on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 32 гостя.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

50.9 Магнитное поле Земли, магнитные бури, северные сияния.

 Земля, как и многие другие космические тела (звезды, планеты) обладает собственным магнитным полем. Это поле играет чрезвычайную важную роль в нашей жизни. Благодаря его наличию оказалось возможным использовать магнитную стрелку, как основной навигационный прибор в течение многих столетий. Магнитное поле также защищает все живое на Земле от смертельного воздействия космических лучей, состоящих из потоков высокоэнергетичных заряженных частиц.
 Магнитное поле Земли слагается из постоянного, устойчивого поля, создаваемого магнетизмом самого земного шара, и переменного поля, обусловленного электрическим токами, текущими над земной поверхностью и в земной коре. Постоянное магнитное поле приближенно совпадает с полем магнитного диполя, или полем однородно намагниченного шара (На рис. 499 − результаты компьютерного моделирования магнитного поля Земли).


рис. 499 с сайта art.thelib.ru

 Индукция магнитного поля не постоянна на поверхности Земли, изменяясь от наибольшего значения (≈ 7 × 10−5 Тл) у полюсов, где вектор индукции направлен вертикально, до минимального значения (≈ 4 × 10−5 Тл) вблизи экватора. Здесь вектор индукции поля практически горизонтален. Суммарный магнитный момент Земли оценивается величиной порядка pm ≈ 8 × 1022 А•м2. Если предположить, что такой момент создается электрическим токами текущими по поверхности внешнего ядра земного шара (его радиус Rяд ≈ 3500 км = 3,5 × 106 м), то суммарная сила этого тока составляет величину порядка I ≈ 2 × 109 A. Ось магнитного диполя наклонена под углом близким к 11,5° к оси вращения Земли, поэтому географические и магнитные полюса Земли не совпадают. Кроме того, магнитные полюса медленно передвигаются по поверхности земли, имеются надежные доказательства того, что в геологической истории Земли направление магнитной оси несколько раз изменялось на противоположное. Отклонения конфигурации поля от поля магнитного диполя обусловлены влиянием рудных месторождений, богатых ферромагнитными минералами (например, Курская магнитная аномалия).
 До настоящего времени не существует общепризнанной теории земного магнетизма. Имеется целый ряд гипотез, пытающихся объяснить существование и свойства этого поля. По одной из этих теорий, теории «самовозбуждающегося динамо», электрические токи в ядре создаются в результате механических движений составляющего внешнее ядро жидкого вещества, обладающего высокой электропроводностью. Решение соответствующих магнитогидродинамических уравнений показывает принципиальную возможность существования таких движений, которые могут индуцировать наблюдаемое поле. Математические расчеты также показывают, что при некоторых условиях появляется неустойчивость системы, которая может объяснить обращение знака геомагнитного поля. Гипотеза самовозбуждающегося поля применяется также и для объяснения магнитного поля Солнца и других космических тел.
 Земля постоянно подвергается воздействию потоков заряженных частиц (космических лучей). Наиболее мощным источником этих частиц является Солнце. Приближаясь к Земле, эти частицы захватываются магнитным полем и движутся по спиральным траекториям в области магнитных полюсов. Там они могут проникать в атмосферу Земли и вызывать ионизацию атмосферных газов. Для земных наблюдателей эти потоки и связанные с ними области ионизации проявляются как северные сияния.
 Захват заряженных частиц магнитным полем также приводит к возникновению и постоянному обновлению радиационных поясов, существующих вокруг Земли на значительных расстояниях (до 5-6 радиусов Земли).

рис. 500 с сайта astrolab.ru

 Большие возмущения магнитного поля (достигающие 1-2 % постоянного поля), или магнитные бури, вызываются приближением к Земле потоков частиц, выбрасываемых Солнцем, во время солнечных вспышек. Громадные потоки заряженных частиц, захваченные магнитным полем изменяют состояние верхних слоем атмосферы (главным образом ионосферы), приводят к генерации ионосферных электрических токов. Вызванные ими возмущения магнитного поля могут приводить к нарушению радиосвязи, сбоям в работе электронных приборов, потере управляемости искусственных спутников Земли.
 Многие процессы в живых организмах (в том числе и человеческом) имеют электромагнитную природу, поэтому воздействие внешних магнитных полей могут оказывать влияние на самочувствие человека. Так магнитные бури могут приводить к ухудшению самочувствия некоторых чувствительных людей.