1 Perturbarea CÂMP ELECTROMAGNETIC AL LUMII
Pământul, după cum știm chiar din manualele școlare, are un „câmp magnetic de tip dipol“, ca și în cazul în care acesta este un bar magnet uriaș în centrul său. Configurația acestui câmp variază lent, probabil ca urmare a circulației materialului topit în miezul exterior al Pământului la adâncimi mai mari de 2900 km.
Principalul câmp electromagnetic produs de surse aflate în adâncul Pământului. În afară de variațiile sale regulate magnetice sunt observate, de asemenea, din cauza perturbațiilor care apar ocazional, exploziile solare - surse de raze ultraviolete și raze X și fluxul perturbat de particule incarcate din vantul solar.
anchete de teren electromagnetice ale Pământului sunt folosite pentru a studia starea fizică a interiorului profund și procesele care au loc în atmosfera superioară. Observațiile variații magnetice sunt realizate pe suprafața pământului, a oceanelor, precum și din aer și din spațiu, folosind aeronave și sateliți.
Câmpul electromagnetic joacă, de asemenea, un rol important în zonele îndepărtate de pe suprafața Pământului, la mii de kilometri sau mai mult; în cadrul acestora un flux intens de particule prinse de câmpul magnetic, care prezintă probleme serioase pentru Aerospace Research. Razele cosmice solare și galactice, în ciuda energiei lor ridicate, sunt deviate de câmpul magnetic al Pământului, până când ajung în atmosfera de deasupra.
perturbatiilor magnetice deosebit de intensă, de înmulțire întregul glob, numit furtuni magnetice. Unele furtuni magnetice începe brusc și aproape simultan peste tot Pământul, în timp ce altele se dezvolta treptat.
Adesea furtuni magnetice apar 1-2 zile după flare solare datorită trecerii Pământului printr-un flux de particule ejectate de soare. Pe baza timpului de întârziere, viteza fasciculului corpusculare este estimat la mai multe milioane de km / h.
^ 2 CÂMP ELECTROMAGNETIC AL LUMII
Cele mai multe dintre planete ale sistemului solar, în grade diferite, au câmpuri magnetice. Descending momentul dipolar electromagnetic, în primul rând Saturn și Jupiter, urmat de Pământ și Marte Mercur, în ceea ce privește valoarea momentului magnetic al Pământului din momentul lor de 20 000 500, 1, 3/5000 3/10000. Momentul magnetic dipol al pământului în 1970 a fost de 7,98 · 25 octombrie Gauss / cm 3 (8.3 x 10 sau 22A · m 2) în scădere deceniu 0,04 · 25 octombrie gauss / cm 3. Intensitatea medie a câmpului pe suprafață este de aproximativ 0,5 Oe (5 · 10 -5 T). Intensitatea câmpului electromagnetic de la poli 0,62 G, și 0,31 G ecuator și variază cu variația stimulentul electromagnetice de cateva minute pe zi, și puterea de variație de aproximativ 10 gauss -4. Forma principal câmpului electromagnetic al Pământului la o distanță mai mică de trei raze aproape echivalentul câmpului electromagnetic al unui dipol. Centrul său este deplasat în raport cu centrul Pământului până la 468 de km în direcția de 18 ° N și 147,8 ° C. d. axei dipol este înclinată față de axa de rotație a Pământului prin ° 11,5. În același unghi, polii geomagnetice sunt distanțate față de polii geografice respective. În același timp, polul sud geomagnetice este situat în emisfera nordică. În prezent, acesta este situat în apropiere de polul geografic de nord a Pământului în nordul Groenlandei. coordonatele sale = 78,6 + 0,04 ° T N = 70,1 + 0,07 ° T W unde T - numărul de zeci de ani din 1970. La polul nord al electromagnetic = 75 S = 120,4 E (Antarctica). Actualele linii de câmp magnetic ale câmpului electromagnetic al Pământului, pe aproape medie la liniile acestui dipol, care diferă de la ei de denivelările locale asociate cu prezența rocilor magnetizate în cortexul. Ca urmare a variațiilor seculare ale stâlpului geomagnetice precesses în raport cu polul geografic, cu o perioadă de aproximativ 1200 de ani. La distanțe mari, câmpul electromagnetic al Pământului asimetric. Sub acțiunea fluxului de plasmă care provine de la soare (vântul solar) câmpului electromagnetic al Pământului este distorsionat și dobândește un „ciot“, în direcția de Soare, care se întinde pe sute de mii de kilometri, care pleacă de pe orbita Lunii.
