big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Магнитосфера и радиационный пояс Земли

Земля обладает магнитным полем, наглядно проявляющимся в воздействии на магнитную стрелку. Свободно подвешенная магнитная стрелка устанавливается в направлении магнитных силовых линий, сходящихся в магнитных полюсах. Последние не совпадают с географическими полюсами и медленно изменяют свое положение. В 1960 г. магнитные полюса имели следующие географические координаты: в северном полушарии 74°,9 с. ш. и 101°,0 з. д., в южном полушарии 67°,2 ю. ш. и 142,0° в. д. Силовые линии, идущие от одного магнитного полюса к другому, называются магнитными меридианами; они совпадают с географическими меридианами. Угол между магнитным и географическим меридианом называется магнитным склонением. Оно бывает восточным и западным. Линии, соединяющие точки с одинаковым склонением, называются изогонами. Свободно подвешенная магнитная стрелка сохраняет горизонтальное положение только на линии магнитного экватора, не совпадающего с географическим. К северу и югу от магнитного экватора конец магнитной стрелки опускается, причем тем больше, чем меньше расстояние до магнитного полюса. На магнитном полюсе стрелка становится вертикально. Угол, образованный магнитной стрелкой с горизонтальной плоскостью, называется магнитным наклонением. Склонение и наклонение характеризуют направление магнитных силовых линий.

Сила магнитного поля характеризуется его напряженностью. За единицу напряженности принимают напряженность такого магнитного поля, в котором сила, действующая па единицу магнитной массы, равна одной дине. Она называется эрстед. Напряженность магнитного поля Земли небольшая: на магнитном экваторе 0,3—0,5 э на магнитном полюсе 0,6—0,7 э.

Различают постоянное и переменное магнитные поля Земли. Постоянное магнитное поле обусловлено магнетизмом планеты. В распределении элементов земного магнетизма по поверхности Земли наблюдаются отклонения от их среднего значения — магнитные аномалии. Магнитные аномалии, охватывающие огромные площади, называются региональными. Примером может служить Восточно-Сибирская аномалия, где наблюдается западное склонение вместо восточного. Магнитное поле этой аномалии очень медленно затухает с высотой. Это значит, что региональные аномалии вызваны процессами, происходящими глубоко в Земле. Магнитные аномалии, занимающие площадь от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч квадратных километров, называются локальными. Примером локальной является Курская магнитная аномалия, создающая напряжение магнитного поля в 5 раз больше среднего напряжения магнитного поля Земли и проявляющаяся в изменениях склонения от 0 до 180° и наклонения от 40 до 80°. Локальные аномалии вызываются присутствием в верхних слоях земной коры залежей магнитных пород. С высотой магнитное поле таких аномалий сравнительно быстро затухает.

Переменное магнитное поле составляет всего 6% общей напряженности магнитного поля Земли. Оно вызывается солнечным ветром, накладывается на постоянное магнитное поле и испытывает колебания — вариации. Существуют вариации с годовым периодом, вызываемые сезонными движениями земной атмосферы, суточные вариации, связанные со сменой дня и ночи, лунные вариации, являющиеся результатом приливов в атмосфере, 11-летние вариации, связанные с периодическим изменением солнечной активности, и др. Особенно сильные возмущения магнитного поля, проявляющиеся в быстром отклонении магнитной стрелки от нормального положения, называются магнитными бурями. Они вызываются порывами солнечного ветра. Скорость частиц в таких порывах может доходить до 1500 км/сек, а плотность может увеличиваться на два-три порядка.

Магнитное поле Земли простирается вверх до высоты 90 000 км. До высоты 44 000 км величина магнитного поля убывает постепенно. В слое от 44 000 до 80 000 км магнитное поле неустойчиво. Выше 80 000 км интенсивность магнитного поля быстро падает, принимая значения межпланетного пространства. На расстоянии 90 000 км от поверхности Земли магнитное поле теряет способность захватывать заряженные частицы. Эту границу принимают за верхнюю границу атмосферы.

Магнитное поле Земли либо отклоняет, либо захватывает заряженные частицы, летящие от Солнца или образующиеся при воздействии космических лучей на атомы и молекулы воздуха. Захват частиц происходит главным образом во время магнитной бури. Заряженные частицы, попавшие в магнитное поле Земли, образуют радиационный пояс. Вся область околоземного пространства, в которой находятся заряженные частицы, захваченные магнитным полем Земли, называется магнитосферой.

Движение заряженной частицы, попавшей в магнитосферу, продолжается до тех пор, пока она не потеряет заряд от столкновения с молекулами воздуха. На близкое расстояние к Земле проникают только частицы больших энергий, которые создают полярные сияния. Они чаще возникают в зоне, опоясывающей Землю примерно на расстоянии 23° от магнитных полюсов и обычно сопровождаются магнитными бурями.

Радиационный пояс имеет все время изменяющиеся размеры и распределение протонов и электронов. Одно время считалось, что существуют независимые друг от друга внутренний и внешний радиационные пояса Земли. В дальнейшем выяснилось, что радиационный пояс Земли представляет собой единое образование. Внутренняя граница его в экваториальной плоскости проходит на высоте около 600 км в западном и около 1600 км — в восточном полушарии. С увеличением широты эта граница понижается и на широтах ±65° достигает высоты около 100 км. Внешняя граница радиационного пояса в экваториальной области на дневной стороне находится на расстоянии порядка 65 000 км от центра Земли, а на ночной стороне — на расстоянии примерно 50 000 км. Разница в высоте внутренней границы радиационного пояса в западном и восточном полушариях связана с неоднородной намагниченностью земного шара, из-за которой центр магнитного диполя смещен относительно центра Земли в сторону восточного полушария на 440 км. Разница в экваториальных расстояниях внешней границы на дневной и ночной сторонах Земли объясняется более сложными не вполне ясными причинами.

Магнитосфера влияет на все процессы, происходящие в географической оболочке. Велико защитное значение магнитосферы. Она предохраняет географическую оболочку от прямого удара солнечного ветра, от проникновения в нижние слои атмосферы электронов и протонов высоких энергий, от коротковолнового излучения Солнца. В частности, предохраняет органический мир от губительного ультрафиолетового излучения.

Вариации геомагнитного поля отражаются на процессах в географической оболочке. Замечено, что число холодных зим и сильных засух в европейской части СССР увеличивается при высоких геомагнитных возмущениях. После них усиливается переменность погоды. С 11-летним циклом вариации геомагнитного поля связано колебание климата, стока рек и уровня озер.

Напряжение магнитного поля Земли в течение геологической истории изменялось и, возможно, временно исчезало. Как следствие этого космическое излучение приближалось к Земле и могло достигать ее поверхности, что существенно отражалось на процессах, происходящих в географической оболочке, особенно в живом веществе. Могли изменяться климат, формы и жизнедеятельность растений и животных и т. д.

 

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

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.