A Föld mágneses tere

A Föld mágneses tere vagy geomágneses tere földön belüli források által generált mágneses mező . A geomágnesesség vizsgálatának tárgya . 4,2 milliárd éve jelent meg [1] .

A Föld mágneses terének szerkezete és jellemzői

A Föld saját mágneses tere (geomágneses mezeje) a következő fő részekre osztható [2] :

fő terület,
a világ anomáliáinak mezői,
külső mágneses mező.

Fő mező

Több mint 90%-a mezőből áll, amelynek forrása a Föld belsejében, a folyékony külső magban található - ezt a részt fő-, fő- vagy normálmezőnek nevezik [3] [4] [5] . Harmonikusok sorozataként közelítjük meg - Gauss - sor , és az első közelítésben a Föld felszínéhez közel (sugarainak háromig) közel van egy mágneses dipólus mezőjéhez , vagyis úgy néz ki, mintha a földgömb egy szalagmágnes , amelynek tengelye megközelítőleg északról délre irányul [2] [6] [3] [7] [8] . Ennek a dipólusnak a középpontja el van tolva a Föld középpontjához képest, és a tengelye körülbelül 10°-os szögben hajlik a Föld forgástengelyéhez. Ugyanabban a szögben a geomágneses pólusok elkülönülnek a megfelelő földrajzi pólusoktól - a dipólus tengelyének a Föld felszínével való metszéspontjaitól [4] . Különböző időpillanatokban elfoglalt helyzetüket a mágneses tér egyik vagy másik modelljének keretein belül számítják ki, amely így vagy úgy meghatározza a Gauss-sor első három együtthatóját [3] . Ezeket a globális modelleket, mint például az International Geomagnetic Reference Field (IGRF) [9] és a World Magnetic Model (WMM) [10] , különböző nemzetközi geofizikai szervezetek állítják elő, és 5 évente validálják őket. Gauss-együtthatókat publikálnak, amelyek meghatározzák a geomágneses tér állapotára és paramétereire vonatkozó összes adatot [4] . Tehát a WMM2015 modell szerint az északi geomágneses pólus (valójában ez a mágnes déli pólusa) 80,37° É-i koordinátákkal rendelkezik. SH. és 72,62° ny D., déli geomágneses pólus - 80,37 ° D. szélesség, keleti szélesség 107,38° stb., a dipólus tengelyének dőlése a Föld forgástengelyéhez képest 9,63° [3] [11] . A Föld felszínének a mágneses tengelyre merőleges kerületét, amelyen egy egyértelműen kiegyensúlyozott mágnestű abszolút vízszintes marad, mágneses egyenlítőnek nevezzük .

A világ anomáliáinak mezői

A Föld mágneses mezejének valódi erővonalai, bár átlagosan közel állnak a dipólus erővonalaihoz, eltérnek tőlük a felszínhez közeli földkéregben lévő mágnesezett kőzetek jelenlétével kapcsolatos lokális szabálytalanságokban . Emiatt a földfelszínen egyes helyeken a térparaméterek nagymértékben eltérnek a közeli területek értékeitől, úgynevezett mágneses anomáliákat képezve [2] [4] [7] [8] . Ezek egymásra helyezhetők, ha az őket előidéző mágnesezett testek különböző mélységekben helyezkednek el [5] .

A mágneses mezők létezése a Föld külső héjának kiterjedt helyi területein ahhoz a tényhez vezet, hogy a valódi mágneses pólusok - olyan pontok (vagy inkább kis területek), amelyekben a mágneses erővonalak abszolút függőlegesek - nem esnek egybe a geomágnesessel. míg nem magán a Föld felszínén fekszenek, alatta pedig [4] [3] [6] . A mágneses pólusok egykori koordinátáit a geomágneses tér különféle modelljei keretein belül is kiszámítják úgy, hogy iteratív módszerrel megtalálják a Gauss-sor összes együtthatóját. Így a jelenlegi WMM-modell szerint 2015-ben az északi mágneses pólus az é. sz . 86°-nál volt. szélesség, 159° ny D., és a déli - 64 ° D. szélesség, keleti 137° [3] . A jelenlegi IGRF12 modell értékei kissé eltérnek: 86,3°N. szélesség, 160° ny az északi sarkon 64,3°D szélesség, 136,6° K a déli [11] .

Ennek megfelelően a mágneses tengely - a mágneses pólusokon áthaladó egyenes - nem halad át a Föld középpontján, és nem az átmérője [6] [7] .

Az összes pólus helyzete folyamatosan változik - a geomágneses pólus a földrajzi pólushoz viszonyítva precesszál, körülbelül 1200 éves periódussal [2] .

A 21. század elején az északi mágneses pólus elmozdulási sebessége 15 km/évről 55 km/évre ( 2 mm/s ) nőtt [12]

Külső mágneses tér

A földfelszínen kívül, annak légkörében elhelyezkedő áramrendszerek formájában lévő források határozzák meg [2] [4] . A légkör felső részén (100 km és afeletti) - az ionoszférában - molekulái ionizálódnak, sűrű hideg plazmát képezve, amely magasabbra emelkedik, ezért a Föld magnetoszférájának egy része az ionoszféra felett, legfeljebb három távolságra terjed. sugarát plazmaszférának nevezzük . A plazmát a Föld mágneses tere tartja, de állapotát a napszéllel való kölcsönhatás – a napkorona plazmaáramlása – határozza meg [ 13 ] .

Így a Föld felszínétől nagyobb távolságban a mágneses tér aszimmetrikus, mivel a napszél hatására torzul: a Nap felől összenyomódik, a Nap felőli irányban pedig felveszi. "farok", amely több százezer kilométerre nyúlik el, túllépve a Hold pályáján [2] . Ez a sajátos "farkú" forma akkor fordul elő, amikor a napszél plazmája és a naptestek áramlása a Föld magnetoszférája körül áramlik – a Föld-közeli világűr egy olyan régiója, amelyet továbbra is a Föld mágneses tere irányít, nem pedig a Nap és más bolygóközi források. [2] [4] [7] [ 8] ; a bolygóközi tértől a magnetopauza választja el , ahol a napszél dinamikus nyomását a saját mágneses mezejének nyomása egyensúlyozza ki. A magnetoszféra szubszoláris pontja átlagosan 10 R ⊕ földsugár távolságra van ; gyenge napszél esetén ez a távolság eléri a 15-20 R ⊕ értéket , és a Földön a mágneses zavarok időszakában a magnetopauza túlléphet a geostacionárius pályán (6,6 R ⊕ ) [2] . A hosszúkás farok az éjszakai oldalon körülbelül 40 R⊕ átmérőjű és több mint 900 R⊕ hosszú ; kb. 8 R ⊕ távolságból kiindulva egy lapos semleges réteg részekre osztja, amelyben a térindukció közel nulla [2] [4] [7] [8] .

A geomágneses mező az indukciós vonalak sajátos konfigurációja miatt mágneses csapdát hoz létre a töltött részecskék - protonok és elektronok - számára. Hatalmas számot fog be és megtart belőlük, így a magnetoszféra a töltött részecskék egyfajta tárolója. Teljes tömegük különböző becslések szerint 1 kg és 10 kg között mozog. Ezek alkotják az úgynevezett sugárzási övet , amely a sarki régiók kivételével minden oldalról lefedi a Földet. Feltételesen két részre oszlik - belső és külső. A belső öv alsó határa mintegy 500 km magasságban található, vastagsága több ezer kilométer. A külső öv 10-15 ezer km magasságban található. A sugárzási öv részecskéi a Lorentz-erő hatására összetett periodikus mozgásokat végeznek az északi féltekéről a déli féltekére és fordítva, miközben lassan azimutban mozognak a Föld körül. Az energiától függően néhány perctől egy napig terjedő idő alatt teljes körforgást hajtanak végre a Föld körül [7] .

