Kadangi Žemės magnetiniai ir geografiniai poliai nesutampa, magnetinė rodyklė šiaurės-pietų kryptį rodo tik apytiksliai. Plokštuma, kurioje įtaisyta magnetinė adata, vadinama nurodytos vietos magnetinio dienovidinio plokštuma, o tiesi linija, išilgai kurios ši plokštuma kertasi su horizontalia plokštuma, vadinama magnetiniu dienovidiniu. Kampas tarp magnetinio ir geografinio dienovidinio krypčių vadinamas magnetine deklinacija; įprasta jį žymėti graikiška raide. Magnetinė deklinacija įvairiose Žemės rutulio vietose skiriasi.
Magnetinė deklinacija vadinama vakarine arba rytine, priklausomai nuo to, ar magnetinės adatos šiaurinis polius nukrypsta į vakarus () ar į rytus () nuo geografinio dienovidinio plokštumos (229 pav.). Deklinacijos matavimo skalė yra nuo 0 iki 180 °. Dažnai rytų linksnis žymimas „+“ ženklu, o vakarinis – „-“.
Ryžiai. 229. Magnetinės adatos padėtis kardinalių taškų atžvilgiu: a) vietose su rytine magnetine deklinacija; b) vietose su vakarine magnetine deklinacija
Fig. 228 rodo, kad žemės magnetinio lauko linijos, paprastai kalbant, nėra lygiagrečios žemės paviršiui. Tai reiškia, kad Žemės lauko magnetinė indukcija glūdi ne tam tikros vietos horizonto plokštumoje, o sudaro tam tikrą kampą su šia plokštuma. Šis kampas vadinamas magnetiniu polinkiu. Magnetinis polinkis dažnai žymimas raide. Įvairiose Žemės vietose magnetinis polinkis yra skirtingas.
Labai aiškų Žemės magnetinio lauko magnetinės indukcijos krypties tam tikrame taške idėją galima gauti sustiprinus magnetinę adatą, kad ji galėtų laisvai suktis tiek aplink vertikalią, tiek aplink horizontalią ašį. Tai galima padaryti, pavyzdžiui, naudojant pakabą (vadinamąjį gimbalą), parodytą fig. 230. Rodyklė šiuo atveju nustatyta magnetinės lauko indukcijos kryptimi.
Ryžiai. 230. Magnetinė adata, fiksuota kardane, sumontuota žemės magnetinio lauko magnetinės indukcijos kryptimi
Magnetinė deklinacija ir magnetinis pokrypis (kampai ir) visiškai nustato žemės magnetinio lauko magnetinės indukcijos kryptį tam tikroje vietoje. Belieka nustatyti šio kiekio skaitinę reikšmę. Tegul plokštuma pav. 231 žymi šios vietos magnetinio dienovidinio plokštumą. Šioje plokštumoje esančios žemės magnetinio lauko magnetinę indukciją galime išskaidyti į dvi sudedamąsias dalis: horizontaliąją ir vertikaliąją. Žinodami kampą (polinkį) ir vieną iš dedamųjų, galime nesunkiai apskaičiuoti kitą dedamąją arba patį vektorių. Jei, pavyzdžiui, žinome horizontaliosios dedamosios modulį, tai iš stačiakampio trikampio randame
Ryžiai. 231. Žemės magnetinio lauko magnetinės indukcijos skaidymas į horizontalias ir vertikalias dedamąsias
Praktikoje patogiausia tiesiogiai išmatuoti žemės magnetinio lauko horizontalųjį komponentą. Todėl dažniausiai šio lauko magnetinė indukcija vienoje ar kitoje Žemės vietoje apibūdinama jo horizontalios dedamosios moduliu.
Taigi trys dydžiai: deklinacija, polinkis ir skaitinė horizontaliosios dedamosios reikšmė visiškai apibūdina Žemės magnetinį lauką tam tikroje vietoje. Šie trys dydžiai vadinami Žemės magnetinio lauko elementais.
129.1. Magnetinės adatos pasvirimo kampas yra 60 °. Jei prie jo viršutinio galo pritvirtintas 0,1 g svoris, rodyklė bus nustatyta 30 ° kampu horizonto atžvilgiu. Kokį svarmenį reikėtų pritvirtinti prie šios rodyklės viršutinio galo, kad rodyklė būtų horizontali?
