Trang 1

Từ tính của trái đất vẫn chưa được giải thích đầy đủ. Người ta chỉ xác định được rằng vai trò chính trong sự thay đổi từ trường Trái đất được tác động bởi nhiều dòng điện chạy trong khí quyển (đặc biệt là ở các lớp trên của nó) và trong vỏ trái đất.

Từ trường trái đất) và điện liên quan chặt chẽ với nó.

Từ trường trái đất cũng là một hiện tượng không đổi. Được biết, các cực từ di chuyển. Cứ sau 5 - 10 năm chúng ta phải biên soạn lại bản đồ độ lệch từ trường. Nếu nguồn từ trường nằm trong lõi hành tinh thì nó không ngừng nghỉ và phản ánh vào sự sống bề mặt trái đất.  

Các yếu tố từ trường của trái đất trải qua những biến đổi tạm thời - những thay đổi trong hoạt động từ tính, được gọi là nhiễu loạn từ tính hoặc bão bắt buộc. Những biến thể này có liên quan đến cả sự gia tăng số lượng vết đen mặt trời và các tia sáng mặt trời.

Lực từ trường Trái Đất (T, F) là lực làm cho kim từ trường chuyển động theo một hướng nhất định tại mọi điểm trên quả địa cầu.

Các thành phần của từ trường mặt đất: T - vectơ cường độ từ trường; H - thành phần trường ngang; góc D - độ lệch từ; góc / - độ nghiêng từ.

Các thành phần của từ trường mặt đất: T - vectơ cường độ từ trường; Tôi là thành phần nằm ngang của trường; góc D - độ lệch từ; góc / - độ nghiêng từ.

Nghiên cứu từ trường và trọng lực của trái đất tỉnh Kursk cho thấy 1 rằng trong vùng dị thường từ có một trường hấp dẫn dị thường.

Lý thuyết đồng cực của từ trường Trái đất cho rằng trong dòng đối lưu của sắt nóng chảy chuyển động trong lõi Trái đất dưới tác động của từ trường hành tinh, điện, do đó hỗ trợ trường này. Daedalus coi sự tồn tại của những dòng điện này là chìa khóa cho lời giải vấn đề năng lượng- bạn chỉ cần hạ các điện cực xuống đủ sâu để nối với dòng điện sâu. Độ sâu khoan thông thường được giới hạn ở vài km. Tuy nhiên, Daedalus nhớ lại rằng đá thực chất là nhựa và Trái đấtđang ở trạng thái cân bằng thủy tĩnh. Đây là lý do khiến các mỏ dầu dưới lòng đất chịu áp lực và để bù đắp, các nhà sản xuất dầu phải bơm dung dịch đất sét nặng vào giếng. Daedalus nói, giả sử chúng ta lấp đầy một cái giếng dài mười km không phải bằng dung dịch đất sét mà bằng một chất lỏng đậm đặc hơn nhiều, chẳng hạn như thủy ngân.

Các nhân viên của Viện Từ trường Trái đất, Tầng điện ly và Truyền sóng vô tuyến của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô, Đại học quốc gia Moscow và Viện Vật lý Trái đất và Khí quyển của Viện Hàn lâm Khoa học SSR Turkmen đã tổ chức thí nghiệm khoa học tại một sân tập bao trùm Biển Caspian từ Krasnovodsk đến Baku.

Tại Viện Từ trường Trái đất, Tầng điện ly và Truyền sóng vô tuyến của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (IZMIRAN), A. N. Kozlov và S. E. Sinelnikova đã tạo ra MON cách đây vài năm, cảm biến của nó sử dụng các cặp Kiềm xêzi.

Không cần xác định độ lớn của thành phần nằm ngang của từ trường mặt đất I với điều kiện là nó không đổi trong quá trình thí nghiệm.

Câu hỏi về nguồn gốc của từ trường Trái đất rơi vào tình trạng vô vọng quá lâu, con số quá lớn nỗ lực không thành công giải quyết vấn đề này, vốn đã trở thành thói quen của các nhà khoa học gọi nó là ví dụ điển hình sự nhầm lẫn khoa học vô vọng. Trái đất so với các lớp bên ngoài của nó. Bullard đã làm sống lại giả thuyết của mình, phát triển nó về mặt định lượng, toán học và bây giờ có mọi lý do để tin rằng giả thuyết cuối cùng đã giải quyết được vấn đề khó khăn này.

Kiến thức của chúng ta về Từ trường Trái đất bắt nguồn từ nghiên cứu về sự phân bố lực từ trên bề mặt trái đất tại bất kỳ thời điểm nào cũng như từ nghiên cứu về những thay đổi xảy ra trong sự phân bố này ở những thời điểm khác nhau.

Từ trường trái đất,địa từ, từ trường Trái đất và không gian gần Trái đất; nhánh địa vật lý nghiên cứu sự phân bố trong không gian và thay đổi theo thời gian trường địa từ, cũng như các quá trình địa vật lý liên quan ở Trái đất và tầng trên của bầu khí quyển.

Tại mỗi điểm trong không gian, trường địa từ được đặc trưng bởi vectơ cường độ T,độ lớn và hướng của nó được xác định bởi 3 thành phần XYZ(bắc, đông và dọc) ở hệ thống hình chữ nhật tọa độ ( cơm. 1 ) hoặc 3 phần tử Z.m.: thành phần lực căng nằm ngang N, độ suy giảm từ tính D (góc giữa N và mặt phẳng kinh tuyến địa lý) và độ nghiêng từ trường TÔI(góc giữa T và mặt phẳng ngang).

Trái đất của trái đất được gây ra bởi tác động của các nguồn cố định nằm bên trong Trái đất và chỉ trải qua những thay đổi (biến đổi) thế tục chậm và các nguồn (biến đổi) bên ngoài nằm trong Từ quyển trái đất Và tầng điện ly . Theo đó, sự khác biệt được tạo ra giữa các trường địa từ chính (chính, ~ 99%) và trường địa từ biến đổi (~ 1%).

