Poiché i poli magnetico e geografico della Terra non coincidono, l'ago magnetico indica la direzione nord-sud solo approssimativamente. Il piano in cui è installato l'ago magnetico è chiamato piano del meridiano magnetico di un dato luogo e la linea retta lungo la quale questo piano si interseca con il piano orizzontale è chiamata meridiano magnetico. L'angolo tra le direzioni dei meridiani magnetici e geografici è chiamato declinazione magnetica; di solito è indicato con la lettera greca. La declinazione magnetica varia da luogo a luogo sul globo.
La declinazione magnetica è chiamata occidentale o orientale, a seconda che il polo nord dell'ago magnetico devii verso ovest () o est () del piano del meridiano geografico (Fig. 229). La scala di misurazione della declinazione va da 0 a 180°. Spesso la declinazione orientale è contrassegnata da un segno "+" e quella occidentale da un segno "-".
Riso. 229. La posizione dell'ago magnetico rispetto ai punti cardinali: a) nei luoghi con declinazione magnetica orientale; b) in luoghi con declinazione magnetica occidentale
Dalla fig. 228 mostra che le linee del campo magnetico terrestre, in generale, non sono parallele alla superficie terrestre. Ciò significa che l'induzione magnetica del campo terrestre non si trova nel piano dell'orizzonte di un dato luogo, ma forma un angolo con questo piano. Questo angolo è chiamato inclinazione magnetica. L'inclinazione magnetica è spesso indicata dalla lettera. In diversi punti della Terra, l'inclinazione magnetica è diversa.
Un'idea molto chiara della direzione dell'induzione magnetica del campo magnetico terrestre in un dato punto può essere ottenuta rafforzando l'ago magnetico in modo che possa ruotare liberamente sia attorno all'asse verticale che orizzontale. Questo può essere fatto, ad esempio, utilizzando una sospensione (i cosiddetti gimbal) mostrata in Fig. 230. La freccia è posta in questo caso nella direzione dell'induzione magnetica del campo.
Riso. 230. Un ago magnetico, montato in un gimbal, è installato nella direzione dell'induzione magnetica del campo magnetico terrestre
La declinazione magnetica e l'inclinazione magnetica (angoli e ) determinano completamente la direzione dell'induzione magnetica del campo magnetico terrestre in un dato luogo. Resta da determinare il valore numerico di questa quantità. Lasciamo che l'aereo in Fig. 231 rappresenta il piano del meridiano magnetico della posizione data. Possiamo scomporre l'induzione magnetica del campo magnetico terrestre che giace su questo piano in due componenti: orizzontale e verticale. Conoscendo l'angolo (inclinazione) e una delle componenti, possiamo facilmente calcolare l'altra componente o il vettore stesso. Se, ad esempio, conosciamo il modulo della componente orizzontale , allora da un triangolo rettangolo troviamo
Riso. 231. Scomposizione dell'induzione magnetica del campo magnetico terrestre nelle componenti orizzontale e verticale
In pratica risulta essere più conveniente misurare direttamente la componente orizzontale del campo magnetico terrestre. Pertanto, molto spesso l'induzione magnetica di questo campo in un luogo o nell'altro sulla Terra è caratterizzata dal modulo della sua componente orizzontale.
Pertanto, tre grandezze: declinazione, inclinazione e valore numerico della componente orizzontale caratterizzano pienamente il campo magnetico terrestre in una data posizione. Queste tre quantità sono chiamate elementi del campo magnetico terrestre.
129.1. L'angolo di inclinazione dell'ago magnetico è di 60°. Se alla sua estremità superiore è fissato un peso di massa 0,1 g, la freccia verrà posizionata con un angolo di 30 ° rispetto all'orizzonte. Quale peso dovrebbe essere attaccato all'estremità superiore di questa freccia in modo che la freccia diventi orizzontale?