129.2. Fig. 232 pavaizduotas inklinatorius arba polinkio kompasas – instrumentas, naudojamas magnetiniam pokrypiui matuoti. Tai magnetinė adata, pritvirtinta ant horizontalios ašies ir su vertikaliu padalintu apskritimu, skirtu nuolydžio kampams nuskaityti. Rodyklė visada sukasi šio apskritimo plokštumoje, tačiau pati ši plokštuma gali suktis aplink vertikalią ašį. Matuojant polinkį, apskritimas nustatomas magnetinio dienovidinio plokštumoje.
Ryžiai. 232. Atlikti 129.2
Parodykite, kad jei inklinatoriaus apskritimas yra nustatytas magnetinio dienovidinio plokštumoje, tada rodyklė bus nustatyta kampu su horizonto plokštuma, lygiu žemės magnetinio lauko pokrypiui šioje vietoje. Kaip pasikeis šis kampas, jei pasukime inklinatoriaus ratą aplink vertikalią ašį? Kaip bus išdėstyta rodyklė, kai inklinatoriaus apskritimo plokštuma yra statmena magnetinio dienovidinio plokštumai? 129.3. Kaip elgsis kompaso adata, padėta virš vieno iš Žemės magnetinių polių? Kaip ten elgsis polinkio rodyklė?
Tikslios žinios apie dydžius, apibūdinančius žemės magnetinį lauką, yra nepaprastai svarbūs kuo daugiau žemės taškų. Pavyzdžiui, aišku, kad tam, kad laivo ar lėktuvo navigatorius naudotų magnetinį kompasą, jis turi žinoti magnetinę deklinaciją kiekviename savo kelio taške. Juk kompasas jam nurodo magnetinio dienovidinio kryptį, o kad nustatytų laivo kursą, jis turi žinoti geografinio dienovidinio kryptį.
Deklinacija suteikia jai kompaso pataisą, kurią reikia atlikti norint rasti tikrąją šiaurės-pietų kryptį. Todėl nuo praėjusio amžiaus vidurio daugelyje šalių buvo vykdomi sistemingi Žemės magnetinio lauko tyrimai. Daugiau nei 50 specialių magnetinių observatorijų, paskirstytų visame pasaulyje, kiekvieną dieną sistemingai atlieka magnetinius stebėjimus.
Šiuo metu turime daug duomenų apie antžeminio magnetizmo elementų pasiskirstymą visame pasaulyje. Šie duomenys rodo, kad antžeminio magnetizmo elementai keičiasi iš taško į tašką reguliariai ir paprastai yra nulemti tam tikro taško platumos ir ilgumos.
Žemės magnetizmo elementai
Visa žemė yra didžiulis rutulinis magnetas. Bet kuriame Žemę supančios erdvės taške ir jos paviršiuje aptinkamas magnetinių jėgos linijų veikimas. Kitaip tariant, Žemę supančioje erdvėje sukuriamas magnetinis laukas, kurio jėgos linijos parodytos 19.1 pav. Šiaurės magnetinis polius yra pietinėje geografinėje dalyje, o pietinis magnetinis polius yra šiaurėje. Žemės magnetinis laukas yra nukreiptas horizontaliai į pusiaują, o vertikaliai į magnetinius polius. Kituose žemės paviršiaus taškuose žemės magnetinis laukas yra nukreiptas tam tikru kampu.
Magnetinio lauko egzistavimą bet kuriame Žemės taške galima nustatyti naudojant magnetinę adatą. Jei pakabinsite magnetinę adatą NS ant sriegio L(19.2 pav.), kad pakabos taškas sutaptų su rodyklės svorio centru, tada rodyklė bus nustatyta Žemės magnetinio lauko jėgos linijos liestinės kryptimi. Šiauriniame pusrutulyje pietinis galas bus pasviręs į Žemę, o rodyklės ašis bus pasvirusi su horizontu q(prie magnetinio pusiaujo pokrypis lygus 0). Vertikali plokštuma, kurioje bus rodyklės ašis, vadinama magnetinio dienovidinio plokštuma. Visos magnetinių meridianų plokštumos susikerta tiesia linija NS, o magnetinių meridianų pėdsakai Žemės paviršiuje susilieja ties magnetiniais poliais N ir S. Kadangi magnetiniai poliai nesutampa su geografiniais poliais, rodyklės ašis nukryps nuo geografinio dienovidinio.