Trường địa từ chính (không đổi). Để nghiên cứu sự phân bố không gian của trường địa từ chính, các giá trị đo được ở các vị trí khác nhau H, D, tôiđưa lên bản đồ ( thẻ từ ) và nối các điểm bằng đường giá trị bằng nhau các phần tử. Những dòng như vậy được gọi tương ứng đẳng động lực học, đồng vị, đường đẳng đẳng. Đường (đẳng đẳng) TÔI= 0, tức là đường xích đạo từ không trùng với đường xích đạo địa lý. Với vĩ độ ngày càng tăng giá trị TÔI tăng lên 90° trong cực từ. Căng thẳng hoàn toàn T (cơm. 2 ) từ xích đạo về cực tăng từ 33,4 lên 55,7 phương tiện giao thông(từ 0,42 đến 0,70 oe). Tọa độ cực từ Bắc năm 1970: kinh độ 101,5° W. kinh độ (kinh độ Tây), vĩ độ 75,7° Bắc. vĩ độ (vĩ độ Bắc); Cực nam từ: kinh độ 140,3° Đ. kinh độ (kinh độ Đông), vĩ độ 65,5° Nam. vĩ độ (vĩ độ nam) Bức tranh phức tạp về sự phân bố của trường địa từ trong phép tính gần đúng đầu tiên có thể được biểu diễn bằng trường lưỡng cực (lệch tâm, lệch tâm Trái đất khoảng 436 km) hoặc một quả cầu từ hóa đồng nhất, mô men từ của nó hướng một góc 11,5° so với trục quay của Trái đất. Cực địa từ (các cực của quả cầu được từ hóa đều) và các cực từ lần lượt xác định một hệ tọa độ địa từ (vĩ độ địa từ, kinh tuyến địa từ, xích đạo địa từ) và tọa độ từ (vĩ độ từ, kinh tuyến từ). Độ lệch phân bố thực tế của trường địa từ so với lưỡng cực (bình thường) được gọi là dị thường từ tính. Tùy thuộc vào cường độ và quy mô của khu vực bị chiếm đóng, các dị thường toàn cầu có nguồn gốc sâu được phân biệt, ví dụ, Đông Siberia, Brazil, v.v., cũng như các dị thường khu vực và địa phương. Điều thứ hai có thể được gây ra, ví dụ, do sự phân bố không đồng đều của các khoáng chất sắt từ trong lớp vỏ trái đất. Ảnh hưởng của dị thường toàn cầu ảnh hưởng lên tới độ cao ~ 0,5 R 3 trên bề mặt Trái đất ( R 3 - bán kính Trái Đất). Trường địa từ chính có đặc tính lưỡng cực lên tới độ cao ~3 R 3.

Nó trải qua những biến đổi kéo dài hàng thế kỷ và không giống nhau trên toàn cầu. Ở những nơi có sự biến đổi thế tục mạnh mẽ nhất, sự biến đổi đạt tới 150g mỗi năm (1g = 10 -5 oe). Ngoài ra còn có sự trôi dạt có hệ thống của các dị thường từ tính về phía tây với tốc độ khoảng 0,2° mỗi năm và sự thay đổi độ lớn và hướng của mômen từ của Trái Đất với tốc độ ~20 g mỗi năm. Do sự biến đổi lâu dài và kiến ​​thức chưa đầy đủ về trường địa từ trên các khu vực rộng lớn (đại dương và vùng cực), nên cần phải biên soạn lại bản đồ từ trường. Vì mục đích này, các cuộc khảo sát từ tính trên toàn thế giới được thực hiện trên đất liền, trên đại dương (trên các tàu không có từ tính), trong vùng trời (khảo sát hàng không ) và ngoài không gian (sử dụng Vệ tinh nhân tạo Trái đất). Để đo lường sử dụng: la bàn từ tính, máy kinh vĩ từ tính, cân từ tính, máy nghiêng, từ kế, máy đo khí từ và các thiết bị khác. Việc nghiên cứu cảnh quan và biên soạn bản đồ của tất cả các yếu tố của nó đóng một vai trò vai trò quan trọng cho hàng hải và hàng không, trắc địa, khảo sát.

Nghiên cứu về trường địa từ của các thời kỳ trước đây được thực hiện bằng cách sử dụng từ hóa còn sót lại của đá (xem phần 2). Cổ từ học ), va cho thời kỳ lịch sử- bằng cách từ hóa các sản phẩm đất sét nung (gạch, đĩa gốm, v.v.). Các nghiên cứu cổ từ cho thấy hướng của từ trường chính của Trái đất đã bị đảo ngược nhiều lần trong quá khứ. Sự thay đổi cuối cùng như vậy diễn ra khoảng 0,7 triệu năm trước.

A. D. Shevnin.

Nguồn gốc của trường địa từ chính. Phần lớn đã được đưa ra để giải thích nguồn gốc của trường địa từ cơ bản. nhiều giả thuyết khác nhau, bao gồm cả những giả thuyết về sự tồn tại của một định luật cơ bản của tự nhiên, theo đó mọi vật quay đều có khoảnh khắc từ tính. Người ta đã cố gắng giải thích trường địa từ cơ bản bằng sự hiện diện của vật liệu sắt từ trong lớp vỏ hoặc lõi Trái đất; sự chuyển động phí điện ai, bằng cách tham gia vào luân chuyển hàng ngày Trái đất tạo ra dòng điện; sự hiện diện trong lõi Trái đất của các dòng điện do nhiệt điện động gây ra ở ranh giới giữa lõi và lớp phủ, v.v., và cuối cùng là hoạt động của cái gọi là dynamo thủy từ trong lõi kim loại lỏng của Trái đất. Dữ liệu hiện đại về những biến đổi lâu dài và nhiều thay đổi về cực tính của trường địa từ chỉ được giải thích thỏa đáng bằng giả thuyết về máy phát điện thủy từ (HD). Theo giả thuyết này, những chuyển động khá phức tạp và mãnh liệt có thể xảy ra trong lõi chất lỏng dẫn điện của Trái đất, dẫn đến từ trường tự kích thích, tương tự như cách tạo ra dòng điện và từ trường trong máy phát điện tự kích thích. Hành động của GD dựa trên cảm ứng điện từ trong một môi trường chuyển động, trong chuyển động của nó đi qua đường dây điện từ trường.