129.2. Sulla fig. 232 mostra un inclinatore, o bussola di inclinazione, un dispositivo utilizzato per misurare l'inclinazione magnetica. Si tratta di un ago magnetico montato su un asse orizzontale e dotato di un cerchio diviso in verticale per la lettura degli angoli di inclinazione. La freccia ruota sempre nel piano di questo cerchio, ma questo piano stesso può ruotare attorno all'asse verticale. Quando si misura l'inclinazione, il cerchio si trova sul piano del meridiano magnetico.
Riso. 232. Esercitare 129.2
Mostra che se il cerchio dell'inclinazione è impostato sul piano del meridiano magnetico, l'ago sarà posizionato ad un angolo rispetto al piano dell'orizzonte, uguale all'inclinazione del campo magnetico terrestre in una data posizione. Come cambierà questo angolo se ruotiamo il cerchio dell'inclinazione attorno all'asse verticale? Come verrà impostata la freccia quando il piano del cerchio inclinatore è perpendicolare al piano del meridiano magnetico? 129.3. Come si comporterà l'ago di una bussola posizionato su uno dei poli magnetici della terra? Come si comporterà la freccia di inclinazione lì?
La conoscenza accurata delle grandezze che caratterizzano il campo magnetico terrestre per quanti più punti possibili della terra è estremamente importante. È chiaro, ad esempio, che affinché il navigatore di una nave o di un aereo possa utilizzare una bussola magnetica, deve conoscere la declinazione magnetica in ogni punto del suo percorso. Dopotutto, la bussola gli mostra la direzione del meridiano magnetico e, per determinare la rotta della nave, deve conoscere la direzione del meridiano geografico.
La declinazione gli dà la correzione della bussola che deve fare per trovare la vera direzione nord-sud. Pertanto, dalla metà del secolo scorso, in molti paesi è stato condotto uno studio sistematico del campo magnetico terrestre. Più di 50 speciali osservatori magnetici, distribuiti in tutto il mondo, sistematicamente, giorno dopo giorno, conducono osservazioni magnetiche.
Al momento disponiamo di dati estesi sulla distribuzione degli elementi del magnetismo terrestre nel globo. Questi dati mostrano che gli elementi del magnetismo terrestre cambiano regolarmente da punto a punto e sono generalmente determinati dalla latitudine e longitudine di un dato punto.
Elementi di magnetismo terrestre
La terra nel suo insieme è un enorme magnete sferico. In qualsiasi punto dello spazio che circonda la Terra e la sua superficie, viene rilevata l'azione delle linee del campo magnetico. In altre parole, nello spazio circostante la Terra si crea un campo magnetico le cui linee di forza sono mostrate nella Figura 19.1. Il polo nord magnetico è al sud geografico e il sud magnetico è al nord. Il campo magnetico terrestre è orizzontale all'equatore e verticale ai poli magnetici. In altri punti della superficie terrestre, il campo magnetico terrestre è diretto ad un certo angolo.
L'esistenza di un campo magnetico in qualsiasi punto della Terra può essere stabilita utilizzando un ago magnetico. Se appendi un ago magnetico NS su un filo l(Fig. 19.2) in modo che il punto di sospensione coincida con il baricentro della freccia, quindi la freccia sarà posizionata nella direzione della tangente alla linea di forza del campo magnetico terrestre. Nell'emisfero settentrionale, l'estremità meridionale sarà inclinata rispetto alla Terra e l'asse della freccia formerà un angolo di inclinazione con l'orizzonte Q(all'equatore magnetico, l'inclinazione è 0). Il piano verticale in cui si trova l'asse della freccia è chiamato piano del meridiano magnetico. Tutti i piani dei meridiani magnetici si intersecano in linea retta NS e tracce di meridiani magnetici sulla superficie terrestre convergono ai poli magnetici n e S. Poiché i poli magnetici non coincidono con i poli geografici, l'asse della freccia devierà dal meridiano geografico.