 |
Kampas, kurį vertikali plokštuma, einanti per magnetinės adatos (magnetinio dienovidinio) ašį, sudaro su geografiniu dienovidiniu, vadinamas magnetine deklinacija. a(19.2 pav.). Suminio žemės magnetinio lauko stiprumo vektorių galima išskaidyti į dvi dedamąsias: horizontaliąją ir vertikaliąją (19.3 pav.). Žinant deklinacijos ir pokrypio kampus, taip pat horizontaliąją dedamąją, bus galima nustatyti viso Žemės magnetinio lauko stiprumo dydį ir kryptį tam tikrame taške. Jei magnetinė adata gali laisvai suktis tik aplink vertikalią ašį, tada ji bus sumontuota veikiant horizontaliajam Žemės magnetinio lauko komponentui magnetinio dienovidinio plokštumoje. Horizontalioji deklinacija, magnetinė deklinacija a ir polinkis q vadinami antžeminio magnetizmo elementais.
Apvalus srovės magnetinis laukas
Pagal teoriją magnetinio lauko stiprumas centre O sukurta ilgio elementu dl apskrito ritės spindulys R kuriuo teka srovė aš, gali būti nustatytas pagal Bio-Savard-Laplace dėsnį
, (19.1)
o šio dėsnio vektorinis vaizdavimas turi formą
.
Šioje išraiškoje: r- spindulio vektoriaus modulis, nubrėžtas iš laidininko elemento dl iki svarstomo lauko taško; 1/4 p- proporcingumo koeficientas formulės užrašymui SI vienetų sistemoje.
Nagrinėjamame pavyzdyje spindulio vektorius yra statmenas dabartiniam elementui ir absoliučia verte yra lygus kilpos spinduliui, kad
ir
(19.2)
Magnetinio lauko stiprumo vektorius nukreiptas statmenai brėžinio plokštumai, kurioje vektoriai ir guli, orientuotas pagal kardaninio taisyklę.
Visi magnetinių laukų vektoriai, sukurti taške O skirtingos apskrito kilpos su srove atkarpos, nukreiptos viena kryptimi, statmenos brėžinio plokštumai.
Todėl gauto lauko stiprumas taške O galima apskaičiuoti taip:
. (19.3)
Magnetinio lauko stiprumas SI sistemoje matuojamas Esu.
Kadangi Žemės magnetiniai ir geografiniai poliai nesutampa, magnetinė rodyklė šiaurės-pietų kryptį rodo tik apytiksliai. Plokštuma, kurioje įtaisyta magnetinė adata, vadinama nurodytos vietos magnetinio dienovidinio plokštuma, o tiesi linija, išilgai kurios ši plokštuma kertasi su horizontalia plokštuma, vadinama magnetiniu dienovidiniu. Kampas tarp magnetinio ir geografinio dienovidinio krypčių vadinamas magnetine deklinacija; įprasta jį žymėti graikiška raide. Magnetinė deklinacija įvairiose Žemės rutulio vietose skiriasi.
Magnetinė deklinacija vadinama vakarine arba rytine, priklausomai nuo to, ar magnetinės adatos šiaurinis polius nukrypsta į vakarus () ar į rytus () nuo geografinio dienovidinio plokštumos (229 pav.). Deklinacijos matavimo skalė yra nuo 0 iki 180 °. Dažnai rytų linksnis žymimas „+“ ženklu, o vakarinis – „-“.
Ryžiai. 229. Magnetinės adatos padėtis kardinalių taškų atžvilgiu: a) vietose su rytine magnetine deklinacija; b) vietose su vakarine magnetine deklinacija
Fig. 228 rodo, kad žemės magnetinio lauko linijos, paprastai kalbant, nėra lygiagrečios žemės paviršiui. Tai reiškia, kad Žemės lauko magnetinė indukcija glūdi ne tam tikros vietos horizonto plokštumoje, o sudaro tam tikrą kampą su šia plokštuma. Šis kampas vadinamas magnetiniu polinkiu. Magnetinis polinkis dažnai žymimas raide. Įvairiose Žemės vietose magnetinis polinkis yra skirtingas.
Labai aiškų Žemės magnetinio lauko magnetinės indukcijos krypties tam tikrame taške idėją galima gauti sustiprinus magnetinę adatą, kad ji galėtų laisvai suktis tiek aplink vertikalią, tiek aplink horizontalią ašį. Tai galima padaryti, pavyzdžiui, naudojant pakabą (vadinamąjį gimbalą), parodytą fig. 230. Rodyklė šiuo atveju nustatyta magnetinės lauko indukcijos kryptimi.