Nghiên cứu HD dựa trên thủy động lực từ. Nếu chúng ta coi tốc độ chuyển động của vật chất trong lõi chất lỏng của Trái đất như đã cho, thì chúng ta có thể chứng minh khả năng cơ bản tạo ra từ trường trong quá trình chuyển động. nhiều loại khác nhau, cả đứng yên và không cố định, đều đặn và hỗn loạn. Từ trường trung bình trong lõi có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của hai thành phần - trường hình xuyến TRONG j và các trường Vr, có đường sức nằm trong mặt phẳng kinh tuyến ( cơm. 3 ). Đường sức từ hình xuyến TRONG j bị nhốt bên trong lõi trái đất và không thể đi ra ngoài. Theo sơ đồ phổ biến nhất của GD trên mặt đất, trường B j mạnh hơn hàng trăm lần so với trường xuyên thấu từ lõi ra bên ngoài trong p, có hình dạng chủ yếu là lưỡng cực. Sự quay không đồng nhất của chất lỏng dẫn điện trong lõi Trái đất làm biến dạng các đường sức trong p và hình thành các đường trường từ chúng TRONG(. Lần lượt, lĩnh vực trong pđược tạo ra do sự tương tác cảm ứng của một chuyển động một cách phức tạp chất lỏng dẫn điện có trường TRONG j. Để đảm bảo việc tạo ra trường trong p từ TRONG j chuyển động của chất lỏng không được đối xứng trục. Đối với phần còn lại, như được hiển thị lý thuyết động học GD, các chuyển động có thể rất đa dạng. Chuyển động của chất lỏng dẫn điện được tạo ra trong quá trình tạo ra, ngoài trường trong p, cũng như các trường thay đổi chậm khác, xâm nhập ra ngoài từ lõi, gây ra những biến đổi lớn trong trường địa từ chính.

Lý thuyết tổng quát GD, nghiên cứu cả quá trình tạo ra trường và “động cơ” của GD trên mặt đất, tức là nguồn gốc của các chuyển động, vẫn còn trong giai đoạn đầu phát triển, và nhiều điều vẫn còn là giả thuyết. Lực Archimedean, gây ra bởi sự không đồng nhất về mật độ nhỏ trong lõi, được coi là nguyên nhân gây ra các chuyển động, và lực quán tính.

Cái trước có thể liên quan đến sự giải phóng nhiệt trong lõi và sự giãn nở nhiệt của chất lỏng (nhiệt sự đối lưu ), hoặc có thành phần không đồng nhất trong lõi do sự giải phóng tạp chất ở ranh giới của nó. Cái sau có thể được gây ra bởi sự tăng tốc do tuế sai trục trái đất. Khoảng cách của trường địa từ với trường lưỡng cực có trục gần như song song với trục quay của Trái đất cho thấy đóng kết nối giữa chuyển động quay của Trái đất và nguồn gốc của Trái đất.Sự quay tạo ra lực Coriolis, ai có thể chơi Vai trò cốt yếu trong cơ chế GD của Trái đất. Sự phụ thuộc của độ lớn của trường địa từ vào cường độ chuyển động của vật chất trong lõi trái đất phức tạp và chưa được nghiên cứu đầy đủ. Theo các nghiên cứu cổ từ, độ lớn của trường địa từ dao động, nhưng trung bình, xét về bậc độ lớn, nó không thay đổi trong một thời gian dài - khoảng hàng trăm triệu năm.

Hoạt động của địa động lực Trái đất gắn liền với nhiều quá trình trong lõi và lớp phủ của Trái đất, do đó việc nghiên cứu trường địa từ chính và địa động lực của Trái đất là một phần thiết yếu của toàn bộ phức hợp nghiên cứu địa vật lý. cơ cấu nội bộ và sự phát triển của Trái Đất.

S. I. Braginsky.

Trường địa từ thay đổi. Các phép đo được thực hiện trên vệ tinh và tên lửa đã chỉ ra rằng tương tác plasma gió trời với trường địa từ dẫn đến phá vỡ cấu trúc lưỡng cực của trường từ khoảng cách ~3 Rз từ tâm Trái đất. Gió mặt trời định vị trường địa từ trong một thể tích hạn chế của không gian gần Trái đất - từ quyển Trái đất, trong khi ở ranh giới của từ quyển, áp suất động của gió mặt trời được cân bằng bởi áp suất của từ trường Trái đất. Gió mặt trời nén từ trường Trái đất từ ​​phía ngày và mang các đường sức địa từ của các vùng cực về phía đêm, tạo thành một đuôi từ của Trái đất gần mặt phẳng hoàng đạo có chiều dài ít nhất 5 triệu km. km(cm. cơm. trong bài viết Trái đất Và Từ quyển trái đất ). Vùng xấp xỉ lưỡng cực của trường với các đường sức đóng (từ quyển bên trong) là một bẫy từ cho các hạt tích điện của plasma gần Trái đất (xem hình 2). vành đai bức xạ của trái đất ).

Dòng plasma gió mặt trời xung quanh từ quyển với mật độ và vận tốc thay đổi của các hạt tích điện, cũng như sự xâm nhập của các hạt vào từ quyển, dẫn đến sự thay đổi cường độ của các hệ thống. dòng điện trong từ quyển và tầng điện ly của Trái đất. Ngược lại, các hệ thống dòng điện gây ra dao động của trường địa từ trong không gian gần Trái đất và trên bề mặt Trái đất ở một dải tần số rộng (từ 10 -5 đến 10 2 Hz) và biên độ (từ 10 -3 đến 10 -7 ừ). Việc đăng ký ảnh những thay đổi liên tục trong trường địa từ được thực hiện tại các đài quan sát từ tính bằng cách sử dụng từ trường. TRONG thời gian tĩnh lặngở vĩ độ thấp và trung bình có chu kỳ ngày nắng, ngày âm tuần hoàn được quan sát thấy biến thể từ tính Với biên độ lần lượt là 30-70g và 1-5g. Các biến động trường bất thường được quan sát khác hình dạng khác nhau và biên độ được gọi là nhiễu loạn từ, trong đó có một số loại biến thiên từ.

