Действительная картина распределения магнитного поля на поверхности Земли очень сложна. Её отображают на специальных картах (См. рисунок 2.5-6.1.), на которых представляются различные величины: полная напряжённость магнитного поля, его горизонтальная составляющая, наклонение и т. д. На земной поверхности имеются 6 областей, где дипольная форма поля искажена на больших площадях; это — мировые магнитные аномалии, например положительная, аномалия в Восточной Сибири и большая отрицательная — в Бразилии. Ещё большее отличие от дипольного распределения наблюдается в региональных и локальных аномалиях.
Дипольная часть поля на поверхности Земли составляет примерно 87% всего поля: сумма всех более высоких гармоник ≈13%. Лишь гармоники очень высоких порядков имеют своим источником верхнюю части земной коры. Основная однородная часть поля и поле низких гармоник связаны с токами, протекающими в жидком проводящем ядре Земли. С удалением от поверхности Земли напряжённость поля от дипольного слагаемого убывает обратно пропорционально кубу расстояния, а вклад гармоник более высоких порядков убывает ещё быстрее. Процентное содержание дипольного поля от внутренних источников в общем поле на разных высотах приведено в таблице 2.5-6.5.
При решении ряда задач магнитное поле
Земли можно считать дипольным с указанными приближениями.
Геомагнитное поле от внутренних источников испытывает вековые вариации по значению и направлению, главная особенность которых — уменьшение магнитного момента Земли, приводящее к изменению напряжённости поля, со скоростью 3,2*10-19 А*м2 за десятилетие и систематический дрейф поля к западу со скоростью 0,15° в год. Полагают, что вековые изменения происходят в основном вследствие процессов изменения интенсивности и топологии токовых систем в проводящем ядре Земли, которые являются источником собственно магнитного поля Земли; поэтому изучение вековых вариаций относится к важнейшим средствам исследования внутреннего строения Земли. Из-за вековых вариаций возникает необходимость заново составлять магнитные карты.
Исследованиями установлено, что солнечный ветер — постоянно истекающая солнечная плазма — деформирует геомагнитное поле, сжимает его с подсолнечной стороны и уносит силовые линии полярных областей на ночную сторону, образуя магнитный шлейф Земли, длина которого не менее 100 RЗ. Постоянно действующий внешний источник магнитного поля составляют захваченные магнитным полем Земли заряженные частицы (в основном протоны). Эффект этих протонов эквивалентен действию кольцевого тока, создающего в магнитно-спокойное время магнитное поле напряжённостью (1,6…5,6)*10-2 А/м на расстоянии 3,5 RЗ и (0,8…2,4)*10-2 А/м на поверхности Земли.
Магнитное поле Земли непрерывно меняется; регистрация этих сравнительно небольших изменений осуществляется магнитными обсерваториями. В самое спокойное в отношении изменений магнитного поля время наблюдаются солнечно-суточные и лунно-суточные вариации с амплитудами 3,2*10-2 А/м и 0,8*10-2 А/м соответственно; они вызываются токами в слое Е ионосферы. В полярных областях поле никогда не бывает спокойным. Изменчивость поля в полярных областях во время магнитных бурь, охватывающих в основном полярные зоны, описывается полярными токовыми системами. В развитии магнитного возмущения и полярных сияний существенную роль приписывается процессам в магнитном шлейфе Земли на ночной стороне. Помимо указанных регулярных и иррегулярных возмущений, на магнитограммах наблюдаются короткопериодические вариации разной частоты и характерных классов. Их возникновение связывают с процессами в радиационных зонах (поясах) и граничных областях магнитосферы. Магнитные вариации всех указанных классов индуцируют токи в Земле, создавая внутреннюю часть поля.
Силовые линии магнитного поля Земли, простираясь на миллионы километров в космическом пространстве, определяют физические свойства околоземного пространства, характер протекания многих процессов в высоких слоях атмосферы и играют решающую роль в механизме воздействия солнечной корпускулярной радиации на Землю.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.