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Si chiama declinazione magnetica l'angolo formato dal piano verticale passante per l'asse dell'ago magnetico (meridiano magnetico) con il meridiano geografico un(Fig. 19.2). Il vettore dell'intensità totale del campo magnetico terrestre può essere scomposto in due componenti: orizzontale e verticale (Fig. 19.3). Conoscere gli angoli di declinazione e inclinazione, nonché la componente orizzontale, consentirà di determinare l'intensità e la direzione dell'intensità totale del campo magnetico terrestre in un dato punto. Se l'ago magnetico può ruotare liberamente solo attorno all'asse verticale, verrà installato sotto l'influenza della componente orizzontale del campo magnetico terrestre nel piano del meridiano magnetico. Componente orizzontale, declinazione magnetica un e inclinazione Q sono chiamati elementi del magnetismo terrestre.
Campo magnetico a corrente circolare
Secondo la teoria, l'intensità del campo magnetico al centro o, creato dall'elemento lunghezza dl anello circolare con raggio R attraverso il quale scorre la corrente io, può essere determinato dalla legge Biot-Savart-Laplace
, (19.1)
e la rappresentazione vettoriale di questa legge ha la forma
.
In questa espressione: Rè il modulo del raggio vettore tratto dall'elemento conduttore dl al punto considerato del campo; 1/4 P- coefficiente di proporzionalità per scrivere la formula nel sistema di unità SI.
Nell'esempio in esame il raggio vettore è perpendicolare all'elemento corrente, ed è uguale in valore assoluto al raggio della bobina, in modo che
e
(19.2)
Il vettore dell'intensità del campo magnetico è diretto perpendicolarmente al piano del disegno, in cui i vettori e giacciono, è orientato secondo la regola del succhiello.
Tutti i vettori di campi magnetici generati in un punto o varie sezioni di un anello circolare con corrente sono dirette in una direzione, perpendicolare al piano del disegno.
Pertanto, la forza del campo risultante nel punto o può essere calcolato in questo modo:
. (19.3)
L'intensità del campo magnetico nel sistema SI è misurata in Sono.
Poiché i poli magnetico e geografico della Terra non coincidono, l'ago magnetico indica la direzione nord-sud solo approssimativamente. Il piano in cui è installato l'ago magnetico è chiamato piano del meridiano magnetico di un dato luogo e la linea retta lungo la quale questo piano si interseca con il piano orizzontale è chiamata meridiano magnetico. L'angolo tra le direzioni dei meridiani magnetici e geografici è chiamato declinazione magnetica; di solito è indicato con la lettera greca. La declinazione magnetica varia da luogo a luogo sul globo.
La declinazione magnetica è chiamata occidentale o orientale, a seconda che il polo nord dell'ago magnetico devii verso ovest () o est () del piano del meridiano geografico (Fig. 229). La scala di misurazione della declinazione va da 0 a 180°. Spesso la declinazione orientale è contrassegnata da un segno "+" e quella occidentale da un segno "-".
Riso. 229. La posizione dell'ago magnetico rispetto ai punti cardinali: a) nei luoghi con declinazione magnetica orientale; b) in luoghi con declinazione magnetica occidentale
Dalla fig. 228 mostra che le linee del campo magnetico terrestre, in generale, non sono parallele alla superficie terrestre. Ciò significa che l'induzione magnetica del campo terrestre non si trova nel piano dell'orizzonte di un dato luogo, ma forma un angolo con questo piano. Questo angolo è chiamato inclinazione magnetica. L'inclinazione magnetica è spesso indicata dalla lettera. In diversi punti della Terra, l'inclinazione magnetica è diversa.
Un'idea molto chiara della direzione dell'induzione magnetica del campo magnetico terrestre in un dato punto può essere ottenuta rafforzando l'ago magnetico in modo che possa ruotare liberamente sia attorno all'asse verticale che orizzontale. Questo può essere fatto, ad esempio, utilizzando una sospensione (i cosiddetti gimbal) mostrata in Fig. 230. La freccia è posta in questo caso nella direzione dell'induzione magnetica del campo.