Nhiễu loạn từ trường bao phủ toàn bộ Trái đất và kéo dài từ một ( cơm. 4 ) cho đến vài ngày, được gọi là thế giới bão từ, trong đó biên độ của các thành phần riêng lẻ có thể vượt quá 1000 g. Bão từ là một trong những biểu hiện của sự nhiễu loạn mạnh mẽ của từ quyển xảy ra khi các thông số của gió mặt trời thay đổi, đặc biệt là tốc độ của các hạt của nó và thành phần bình thường của từ trường liên hành tinh so với mặt phẳng hoàng đạo. Sự xáo trộn mạnh mẽ của từ quyển đi kèm với sự xuất hiện ở tầng trên của bầu khí quyển Trái đất các cực quang, nhiễu loạn tầng điện ly, tia X và bức xạ tần số thấp.

Ứng dụng thực tế hiện tượng Z.m. Dưới tác dụng của từ trường, kim từ nằm trong mặt phẳng kinh tuyến từ. Hiện tượng này đã được sử dụng từ thời cổ đại để định hướng địa hình, vẽ đường đi của tàu trên biển, trong thực hành trắc địa và khảo sát, trong các vấn đề quân sự, v.v. (cm. La bàn, La bàn ).

Việc nghiên cứu các dị thường từ tính cục bộ giúp phát hiện các khoáng chất, trước hết quặng sắt(cm. Thăm dò từ tính ), và kết hợp với các phương pháp thăm dò địa vật lý khác - để xác định vị trí và trữ lượng của chúng. Sử dụng rộng rãiđã nhận được một phương pháp điện từ để thăm dò bên trong Trái đất, trong đó độ dẫn điện của các lớp bên trong Trái đất được tính toán từ trường của bão từ, sau đó đánh giá áp suất và nhiệt độ hiện có ở đó.

Một nguồn thông tin về các tầng trên của khí quyển là các biến đổi địa từ. Nhiễu loạn từ trường, ví dụ, liên quan đến bão từ, xảy ra sớm hơn vài giờ, dưới ảnh hưởng của nó, những thay đổi xảy ra trong tầng điện ly làm gián đoạn liên lạc vô tuyến. Điều này cho phép bạn làm dự báo từ tính cần thiết để đảm bảo liên lạc vô tuyến không bị gián đoạn (dự báo thời tiết vô tuyến). Dữ liệu địa từ cũng dùng để dự đoán tình hình bức xạ trong không gian gần Trái đất trong các chuyến bay vào vũ trụ.

Độ không đổi của trường địa từ lên tới độ cao bằng vài lần bán kính Trái đất được sử dụng để định hướng và điều động tàu vũ trụ.

Trường địa từ ảnh hưởng đến sinh vật sống, thế giới thực vật và con người. Ví dụ, trong thời kỳ có bão từ, số lượng bệnh tim mạch, tình trạng bệnh nhân bị tăng huyết áp trở nên tồi tệ hơn, v.v. Nghiên cứu nhân vật ảnh hưởng điện từ lên các sinh vật sống là một trong những vấn đề mới và hướng đi đầy hứa hẹn sinh vật học.

A. D. Shevnin.

Lít.: Yanovsky B. M., Từ trường Trái đất, tập 1-2, L., 1963-64; của ông, Sự phát triển của công trình địa từ học ở Liên Xô trong những năm qua quyền lực của Liên Xô. "Izv. AN (Viện Hàn lâm Khoa học) Liên Xô, Vật lý Trái đất”, 1967, Số 11, tr. 54; Sổ tay về từ trường xen kẽ của Liên Xô, L., 1954; Không gian gần Trái đất. Số liệu tham khảo, dịch (dịch) từ tiếng Anh (tiếng Anh), M., 1966; Hiện tại và quá khứ của từ trường Trái đất, M., 1965; Braginsky S.I., Trên nền tảng của lý thuyết máy phát điện thủy từ của Trái đất, “Địa từ học và Khí học”, 1967, tập 7, số 3, tr. 401; Vật lý mặt trời-trái đất, M., 1968.

Cơm. 4. Từ kế ghi lại một cơn bão từ nhỏ: H 0, D 0, Z 0 - điểm khởi đầu của thành phần tương ứng của từ trường Trái đất; Các mũi tên chỉ hướng tham chiếu.

Cơm. 2. Bản đồ tổng cường độ trường địa từ (tính theo oersted) thời kỳ năm 1965; vòng tròn màu đen - cực từ (M.P.). Bản đồ hiển thị các dị thường từ tính trên thế giới: Brazil (B.A.) và Đông Siberia (E.-S.A.).

Cơm. 3. Sơ đồ từ trường trong dynamo thủy từ của Trái đất: NS - trục quay của Trái đất: В р - trường gần bằng trường của một lưỡng cực hướng dọc theo trục quay của Trái đất; Bj là một trường hình xuyến (cỡ hàng trăm gauss), khép kín bên trong lõi Trái đất.