A magnetoszféra nem engedi, hogy a kozmikus részecskék áramlatai elérjék a Földet [8] . Farkában azonban a Földtől nagy távolságra a geomágneses tér ereje, és ezáltal védő tulajdonságai is gyengül, és a napplazma egyes részecskéi lehetőséget kapnak a magnetoszférába való bejutásra és a sugárzás mágneses csapdáira. övek. A farok tehát színhelyül szolgál a kicsapódó részecskék patakjainak kialakulásához, amelyek aurórákat és aurális áramlatokat okoznak [2] . A poláris régiókban a napplazma áramlásának egy része a Föld sugárzási övéből behatol a légkör felső rétegeibe, és oxigén- és nitrogénmolekulákkal ütközve gerjeszti vagy ionizálja azokat, majd a gerjesztetlen állapotba való fordított átmenet során oxigénatomok bocsátanak ki. fotonok λ = 0,56 μm és λ \u003d 0,63 μm, míg az ionizált nitrogénmolekulák a rekombináció során kiemelik a spektrum kék és lila sávját. Ugyanakkor megfigyelhetők az aurorák, különösen dinamikusak és fényesek a mágneses viharok idején . A magnetoszférában a napszél sűrűségének és sebességének növekedése és a naptevékenység növekedése által okozott zavarok során jelentkeznek [8] [7] .

Mezőbeállítások

A Föld mező mágneses indukciós vonalainak helyzetét egy olyan mágneses tű adja meg, amely úgy van rögzítve, hogy szabadon foroghasson a függőleges és a vízszintes tengely körül is (például kardán felfüggesztésben ). ), - a Föld felszínéhez közeli minden ponton meghatározott módon, ezen vonalak mentén van elhelyezve.

Mivel a mágneses és a földrajzi pólusok nem egyeznek, a mágneses tű csak megközelítőleg jelzi az észak-déli irányt. A függőleges síkot, amelybe a mágnestű beépítjük, az adott hely mágneses meridiánjának síkjának, az egyenest pedig, amely mentén ez a sík a Föld felszínével metszi, mágneses meridiánnak [6] [8] . Így a mágneses meridiánok a Föld mágneses erővonalainak vetületei a Föld felszínére, amelyek az északi és déli mágneses póluson konvergálnak [14] . A mágneses és a földrajzi meridián iránya közötti szöget mágneses deklinációnak nevezzük . Lehet nyugati (gyakran "-" jellel jelölve) vagy keleti ("+" jel), attól függően, hogy a mágnestű északi pólusa nyugatra vagy keletre tér el a földrajzi meridián függőleges síkjától [6] [7] [8] .

Továbbá a Föld mágneses mezejének vonalai általában véve nem párhuzamosak a felszínével. Ez azt jelenti, hogy a Föld mezőjének mágneses indukciója nem egy adott hely horizontjának síkjában fekszik, hanem egy bizonyos szöget zár be ezzel a síkkal - ezt nevezik mágneses inklinációnak [6] [8] . Csak a mágneses egyenlítő pontjain áll közel nullához - egy nagykör kerülete egy olyan síkban, amely merőleges a mágneses tengelyre [3] .

A mágneses deklináció és a mágneses inklináció meghatározza a Föld mezőjének mágneses indukciójának irányát az egyes helyeken. És ennek a mennyiségnek a számértéke megtalálható, ismerve a mágneses indukciós vektor dőlését és egyik vetületét - a függőleges vagy vízszintes tengelyen (az utóbbi a gyakorlatban kényelmesebbnek bizonyul). Így ez a három paraméter - mágneses deklináció, inklináció és a mágneses indukciós vektor (vagy a mágneses térerősség vektor ) abszolút értéke - teljes mértékben jellemzi az adott helyen lévő geomágneses teret. Rendkívül fontos pontos ismereteik a Föld lehető legtöbb pontjára vonatkozóan [6] [8] . Speciális mágneses térképeket állítanak össze az iránytű segítségével történő tájékozódáshoz szükséges izogonokkal (azonos deklinációjú vonalak) és izoklinekkel ( azonos dőlésszögű vonalak) [8] . $\mathbf {B}$ $\mathbf {H}$

A Föld mágneses mezejének intenzitása átlagosan 25-65 µT (0,25-0,65 gauss ) között mozog, és erősen függ a földrajzi elhelyezkedéstől [3] . Ez körülbelül 0,5 Oe (40 A / m ) átlagos térerősségnek felel meg [2] . A mágneses egyenlítőn értéke körülbelül 0,34 Oe , a mágneses pólusokon pedig körülbelül 0,66 Oe. Egyes területeken (mágneses anomáliák) az intenzitás meredeken növekszik: a Kurszk mágneses anomália területén eléri a 2- t Oe [7] .

A Föld mágneses dipólusmomentuma 2015-ben 7,72⋅10 25 G cm³ (vagy 7,72⋅10 22 A m²) volt, ami az elmúlt évtizedek átlagában évi 0,007⋅10 25 G cm³ -rel csökkent [11] .

A Föld mágneses mezejének természete

J. Larmor először 1919-ben próbálta megmagyarázni a Föld és a Nap mágneses mezejének létezését [19] a dinamó koncepciójának javaslatával , amely szerint az égitest mágneses terét a dinamó alatt tartják fenn. elektromosan vezető közeg hidrodinamikus mozgásának hatása. Azonban 1934-ben T. Cowling [20] bebizonyította a tengelyszimmetrikus mágneses tér hidrodinamikus dinamómechanizmussal történő fenntartásának lehetetlenségére vonatkozó tételt . És mivel a legtöbb vizsgált égitestet (főleg a Földet) axiálisan szimmetrikusnak tekintették, ez alapján feltételezhető volt, hogy a mezőjük is tengelyirányban szimmetrikus lesz, és akkor ennek az elvnek megfelelő létrehozása e szerint lehetetlen. tétel [21] . Még Albert Einstein is szkeptikus volt egy ilyen dinamó megvalósíthatóságát illetően, tekintettel arra, hogy nem léteznek egyszerű (szimmetrikus) megoldások. Csak jóval később derült ki, hogy nem minden axiális szimmetriájú egyenlet, amely a mágneses tér létrehozásának folyamatát írja le, rendelkezik tengelyirányban szimmetrikus megoldással, és az 1950-es években. nem szimmetrikus megoldásokat találtak [21] [16] .

Azóta sikeresen kidolgozták a dinamóelméletet, és ma a Föld és más bolygók mágneses mezejének eredetének legáltalánosabban elfogadott és legvalószínűbb magyarázata egy öngerjesztett dinamómechanizmus, amely egy elektromos áram létrehozásán alapul. vezetőnek, amint az ezen áramok által generált és felerősített mágneses térben mozog. A szükséges feltételek a Föld magjában jönnek létre : a folyékony külső magban , amely döntően vasból áll, 4-6 ezer kelvin nagyságrendű, kiváló áramot vezet, konvektív áramlások jönnek létre, amelyek hőt vonnak el a szilárd testből. belső mag (amely a radioaktív elemek bomlása vagy a látens hő felszabadulása miatt keletkezik a belső és a külső mag határán lévő anyag megszilárdulása során , ahogy a bolygó fokozatosan lehűl). A Coriolis-erők ezeket az áramlásokat jellegzetes spirálokká csavarják, és az úgynevezett Taylor-oszlopokat alkotják . A rétegek súrlódása miatt elektromos töltést kapnak, hurokáramokat képezve. Így létrejön egy áramrendszer, amely egy vezető áramkör mentén kering a vezetőkben, amelyek egy (kezdetben jelen lévő, bár nagyon gyenge) mágneses térben mozognak, mint egy Faraday-korongban . Mágneses teret hoz létre, amely az áramlások kedvező geometriájával felerősíti a kezdeti mezőt, ez pedig felerősíti az áramerősséget, és az erősítési folyamat a Joule-hő miatti veszteségekig folytatódik, amelyek az áramerősség növekedésével nőnek, egyensúlyba kerül. a hidrodinamikus mozgások következtében beáramló energia [15] [22] [17] [23] . Feltételezték, hogy a dinamót precessziós vagy árapály-erők gerjeszthetik, vagyis az energiaforrás a Föld forgása, de a legelterjedtebb és legfejlettebb hipotézis szerint ez még mindig termokémiai konvekció [18] .