Riso. 230. Un ago magnetico, montato in un gimbal, è installato nella direzione dell'induzione magnetica del campo magnetico terrestre
La declinazione magnetica e l'inclinazione magnetica (angoli e ) determinano completamente la direzione dell'induzione magnetica del campo magnetico terrestre in un dato luogo. Resta da determinare il valore numerico di questa quantità. Lasciamo che l'aereo in Fig. 231 rappresenta il piano del meridiano magnetico della posizione data. Possiamo scomporre l'induzione magnetica del campo magnetico terrestre che giace su questo piano in due componenti: orizzontale e verticale. Conoscendo l'angolo (inclinazione) e una delle componenti, possiamo facilmente calcolare l'altra componente o il vettore stesso. Se, ad esempio, conosciamo il modulo della componente orizzontale , allora da un triangolo rettangolo troviamo
Riso. 231. Scomposizione dell'induzione magnetica del campo magnetico terrestre nelle componenti orizzontale e verticale
In pratica risulta essere più conveniente misurare direttamente la componente orizzontale del campo magnetico terrestre. Pertanto, molto spesso l'induzione magnetica di questo campo in un luogo o nell'altro sulla Terra è caratterizzata dal modulo della sua componente orizzontale.
Pertanto, tre grandezze: declinazione, inclinazione e valore numerico della componente orizzontale caratterizzano pienamente il campo magnetico terrestre in una data posizione. Queste tre quantità sono chiamate elementi del campo magnetico terrestre.
129.1. L'angolo di inclinazione dell'ago magnetico è di 60°. Se alla sua estremità superiore è fissato un peso di massa 0,1 g, la freccia verrà posizionata con un angolo di 30 ° rispetto all'orizzonte. Quale peso dovrebbe essere attaccato all'estremità superiore di questa freccia in modo che la freccia diventi orizzontale?
129.2. Sulla fig. 232 mostra un inclinatore, o bussola di inclinazione, un dispositivo utilizzato per misurare l'inclinazione magnetica. Si tratta di un ago magnetico montato su un asse orizzontale e dotato di un cerchio diviso in verticale per la lettura degli angoli di inclinazione. La freccia ruota sempre nel piano di questo cerchio, ma questo piano stesso può ruotare attorno all'asse verticale. Quando si misura l'inclinazione, il cerchio si trova sul piano del meridiano magnetico.
Riso. 232. Esercitare 129.2
Mostra che se il cerchio dell'inclinazione è impostato sul piano del meridiano magnetico, l'ago sarà posizionato ad un angolo rispetto al piano dell'orizzonte, uguale all'inclinazione del campo magnetico terrestre in una data posizione. Come cambierà questo angolo se ruotiamo il cerchio dell'inclinazione attorno all'asse verticale? Come verrà impostata la freccia quando il piano del cerchio inclinatore è perpendicolare al piano del meridiano magnetico? 129.3. Come si comporterà l'ago di una bussola posizionato su uno dei poli magnetici della terra? Come si comporterà la freccia di inclinazione lì?
La conoscenza accurata delle grandezze che caratterizzano il campo magnetico terrestre per quanti più punti possibili della terra è estremamente importante. È chiaro, ad esempio, che affinché il navigatore di una nave o di un aereo possa utilizzare una bussola magnetica, deve conoscere la declinazione magnetica in ogni punto del suo percorso. Dopotutto, la bussola gli mostra la direzione del meridiano magnetico e, per determinare la rotta della nave, deve conoscere la direzione del meridiano geografico.
La declinazione gli dà la correzione della bussola che deve fare per trovare la vera direzione nord-sud. Pertanto, dalla metà del secolo scorso, in molti paesi è stato condotto uno studio sistematico del campo magnetico terrestre. Più di 50 speciali osservatori magnetici, distribuiti in tutto il mondo, sistematicamente, giorno dopo giorno, conducono osservazioni magnetiche.
Al momento disponiamo di dati estesi sulla distribuzione degli elementi del magnetismo terrestre nel globo. Questi dati mostrano che gli elementi del magnetismo terrestre cambiano regolarmente da punto a punto e sono generalmente determinati dalla latitudine e longitudine di un dato punto.