Trái đất có từ trường, điều này thể hiện rõ nhất ở tác dụng của nó lên kim từ. Được treo tự do trong không gian, kim từ được lắp đặt ở bất kỳ vị trí nào theo hướng của các đường sức từ hội tụ tại các cực từ.
Các cực từ của Trái đất không trùng với các cực địa lý và dần thay đổi vị trí. TRONG thời kỳ hiện tại tọa độ địa lý các cực từ như sau: ở bán cầu bắc - 72° N. w. và 96° Tây. d., ở bán cầu nam - 70° S. w. và 150° Đ. d. Đường sức chạy từ cực này sang cực khác - kinh tuyến từ không trùng phương với các kinh tuyến địa lý, kim nam châm của la bàn không chỉ đúng hướng Bắc Nam. Góc giữa kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lý gọi là góc độ suy giảm từ tính hoặc độ suy giảm từ tính. Sự suy giảm là phía đông (dương) và phía tây (âm). Trong trường hợp đầu tiên, mũi tên lệch về phía đông của kinh tuyến địa lý, trong trường hợp thứ hai - về phía tây của kinh tuyến địa lý. Các đường nối các điểm có cùng độ vĩ - đồng vị. Các điểm nối đẳng giác có độ xích bằng 0 và được gọi là dòng đau đớn, chia Trái đất thành vùng xích vĩ phía đông và phía tây. Dòng Agonic có hình dáng phức tạp(xem bản đồ 23).

Một kim từ được treo tự do chỉ duy trì vị trí nằm ngang trên một đường thẳng đường xích đạo từ. Phía bắc của đường này, đầu phía bắc của kim nam châm càng giảm, khoảng cách tới cực từ càng ngắn. Tại cực từ của bán cầu bắc, kim trở nên thẳng đứng, với đầu phía bắc hướng xuống. Ngược lại, về phía Nam của đường xích đạo từ, đầu phía Nam của kim từ nghiêng xuống. Góc tạo bởi một kim nam châm có mặt phẳng nằm ngang, được gọi là góc nghiêng từ hoặc độ nghiêng từ tính. Độ nghiêng từ tính có thể ở phía bắc hoặc phía nam, nó thay đổi từ 0° ở xích đạo từ đến 90° ở cực từ. Những đường nối các điểm có cùng độ nghiêng là đường đẳng đẳng.
Độ lệch và độ nghiêng đặc trưng cho hướng của đường sức từ tại bất kỳ điểm nào tại một thời điểm nhất định.
Cường độ của từ trường được đặc trưng bởi căng thẳng. Đơn vị cường độ được coi là cường độ của từ trường trong đó lực tác dụng lên một đơn vị khối lượng từ tính bằng một dyne. Đơn vị đo cường độ từ trường được gọi là oersted (0,00001 oersted - gamma). Cường độ từ trường Trái đất thấp: tại xích đạo từ - 0,3-0,5 oersted, tại cực từ - 0,6-0,7. Đường dây có điện áp từ trường bằng nhau - đẳng động lực học.