Ryžiai. 230. Magnetinė adata, fiksuota kardane, sumontuota žemės magnetinio lauko magnetinės indukcijos kryptimi.
Magnetinė deklinacija ir magnetinis pokrypis (kampai ir) visiškai nustato žemės magnetinio lauko magnetinės indukcijos kryptį tam tikroje vietoje. Belieka nustatyti šio kiekio skaitinę reikšmę. Tegul plokštuma pav. 231 žymi šios vietos magnetinio dienovidinio plokštumą. Šioje plokštumoje esančios žemės magnetinio lauko magnetinę indukciją galime išskaidyti į dvi sudedamąsias dalis: horizontaliąją ir vertikaliąją. Žinodami kampą (polinkį) ir vieną iš dedamųjų, galime nesunkiai apskaičiuoti kitą dedamąją arba patį vektorių. Jei, pavyzdžiui, žinome horizontaliosios dedamosios modulį, tai iš stačiakampio trikampio randame
Ryžiai. 231. Žemės magnetinio lauko magnetinės indukcijos skaidymas į horizontalias ir vertikalias dedamąsias
Praktikoje patogiausia tiesiogiai išmatuoti žemės magnetinio lauko horizontalųjį komponentą. Todėl dažniausiai šio lauko magnetinė indukcija vienoje ar kitoje Žemės vietoje apibūdinama jo horizontalios dedamosios moduliu.
Taigi trys dydžiai: deklinacija, polinkis ir skaitinė horizontaliosios dedamosios reikšmė visiškai apibūdina Žemės magnetinį lauką tam tikroje vietoje. Šie trys dydžiai vadinami Žemės magnetinio lauko elementais.
129.1. Magnetinės adatos pasvirimo kampas yra 60 °. Jei prie jo viršutinio galo pritvirtintas 0,1 g svoris, rodyklė bus nustatyta 30 ° kampu horizonto atžvilgiu. Kokį svarmenį reikėtų pritvirtinti prie šios rodyklės viršutinio galo, kad rodyklė būtų horizontali?
129.2. Fig. 232 pavaizduotas inklinatorius arba polinkio kompasas – instrumentas, naudojamas magnetiniam pokrypiui matuoti. Tai magnetinė adata, pritvirtinta ant horizontalios ašies ir su vertikaliu padalintu apskritimu, leidžiančiu nuskaityti pasvirimo kampus. Rodyklė visada sukasi šio apskritimo plokštumoje, tačiau pati ši plokštuma gali suktis aplink vertikalią ašį. Matuojant polinkį, apskritimas nustatomas magnetinio dienovidinio plokštumoje.
Ryžiai. 232. Atlikti 129.2
Parodykite, kad jei pokrypio apskritimas yra nustatytas magnetinio dienovidinio plokštumoje, tada rodyklė bus nustatyta kampu su horizonto plokštuma, lygiu Žemės magnetinio lauko pokrypiui šioje vietoje. Kaip pasikeis šis kampas, jei pasukime inklinatoriaus ratą aplink vertikalią ašį? Kaip bus išdėstyta rodyklė, kai inklinatoriaus apskritimo plokštuma yra statmena magnetinio dienovidinio plokštumai? 129.3. Kaip elgsis kompaso adata, padėta virš vieno iš Žemės magnetinių polių? Kaip ten elgsis polinkio rodyklė?
Tikslios žinios apie dydžius, apibūdinančius žemės magnetinį lauką, yra nepaprastai svarbūs kuo daugiau žemės taškų. Aišku, kad, pavyzdžiui, kad laivo ar lėktuvo navigatorius naudotų magnetinį kompasą, jis turi žinoti magnetinę deklinaciją kiekviename savo kelio taške. Juk kompasas jam nurodo magnetinio dienovidinio kryptį, o kad nustatytų laivo kursą, jis turi žinoti geografinio dienovidinio kryptį.
Deklinacija suteikia jai kompaso pataisą, kurią reikia atlikti norint rasti tikrąją šiaurės-pietų kryptį. Todėl nuo praėjusio amžiaus vidurio daugelyje šalių buvo vykdomi sistemingi Žemės magnetinio lauko tyrimai. Daugiau nei 50 specialių magnetinių observatorijų, paskirstytų visame pasaulyje, kiekvieną dieną sistemingai atlieka magnetinius stebėjimus.