O ramură specială a Geofizică, care studiază originea și natura câmpului electromagnetic al Pământului se numește geomagnetism. Geomagnetism luând în considerare problema originii și evoluția principal, componenta constantă a câmpului geo electromagnetic, natura este o componentă variabilă (aproximativ 1% din câmpul principal), precum și structura magnetosferei - plasma superioară magnetizat a atmosferei Pământului, care interacționează cu vântul solar și protejează Pământul de radiațiile penetrante spațiu . Un obiectiv important este acela de a examina modelele de variațiile câmpului geoelectromagnetic, deoarece acestea sunt cauzate de influențe externe, în principal legate de activitatea solară.
3 ORIGINEA CÂMP ELECTROMAGNETIC
Proprietățile observate ale câmpului electromagnetic al Pământului în acord cu ideea originii sale, prin mecanismul de dinam hidrodinamice. În acest proces câmpul electromagnetic original este îmbunătățită ca rezultat al circulației (în mod tipic prin convecție sau turbulent) o substanță conductivă electric în planete miez lichid sau stelele în plasmă. Când temperatura substanței în mai multe mii de Conductivitatea este suficient de mare pentru mișcări convective care apar chiar și într-un mediu slab magnetizată, ar putea iniția schimbarea curenților electrici capabile, în conformitate cu legile inducției electromagnetice, pentru a crea noi domenii. Atenuarea acestor câmpuri sau creează energie termică (de Joule) sau conduce la apariția unor noi câmpuri magnetice. În funcție de natura terenului de circulație poate fie atenua sau amplifica câmpul original. Pentru a spori câmpul suficient de anumite mișcări de asimetrie. Astfel, un dinam hydromagnetic condiție este foarte prezența mișcării în mediul conductor și suficient - prezența anumitor asimetrie (helicitate) mediu flux intern. În aceste condiții, procesul de amplificare continuă atâta timp cât creșterea pierderilor cu creșterea forței curentului la caldura Joule nu contrabalansa energia furnizată de admisie din cauza mișcărilor hidrodinamice.
Dynamo-efect - auto-excitație și de întreținere a câmpurilor magnetice la starea de echilibru datorită deplasării plasma lichid sau gaz conductor. Mecanismul său este similar cu generarea de curent electric și câmpul electromagnetic în auto-excitat dinam. Cu efect de dinam origine atribuite câmpurilor magnetice proprii ale soarelui și planete Pământ, și domeniile lor locale, de exemplu, câmpurile de pete și regiunile active.
4 ^ Geoelectromagnetic COMPONENTE FIELD
Câmpul electromagnetic al Pământului (câmp electromagnetic geo) pot fi împărțite în următoarele părți principale.
1. Câmpul electromagnetic de bază al Pământului, se confruntă cu schimbări lente în timp (variația seculară) cu perioade de 10 până la 10 000 de ani, concentrate în intervalele 10-20, 60-100, 600-1200 și 8000 de ani. Acesta din urmă este legată de modificarea momentului de dipol în electromagnetic 1,5-2.
2. anomalii globale - abateri de la dipol echivalent cu o intensitate de 20% din domenii individuale cu dimensiuni caracteristice 10 000 km. Aceste câmpuri aberante se confruntă cu variații seculare, ceea ce duce la schimbări în timp, în mai mulți ani și secole. Exemple de anomalii: Brazilia, Canada, Siberia, Kursk. În lumea de anomalii variații seculare dislocabile, cad și reapar. La latitudini joase deriva longitudine vestică disponibile la o rată de 0,2 ° pe an.
3. Câmpul magnetic al regiunilor locale ale carcaselor exterioare, cu o lungime de până la câteva sute de km. Acestea sunt cauzate de magnetizarea rocilor din stratul superior al Pământului care compun scoarța și amplasată în apropierea suprafeței. Una dintre cele mai puternice - anomalie magnetică Kursk.
4. Câmpul electromagnetic alternativ al pământului (numit și extern) surse este definită ca sistemele actuale situate în afara suprafeței pământului și atmosferei sale. Principalele surse ale acestor domenii și modificările acestora sunt fluxuri corpusculare de plasmă magnetizat provenind de la soare cu vântul solar, și care formează structura și forma magnetosferei Pământului.
5 ^ STRUCTURA Câmpul electromagnetic al atmosferei terestre
câmp electromagnetic terestru este afectată de fluxul de plasmă solară magnetizat. Ca rezultat al interacțiunii cu câmpul Pământului este format exterioară de delimitare circumterestră a câmpului electromagnetic, numit magnetopause. Aceasta limitează magnetosferei Pământului. Datorită influenței fluxurilor corpusculare solare dimensiune și formă magnetosfera în continuă schimbare, și un câmp electromagnetic alternativ este determinat de surse externe. Variabilitatea ei își are originea sistemului actual, în curs de dezvoltare la înălțimi diferite din straturile inferioare ale ionosferei la magnetopause. Modificări în câmpul electromagnetic al Pământului în timp, din diverse motive, se numesc variații geomagnetice, care diferă atât în durata și localizarea acestuia a Pământului și a atmosferei.