Có từ trường không đổi và xen kẽ của Trái đất. Từ trường không đổi do từ tính của chính hành tinh này. Bản đồ từ tính đưa ra ý tưởng về trạng thái từ trường không đổi của Trái đất. Nhưng vì tất cả các yếu tố của từ trường trái đất (độ lệch, độ nghiêng, cường độ) thay đổi liên tục, mặc dù rất chậm nên các bản đồ chỉ giữ được độ chính xác cần thiết trong vài năm. Thông thường thẻ từ có ngày giữa năm kết thúc bằng số 0 hoặc 5, ví dụ ngày 1 tháng 7 năm 1950, 1955, 1960, 1965, v.v. Khoảng thời gian 5 năm mà thẻ từ có hiệu lực được gọi là kỷ nguyên từ tính. Bây giờ là năm 1965. Dựa trên việc phân tích các bản đồ từ tính được xây dựng cho một thời đại nhất định, các bảng hiệu chỉnh cho từ trường không đổi được biên soạn cho tương lai.
Sự phân bố hiện có của các thành phần từ tính trên mặt đất cho phép chúng ta kết luận rằng từ trường không đổi của Trái đất tương tự như từ trường của một quả cầu có từ hóa đồng đều. Các cực từ của một trường như vậy được gọi là địa lý cực từ. Tọa độ địa lý của chúng là 78°32"N và 69°9"W. dài., 78°32" N. và 110°52" E. d.
dị thường từ tính biểu hiện ở sự sai lệch giá trị của các nguyên tố từ tính trên mặt đất so với giá trị trung bình của chúng ở một vị trí nhất định. Dị thường từ tính bao trùm những khu vực rộng lớn được gọi là khu vực, ngược lại với cục bộ (cục bộ), chiếm diện tích từ vài chục đến vài chục nghìn km2. Một ví dụ về dị thường từ tính khu vực là dị thường từ Đông Siberia. Trên lãnh thổ rộng lớn Đông Siberia Sự suy giảm của phương Tây được phát hiện thay vì phương Đông. Từ trường của vùng dị thường này phân rã rất chậm theo độ cao, điều này có nghĩa là các dị thường vùng được gây ra bởi các quá trình xảy ra sâu bên trong Trái đất, có thể là trong lõi Trái đất.
Một ví dụ về dị thường cục bộ có thể là dị thường từ trường Kursk, tạo ra điện áp từ trường lớn gấp 5 lần điện áp trung bình của từ trường Trái đất. Sự bất thường thể hiện ở sự thay đổi độ nghiêng từ 0 đến 180° và độ nghiêng từ 40 đến 80°. Sự bất thường cục bộ được gây ra bởi sự hiện diện ở các lớp trên vỏ trái đất các mỏ đá từ tính và quặng. Với độ cao, từ trường của những dị thường như vậy suy giảm tương đối nhanh.
Sự tồn tại của từ trường không đổi của Trái đất được giải thích là do các sóng điện xoáy phát sinh trong lõi Trái đất (ở phần bên ngoài) do sự chuyển động liên tục của các electron tích điện mô tả các vòng tròn và vòng lặp. Những thay đổi về bản chất của những chuyển động này gây ra những thay đổi chậm trong từ trường vĩnh cửu của Trái đất - những biến động liên tục của nó.
Biến đổi Từ trường chỉ chiếm 6% tổng cường độ từ trường Trái đất. Nó được gây ra bởi sự chuyển động của các hạt tích điện trong bầu khí quyển của trái đất và được đặt chồng lên một từ trường không đổi. Trong bối cảnh của từ trường yên tĩnh, các dao động riêng lẻ - các biến thể - phát sinh. Có sự thay đổi hàng năm do chuyển động theo mùa khí quyển của Trái đất, sự biến đổi ngày đêm gắn liền với sự thay đổi của ngày và đêm, sự biến đổi của mặt trăng do thủy triều trong khí quyển. Biến thể với khoảng thời gian từ 5 đến 100 giây. và được gọi là nhịp đập, chưa có lời giải thích nào.
Bão từ- sự nhiễu loạn đặc biệt mạnh mẽ của từ trường, biểu hiện ở sự lệch nhanh chóng của kim từ so với vị trí bình thường của nó. Bão từ được gây ra bởi các tia sáng trên Mặt trời và sự xâm nhập kèm theo của các dòng hạt vào Trái đất và bầu khí quyển của nó. Ngày 23/2/1956, một vụ nổ xảy ra trên Mặt trời kéo dài vài phút và một cơn bão từ bùng phát trên Trái đất khiến hoạt động của các đài vô tuyến bị gián đoạn trong 2 giờ, đường cáp điện thoại xuyên Đại Tây Dương bị hỏng trong nhiều năm. đôi khi, v.v... Những cơn bão từ đặc biệt mạnh xảy ra nếu một dòng hạt bao phủ toàn bộ Trái đất, những cơn bão từ ít mạnh hơn được gây ra bởi những dòng chảy đi qua Trái đất.
Từ trường của Trái đất kéo dài lên tới độ cao 90.000 km. Ở độ cao 44.000 km, cường độ từ trường Trái đất giảm tỷ lệ nghịch với lập phương khoảng cách từ bề mặt Trái đất. Trong lớp từ 44.000 đến 80.000 km, từ trường không ổn định, trong đó liên tục xảy ra những dao động mạnh. Trên 80.000 km, cường độ từ trường giảm nhanh chóng, mang giá trị tồn tại trong không gian liên hành tinh. Ở khoảng cách 90.000 km tính từ bề mặt Trái đất, từ trường mất khả năng hút (bắt) các hạt tích điện. Giới hạn này được đề xuất coi là giới hạn trên vỏ khí Trái đất.
Chẳng hạn, độ lớn của từ trường Trái đất nhỏ hơn hàng trăm lần so với độ lớn của từ trường phát sinh gần một nam châm hình móng ngựa thông thường. Nhưng từ trường Trái đất có thể tích rất lớn và vì năng lượng của từ trường tỷ lệ thuận với thể tích của từ trường nên ảnh hưởng của nó đến các quá trình xảy ra trên Trái đất là rất lớn. Từ trường của Trái đất làm chệch hướng hoặc thu giữ các hạt tích điện bay từ Mặt trời hoặc được tạo ra bởi các tia vũ trụ thành các nguyên tử và phân tử không khí. Các hạt tích điện bị giữ lại dưới dạng từ trường của Trái đất vành đai bức xạ: thấp hơn, hoặc bên trong, và trên, hoặc bên ngoài.
Vành đai bức xạ bên trong kéo dài từ độ cao 2400 đến độ cao 5600 km. Nó bao gồm các proton có năng lượng tương đối cao và gây nguy hiểm ngay lập tức cho các chuyến bay vào vũ trụ. Dây đai này tương đối ổn định theo thời gian.
Vành đai bức xạ bên ngoài có cường độ bức xạ tối đa ở độ cao 20 nghìn km. Cả proton và electron đều được đăng ký trong đó. Vành đai này không ổn định theo thời gian, sự thay đổi của nó phù hợp với sự thay đổi hoạt động mặt trời. Vành đai ngoài không gây nguy hiểm ngay lập tức cho các chuyến bay vào vũ trụ. Kết quả của các chuyến bay tên lửa vào vũ trụ đưa ra lý do để giả định sự tồn tại của vành đai hạt tích điện thứ ba rất không ổn định, được gọi là " dòng điện tròn"và nằm ở độ cao 45-60 nghìn km.
Toàn bộ vùng không gian gần Trái đất trong đó có các hạt tích điện bị từ trường Trái đất bắt giữ được gọi là từ trường. Từ quyển bị giới hạn khá rõ ràng bởi từ trường. Dưới ảnh hưởng của gió mặt trời, nó có hình bầu dục.
Một hạt bị mắc vào lớp từ tính của Trái đất, quay theo hình xoắn ốc quanh một đường sức từ, di chuyển từ bán cầu này sang bán cầu kia và ngược lại, dịch chuyển sang phía đông (proton) hoặc phía tây (electron). Chuyển động của hạt tích điện tiếp tục cho đến khi nó mất đi điện tích do va chạm với các phân tử không khí. TRÊN đóng khu Chỉ những hạt có năng lượng cao mới xâm nhập vào Trái đất và tạo ra cực quang, phác thảo khu vực nơi kết thúc đường đi của các hạt tích điện đi vào khí quyển. Cực quang thường xảy ra nhất ở vùng bao quanh Trái đất ở khoảng cách xấp xỉ 23° so với các cực địa từ. Đèn cực thường đi kèm với bão từ.
Ảnh hưởng của từ trường được phản ánh trong tất cả các quá trình xảy ra trên Trái đất, nhưng cơ chế và mức độ ảnh hưởng này vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.
Theo các chuyên gia nghiên cứu từ hóa của đá cổ, hướng của đường sức từ trong quá trình lịch sử địa chất Trái đất đang thay đổi. Điều này có nghĩa là hướng của dòng điện tròn trong lõi trái đất đã thay đổi. Một sự thay đổi, và có lẽ là sự ngừng tạm thời của các dòng điện này sẽ gây ra sự thay đổi và biến mất tạm thời các đường sức từ, và do đó, “bẫy” các hạt tích điện đi đến Trái đất và hình thành các vành đai bức xạ. Trong những khoảng thời gian như vậy, bức xạ vũ trụ sẽ tới bề mặt trái đất và điều này sẽ ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình xảy ra trong phong bì địa lý và trên hết là về các quá trình xảy ra trong vật chất sống.