Matematikailag ezt a folyamatot a [17] [18] [24] magnetohidrodinamikai indukciós egyenlet írja le.

{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t))=\mathbf {\nabla } \times (\mathbf {u} \times \mathbf {B} )+\eta \mathbf { \nabla } ^{2}\mathbf {B}

ahol u a folyadék áramlási sebessége, B a mágneses indukció , η = 1/μσ a mágneses viszkozitás (mágneses diffúziós együttható), σ a folyadék elektromos vezetőképessége , és μ a mágneses permeabilitás , amely az ilyen magas maghőmérséklet gyakorlatilag megegyezik μ 0 - vákuumáteresztő képességgel. A jobb oldalon lévő első tag a mágneses tér kialakulásának, a második pedig annak elnyomásának felel meg. u=0 esetén (dinamó nélkül) ennek az egyenletnek a megoldása egy olyan mező, amely 6⋅10 4 év múlva teljesen kialszik [24] .

A teljes leíráshoz azonban szükséges egy magnetohidrodinamikai egyenletrendszer felírása. A Boussinesq -közelítésben (amelyben az ún. szekuláris hűtést figyelmen kívül hagyjuk, és a folyadék összes fizikai jellemzőjét állandónak feltételezzük, kivéve az Arkhimédész-erőt , amely figyelembe veszi a hőmérséklet-különbségek miatti sűrűségváltozásokat és az általános eset, a fényelemek koncentrációja), ez [17] [18] [24] :

A Navier-Stokes egyenlet , amely a forgás és a mágneses tér együttes hatását kifejező kifejezéseket tartalmazza:

\rho _{0}\left({\frac {\partial \mathbf {u} }{\partial t))+\mathbf {u} \cdot \mathbf {\nabla } \mathbf {u} \ jobb)=-\nabla P+\rho _{0}\nu \mathbf {\nabla } ^{2}\mathbf {u} +\rho {\bar {\mathbf {g} }}-2\rho _{ 0}\mathbf {\Omega } \times \mathbf {u} +\mathbf {J} \times \mathbf {B}

Itt ρ a sűrűség, ν a kinematikai viszkozitás , az „effektív” nyomás, figyelembe véve a centrifugális erőt (bár egyes modellekben azt feltételezik, hogy elhanyagolható), a gravitációs erő (R 0 a külső mag), Ω a köpeny forgásának szögsebessége , feltételezve, hogy egyenlő a belső mag forgási sebességével, az áramsűrűség az Ampère -törvény szerint , a "0" index mindenhol a határértékeket jelöli a külső magról. Az egyenlet bal oldala az egységnyi térfogatra jutó lendület deriváltja, vagyis a ρ 0 V érték időbeli deriváltja, amelyet a folyadék mozgása magával ragad; a jobb oldal azoknak az erőknek az összege, amelyek ezt az impulzusváltozást okozzák: nyomásgradiens , viszkozitás , gravitáció ( Arkhimédész-erő ), forgás ( Coriolis-erő ) és mágneses tér ( Lorentz-erő ) [17] . $P=p-{\frac {\rho _{0}}{2}}|\mathbf {\Omega } \times \mathbf {r} |^{2}$ ${\displaystyle {\bar {\mathbf {g} }}=g_{0}{\frac {\mathbf {r} }{R_{0))))$ $\mathbf {J} ={\frac {1}{\mu }}\nabla \times \mathbf {B}$

A Föld forgása a geomágneses tér kialakulásának egyik legfontosabb tényezője, mechanizmusa hasonló a Föld légkörében zajló folyamatokhoz, ami az északi féltekén az óramutató járásával ellentétes és ezzel ellentétes légtömegek örvényléséhez vezet . a déli féltekén - ciklonok és anticiklonok . A magban a konvekciós áramlások hasonló örvénylése ahhoz a tényhez vezet, hogy az egyes turbulens konvekciós mozgások nagy léptékű (sebességingadozásokra átlagolva) tüköraszimmetriát kapnak, és együtt makroszkopikus léptékű dinamó keletkezéséhez vezetnek az elektromotor hatására. az átlagos mágneses mező mentén, nem pedig arra merőlegesen irányított erő (amelyet a valós mező lehetséges statisztikai realizációihoz képesti átlagolásával határoznak meg) , ahol ε az EMF, α pedig az arányossági együttható, ami miatt ezt a mechanizmust nevezték alfa hatás [23] [25] . Általános esetben α egy tenzor , azonban a tükör antiszimmetria pszeudoszkalárist ad , amit ez a képlet megkövetel, mivel ε valódi vektor , B pedig pszeudovektor [26] . A kizárólag α-effektuson alapuló dinamót α 2 -dinamónak nevezzük, mivel hatását két, ezt az együtthatót tartalmazó tag szorzata fejezi ki [24] - szinte stacionárius tér jellemzi, amely kis rövid távú eltéréseket tapasztal. (a Föld esetében több száz éves nagyságrendben) és hosszú távú teljes inverziók (a Föld esetében egymillió éves nagyságrendben). Lehetséges egy omega-effektus hatású mechanizmus is (amely jelentősebb a Nap számára, mint a Föld számára, de szükséges a geomágneses inhomogenitások megfigyelt eltolódásának természetének magyarázatához) - ez egy sebességgradienssel mért differenciális forgás, amely poloidális ( a meridiánok mentén megnyúlt, B S ) mágneses térből a bolygó vezető magjában megbúvó toroidális (a párhuzamosok mentén kiterjesztett, B T ) mezőt hoz létre. Az alfa-effektus lezárja a generálási ciklust – a toroidális mező poloidálissá alakítása a negatív helicitással jellemezhető örvények miatt (ezt a jellemzőt az arány fejezi ki, és közvetlenül összefügg az α értékével) az északi féltekén és pozitív a déli féltekén. Félgömb: a konvekciós hengerekben felszálló és leszálló áramlások B T -vonalakat nyújtanak és fordítanak S irányba [27] [21] [16] [18] . Az ilyen sémát általában αω-effektusnak nevezik , változó mezőket ad, és egyben B T >>B S , míg az α 2 -mechanizmus esetében ezek a komponensek összehasonlíthatóak (kísérletileg a mai napig csak durva becslés a |B S |<|B T |<100|B S |). És ha csak az alfa hatás lehet a poloidális mező forrása, akkor mindkettő lehet a toroid mező forrása, és ha mindkettő jelentős mértékben hozzájárul, a megfelelő mechanizmust néha α 2 ω-ként jelölik. A mágneses dinamó elméleti modelljei többsége α 2 típusú . Mindkét esetben az alfa és az omega hatások, a Cowling-tétel [17] [24] korlátai így megszűnnek . Vannak azonban olyan áramlási geometriák, amelyeknél szintén lehetetlen a dinamó (például tisztán toroid sebességmező [24] [28] ), ugyanakkor bizonyos körülmények között nulla összörvénységgel is lehetséges. és nulla helicitás; más hatások is lehetségesek, ami a mágneses térrel párhuzamos emf megjelenéséhez vezet [26] . $\langle \mathbf {\varepsilon } \rangle =\alpha \langle \mathbf {B} \rangle$ $\mathbf {u} \cdot \mathbf {\nabla } \times \mathbf {u}$ $\mathbf {\nabla } \times \mathbf {u}$

Az energiamegmaradás törvényét kifejező hőegyenlet :

{\frac {\partial T}{\partial t))+\mathbf {u} \cdot \mathbf {\nabla } T=\kappa \mathbf {\nabla } ^{2}T+\epsilon

ahol T a hőmérséklet, κ = k/(ρc p ) a termikus diffúzió (hődiffúzió együtthatója), k a hővezető képesség , c p a közeg fajhője állandó nyomáson. Az utolsó tag, ε, arányos a folyadékban oldott különböző források (például radioaktív bomlás) által termelt hőmennyiség egységnyi tömegére vonatkoztatva. Azokban a modellekben, amelyek nem csak a hő, hanem az anyag átadását is figyelembe veszik , a megfelelő hasonló egyenletet a ξ változóra írják fel - a könnyű elemek tömeghányada (ezek feltételezik, hogy ezek a kén és az oxigén ) az összetételben. sejtmag:

{\frac {\partial \xi }{\partial t))+\mathbf {u} \cdot \mathbf {\nabla } \xi =\kappa _{\xi }\mathbf {\nabla } ^{ 2}\xi +\epsilon _{\xi }

ahol κ ξ a (molekuláris) diffúziós együttható . A legtöbb dinamós modellben azonban az egyszerűség kedvéért a hőmérséklet-különbség és a könnyű elemek koncentrációja egyetlen változóban van összevonva, amely a felhajtóerőért felelős.