Una caratteristica del campo magnetico terrestre, come ogni campo magnetico, è la sua intensità o le sue componenti. Per scomporre un vettore in componenti, viene solitamente utilizzato un sistema di coordinate rettangolare, in cui l'asse x è orientato nella direzione del meridiano geografico (in questo caso, la direzione dell'asse x a nord è considerata positiva), l'asse y è nella direzione del parallelo (la direzione dell'asse y è considerata positiva a est). L'asse z è quindi diretto dall'alto verso il basso dal punto di osservazione (Fig. 3.8). La proiezione del vettore sull'asse x è chiamata componente settentrionale H x, la proiezione sull'asse y è la componente orientale H y e la proiezione sull'asse z è la componente verticale H z . Queste proiezioni sono generalmente etichettate rispettivamente con X, Y, Z. La proiezione su un piano orizzontale è chiamata componente orizzontale H. Il piano verticale in cui giace il vettore è chiamato piano del meridiano magnetico. Ovviamente, gli assi xez giacciono sul piano del meridiano geografico, quindi l'angolo D tra il piano del meridiano geografico e quello magnetico è chiamato declinazione magnetica. L'angolo tra il piano orizzontale e il vettore è detto inclinazione magnetica J. L'inclinazione è positiva quando il vettore è diretto verso il basso dalla superficie terrestre, come avviene nell'emisfero nord, e negativa quando è diretto verso l'alto, cioè in l'emisfero australe.
La declinazione D, l'inclinazione J, la componente orizzontale H, la X settentrionale, la Y orientale e la componente verticale Z sono detti elementi del magnetismo terrestre. Nessuno di
gli elementi del magnetismo terrestre non rimangono costanti nel tempo, ma cambiano continuamente il loro valore di ora in ora e di anno in anno. Tali cambiamenti sono chiamati variazioni degli elementi del magnetismo terrestre.
Le lente variazioni degli elementi del magnetismo terrestre sono dette secolari. Variazioni secolari degli elementi sono associate a fonti che si trovano all'interno del globo. Rapide variazioni di natura periodica hanno la loro fonte nelle correnti elettriche negli strati alti dell'atmosfera.
Il campo geomagnetico è diviso in tre parti principali:
1) il campo magnetico principale e le sue variazioni secolari, che hanno una sorgente interna nel nucleo terrestre;
2) un campo anomalo causato da una combinazione di sorgenti in un sottile strato superiore chiamato guscio magneticamente attivo della Terra;
3) un campo esterno associato a fonti esterne - sistemi attuali nello spazio vicino alla Terra.
I campi principali e anomali sono chiamati campo geomagnetico permanente. Il campo di origine esterna è chiamato campo elettromagnetico alternato, poiché non è solo magnetico, ma anche elettrico.
Il contributo del campo principale è in media superiore al 95%, il campo anomalo contribuisce per il 4% e la quota del campo esterno è inferiore all'1%.
Un modello teorico a forma di dipolo-magnete, posto al centro della Terra, crea sulla sua superficie un campo magnetico, che coincide relativamente bene con il campo geomagnetico reale.
Tuttavia, questo campo viene riprodotto in modo più accurato se tale "dipolo magnetico" viene ruotato di un angolo di 11,5° rispetto all'asse di rotazione del pianeta, e ancora più accuratamente quando viene spostato di 450 km verso l'Oceano Pacifico.
I punti di intersezione della superficie del globo con l'asse del magnete-dipolo spostato sono detti poli geomagnetici.
Pertanto, le coordinate dei poli geomagnetici non coincidono con le coordinate dei poli geografici del globo e, di conseguenza, l'equatore geomagnetico (una linea sulla superficie della Terra, per tutti i punti di cui l'inclinazione del campo del dipolo è zero) non coincide con l'equatore geografico. La posizione dei poli magnetici non è costante, ma cambia costantemente.