§ 15. Từ tính của trái đất và các yếu tố của nó. Thẻ từ

Không gian trong đó lực từ của Trái đất hoạt động được gọi là từ trường Trái đất. Người ta thường chấp nhận rằng các đường sức từ của trường Trái đất xuất phát từ cực nam và hội tụ ở phía bắc, tạo thành những đường cong khép kín.

Vị trí của các cực từ không thay đổi, tọa độ của chúng thay đổi chậm. Tọa độ gần đúng của các cực từ vào năm 1950 như sau:

Bắc - φ ~ 76°B; L ~ 96°T;

Nam - φ ~ 75°N; L ~ 150° O st .

Trục từ của Trái đất là một đường thẳng nối các cực từ, đi ra ngoài tâm Trái đất và hợp với trục quay của nó một góc khoảng 1G,5.

Cường độ từ trường Trái đất được đặc trưng bởi vectơ cường độ T, tại bất kỳ điểm nào của từ trường Trái đất đều hướng tiếp tuyến với các đường sức. Trong bộ lễ phục. 18 lực từ của trái đất tại điểm A được mô tả bằng độ lớn và hướng của vectơ AF. Mặt phẳng thẳng đứng NmAZF, trong đó có vectơ AF và do đó trục của kim từ treo tự do, được gọi là mặt phẳng của đường kinh tuyến từ. Mặt phẳng này tạo một góc RAS với mặt phẳng của kinh tuyến thực NuAZM, được gọi là độ suy giảm từ tính và được ký hiệu bằng chữ d.

Cơm. 18.

Độ lệch từ d được đo từ phần phía bắc của kinh tuyến thực về phía đông và phía tây từ 0 đến 180°. Độ lệch từ trường phía đông được gán dấu cộng và độ lệch từ trường phía tây được gán dấu trừ. Ví dụ: d=+4°, 6 hoặc d = -11°,0.

Góc NmAF tạo bởi vectơ AF với mặt phẳng chân trời thực NuAH được gọi là độ nghiêng từ tính và được ký hiệu bằng chữ v.

Độ nghiêng từ được đo từ mặt phẳng ngang hướng xuống từ 0 đến 90° và được coi là dương nếu đầu phía bắc của kim từ được hạ xuống và âm nếu đầu phía nam được hạ xuống.

Các điểm trên bề mặt trái đất mà tại đó vectơ T có dạng nằm ngang đường khép kín, vượt qua xích đạo địa lý hai lần và được gọi là đường xích đạo từ. Tổng lực từ trường mặt đất - vectơ T - có thể phân tích thành các thành phần H nằm ngang và Z thẳng đứng trong mặt phẳng kinh tuyến từ. Từ hình. 18 ta có:

H = TcosO, Z=TsinO hoặc Z = HtgO.

Các đại lượng d, H, Z và O xác định từ trường của Trái Đất tại một điểm cho trước được gọi là các yếu tố của từ trường trái đất.

Sự phân bố của các nguyên tố từ trường mặt đất trên bề mặt địa cầu thường được mô tả trên các bản đồ đặc biệt dưới dạng các đường cong nối các điểm có cùng giá trị của nguyên tố này hoặc nguyên tố khác. Những dòng như vậy được gọi là chất cô lập.Đường cong suy giảm từ tính bằng nhau - đồng vịđặt isogon trên bản đồ (Hình 19); các đường cong nối các điểm có điện áp từ bằng nhau được gọi là isodynes, hoặc đẳng động lực học.Đường cong nối các điểm có độ nghiêng từ bằng nhau - đường đẳng cự, vẽ đường đẳng đẳng trên bản đồ.

Cơm. 19.

Độ suy giảm từ tính - nhất yếu tố quan trọng do đó, để điều hướng, ngoài các biểu đồ từ tính đặc biệt, nó còn được biểu thị trên các biểu đồ dẫn đường trên biển, chẳng hạn như trên đó họ viết như thế này: “Skl. k. 16°,5 W.”

Tất cả các yếu tố từ tính của trái đất tại bất kỳ điểm nào trên bề mặt trái đất đều có thể thay đổi được gọi là các biến thể. Những thay đổi trong các yếu tố của từ trường mặt đất được chia thành định kỳ và không định kỳ (hoặc nhiễu loạn).

Những thay đổi định kỳ bao gồm những thay đổi hàng năm, hàng năm (theo mùa) và hàng ngày. Trong số này, những biến đổi hàng ngày và hàng năm là nhỏ và không được tính đến để điều hướng. Các biến thể hàng thế kỷ đại diện cho hiện tượng phức tạp với thời gian kéo dài nhiều thế kỷ. Độ lớn của sự thay đổi lâu dài trong độ lệch từ trường thay đổi theo nhiều điểm khác nhau của bề mặt trái đất trong khoảng từ 0 đến 0,2-0°.3 mỗi năm. Vì vậy, trên hải đồ, độ lệch từ trường của la bàn giảm xuống một năm cụ thể, biểu thị mức độ tăng hoặc giảm hàng năm.

Để điều chỉnh độ lệch theo năm điều hướng, bạn cần tính toán sự thay đổi của nó theo thời gian đã trôi qua và sử dụng hiệu chỉnh kết quả để tăng hoặc giảm độ lệch được chỉ ra trên bản đồ trong khu vực điều hướng.

Ví dụ 18. Chuyến đi diễn ra vào năm 1968. Độ xích vĩ của la bàn, lấy từ bản đồ, d = 11°, 5 O st được đưa ra cho năm 1960. Độ xích vĩ tăng hàng năm là 5". Giảm độ xích vĩ xuống năm 1968.

Giải pháp. Thời gian từ 1968 đến 1960 là 8 năm; thay đổi Ad = 8 x 5 = 40" ~0°.7. Độ xích vĩ của la bàn năm 1968 d = 11°.5 + 0°.7 = - 12°, 2 O st

Những thay đổi ngắn hạn đột ngột về các yếu tố từ tính của trái đất (nhiễu loạn) được gọi là bão từ, sự xuất hiện của chúng được xác định bởi ánh sáng phía bắc và số lượng vết đen mặt trời. Đồng thời, những thay đổi về xích vĩ được quan sát thấy ở các vĩ độ ôn đới lên tới 7° và ở các vùng cực - lên tới 50°.