Folytonossági egyenlet :

\mathbf {\nabla } \cdot \mathbf {u} =0

Gauss tételének is érvényesnek kell lennie.

\mathbf {\nabla } \cdot \mathbf {B} =0

Végül az állapotegyenlet ; a különböző modellek különböző formákat használnak, pl.

\rho =\rho _{0}\left[1-\alpha (T-T_{0})\right]

ahol α a lineáris hőtágulási együttható (a jelölés megegyezik az alfa-effektus egyenletében szereplő arányossági tényezővel). Általános esetben, ha a tömegátadást figyelembe vesszük, szögletes zárójelben szerepel egy kifejezés is . Itt , . $\alpha _{\xi }(\xi -\xi _{0})$ $\alpha =-{\frac {1}{\rho }}\left({\frac {\partial \rho }{\partial T}}\right)_{P,\xi }$ $\alpha _{\xi }=-{\frac {1}{\rho }}\left({\frac {\partial \rho }{\partial \xi }}\right)_{P,T }$

Természetesen az áramlási sebesség, a mágneses tér és a hőmérséklet-különbség határfeltételei is szükségesek, és sok függ attól, hogy ezeket egy adott modellben hogyan állítják be. A legnagyobb szórás a hő- és anyagáramlással kapcsolatban a belső és a külső mag, valamint a külső mag és a köpeny határán jelentkezik, és a köpeny és a benne zajló folyamatok lemeztektonikából adódó heterogenitása játszik szerepet. jelentős szerepet [17] [18] [29] , ami fontos, hogy nagyságrendekkel lassabban halad, mint a magban, ami nagymértékben megnehezíti a probléma komplex elemzését.

Kényelmesebb ezt az egyenletrendszert dimenzió nélküli formában megoldani, bevezetve a hossz, idő, sebesség, mágneses tér stb. jellemző mennyiségeit; akkor a következő dimenzió nélküli paramétereket fogják tartalmazni [17] [18] [30] :

Paraméter	Képlet	Meghatározás	Érték a Föld magjában	jegyzet
Bemeneti paraméterek
Rayleigh-szám	$Ra={\frac {g_{0}\alpha \beta _{0}R_{0}^{3}}{\nu \kappa }}$ , ahol β 0 a hőmérsékleti gradiens a külső mag határán (r=R 0 -nál ). A modelltől függően más definíciók is léteznek: ${\frac {g_{0}\alpha \beta _{0}D}{\Omega \kappa ))$ (D a külső mag vastagsága), ${\frac {g_{0}\alpha Q_{0}}{2k\kappa \Omega }}$ ( a teljes hőáram), ${\displaystyle Q_{0}=4\pi R_{0}^{2}\kappa \beta _{0))$ ${\frac {g_{0}\alpha \beta _{1}R_{0}^{2}}{\eta \Omega }}$ (β 1 a hőmérsékleti gradiens a belső és a külső mag határán) stb. [17]	a felhajtóerő és a viszkozitás intenzitásának aránya, amely meghatározza a rendszer rendelkezésére álló energia mennyiségét a konvekció megvalósításához: a hőátadás konvekciós mechanizmusa érvényesül a hővezető képességgel szemben, ha Ra nagyobb egy bizonyos kritikus értéknél	10 24 -10 30 , a meghatározástól függően [17] [24]
Ekman szám	${\displaystyle E={\frac {\nu }{2\Omega R_{0}^{2))))$	viszkozitás (belső súrlódás) és Coriolis-erő aránya: kisebb érték gyorsabb forgásnak felel meg, és fordítva	10-15 _
Prandtl szám , valamint (tömegátviteli engedéllyel) a Prandtl tömegszámot is	$Pr={\frac {\nu }{\kappa }}$ , ${\displaystyle Pc={\frac {\nu }{\kappa _{\xi ))))$	a viszkózus és termikus, azaz a kinematikai viszkozitás és a termikus diffúzió jellemző diffúziós idejének aránya	~10 -1	feltehetően a turbulens diffúzió dominálásakor minden Prandtl-szám 1-re hajlik, bár a mag turbulenciájának kérdését még nem vizsgálták eléggé
Mágneses Prandtl szám	$Pm={\frac {\nu }{\eta }}$	a mágneses és viszkózus, azaz mágneses erők jellemző diffúziós idejének aránya a belső súrlódási erőkhöz	10-6 _
Taylor szám	$Ta=\left({\frac {2\Omega R_{0}^{2}}{\nu }}\right)^{2}={\frac {1}{E^{2}} }$	kapcsolat a Coriolis-erő és a viszkózus súrlódási erők között
Módosított Rayleigh-szám	$Ra_{M}={\frac {\alpha \beta _{0}g_{0}R_{0}^{2}}{2\Omega \kappa }}=E\cdot Ra$	kapcsolat az Archimedes-erő és a Coriolis-erő között
Ekman mágneses szám	$E_{M}={\frac {\eta }{2\Omega R_{0}^{2}}}={\frac {E}{Pm}}$	a forgási periódus és a mágneses kölcsönhatás jellemző idejének aránya
A mágneses és termikus diffúziós együttható aránya	$q={\frac {\kappa }{\eta }}={\frac {Pm}{Pr}}$		1,7⋅10 -5 [24] , 2⋅10 -7 [17]
Számított értékek
Mágneses Reynolds-szám	$Rm={\frac {u_{0}R_{0}}{\eta }}$ , ahol u 0 a jellemző áramlási sebesség. Helyileg minden ponton a mennyiséget a következőképpen határozzuk meg $Rm={\frac {\|\mathbf {u} \times \mathbf {B} \|}{\|\eta \mathbf {\nabla } \times \mathbf {B} \|))$	a karakterisztikus kinetikus idő aránya a mágneses diffúzió együtthatójához, azaz a mágneses indukcióhoz és diffúzióhoz	10 2-10 3 [ 17] [ 30 ] [24]	A dinamó csak az Rm küszöbérték elérésekor lehetséges, vagyis azzal a feltétellel, hogy a mágneses tér energianövekedésének intenzitása a dinamónak a Lorentz-erővel szembeni munkája következtében − u •( J × B ) meghaladja a μ 0 ηJ 2 értéket, a mágneses energia hővé disszipációjának intenzitását , — ez Rm>1-nek felel meg, de ez messze nem elegendő: az -u •( J × B ) érték ne legyen mindig negatív [17] . Néha az alfa- és az omega-hatás mágneses Reynolds-számait is bevezetik e mechanizmusok hozzájárulásának jellemzésére [24] . $Rm_{\alpha }={\frac {\alpha R_{0}}{\eta }}$ $Rm_{\omega }={\frac {\omega R_{0}^{2}}{\eta }}$
Elsasser szám	${\displaystyle \Lambda ={\frac {B_{0}^{2}}{2\Omega \eta \mu _{0}\rho _{0))))$ , ahol B 0 a mágneses tér jellemző értéke,	kapcsolat a Lorentz-erő és a Coriolis-erő között	$O$ (tíz)	dimenzió nélküli egységekben 1-gyel egyenlő mágneses tér esetén egyenlő 1-gyel
Rossby szám	$Ro={\frac {u_{0}}{\Omega R_{0}}}$	a tehetetlenségi erő és a Coriolis-erő aránya	10-6 _