Šiuo metu turime daug duomenų apie antžeminio magnetizmo elementų pasiskirstymą visame pasaulyje. Šie duomenys rodo, kad antžeminio magnetizmo elementai keičiasi iš taško į tašką reguliariai ir paprastai yra nulemti tam tikro taško platumos ir ilgumos.
Žemės magnetinio lauko, kaip ir bet kurio magnetinio lauko, charakteristika yra jo intensyvumas arba jo komponentai. Vektoriui išskaidyti į komponentus dažniausiai naudojama stačiakampė koordinačių sistema, kurioje x ašis orientuota geografinio dienovidinio kryptimi (šiuo atveju x ašis į šiaurę laikoma teigiama), y. -ašis yra lygiagrečios krypties (y ašis į rytus laikoma teigiama). Taigi z ašis nukreipta iš viršaus į apačią iš stebėjimo taško (3.8 pav.). Vektoriaus projekcija x ašyje vadinama šiaurine H x, y ašies projekcija – rytine H y, o ašies projekcija – vertikaliąja H z. Šios projekcijos paprastai žymimos atitinkamai X, Y, Z. Projekcija į horizontaliąją plokštumą vadinama horizontalia dedamoji H. Vertikali plokštuma, kurioje yra vektorius, vadinama magnetinio dienovidinio plokštuma. Akivaizdu, kad x ir z ašys yra geografinio dienovidinio plokštumoje, todėl kampas D tarp geografinio ir magnetinio dienovidinio plokštumų vadinamas magnetine deklinacija. Kampas tarp horizontaliosios plokštumos ir vektoriaus vadinamas magnetiniu polinkiu J. Pokrypis yra teigiamas, kai vektorius nukreiptas žemyn nuo žemės paviršiaus, kuris atsiranda šiauriniame pusrutulyje, ir neigiamas, kai nukreiptas aukštyn, tai yra pietinis pusrutulis.
Deklinacija D, polinkis J, horizontalusis H, Šiaurės X, Rytų Y ir vertikalioji Z vadinami antžeminio magnetizmo elementais. Nei vienas iš
Žemės magnetizmo elementai laike nepasilieka pastovūs, bet nuolat keičia savo vertę kas valandą ir kasmet. Tokie pokyčiai vadinami antžeminio magnetizmo elementų variacijomis.
Lėti antžeminio magnetizmo elementų kitimai vadinami pasaulietiniais. Senos elementų variacijos yra susijusios su šaltiniais, esančiais Žemės rutulyje. Greiti periodinio pobūdžio kitimai yra elektros srovės šaltinis aukštuose atmosferos sluoksniuose.
Geomagnetinis laukas yra padalintas į tris pagrindines dalis:
1) pagrindinis magnetinis laukas ir jo pasaulietinės variacijos, kurios turi vidinį šaltinį Žemės šerdyje;
2) anomalinis laukas, kurį sukelia šaltinių derinys ploname viršutiniame sluoksnyje, vadinamame magnetoaktyviuoju Žemės apvalkalu;
3) išorinis laukas, susijęs su išoriniais šaltiniais – srovės sistemomis artimoje žemei erdvėje.
Pagrindiniai ir anomalūs laukai vadinami pastoviu geomagnetiniu lauku. Išorinės kilmės laukas vadinamas kintamuoju elektromagnetiniu lauku, nes jis yra ne tik magnetinis, bet ir elektrinis.
Pagrindinio lauko indėlis vidutiniškai sudaro daugiau nei 95%, anomalinis laukas sudaro 4%, o išorinio lauko dalis yra mažesnė nei 1%.
Teorinis modelis dipolio magneto pavidalu, patalpintas Žemės centre, jo paviršiuje sukuria magnetinį lauką, kuris gana gerai sutampa su realiu geomagnetiniu lauku.
Tačiau šis laukas atkuriamas tiksliau, jei toks „magnetas – dipolis“ planetos sukimosi ašies atžvilgiu pasukamas 11,5° kampu, o dar tiksliau – pasislinkus 450 km link Ramiojo vandenyno.
Žemės rutulio paviršiaus susikirtimo taškai su pasislinkusio magnetinio dipolio ašimi vadinami geomagnetiniais poliais.
Todėl geomagnetinių polių koordinatės nesutampa su Žemės rutulio geografinių polių koordinatėmis ir atitinkamai su geomagnetiniu pusiauju (tiesė Žemės paviršiuje, kurios visų taškų dipolio pokrypis laukas lygus nuliui) nesutampa su geografiniu pusiauju. Magnetinių polių padėtis nėra pastovi, bet nuolat kinta.