Magnetosfere - spațiul apropiat regiune controlată de câmpul magnetic al Pământului. Magnetosfere format ca rezultat al interacțiunii dintre plasma de vânt solar cu straturile superioare ale atmosferei și câmpul magnetic al Pământului. Forma este o magnetosfere cavitate și o coadă lungă, care sunt aceeași formă ca și liniile magnetice de forță. Punct de floarea-soarelui, în medie, este de 10 raze terestre și coada magnetosferei se extinde dincolo de orbita Lunii. Topologia magnetosferei este determinată de zonele de plasmă solară în magnetosfera invaziei și natura sistemelor actuale.
Liniile de câmp Magnetotail format câmp electromagnetic al Pământului în curs de dezvoltare din regiunile polare și alungit sub efectul solar sute de vânt raze pământ de la soare, în partea de noapte a Pământului. Ca urmare, plasma vântul solar și fluxuri corpusculare solare, cum ar fi în jurul valorii de fluxul de magnetosferei Pământului, dându-i un fel de formă tailed. În magnetotail, la distanțe mari de pământ, intensitatea câmpului electromagnetic al Pământului și, în consecință, proprietățile lor de protecție sunt slăbite, iar unele particule de plasmă solare sunt capabile să penetreze și pentru a obține în interiorul magnetotail și capcane magnetice centura de radiații. Penetrând cap porțiunea magnetosfera la ovaluri aurorala sub influența schimbarea presiunii vântului solar și câmpul interplanetare, coada servește ca un loc care formează fluxuri precipitate particule care provoacă aurorala aurora și curenții. Magnetosfera spațiului interplanetar este separat de magnetopause. De-a lungul particulelor magnetopause curgă în jurul grinzi magnetosferă corpusculare. Influența vântului solar asupra câmpului electromagnetic al Pământului este uneori foarte puternic. Magnetopause - limita exterioară a magnetosferei (sau planeta), la care presiunea dinamică a vântului solar este echilibrată de presiunea lor proprii câmp electromagnetic. Pentru parametrii tipici ai punctului de floarea-soarelui vânt solar îndepărtat din centrul Pământului razelor pământ 9-11. In timpul perturbațiilor magnetice la magnetopause pământ se poate extinde dincolo de orbita geostaționară (6.6 raze pământ). Cu o floarea-soarelui slab vânt solar este situat la o distanță de 15-20 de raze ale Pământului.
Vântul solar - expirarea plasma coroanei solare în spațiul interplanetar. Pe orbita Pământului, la o viteză medie a particulelor de vânt solar (protoni și electroni) de aproximativ 400 km / s, numărul de particule - câteva zeci de 1 cm3.
* Furtuni magnetice. Caracteristicile locale ale câmpului electromagnetic variază și fluctuează, uneori ore întregi, și apoi readus la nivelul său anterior,. Acest fenomen se numește furtuni magnetice. furtuni magnetice de multe ori începe brusc și, în același timp, în întreaga lume.
6 ^ variații geomagnetice
Schimbarea câmpului electromagnetic în timp pământul sub acțiunea diferiților factori numite variații geomagnetice. Diferența dintre valoarea observată a câmpului electromagnetic și valoarea sa medie pe o perioadă lungă de timp, de exemplu, o lună sau un an, numita variație geomagnetic. Conform observațiilor, variațiile geomagnetice variază în mod continuu, cu timpul, iar astfel de modificări sunt adesea de natură periodică.
^ Variații Cutochnye. Cutochnye variații de câmp geoelectromagnetic apar în mod regulat, în principal datorită curenților din ionosfera Pământului cauzate de schimbări în iluminare la soare ionosfera Pământului în timpul zilei. De asemenea, interacțiunea cu câmpul electromagnetic al lunii. sunt detectate astfel de interacțiuni în energia oceanului (mareelor, valurilor), energia eoliană.
* Variație neregulate. variații neregulate în câmpul electromagnetic din cauza expunerii fluxul de plasmă solară (vânt solar) pe magnetosferei Pământului, precum și modificări în magnetosfera magnetosferei și interacțiunea cu ionosfera.