Ez a parciális differenciálegyenletrendszer bonyolultsága miatt csak pontosan numerikusan oldható meg, és technikailag is csak viszonylag nemrégiben jelent meg ilyen lehetőség. A numerikus szimuláció feladata annak kiderítése, hogy a megoldás leírja-e a geomágneses tér megfigyelt dinamikáját [17] . A megoldás eredményeként kapott mágneses térnek képesnek kell lennie arra, hogy tovább gerjesztsen olyan áramokat, amelyek mágneses teret hoznak létre stb. A nehézség a belső magról, különösen a konvekciót okozó hőforrásokról való információhiányban rejlik [23]. . Nagy nehézségeket okoz a kisméretű szerkezetek leírása és az ezekre vonatkozó jellemzők kiszámítása, például a mag felületén 10 cm (akár 10 m) vastagságú Ekman-réteg sugara. 3500 km [17] . Az E és Pm dimenzió nélküli paraméterek kivételes kicsisége, és fordítva, az Rm nagy értéke még mindig elérhetetlen numerikus szimulációkban [18] .

E tekintetben 1995-ben áttörést értek el a japán [32] és az Egyesült Államok [33] [31] csoportjai . Ettől a pillanattól kezdve számos numerikus szimuláció eredménye kielégítően reprodukálja a geomágneses tér minőségi jellemzőit a dinamikában, beleértve a megfordításokat is [16] [34] . A referenciamodellt hat tudományos csoport 90-es évek végén végzett munkájának összesített eredményének tekintik. [35] , ahol a kulcsdimenzió nélküli paramétereket Ra=10 5 , E=10 −3 , Pr=1, Pm=5 értéknek feltételeztük, ami nagyon távol áll a valós értékektől, de fontos, hogy ezen belül mégis , van egy stabil megoldás, és széles körben használják más módszerek pontosságának felmérésére [18] .

A pontos numerikus megoldás helyett azonban lehetőség van az eredeti nemlineáris probléma főbb jellemzőit nagyjából tükröző, alacsony rendű közönséges differenciálegyenlet-rendszer felépítésére, hogy a rendszer viselkedését a rendszer viselkedése szempontjából közelítsük . dinamikus rendszerelmélet [30] [16] . Lehetőség van a rendszer viselkedésének analitikus értékelésére is az aszimptotikus határban [18] [21] . Ez lehetővé teszi a dinamó különböző üzemmódjainak szimulálását, a paraméterek közötti kapcsolat elemzését [24] .

A dinamóeffektus kísérleti vizsgálata is óriási nehézségekkel jár, mivel laboratóriumi körülmények között természetesen rendkívül nehéz reprodukálni a Föld vagy más csillagászati objektumok - csillagok és bolygók - belsejében kialakult körülményeket. A fő probléma a kísérletileg hozzáférhető folyadékokat jellemző mágneses Prandtl-szám kicsinysége [26] [18] . Ezért a 20. század közepe óta a hidromágneses dinamónak mindössze három sikeres megvalósítását hajtották végre tudományos csoportok Rigában [36] [37] , Karlsruheban [38] és Cadarache -ban [39] [40] , és szigorúan véve , egyik sem tekinthető a természetes folyamat közvetlen analógjának [26] . Jelenleg a Maryland Egyetemen folynak a legnagyobb tanulmányok folyékony nátrium felhasználásával és a Wisconsin Egyetemen , ahol forró plazmán szimulálják a dinamó előállításához szükséges feltételeket [41] .

A modern geomágnesesség problémája az úgynevezett New core paradoxon [42] A hagyományos dinamóelmélet keretében szilárd belső magra van szükség az önfenntartó mágneses tér létrehozásához. A 2010-es évek elején azonban tanulmányok kimutatták, hogy a szilárd mag csak körülbelül 1,5 milliárd évvel ezelőtt alakulhatott ki [43] [44] , míg a mágneses tér már 3,4 milliárd évvel ezelőtt létezett [45] , sőt egyes adatok szerint 4,2 éve is. milliárd évvel ezelőtt [46] , vagyis nem sokkal magának a bolygónak a kialakulása után. Következésképpen vagy a szilárd mag mégis jóval korábban kialakult [47] [48] , vagy a korai szakaszban a dinamó valamilyen más mechanizmus szerint valósult meg [49] [50] , például egyes tudósok úgy vélik [51] , hogy a paradoxon magyarázható egy nagy hőátadás a magból és egy kisebb a köpenyből (ebben az esetben a hőkonvekció már a szilárd mag kialakulása előtt is lehetséges), azonban még a megváltozott hővezetőképességi értékek sem teljesen megmagyarázza a paradoxont. Olyan hipotéziseket is kidolgoznak, hogy a Föld mágneses terét létezésének korai szakaszában egy ásványi anyag - szilícium-dioxid [52] vagy magnézium-oxid [53] kristályosodása biztosítja . 2017-től nyitott marad a szilárd mag és a mágneses tér korának kérdése a korai geológiai periódusokban [34] .

Változások a Föld mágneses terének

A magmás kőzetek által a Curie-pont alá hűlt maradék mágnesezettség vizsgálata a Föld mágneses mezejének ismételt megfordulását jelzi , az óceáni kéreg sávos mágneses anomáliáiban , párhuzamosan az óceánközépi hátságok tengelyeivel . Így a Föld mágneses mezejében az elmúlt 180 millió év során bekövetkezett összes változást az óceáni kéregben rögzítik. Az óceáni gerincek különböző oldalain azonos mágnesezettségű területek összehasonlításával megállapítható, hogy ezek a területek mikor kezdtek el divergálni.

A Föld mágneses pólusainak elmozdulása

Először 1831-ben határozták meg a mágneses pólus koordinátáit az északi féltekén, ismét - 1904-ben, majd 1948-ban és 1962-ben, 1973-ban, 1984-ben, 1994-ben; a déli féltekén - 1841-ben, ismét - 1908-ban [54] . A mágneses pólusok eltolódását 1885 óta regisztrálják. Az elmúlt 100 év során a déli féltekén a mágneses pólus közel 900 km-t mozdult el [55] és belépett a Déli óceánba [56] . A legfrissebb adatok [57] a sarkvidéki mágneses pólus állapotáról (a kelet-szibériai világ mágneses anomáliája felé haladva a Jeges-tengeren keresztül ) azt mutatták, hogy 1973 és 1984 között 120 km, 1984 és 1994 között több mint 150 km volt. Bár ezek az adatok számítottak, az északi mágneses pólus mérései megerősítik őket.

1831 után, amikor először rögzítették az oszlop helyzetét, 2019-re a pólus már több mint 2300 km-rel eltolódott Szibéria felé, és gyorsulással halad tovább. Sebessége a 2000-es évi 15 km-ről 2019-re évi 55 km-re nőtt. Az ilyen gyors sodródás a Föld mágneses terét használó navigációs rendszerek gyakoribb kiigazításának szükségességét jelenti, például az okostelefonok iránytűiben vagy a hajók és repülőgépek tartalék navigációs rendszereiben [58] .

A Föld mágneses mezejének intenzitása csökken, és egyenetlenül. Az elmúlt 22 évben átlagosan 1,7%-kal, egyes régiókban - például az Atlanti-óceán déli részén - 10%-kal csökkent. A mágneses tér erőssége helyenként az általános trenddel ellentétben még nőtt is.