Netoli magnetinių polių vertikalus komponentasįgauna didžiausią reikšmę, lygią apytiksliai 49,75 A/m, o horizontalusis komponentas šioje srityje lygus nuliui.
Magnetiniame pusiaujuje vertikaliojo komponento vertė lygi nuliui ir horizontalus komponentas užima didžiausią vertę ( maksimali vertė jis trunka netoli Sundos salų, lygus apytiksliai 31,83 A / m).
Siekdami aiškiai įsivaizduoti antžeminio magnetizmo elementų pasiskirstymo Žemės rutulio paviršiuje paveikslą, jie naudoja grafinį vaizdavimo būdą – izoliuotų žemėlapių konstravimo būdą, t.y. kreivės, jungiančios taškus žemėlapyje su tomis pačiomis tiriamojo magnetinio lauko parametro reikšmėmis.
Magnetinės kortelės statomi tiek šiam regionui, tiek visai šaliai ir galiausiai visam Žemės rutui. Pastaruoju atveju jie vadinami pasaulio žemėlapiai.
Išnagrinėjus pasaulio izoliuotų ir atskirų regionų izoliuotų žemėlapius, galima daryti išvadą, kad magnetinis laukas Žemės paviršiuje yra kelių laukų suma dėl įvairių priežasčių, būtent:
- tolygios Žemės rutulio įmagnetinimo sukuriamas laukas, vadinamas dipoliu (imituoja minėtu dipoliu magnetu), -;
- vidinių priežasčių sukeltas laukas, susijęs su žemės rutulio giliųjų sluoksnių nehomogeniškumu, vadinamas nedipoliu (jis dar vadinamas pasaulio anomalijų lauku);
- laukas, dėl viršutinių žemės plutos dalių įmagnetinimo, -;
- išorinių priežasčių sukeltas laukas, -;
- variacijos laukai, kurių susidarymo priežastys taip pat siejamos su šaltiniais, esančiais už Žemės rutulio, t.y.
Dipolio ir nedipolio laukų suma
kaip minėta aukščiau, sudaro pagrindinį Žemės magnetinį lauką.
Laukas yra anomalinis laukas, suskirstytas į regioninį lauką, kuris tęsiasi dideliuose plotuose, ir vietinį lauką, kuris yra apribotas mažais plotais. Pirmuoju atveju tai vadinama regionine anomalija, o antruoju – vietine anomalija.
Dažnai tolygios įmagnetinimo laukų, pasaulio anomalijų lauko ir išorinio lauko suma
vadinamas normaliu lauku. Kadangi jis yra labai mažas ir gali būti praktiškai nepaisomas, normalus laukas praktiškai sutampa su pagrindiniu lauku. Šiuo požiūriu stebimas laukas, jei iš jo neįtrauksime variacijos lauko, yra normaliojo (arba pagrindinio) ir anomalinio suma:
.
Taigi, jei žinomas normalaus lauko pasiskirstymas Žemės paviršiuje, tai galima nustatyti anomaliąją magnetinio lauko dalį.
Paprastai normalaus lauko intensyvumas yra daug kartų didesnis nei regioninių ir vietinių anomalijų intensyvumas. Nors labai retai yra žemės paviršiaus sričių,
kur šios anomalijos savo intensyvumu artimos pagrindiniam Žemės magnetiniam laukui. Bet net tarp šių svetainių unikali Kursko magnetinės anomalijos sritis kur „kyla“ dešimtys magnetinių Everestų.
Žemės magnetinis laukas reiškia silpnus laukus, o jo normalaus lauko intensyvumas (intensyvumo modulis) skiriasi priklausomai nuo regionų plačiose ribose. Taigi poliuose, kaip jau minėta, jis siekia 49,5 A / m, Maskvos srityje - 39,8 A / m, Komsomolsko prie Amūro srityje - 43,8 A / m. Didžiausią vertę mūsų šalies teritorijoje jis pasiekia Irkutsko srityje, Jakutijoje – 48,54 A/m, Sachaline - 40,59 A / m.