Vicino ai poli magnetici componente verticale assume un valore massimo di circa 49,75 A/m, e la componente orizzontale in questa regione è zero.
All'equatore magnetico, il valore della componente verticale è uguale a zero, e componente orizzontale assume il valore maggiore ( valore massimo ci vuole vicino alle Isole della Sonda, pari a circa 31.83 A/m).
Per immaginare chiaramente l'immagine della distribuzione degli elementi del magnetismo terrestre sulla superficie del globo, usano un metodo di immagine grafica: il metodo di costruzione di mappe di contorno, ad es. curve che collegano sulla mappa punti con gli stessi valori del parametro studiato del campo magnetico.
Carte magnetiche sono costruiti sia per una determinata regione che per l'intero paese e, infine, per l'intero globo. In quest'ultimo caso vengono chiamati mappe del mondo.
L'esame delle mappe di contorno del mondo e delle mappe di contorno delle singole regioni porta alla conclusione che il campo magnetico sulla superficie terrestre è la somma di diversi campi che hanno cause diverse, vale a dire:
- il campo creato dalla magnetizzazione uniforme del globo, detto dipolo (modellato dal suddetto magnete-dipolo), - ;
- il campo causato da cause interne legate all'eterogeneità degli strati profondi del globo, detto campo non dipolo (denominato anche campo delle anomalie mondiali);
– campo dovuto alla magnetizzazione delle parti superiori della crosta terrestre, – ;
– campo causato da cause esterne, – ;
– campo di variazione, le cui cause di generazione sono associate anche a sorgenti ubicate al di fuori del globo, ovverosia
La somma dei campi del dipolo e del non dipolo
forma, come notato sopra, il campo magnetico principale della Terra.
Il campo è un campo anomalo, suddiviso in un campo regionale che copre vaste aree e un campo locale limitato a piccole aree. Nel primo caso si parla di anomalia regionale, nel secondo anomalia locale.
Spesso la somma dei campi di magnetizzazione uniforme, il campo delle anomalie mondiali e il campo esterno
è chiamato campo normale. Poiché è molto piccolo e può essere praticamente trascurato, il campo normale praticamente coincide con il campo principale. Da questo punto di vista, il campo osservato, se da esso si esclude il campo delle variazioni, è la somma di normale (o principale) e anomalo:
.
Pertanto, se è nota la distribuzione del campo normale sulla superficie terrestre, è possibile determinare la parte anomala del campo magnetico.
Di solito, l'intensità del campo normale è molte volte maggiore dell'intensità delle anomalie regionali e locali. Ci sono, sebbene estremamente rare, aree della superficie terrestre,
dove queste anomalie sono vicine per intensità al campo magnetico principale della Terra. Ma tra queste aree l'area dell'anomalia magnetica di Kursk è unica, dove "sorgono" dozzine di "Everest" magnetici.
Il campo magnetico terrestre è un campo debole, e l'intensità del suo campo normale (modulo di intensità) varia a seconda delle regioni su un ampio intervallo. Quindi, ai poli, come già notato, raggiunge 49,5 A / m, nella regione di Mosca - 39,8 A / m, nell'area di Komsomolsk-on-Amur - 43,8 A / m. Raggiunge il valore più alto sul territorio del nostro paese nella regione di Irkutsk, Yakutia - 48,54 A / m, su Sakhalin - 40,59 A / m.
Attualmente si presta molta attenzione alle variazioni magnetiche, poiché, oltre al loro significato scientifico, sono interessanti come fenomeno che colpisce le attività pratiche delle persone e la loro salute. Quindi, quando si verifica variazioni di ampiezza significativa - tempeste magnetiche- la comunicazione radio è interrotta, il funzionamento di molti dispositivi tecnici si deteriora, la velocità dei processi fisiologici cambia. Ad esempio, nel luglio 1959, a seguito di una forte tempesta magnetica, le comunicazioni radio tra Europa e America furono interrotte, ci furono violazioni della segnalazione elettrica sulle ferrovie di molti paesi, fallirono anche alcuni impianti elettrici (l'isolamento dei cavi e del trasformatore gli avvolgimenti erano rotti).
