного склонения. На самом же деле магнитные меридианы (в силу неоднородности строения земной коры и ряда других причин являются не окружностями, а более сложными замкнутыми кривыми, приближающимися к окружностям). В силу этого и агоническая линия Земли имеет неправильную форму и делит земную поверхность на две не вполне равные, части, которые только приблизительно можно считать полушариями.

На приложенной карте видно, что область западного склонения заключает в себе Атлантический океан, Западную Европу и Африку, а также восточные части Северной и Южной Америки. Область же восточного склонения заключает в себе Тихий океан, большую часть Восточной Европы, Азии и Австралии, западные части Северной и Южной Америки. (Некоторое исключение составляет часть восточной Азии, где замкнутая кривая ограничивает довольно значительную площадь, имеющую западное склонение.)

Магнитные карты. Чтобы иметь представление о распределении магнитных элементов по земной поверхности, составляются так называемые

Магнитное склонение эпохи 1955 г.

магнитные карты. Для составления магнитной карты, наносят на карту пункты с обозначением величины склонений, а потом пункты с одинаковыми склонениями соединяют линиями, так   называемыми   изогонами.

Карты изогон имеют огромное значение для мореплавателей, геодезистов и других, имеющих дело с компасом. Только по таким картам возможно в каждом пункте вносить соответствующие поправки к показаниям компаса.

Таким же точно образом наносятся на карту и другие элементы земного магнетизма. В результате мы получаем карты изоклин (карты распределения магнитных наклонений) и изодинам (карты распределения абсолютных величин напряжения магнитного поля) и т. д.

Магнитные аномалии. Ряд закономерностей, которые существуют в распределении элементов земного магнетизма, позволяют установить некоторые «нормальные» величины этих элементов, характерные для данного пункта.

Наряду с этим существуют отдельные участки, магнитные элементы которых в большей или меньшей степени отличаются от нормальных. Подобные участки представляют собой так называемые магнитные аномалии. В тех случаях, когда магнитные аномалии захватывают сравнительно небольшие площади (исчисляемые десятками, реже сотнями километров), они носят название местных аномалий. Местные аномалии зависят обыкновенно от неоднородного строения земной коры, от залежей железных руд и других пород, обладающих магнитными свойствами. Примерами таких аномалий могут быть: аномалии в Лапландии, Кривом Роге, а также самая крупная на Земле Курская магнитная аномалия. Изучение местных магнитных аномалий имеет большое значение в деле разведки полезных ископаемых (в частности железных и никелевых руд).

Магнитные аномалии, распространяющиеся на большие пространства (исчисляемые тысячами километров), называют геоаномалиями. Причины их более сложны и далеко не везде выяснены. Примером геоаномалий может служить самая большая Восточно-Сибирская геоаномалия, где вместо восточного склонения наблюдается западное склонение.

Изменение элементов земного магнетизма. Для одного и того же места элементы земного магнетизма не остаются одинаковыми в течение длительного времени. Например, в 1540 г. для Лондона склонение было восточное и составило 8°, в 1700 г. склонение стало западным и в 1800 г. составило около 20°, но к 1920 г. эта величина несколько   уменьшилась.

Эти очень медленные изменения элементов земного магнетизма носят название вековых вариаций или векового хода. Изменение элементов земного магнетизма связано с перемещением магнитных полюсов.

Напряжение магнитного поля Земли в течение последних 100—120 лет уменьшалось, но, начиная с 40-х годов текущего столетия, отмечено его увеличение. Удалось выявить, что изменения геомагнитного поля привязаны к определенным областям земной поверхности, которые называются фокусами вековых изменений. В последнее время они испытывают медленное перемещение на запад. Большинство центров вековых изменений геомагнетизма связано с сейсмическими районами.

Наряду с вековыми вариациями существуют суточные изменения геомагнитного поля. Они наступают в одно и то же время в любой точке поверхности Земли. Кроме того, элементы земного магнетизма меняются в течение года и обнаруживают правильный суточный ход в течение ряда лет, причем последние изменения часто охватывают периоды в одиннадцать лет.

Значительное влияние на изменения геомагнетизма оказывают процессы, происходящие на Солнце.

Магнитные возмущения. Колебания элементов земного магнетизма обычно протекают плавно и спокойно. Однако существуют моменты, когда они подвергаются неожиданным и весьма резким колебаниям, далеко выходящим за границу суточных колебаний. При этом стрелки компасов обнаруживают как будто беспокойство и совершают неправильные и большие колебания. Явления подобного рода носят название магнитных бурь. Магнитные бури (кстати сказать, ничего общего не имеющие с атмосферными бурями) обыкновенно продолжаются недолго (несколько часов, реже несколько дней), наблюдаются одновременно на значительных участках земной поверхности. Сильнее всего магнитные бури проявляются у полюсов. По мере же приближения к экватору они ослабевают и наблюдаются реже. Магнитные бури вызывают нарушения в работе телеграфа, телефона и радиосвязи.

Магнитные бури связаны с излучением Солнца. Наряду со световым излучением Солнца имеется еще корпускулярное, представляющее собой поток электрически заряженных частиц (корпускул). Последнее бывает неравномерным. В отдельные годы оно незначительно, в другие может усиливаться. Усиление корпускулярного излучения совпадает с моментом увеличения пятен на Солнце.

Поток корпускул, попадая в магнитное поле Земли, создает вокруг себя дополнительное магнитное поле, которое возмущает магнитное поле Земли.

Магнитный компас. Магнит, свободно подвешенный, обладает свойством располагаться в направлении с севера на юг. Это свойство магнита обратило на себя внимание людей в далекой древности. Оно было использовано для ориентирования на местности. Китайцам это свойство было известно за 2 тыс. лет до н. э. В Европе магнитная стрелка стала применяться в XII в.

В конце XIII в. магнитная стрелка стала укрепляться на вертикальной оси. Эта конструкция почти без изменения сохранилась до наших дней.

Несколько иное устройство имеет морской компас. В нем сильный магнит плавает на пробке в специальной чаше, заполненной спиртом. Поверх магнита укреплен диск, разделенный на градусы или румбы (картушка). Картушка служит для определения курса корабля. Однако современные корабли строятся в основном из железа, влияние которого искажает показания компаса. Это явление называется девиацией. Чтобы уничтожить девиацию, компас устанавливается на подставку — нактоуз. Внутри нактоуза по специальным правилам размещаются постоянные магниты и куски мягкого железа, которые уничтожают влияние судового железа на показания компаса.

Гирокомпас. Вместо магнитного компаса на морских судах и самолетах в настоящее время применяется гирокомпас. Он показывает курс судна относительно географического, а не магнитного меридиана. Это достигается особым прибором гироскопом, который приводится в плоскость географического меридиана и показывает направление север — юг.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.