Происхождение магнитного поля Земли

Земля имеет сильное магнитное поле. Намагниченный стержень, подвешенный на нити, успокаивается в положении, при котором один его конец указывает на северный, другой-на южный магнитные полюсы Земли.

Происхождение магнитного поля Земли. При вращении Земли вокруг собственной оси жидкий слой внешнего ядра позволяет мантии и твердой коре вращаться быстрее внутреннего ядра. В результате электроны в ядре движутся относительно электронов в мантии и коре. Это движение электронов образует природное динамо, которое создает магнитное поле, аналогичное полю катушки индуктивности (1).

Магнитное поле внутри-земного происхождения составляет около 90% интенсивности магнитного поля, наблюдаемого на уровне земной поверхности. Остальные 10% обязаны своим возникновением потокам заряженных частиц, испускаемых Солнцем, а также магнетизму горных пород земной коры.

Разница в скорости вращения между жидким внешним ядром и мантией Земли создает эффект динамо-машины (АХ который генерирует магнитное поле подобно полю катушки индуктивности (Б). В действительности процесс включает в себя взаимодействие двух типов магнитных полей, и небольшие отклонения могут изменять полярность геомагнитного поля.

Магнитные аномалии у поверхности Земли обусловлены небольшими вихревыми (турбулентными) движениями в жидком ядре, которые вызывают длительные отклонения геомагнитного поля.

Это и служит причиной постепенных изменений направления на магнитный север в той или иной местности

Магнитная ось Земли под углом около 11° наклонена к ее географической оси, так что магнитные полюсы не совпадают с географическими (2). Она непрерывно меняет свой угол наклона, но настолько медленно, что на протяжении нескольких десятков тысяч лет почти сохраняет свое относительное положение.

Магнитное поле Земли подобно полю гигантского магнитного стержня, помещенного внутрь нашей планеты под небольшим углом к географической оси. Под действием магнитных полюсов Земли стрелка компаса устанавливается таким образом, что один ее конец указывает на северный магнитный полюс, другой - на южный

Интенсивность земного магнитного поля максимальна у полюсов и минимальна в экваториальных областях. Если бы геомагнитное поле точно соответствовало полю постоянного магнита, расположенного в центре Земли и ориентированного параллельно оси ее вращения, то линии одинаковой интенсивности поля следовали бы географическим параллелям, а магнитные полюсы совпадали с географическими.

В действительности ось магнитного поля совпадают с полюсами воображаемого магнита, причем ось магнитного поля не проходит через центр Земли, так что расстояния между каждой парой полюсов различны, а южный магнитный полюс расположен не точно против северного. Положение полюсов и конфигурация поля подвержены медленным изменениям

Стрелка компаса отклоняется несколько в сторону от географических Северного и Южного полюсов. Угол между географическим и магнитным меридианами, называемый магнитным склонением (3), меняется от одного района к другому. Небольшие отклонения магнитного поля Земли, вероятно, обусловлены локальными вихревыми движениями во внешнем ядре, на стыке ядра и мантии. Аналогичный эффект могут вызывать крупные тела намагниченных пород и руд в земной коре.

Склонением называется угол между направлением магнитной стрелки компаса и направлением на географический север. Силовые линии исходят из южного магнитного полюса (S) и стремятся к северному (N). Стрелки показывают направление на магнитный север по состоянию на 1955 г. Склонение обусловлено тем, что геомагнитное поле не совпадает с полем, создаваемым постоянным магнитом, ориентированным вдоль оси вращения Земли. Этот факт необходимо учитывать в навигации

Геомагнитное поле подвержено воздействию солнечного ветра-потока электрически заряженных частиц, испускаемых Солнцем (5). Попадая в наружную атмосферу Земли, эти частицы вызывают небольшие изменения магнитного поля вблизи земной поверхности, которые носят систематический (как ночные и дневные) или нерегулярный (как магнитные бури) характер.

Магнитосфера - область околоземного пространства, в пределах которой обнаруживается земное магнитное поле. Воздействие солнечного ветра-потока электрически заряженных частиц, исходящих от Солнца (А),-придает магнитосфере каплевидную форму. Солнечный ветер встречает геомагнитное поле на фронте ударной волны (1). За ним располагается турбулентная область с магнитопаузой (2)-внешней границей магнитосферы. Радиационные пояса Ван-Аллена (3) представляют собой две зоны высокой радиации: внутренний (протонный) пояс из частиц высоких энергий, образованных космическим излучением, и внешний (электронный) пояс - из электронов солнечного ветра, захваченных магнитным полем.