Ở một số khu vực trên bề mặt trái đất, độ lệch khác nhau rõ rệt về độ lớn và dấu hiệu so với giá trị của nó tại các điểm liền kề. Hiện tượng này được gọi là dị thường từ tính. Bản đồ biển chỉ ra ranh giới của các khu vực dị thường từ tính. Khi đi thuyền ở những khu vực này bạn phải hết sức chú ý đến việc vận hành la bàn từ tính, vì độ chính xác của công việc bị suy giảm.

Của chúng tôi Trái đất- lớn thứ năm trong số chín hành tinh quay quanh quỹ đạo quanh Mặt trời, ngôi sao gần nhất. Mỗi giây Trái đất di chuyển được khoảng 30 km và lượt đầy đủ nó di chuyển quanh Mặt trời trong vòng một năm. Ngoài ra, Trái Đất còn tự quay quanh trục của nó giống như một cái đỉnh, thực hiện một vòng quay hoàn toàn trong 24 giờ. Trái đất không phải là một hình cầu hoàn hảo. Đường kính của nó là 12.756 km ở đường xích đạo (đường thông thường chia địa cầu thành phía Bắc và Nam bán cầu) và 12714 km ở hai cực. Chu vi Trái Đất tại xích đạo là 40.075 km.

Mặt trăng- Hàng xóm vũ trụ gần nhất của Trái đất. Đường kính của nó nhỏ hơn đường kính Trái đất khoảng bốn lần và bằng 3475 km. Đá, tạo nên Mặt trăng, có mật độ thấp hơn trên Trái đất nên Mặt trăng nặng hơn Trái đất 8 lần.

Trái Đất là hành tinh thứ ba tính từ Mặt Trời và có thành phần chủ yếu là đá.

“Bảng câu hỏi” về hành tinh của chúng ta, hay những điều chúng ta chắc chắn biết về Trái đất

Ngày nay chúng ta biết chắc chắn về hành tinh mà loài người đang sống, rằng nó bán kính trung bình là 6371 km. Tuy nhiên, trong mặt phẳng xích đạo, nó lớn hơn một chút - khoảng 6378 km, và khoảng cách từ tâm Trái đất đến cực ít hơn, gần 6357 km.

Bề mặt Trái đất là 510 triệu km2, trong đó 71% là đại dương, phần còn lại là đất liền. Có lẽ sẽ đúng hơn nếu gọi hành tinh của chúng ta là Đại dương, vì Trái đất có ít đất hơn?

Thể tích của quả địa cầu được biểu thị bằng số km khối kết thúc bằng mười hai số không. Mọi mét khối Vật chất tạo nên Trái đất nặng trung bình hơn 5,5 tấn một chút, vì vậy, nếu một người khổng lồ nào đó đặt được hành tinh này lên một quy mô khổng lồ, nó sẽ “kéo” được sáu và hai mươi mốt tấn!

Thành phần bên trong của hành tinh chủ yếu là sắt - gần 35%; sau đó đến oxy (khoảng 30%), sau đó là silicon (15%) và magiê (12%). Nhưng đây là mức trung bình.

Trong 4,6 tỷ năm tồn tại của Trái đất, lực hấp dẫn đã mang những tảng đá nặng hơn vào sâu hơn trong trái đất, đồng thời khiến những tảng đá nhẹ hơn ở gần bề mặt hơn. Việc "phân loại" này cũng được hỗ trợ bởi sức nóng ruột trái đất- ở chính giữa Trái đất, nhiệt độ từ 5000 đến 6000 ° C. Do đó, vật thể của hành tinh đã trở nên không đồng nhất và tính chất vật lý, và bởi Thành phần hóa học. Cốt lõi là cốt lõi của hành tinh; nó được bao quanh bởi một lớp phủ, và trên hết là lớp vỏ trái đất.

Hành tinh Trái đất có từ tính riêng - nó được bao quanh bởi một trường lực từ vô hình mà chúng ta không cảm nhận được mà nó tác động lên các vật liệu có chứa sắt hoặc một số kim loại khác. Bạn có thể phát hiện từ trường bằng la bàn. Kim la bàn là một nam châm mỏng, dài. Tương tác với từ trường của trái đất, nó quay và hướng về phía bắc và phía nam.

1. Đường sức từ, 2. Trái Đất

Nó thể hiện rõ nhất ở cực từ Bắc và Nam. Ở đó các đường sức từ được định hướng theo phương thẳng đứng.

Từ trường Trái đất có khả năng được điều khiển bởi lực tạo ra bởi lõi ngoài của nó, một lớp vỏ sắt nằm cách bề mặt khoảng 2.900 km. Áp suất ở độ sâu như vậy rất cao và nhiệt độ vượt quá 4000 ° C. Ở nhiệt độ này sắt ở trong trạng thái lỏng. Sự quay của Trái đất khiến các dòng sắt nóng chảy quay tròn như cái mở nút chai, chuyển động của chúng tạo ra điện, từ đó tạo ra từ trường bao quanh địa cầu và bảo vệ chúng ta khỏi các hạt năng lượng cao mà Mặt trời bắn phá Trái đất. Tuy nhiên, một số hạt bị hút vào các cực từ, gây ra các tia sáng trên bầu trời đêm - cực quang.

Từ trường lan rộng ra không gian bên ngoài và tạo thành từ quyển. Các hạt năng lượng mặt trời năng lượng cao, " gió nắng", bắn phá từ quyển và buộc nó có hình dạng giọt nước.

Những dòng năng lượng nhiệt khổng lồ bên trong Trái đất và sự quay của hành tinh quanh trục của nó buộc các khối đá bán lỏng chuyển động theo hình xoắn ốc. Những dòng điện xoắn ốc này kích thích dòng điện, tạo ra từ trường.