È stato inoltre stabilito che gli intensi cambiamenti nel campo geomagnetico non sono indifferenti agli animali e alle piante. L'impatto delle variazioni del campo magnetico terrestre sulla salute umana è ormai indiscutibile. Così, quando la tensione in una delle città il campo magnetico è aumentato durante il giorno tre volte, i decessi sono aumentati di 1,8 volte.
Le variazioni magnetiche cambiano in giorni diversi. A volte i cambiamenti avvengono senza intoppi, obbedendo a un certo schema, a volte sono caotici, e poi i periodi, le ampiezze e le fasi delle variazioni cambiano continuamente il loro valore. Nel primo caso, le variazioni sono chiamate calme o imperturbabili e nel secondo - perturbate.
Al numero variazioni imperturbabili relazionare solare-diurno, lunare-diurno e annuale.
La parte perturbata delle variazioni del campo magnetico è costituita anche da tutta una serie di variazioni, le quali, sovrapposte tra loro, danno complessivamente oscillazioni errate di tutti gli elementi del magnetismo terrestre attorno al valore medio. Alcune di queste variazioni hanno un periodo ben definito, altre cambiano il loro periodo da un'oscillazione all'altra. Inoltre, sono previste variazioni non periodiche. Pertanto, anche le variazioni perturbate sono classificate in fluttuazioni periodiche, non periodiche e irregolari. Quelle periodiche comprendono variazioni solare-diurne perturbate con periodo di un giorno solare e oscillazioni di breve periodo, in cui il periodo varia da frazioni di secondo a decine di minuti. Di quelle non periodiche è nota una variazione detta aperiodica perturbata, che si manifesta durante le tempeste magnetiche principalmente in una variazione della componente orizzontale. Le fluttuazioni irregolari degli elementi del magnetismo terrestre rappresentano la parte principale dei disturbi magnetici.
Inoltre, esistono variazioni che non possono essere attribuite a nessuna di queste tre tipologie. Queste variazioni sono chiamate a forma di baia.
I disturbi magnetici possono essere di natura locale ed essere osservati solo in un settore limitato di longitudini e latitudini, oppure, raggiungendo un'intensità elevata, coprire tutta la terra allo stesso tempo. In quest'ultimo caso vengono chiamati tempeste magnetiche o tempeste mondiali.
È consuetudine distinguere le tempeste magnetiche con un inizio improvviso e le tempeste con un inizio graduale. Nel primo caso, sullo sfondo del calmo movimento di tutti gli elementi, si verifica un salto improvviso, che si nota entro uno o due minuti in tutte le stazioni del globo. Un tale salto si manifesta particolarmente nettamente nell'ampiezza della componente orizzontale, che aumenta di decine di gamut (un'unità fuori sistema di intensità del campo magnetico pari a cento
millesimo di un oersted; 1g \u003d 10 -5 E \u003d 0,795775 × 10 -3 A / m). Nel secondo caso, sorgono disturbi sotto forma di un graduale aumento dell'ampiezza di tutti gli elementi.
Tempeste per intensità (secondo l'ampiezza dell'ampiezza) è consuetudine dividere per debole, moderato e grande. Durante una grande tempesta le ampiezze, ad esempio, per la componente orizzontale dell'intensità del campo magnetico possono raggiungere i 3000 g ( 2,39 A/m) e altro ancora.
Sotto frequenza delle tempeste magnetiche capiscili quantità per un determinato periodo di tempo(anno, stagione, giorno). La frequenza delle tempeste magnetiche dipende da molti fattori e, soprattutto, dall'attività solare. V anni di massima attività solare frequenza delle tempeste più alta: da 23 (nel 1894) a 41 (nel 1938) temporali all'anno, e durante gli anni di minima attività solare scende a diversi temporali all'anno. Inoltre, la frequenza dei temporali dipende dal periodo dell'anno. Le tempeste si verificano spesso intorno agli equinozi.