* variații de 27 de zile. variații de 27 de zile exista ca tendința de a crește activitatea de repetiție geomagnetice la fiecare 27 de zile, care corespunde perioadei de rotație a soarelui relativ la un observator terestru. Acest model este legat de existența regiunilor active de viață lungă pe Soare observat pentru mai multe rotatii solare. Acest model se manifestă sub formă de repetabilitate de 27 de zile a activității magnetice și furtuni magnetice.
* variații sezoniere. Variația sezonieră a activității magnetice identificate cu încredere pe baza datelor lunare privind activitatea magnetică, obținute prin prelucrarea observațiilor pe parcursul mai multor ani. amplitudinea lor crește cu activitatea magnetică totală. Găsit: variația sezonieră a activității magnetice au două vârfuri corespunzătoare echinoctiul perioadelor și două minime perioadele solstitiului corespunzătoare. Cauza acestor variații este formarea regiunilor active pe soare, care sunt grupate în zonele 10 până la 30 ° heliografică nord și sud latitudine. Prin urmare, Equinox perioade în planul terestru și solar aceleași equators, Land cele mai expuse la acțiunea regiunilor active de pe soare.
^ 11 - variații ani. Cel mai clar legătura dintre activitatea solară și activitatea magnetică este prezentată prin compararea lungă serie de observații, mai multe perioade de 11 ani de activitate solara. Măsura cea mai faimoasă a activității solare este numărul de pete solare. Sa constatat că, în timpul numărul maxim de pete solare de activitate magnetică atinge, de asemenea, valoarea sa maximă, dar o creștere a activității magnetice este oarecum întârziată în raport cu creșterea solară, astfel încât, în medie, această întârziere este de un an.
^ Variație Secular - variații lente ale elementelor de magnetism terestru, cu perioade de câțiva ani sau mai mult. Spre deosebire de variațiile diurne, sezoniere și alte de origine externă, variațiile seculare asociate cu surse care se află în centrul Pamantului. Amplitudinea variațiilor seculare în zeci de nT / an, modificări ale valorilor medii ale acestor elemente sunt numite leagăn seculare. variații Izolinii seculare sunt concentrate în jurul valorii de câteva puncte - centre sau focare de variație seculare în valoarea acestor centre de variație seculară atinge un maxim.
7 ^ centuri de radiații și raze cosmice
Curele de Radiation - două zone apropiate spațiu adiacent, care într-un pământ închis surround de capcană magnetică. Ei au concentrat flux enorm de protoni și electroni capturat câmpul magnetic dipol al pământului. Câmpul electromagnetic al Pământului are o puternică influență asupra particulelor încărcate electric care se deplasează în spațiul apropiat. Există două surse principale de apariție a acestor particule: raze cosmice, adică viguros (de la 1 la 12 GeV) electroni, protoni si elemente grele care provin din vitezele aproape de lumină în principal, din alte părți ale galaxiei. Și grinzi corpusculare mai puține particule încărcate energetic (10 5 -10 6 eV), soarele aruncat. Într-un câmp magnetic, particulele electrice se deplaseze într-o spirală; traiectoria particulelor, deoarece este înfășurată pe un cilindru a cărui axă se extinde linia de câmp. Raza cilindrului imaginar depinde de intensitatea câmpului electromagnetic și energia particulelor. Particulele mai mari de energie, raza (numită Larmor) peste o intensitate a câmpului dat. Dacă raza Larmor este mult mai mică decât raza Pământului, particula nu ajunge la suprafața sa și este capturat de câmpul magnetic al Pământului. Dacă raza Larmor este mult mai mare decât raza Pământului, mișcările particulelor în așa fel încât în cazul în care nu există nici un câmp electromagnetic, particulele penetrează câmpului electromagnetic al Pământului în regiunile ecuatoriale, dacă energia lor este mai mare de 10 septembrie eV. Astfel de particule pătrunde în atmosferă și provoacă o coliziune cu atomii transformărilor sale nucleare, care dau anumite cantități de raze cosmice secundare. Aceste raze cosmice secundare deja înregistrate pe suprafața Pământului. Pentru studiul razelor cosmice în forma lor originală (raze cosmice primare) rachete echipamente de ridicare și de sateliți artificiali. Aproximativ 99% din particule energetice, „piercing“ scutul magnetic al Pământului sunt galactică originea razelor cosmice și numai aproximativ 1% este format pe soare. Câmpul electromagnetic al Pământului deține un număr mare de particule energetice, cum ar fi electroni și protoni. energia și concentrarea lor depinde de distanța de la Pământ și latitudinea geomagnetice. Particulele umple inelul imens ca sau o curea care acoperă pământul geoelectromagnetic în jurul ecuatorului.