A pólusok mozgásának felgyorsulása (átlagosan 3 km/év) és mozgásuk a mágneses pólusváltás folyosói mentén (ezek a folyosók több mint 400 paleoinverzió azonosítását tették lehetővé) azt sugallja, hogy a pólusok e mozgását meg kell határozni. nem kirándulásnak, hanem a Föld mágneses mezejének újabb megfordításának tekintik [59] .

Ezt támasztja alá a csúcsok (a magnetoszférában északon és délen poláris rések) nyitási szögének jelenlegi növekedése is, amely az 1990-es évek közepére elérte a 45°-ot. A napszél, a bolygóközi tér és a kozmikus sugarak sugárzó anyaga a kitágult repedésekbe rohanva behatolt, aminek következtében nagyobb mennyiségű anyag és energia kerül a sarki régiókba, ami a sarki sapkák további felmelegedéséhez vezethet. .

Geomágneses koordináták ( McIlwain koordináták )

A kozmikus sugárzás fizikában széles körben alkalmazzák a geomágneses tér meghatározott koordinátáit, amelyeket Carl McIlwain tudósról neveztek el , aki először javasolta alkalmazásukat [60] , mivel ezek a részecskék mágneses térben történő mozgásának invariánsain alapulnak. A dipólustér egy pontját két koordináta (L, B) jellemez, ahol L az úgynevezett mágneses shell , vagy McIlwain paraméter ( angolul L-shell, L-value, McIlwain L-parameter ), B a mágneses mezőindukció (általában Gs -ben ). Az L értéket általában a mágneses héj paramétereként veszik, ami megegyezik a valódi mágneses héj átlagos távolságának a Föld középpontjától a geomágneses egyenlítő síkjában és a Föld sugara között. [61]

Kutatástörténet

Néhány évezreddel ezelőtt az ókori Kínában ismerték, hogy a mágnesezett tárgyak egy bizonyos irányban helyezkednek el, különösen az iránytű tűje mindig egy bizonyos helyet foglal el a térben. Ennek köszönhetően az emberiség már régóta használhat ilyen nyilat (iránytűt) a nyílt tengeren a parttól távol történő navigálásra. Kolumbusz Európából Amerikába tartó útja (1492) előtt azonban senki sem fordított különös figyelmet egy ilyen jelenség tanulmányozására, mivel az akkori tudósok úgy vélték, hogy ez a nyílnak a Sarkcsillag általi vonzása miatt következik be. . Európában és a környező tengerekben az iránytűt akkoriban szinte a földrajzi meridián mentén helyezték el. Amikor átkelt az Atlanti-óceánon, Kolumbusz észrevette, hogy Európa és Amerika között körülbelül félúton az iránytű csaknem 12 ° -kal nyugatra eltért. Ez a tény azonnal kétségekre adott okot a nyílnak a sarkcsillag általi vonzásáról szóló korábbi hipotézis helyességével kapcsolatban, lendületet adott az újonnan felfedezett jelenség komoly tanulmányozásának: a Föld mágneses mezőjével kapcsolatos információkra a navigátoroknak volt szükségük. Ettől a pillanattól kezdve megindult a földi mágnesesség tudománya, megkezdődtek a mágneses deklináció , vagyis a földrajzi meridián és a mágnestű tengelye közötti szög, vagyis a mágneses meridián elterjedt mérése. 1544-ben Georg Hartmann német felfedezett egy új jelenséget: a mágneses tű nemcsak eltér a földrajzi meridiántól, hanem a gravitációs középpont által felfüggesztve hajlamos a vízszintes síkkal bizonyos szöget bezárni, amelyet mágnesesnek neveznek. dőlésszög [5] .

Ettől a pillanattól kezdve, az elhajlás jelenségének tanulmányozásával együtt, a tudósok elkezdték tanulmányozni a mágneses tű dőlését is. José de Acosta ( a geofizika egyik megalapítója Humboldt szerint ) története című művében (1590) először a négy vonal elméletével foglalkozott mágneses deklináció nélkül. Leírta az iránytű használatát, az eltérés szögét, a mágneses és az északi sark közötti különbséget, valamint az egyik pontról a másikra való eltérések ingadozását, azonosított nulla eltérésű helyeket, például az Azori -szigeteken [62 ] .

A megfigyelések eredményeként azt találták, hogy mind a deklináció, mind a dőlés különböző értékekkel rendelkezik a Föld felszínének különböző pontjain. Ugyanakkor pontról pontra történő változásaik valamilyen összetett mintának engedelmeskednek. Kutatásai lehetővé tették Erzsébet angol királynő udvari orvosának és William Gilbert természetfilozófusnak , hogy 1600-ban „On the Magnet” („De Magnete”) című könyvében felvesse azt a hipotézist, hogy a Föld egy mágnes, amelynek pólusai egybeesnek a földrajzi pólusok. Más szavakkal, W. Gilbert úgy vélte, hogy a Föld tere hasonlít egy mágnesezett gömb mezőjéhez. W. Hilbert kijelentését egy bolygónk modelljével végzett kísérletre alapozta, amely egy mágnesezett vasgolyó és egy kis vasnyíl. Hipotézise melletti fő érv, Gilbert úgy vélte, hogy az ilyen modellen mért mágneses dőlés majdnem megegyezik a Föld felszínén megfigyelt dőléssel. A Föld deklinációja és a modellben szereplő deklináció közötti eltérést Gilbert a kontinensek mágnestűre gyakorolt eltérítő hatásával magyarázta. Bár sok később megállapított tény nem esett egybe Hilbert hipotézisével, az mind a mai napig nem veszített jelentőségét. Helyesnek bizonyult Hilbert alapgondolata, hogy a földi mágnesesség okát a Föld belsejében kell keresni, valamint az a tény, hogy első közelítésben a Föld valóban egy nagy mágnes, ami egy egyenletesen mágnesezett golyó [5]. .

1634-ben Henry Gellibrand angol csillagász megállapította, hogy London mágneses deklinációja az idő múlásával változott. Ez volt az első feljegyzett bizonyíték a világi eltérésekre - a geomágneses mező összetevőinek átlagos éves értékeinek rendszeres (évről évre) változására [5] [62] .

M. V. Lomonoszov 1759-ben „Beszéd a tengeri útvonal nagy pontosságáról” című jelentésében értékes tanácsokat adott az iránytű leolvasásának pontosságának növelésére. A földi mágnesesség tanulmányozásához állandó pontok (obszervatóriumok) hálózatának megszervezését javasolta szisztematikus mágneses megfigyelések elvégzésére; az ilyen megfigyeléseket a tengeren is széles körben kell végezni. Lomonoszov ötlete a mágneses obszervatóriumok megszervezéséről csak 60 évvel később valósult meg Oroszországban [62] .

A deklinációs és hajlásszögek határozzák meg a Föld mágneses mezejének intenzitásának térbeli irányát, de számértékét nem tudják megadni. A XVIII. század végéig. Az intenzitás nagyságának mérésére azért nem került sor, mert nem ismerték a mágneses tér és a mágnesezett testek közötti kölcsönhatás törvényeit. Csak miután 1785-1789. Charles Coulomb francia fizikus megalkotta a róla elnevezett törvényt , és megjelent az ilyen mérések lehetősége. A 18. század végétől a deklináció és inklináció megfigyelésével párhuzamosan megkezdődtek a vízszintes komponens széleskörű megfigyelései, amely a mágneses térerősség vektorának vízszintes síkra vetítése (a deklináció és inklináció ismeretében számítani is lehet a teljes mágneses térerősség vektor értéke) [5] .

Carl Gauss német matematikusé az első elméleti munka arról, hogy mi alkotja a Föld mágneses terét, vagyis mekkora és mekkora az erősségének iránya a Föld felszínének egyes pontjain . 1834-ben matematikai kifejezést adott a feszültség összetevőire a koordináták függvényében - a megfigyelési hely szélessége és hosszúsága. Ezzel a kifejezéssel meg lehet találni a földfelszín minden pontjára a földmágnesesség elemeinek nevezett összetevők értékeit. Gaussnak ez és más munkái képezték az alapot, amelyre a földi mágnesesség modern tudományának építménye épül [5] . 1839-ben különösen bebizonyította, hogy a mágneses mező nagy része a Földből jön ki, és az értékek kis, rövid eltéréseinek okát a külső környezetben kell keresni [62] .