Va notato anche uno dei modelli principali nell'aspetto delle tempeste magnetiche, vale a dire il loro Ripetibilità di 27 giorni.
Negli ultimi anni è stata stabilita anche una relazione tra tempeste magnetiche e parametri del vento solare.
Le principali caratteristiche del campo magnetico terrestre, che sono chiamati gli elementi del magnetismo terrestre, includono: forza (H t), componenti orizzontali (H) e verticali (Z) del vettore di intensità totale H t, declinazione magnetica (D) e inclinazione (I). La direzione del vettore di intensità totale determina la direzione delle linee di forza magnetiche, cioè linee in ogni punto di cui il vettore H t è diretto tangenzialmente ad esse. La declinazione magnetica è l'angolo tra la direzione del meridiano geografico e il vettore H (o la direzione del meridiano magnetico). Se l'ago magnetico devia a destra del meridiano geografico, la declinazione è chiamata orientale (o positiva), se a sinistra, la declinazione sarà occidentale (negativa). Inclinazione - ϶ᴛᴏ l'angolo tra il piano orizzontale e il vettore a piena intensità H t. Il valore di I varia da –90 0 (emisfero sud) a +90 0 (emisfero nord) e dalla Terra verso l'alto - negativo.
Gli elementi del magnetismo terrestre vengono misurati in vari punti del globo nel processo di conduzione di indagini magnetiche sulla terraferma, nei mari, negli oceani e nell'atmosfera. Il primo rilevamento magnetico in Russia fu effettuato nel 1586 ᴦ. alla foce del fiume Pechora. Nel 1917 ᴦ. c'erano già 8.000 colpi; nel periodo 1931 - 1936. è stato effettuato un rilievo magnetico generale, durante il quale sono state effettuate 12.000 misurazioni. Nel 1950 ᴦ. il numero di punti magnetometrici ha raggiunto 26.000. I risultati della misurazione sono presentati sotto forma di mappe magnetiche che riflettono in isolinee la distribuzione spaziale di un qualsiasi elemento (H, Z, D, I). La prima mappa è stata costruita da Halley (1700 ᴦ). Le mappe sono costruite per le regioni e il globo nel suo insieme in un determinato momento, la metà dell'anno (1 luglio) viene scelta come tale momento - ϶ᴛᴏ il cosiddetta epoca magnetica. Le mappe del mondo sono costruite da Inghilterra, Russia, USA. Oltre alle mappe, viene compilato un catalogo di dati magnetici.
Le isoline dei valori D sono dette isogoni. La mappa degli isogoni ricorda il corso dei meridiani: gli isogoni emergono da una regione e convergono in un'altra, quasi opposta. La differenza dai meridiani, che convergono ai poli, è che in ogni emisfero ci sono due aree di convergenza degli isogoni: una è il polo magnetico ϶ᴛᴏ, l'altra è quello geografico. Lì, i valori di D variano entro ±180 0 .
Le linee di valori uguali di I sono isocline. Le mappe isocline sono una famiglia di curve latitudinali. L'isoclina zero (equatore magnetico) fa il giro del globo vicino all'equatore, allontanandosi da esso di 15 0 nella regione dell'America del Sud. Nella regione del polo magnetico meridionale (emisfero settentrionale) I = +90 0 , nella regione del polo magnetico nord (emisfero sud) I = - 900.
Le linee di valori uguali di H e Z sono isodine. Le mappe isodine (Z) ripetono le mappe isocline: all'equatore magnetico Z = 0; ai poli Z \u003d H t \u003d 48-55 A / m. I valori della componente orizzontale Ht – H cambiano da H = 0 ai poli a H = 32 A/m all'equatore magnetico, dove H = Ht.
Le mappe degli isopore mostrano la velocità di spostamento di qualsiasi EPM. Il periodo di piena circolazione dell'EMF è di circa 2 mila anni.