Šiuo metu daug dėmesio skiriama magnetinėms variacijoms, nes, be mokslinės vertės, jos domina kaip reiškinys, turintis įtakos praktinei žmonių veiklai ir sveikatai. Todėl, kai reikšmingos amplitudės kitimai – magnetinės audros- sutrinka radijo ryšys, pablogėja daugelio techninių prietaisų veikimas, keičiasi fiziologinių procesų greitis. Pavyzdžiui, 1959 m. liepos mėn. dėl stiprios magnetinės audros nutrūko radijo ryšys tarp Europos ir Amerikos, daugelio šalių geležinkeliuose buvo pastebėti elektros signalizacijos sutrikimai, net kai kurios elektros sistemos sugedo (laidų izoliacija). ir buvo sulaužytos transformatoriaus apvijos).
Taip pat nustatyta, kad intensyvūs geomagnetinio lauko pokyčiai nėra abejingi gyvūnams ir augalams. Žemės magnetinio lauko kitimo įtaka žmonių sveikatai yra neginčijama. Taigi, kai viename iš miestų įtampa magnetinis laukas per parą padidėjo tris kartus, mirčių padaugėjo 1,8 karto.
Įvairiomis dienomis magnetiniai svyravimai skiriasi. Kartais pokyčiai vyksta sklandžiai, paklusdami tam tikram modeliui, kartais jie yra chaotiški, o tada variacijų periodai, amplitudės ir fazės nuolat keičia savo reikšmę. Pirmuoju atveju variacijos vadinamos ramiomis arba netrikdomomis, o antruoju – pasipiktinusiomis.
Tarp nesutrikdomi variantai susieti dienos saulės, kasdienės mėnulio ir metinės.
Sutrikdytą magnetinio lauko variacijų dalį taip pat sudaro daugybė variacijų, kurios, viena ant kitos esančios, sudaro netaisyklingus visų antžeminio magnetizmo elementų svyravimus aplink vidutinę vertę. Kai kurie iš šių variantų turi aiškiai apibrėžtą laikotarpį, kiti keičia laikotarpį nuo vieno svyravimo iki kito. Be to, yra ir neperiodinio pobūdžio variacijų. Todėl sutrikę svyravimai taip pat skirstomi į periodinius, neperiodinius ir netaisyklingus svyravimus. Periodiniai apima sutrikusius saulės ir paros pokyčius su saulės dienos periodu ir trumpalaikius svyravimus, kurių laikotarpis svyruoja nuo sekundės dalių iki dešimčių minučių. Iš neperiodinių yra žinomas pokytis, vadinamas aperiodiniu sutrikimu, kuris magnetinių audrų metu pasireiškia daugiausia horizontalios dedamosios pasikeitimu. Nereguliarūs antžeminio magnetizmo elementų svyravimai sudaro pagrindinę magnetinių trikdžių dalį.
Be to, yra variantų, kurių negalima priskirti nė vienam iš šių trijų tipų. Šie variantai vadinami įlankomis.
Magnetiniai trikdžiai gali būti vietinio pobūdžio ir pastebimi tik ribotame ilgumos ir platumos sektoriuje arba, pasiekus didelį intensyvumą, vienu metu apima visą Žemę... Pastaruoju atveju jie vadinami magnetinės audros arba pasaulinės audros.
Įprasta atskirti magnetines audras, kurios prasideda staiga, ir audras, kurios prasideda palaipsniui. Pirmuoju atveju, ramios visų elementų eigos fone, įvyksta staigus šuolis, pastebimas per vieną ar dvi minutes visose Žemės rutulio stotyse. Šis šuolis ypač ryškus horizontalaus komponento dydžiu, kuris padidėja dešimtimis gamų (nesisteminis magnetinio lauko stiprumo vienetas, lygus šimtui
tūkstantis oersted; 1g = 10 -5 Oe = 0,795775 × 10 -3 A / m). Antruoju atveju trikdžiai atsiranda palaipsniui didėjant visų elementų amplitudei.
Audros pagal intensyvumą (pagal amplitudės dydį) įprasta dalyti iš silpnas, vidutinis ir didelis. Per didelę audrą Pavyzdžiui, magnetinio lauko stiprumo horizontaliosios komponentės amplitudės gali siekti 3000g ( 2,39 A/m) ir dar .
Pagal magnetinių audrų dažnis suprasti juos suma, priskirtina tam tikram laikotarpiui(metai, sezonas, diena). Magnetinių audrų dažnis priklauso nuo daugelio veiksnių ir, visų pirma, nuo saulės aktyvumo. V didžiausio saulės aktyvumo metų audrų dažnis yra didžiausias: nuo 23 (1894 m.) iki 41 (1938 m.) audros per metus, o minimalaus saulės aktyvumo metais nukrenta iki kelių audrų per metus. Be to, audrų dažnis priklauso nuo sezono. Audros dažniau kyla lygiadienio laikotarpiais.