1831-ben az angol sarkkutató, John Ross felfedezte az északi mágneses pólust a kanadai szigetvilágban - azt a területet, ahol a mágneses tű függőleges helyzetet foglal el, vagyis a dőlésszög 90 °. 1841-ben pedig James Ross (John Ross unokaöccse) elérte a Föld másik mágneses pólusát , amely az Antarktiszon található [62] .

Lásd még

Jegyzetek

↑ Amerikai tudósok azt találták, hogy a Föld mágneses tere 700 millió évvel idősebb a gondoltnál . Letöltve: 2015. augusztus 2. Az eredetiből archiválva : 2015. augusztus 3.. (határozatlan)
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Edward Kononovich. A Föld mágneses tere . http://www.krugosvet.ru/ . Enciklopédia a világ körül: Univerzális népszerű tudományos online enciklopédia. Letöltve: 2017-04-26. Az eredetiből archiválva : 2009. március 21. (határozatlan)
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Geomagnetizmus Gyakran Ismételt Kérdések . https://www.ngdc.noaa.gov/ngdc.html _ National Center for Environmental Information (NCEI). Letöltve: 2017. április 23. Az eredetiből archiválva : 2019. április 2..
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 A. I. Djacsenko. A Föld mágneses pólusai . - Moszkva: A Moszkvai Matematikai Folyamatos Oktatási Központ Kiadója, 2003. - 48 p. - ISBN 5-94057-080-1 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 A. V. Vikulin. VII. A Föld geomágneses tere és elektromágnesessége // Bevezetés a Föld fizikába. Tankönyv az egyetemek geofizikai szakterületei számára. - A Kamcsatkai Állami Pedagógiai Egyetem kiadója, 2004. - 240 p. — ISBN 5-7968-0166-X .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 Elektromosság és mágnesesség // Alapfokú fizika tankönyv / szerk. G.S. Landsberg . - 16. - Fizmatlit, 2016. - T. 2. - 488 p. - ISBN 978-5-9221-1610-7 , 978-5-9221-1501-8.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 V.V. Zhilko, L.G. Markovich. 47. A Föld mágneses tere. A Föld sugárzási övei // Fizika: tankönyv. pótlék a 11. évfolyamra. Általános oktatás intézmények oroszul. lang. képzés 12 éves tanulmányi idővel (alap és haladó). - Minszk: Nar. Asveta, 2008. - S. 189-192.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino. A Föld mágneses tere. A Föld sugárzási övei // Fizika a középiskolában: elmélet. Feladatok. Tesztek: Proc. ellátást nyújtó intézmények részére általános. környezetek, oktatás / Szerk. K. S. Farino. - Minszk: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - S. 356-359.
↑ Nemzetközi geomágneses referenciamező . http://www.iugg.org/ . Geodéziai és Geofizikai Nemzetközi Unió (2014. december 22.). Letöltve: 2017-04-26. Az eredetiből archiválva : 2017. május 1.
↑ A mágneses világmodell . https://www.ngdc.noaa.gov/ngdc.html _ National Center for Environmental Information (NCEI). Letöltve: 2017. április 26. Az eredetiből archiválva : 2017. április 30.
↑ 1 2 3 Mágneses északi , geomágneses és mágneses pólusok . http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/ . World Data Center for Geomagnetism, Kiotó. Letöltve: 2017. április 27. Az eredetiből archiválva : 2019. február 9..
↑ Az északi mágneses sark Szibéria felé hajlik. Mit jelent? . Letöltve: 2021. november 23. Az eredetiből archiválva : 2021. november 23. (határozatlan)
↑ D.L. Gallagher. A Föld plazmagömbje . NASA. Letöltve: 2017. április 23. Az eredetiből archiválva : 2017. január 22..
↑ Mágneses meridián (elérhetetlen link) . Szószedet.ru . Természettudományi szótár. Letöltve: 2010-07-20. Archiválva az eredetiből 2012. január 21-én. (határozatlan)
↑ 1 2 Hogyan hoz létre mágneses teret a Föld magja? (nem elérhető link) . USGS GYIK . Egyesült Államok Geológiai Szolgálata. Letöltve: 2017. április 30. Az eredetiből archiválva : 2015. január 18.. (határozatlan)
↑ 1 2 3 4 5 Nigel Weiss. Dinamók bolygókban, csillagokban és galaxisokban (angol) // A&G. - 2002. - június 1. ( 43. kötet , 3. szám ). - P. 3,9-3,14 . - doi : 10.1029/2000RG000102 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Kono, M. és P. H. Roberts. Friss geodinamó szimulációk és a geomágneses mező megfigyelései // Reviews of Geophysics. - 2002. - T. 40 , sz. 4 . - S. 4-1 - 4-53 . - doi : 10.1029/2000RG000102 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Chris A. Jones. Bolygómágneses mezők és folyadékdinamók // A folyadékmechanika éves áttekintése. — Éves Szemle , 2011. — 20. évf. 43 . - P. 583-614 .
↑ Larmor, J. Hogyan válhat mágnessé egy forgó test, például a Nap // A British Association jelentései. - 1919. - T. 87 . - S. 159-160 .
↑ Cowling T. A napfoltok mágneses tere // A Royal Astronomical Society havi értesítései . - Oxford University Press , 1934. - Vol. 94 . - P. 39-48 . - doi : 10.1093/mnras/94.1.39 . - Iránykód .
↑ 1 2 3 4 Popova E. P. A dinamómodellek aszimptotikus vizsgálatának modern eredményei // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 2016. - június ( 186. kötet , 6. szám ). - S. 577-596 . - doi : 10.3367/UFNr.2016.02.037727 . (Orosz)
↑ Bakulin P. I., Kononovich E. V., Moroz V. I. 131. § A Föld mágneses tere, aurorák és sugárzási övek. Napi és földi jelenségek kommunikációja // Általános csillagászat pálya. - 4. - Moszkva: Nauka, 1977. - 544 p.
↑ 1 2 3 David P. Stern. Az önfenntartó dinamó a Föld magjában: A Föld mágnesességének eredete . Oktatási webhelyek a csillagászatról, fizikáról, űrrepülésről és a Föld mágnesességéről . Letöltve: 2017. április 30. Az eredetiből archiválva : 2015. április 17..
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 P. H. Roberts és E. M. King. A Föld mágnesességének geneziséről // Jelentések a fizika fejlődéséről. - 2013. - szeptember 4. ( 76. kötet ). — P. 096801 . - doi : 10.1088/0034-4885/76/9/096801 .
↑ Eugene N. Parker. Hidromágneses dinamómodellek // The Astrophysical Journal . - IOP Publishing , 1955. - szeptember ( 122. kötet ). - P. 293-314 . - doi : 10.1086/146087 . - .
↑ 1 2 3 4 D.D. Szokolov, R.A. Sztyepanov, P.G. Frick. Dynamo: úton az asztrofizikai modellektől a laboratóriumi kísérletekig // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 2014. - március ( 184. kötet , 3. szám ). - S. 313-335 . - doi : 10.3367/UFNr.0184.201403g.0313 . (Orosz)
↑ Starchenko S.V. Mágneses mező létrehozása a Föld és a bolygók mély béleiben (angol) . http://www.izmiran.ru . IZMIRAN (2014). Letöltve: 2017. május 5. Az eredetiből archiválva : 2017. július 12.