Taip pat reikėtų pažymėti vieną iš pagrindinių magnetinių audrų atsiradimo dėsningumų, būtent jų 27 dienų pakartojamumas.
Pastaraisiais metais taip pat buvo nustatytas ryšys tarp magnetinių audrų ir saulės vėjo parametrų.
Pagrindinės Žemės magnetinio lauko charakteristikos, kurios vadinamos antžeminio magnetizmo elementais, yra: intensyvumas (H t), horizontalios (H) ir vertikalios (Z) bendro stiprumo vektoriaus H t dedamosios, magnetinė deklinacija (D) ir polinkis (I). Viso įtempimo vektoriaus kryptis lemia magnetinių jėgos linijų kryptį, tai yra tieses, kurių kiekviename taške vektorius H t nukreiptas į jas liestine. Magnetinė deklinacija yra kampas tarp geografinio dienovidinio krypties ir vektoriaus H (arba magnetinio dienovidinio krypties). Jei magnetinė adata nukrypsta į dešinę nuo geografinio dienovidinio, tada deklinacija vadinama rytine (arba teigiama), jei į kairę, tada deklinacija bus vakarinė (neigiama). Pasvirimas - ϶ᴛᴏ kampas tarp horizontalios plokštumos ir viso intensyvumo vektoriaus Н т. I reikšmė svyruoja nuo -90 0 (pietų pusrutulis) iki +90 0 (šiaurės pusrutulis), o aukštyn nuo Žemės yra neigiama.
Antžeminio magnetizmo elementai matuojami įvairiuose Žemės rutulio taškuose atliekant magnetinius tyrimus sausumoje, jūrose, vandenynuose ir atmosferoje. Pirmasis magnetinis tyrimas Rusijoje buvo atliktas 1586 m. prie Pečoros upės žiočių. Iki 1917 m. jau buvo 8000 šūvių; 1931–1936 m. buvo atliktas bendras magnetinis tyrimas, kurio metu atlikta 12 000 matavimų. Iki 1950 m. magnetometrinių taškų skaičius pasiekė 26 000. Matavimo rezultatai pateikiami magnetinių žemėlapių pavidalu, kurie izoliacijoje atspindi kurio nors vieno elemento (H, Z, D, I) erdvinį pasiskirstymą. Pirmąjį žemėlapį pastatė Halley (1700 ᴦ.) Žemėlapiai kuriami regionams ir visam Žemės rutui tam tikru laiko momentu, kadangi toks momentas buvo pasirinktas metų vidurys (liepos 1 d.) – vadinamasis. magnetinė epocha. Pasaulio žemėlapius kuria Anglija, Rusija, JAV. Be kortelių, sudaromas magnetinių duomenų katalogas.
D verčių kontūrai vadinami izogonais. Izogonų žemėlapis primena dienovidinių eigą: izogonai išeina iš vienos srities, susilieja į kitą, beveik priešingą. Skirtumas nuo dienovidinių, susiliejančių polių srityje, yra tas, kad kiekviename pusrutulyje yra dvi izogono konvergencijos sritys: vienas yra ϶ᴛᴏ magnetinis polius, kitas - geografinis. Ten D vertės skiriasi ± 180 0.
I lygių verčių linijos yra izoklinos. Isolininiai žemėlapiai yra platumos kreivių šeima. Nulinė izoklina (magnetinis ekvatorius) lenkia aplink Žemės rutulį netoli pusiaujo, nutoldamas nuo jo 15 0 Pietų Amerikos regione Pietų magnetinio poliaus srityje (Šiaurės pusrutulis) I = +90 0, srityje Šiaurės magnetinis ašigalis (pietų pusrutulis) I = -90 0.
Lygios H ir Z reikšmės linijos yra izodinai. Isodine (Z) žemėlapiai kartoja izoklininius žemėlapius: ties magnetiniu pusiauju Z = 0; ties poliais Z = H t = 48-55 A / m. Horizontaliojo komponento H t - H reikšmės keičiasi nuo H = 0 ties poliais iki H = 32 A / m prie magnetinio ekvatoriaus, kur H = H t.
Isoporų žemėlapiai rodo bet kurio EZM poslinkio greitį. Pilnos naudingųjų iškasenų apyvartos laikotarpis yra apie 2 tūkstančius metų.