↑ FH Busse. Homogén dinamók a bolygómagokban és a laboratóriumban // Annual Review of Fluid Mechanics. - Annual Reviews , 2000. - április 11. ( 32. kötet ). - P. 383-408 . - doi : 10.1146/annurev.fluid.32.1.383 .
↑ C. Kutzner, UR Christensen. A stabil dipoláristól a fordított numerikus dinamók felé // A Föld és a bolygó belsejének fizikája. - 2002. - április 11. ( 131. évf. , 1. szám ). - P. 29-45 . - doi : 10.1016/S0031-9201(02)00016-X .
↑ 1 2 3 A. V. Gusev, I. N. Kitiashvili. A mágneskonvekció nemlineáris hatásainak elemzése a Föld külső magjának határain // Georesources. - 2001. - december 2. ( 2. szám (6) ). - S. 38-40 .
↑ 1 2 Glatzmaiers, Gary A.; Roberts, Paul H. Egy háromdimenziós önkonzisztens számítógépes szimuláció a geomágneses mező megfordításáról // Nature . - 1995. - szeptember 21. ( 377. kötet , 6546. szám ). - P. 203-209 . - doi : 10.1038/377203a0 . — .
↑ Kageyama, A., T. Sato és a Complexity Simulation Group. Magnetohidrodinamikus dinamó számítógépes szimulációja, II (angol) // Physics of Plasmas. - 1995. - január 1. ( 2. kötet , 5. szám ). - P. 1421-1431 . - doi : 10.1063/1.871485 . - .
↑ Glatzmaier, G. A. és P. H. Roberts. Háromdimenziós konvektív dinamós megoldás forgó és véges vezető belső maggal és köpennyel // Physics of the Earth and Planetary Interiors. - 1995. - 1. évf. 91 , iss. 1-3 . - 63-75 . o . - doi : 10.1016/0031-9201(95)03049-3 . - Iránykód .
↑ 1 2 Peter E. Driscoll. 2 Ga geodinamó történetének szimulálása // Geophys . Res. Lett.. - 2016. - június 6. ( 43. évf. , 11. szám ). - P. 5680-5687 . - doi : 10.1002/2016GL068858 .
↑ U. R. Christensen et al. A numerikus dinamó benchmark // A Föld és a bolygó belsejének fizikája. - 2001. - december 10. ( 128. évf. , 1-4 . szám ). - P. 25-34 . - doi : 10.1016/S0031-9201(01)00275-8 .
↑ Agris Gailitis, Olgerts Lielausis, Sergej Dement'ev és mások. Flow-indukált mágneses mező sajátmódjának észlelése a rigai dinamó létesítményben // Phys . Fordulat. Lett.. - 2000. - Vol. 84 . — 4365. o . - doi : 10.1103/PhysRevLett.84.4365 . - arXiv : fizika/9912026v1 .
↑ Agris Gailitis, Olgerts Lielausis, Ernests Platacis és mások. Mágneses mező telítettsége a Rigai Dynamo kísérletben // Phys . Fordulat. Lett. . - 2001. - Vol. 86 . — 3024. o . - doi : 10.1103/PhysRevLett.86.3024 .
↑ Stieglitz R., Müller U. Egy homogén kétlépcsős dinamó kísérleti demonstrációja // Phys . folyadékok. - 2001. - Vol. 13 . — 561. o . - doi : 10.1063/1.1331315 .
↑ R. Monchaux, M. Berhanu, M. Bourgoin és mtsai. Mágneses mező létrehozása dinamóművelettel folyékony nátrium turbulens áramlásában // Phys . Fordulat. Lett. . - 2007. - Vol. 98 , iss. 4 . — P. 044502 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.98.044502 .
↑ F. Ravelet, M. Berhanu, R. Monchaux és mtsai. A folyékony nátrium turbulens áramlása által generált kaotikus dinamók // Phys . Fordulat. Lett. . - 2008. - Vol. 101 . — P. 074502 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.101.074502 .
↑ Witze Alexandra. Spinning the Core: A laboratóriumi dinamók a bolygók és a csillagok módjára próbálnak mágneses mezőket létrehozni // Science News. - 2013. - május 18. ( 183. évf. , 10. sz.). — 26. o .
↑ Peter Olson. The New Core Paradox (angol) // Tudomány. - 2013. - október 25. ( 342. kötet , 6157. szám ). - P. 431-432 . - doi : 10.1126/tudomány.1243477 .
↑ Monica Pozzo, Chris Davies, David Gubbins és Dario Alfe. A vas hő- és elektromos vezetőképessége a Föld magkörülményei között // Természet . - 2012. - május 17. ( 485. köt. ). - P. 355-358 . - doi : 10.1038/nature11031 .
↑ N. de Koker, G. Steinle-Neumann, V. Vlček. Folyékony vasötvözetek elektromos ellenállása és hővezető képessége magas P és T mellett, valamint a hőáram a Föld magjában // Proc . Natl. Acad. sci. USA. - 2012. - 03 13 ( 109. évf. , 11. szám ). — 4070. o . - doi : 10.1073/pnas.1111841109 .
↑ JA Tarduno et al. Geodinamo, napszél és magnetopauza 3,4–3,45 milliárd évvel ezelőtt // Tudomány . - 2010. - március 5. ( 327. kötet ). - 1238. o .
↑ John A. Tarduno, Rory D. Cottrell, William J. Davis, Francis Nimmo, Richard K. Bono. A Hadean-Paleoarchean geodinamó egyetlen cirkon kristályokkal rögzített // Tudomány . - 2015. - július 31. ( 349. kötet , 6247. szám ). - P. 521-524 . - doi : 10.1126/science.aaa9114 .
↑ AJ Biggin, EJ Piispa, LJ Pesonen, R. Holme, G. A. Paterson, T. Veikkolainen és L. Tauxe. A paleomágneses tér intenzitásának változásai a mezoproterozoikum belső magjának nukleációjára utalnak // Természet . - 2015. - október 8. ( 526. köt. ). - P. 245-248 . - doi : 10.1038/nature15523 .
↑ Zuzana Konôpková, R. Stewart McWilliams, Natalia Gómez-Pérez & Alexander F. Goncharov. Szilárd vas hővezető képességének közvetlen mérése bolygómag körülményei között // Természet . - 2016. - június 2. ( 534. köt. ). - P. 99-101 . - doi : 10.1038/nature18009 .
↑ Kenji Ohta, Yasuhiro Kuwayama, Kei Hirose, Katsuya Shimizu és Yasuo Ohishi. A vas elektromos ellenállásának kísérleti meghatározása a Föld mag körülményei között (angol) // Nature . - 2016. - június 2. ( 534. köt. ). - 95-98 . o . - doi : 10.1038/nature17957 .
↑ Le Bars, M., Cébron, D. & Le Gal, P. Libráció , precesszió és árapály által vezérelt áramlások // Annual Review of Fluid Mechanics. — Éves Szemle , 2015. — 1. évf. 47 . - P. 163-193 .
↑ Driscoll, P.; Bercovici, D. A Föld és a Vénusz hő- és mágneses történetéről: Az olvadás, a radioaktivitás és a vezetőképesség hatásai // A Föld és a bolygó belsejének fizikája. - 2014. - november ( 236. szám ). - P. 36-51 . - doi : 10.1016/j.pepi.2014.08.004 .
↑ Kei Hirose, Guillaume Morard, Ryosuke Sinmyo, Koichio Umemoto, John Hernlund, George Helffrich és Stéphane Labrosse. A szilícium-dioxid kristályosodása és a Föld magjának összetételi evolúciója (angol) // Természet. - 2017. - Kt. 543 . - 99-102 . o . - doi : 10.1038/nature21367 .
↑ O'Rourke, JG és Stevenson, DJ Powering. Földdinamó magnéziumcsapadékkal // Természet . - 2016. - Kt. 529 .
↑ Tarasov L. V. A Föld mágneses pólusai – időutazás Archív másolat 2019. február 7-én a Wayback Machine -nél // Tudomány és élet . - 2017. - 5. sz. - S. 108-113
↑ Déli mágneses mező mozgása . Hozzáférés dátuma: 2009. december 24. Az eredetiből archiválva : 2006. június 17. (határozatlan)
↑ USGS – Nemzeti Geomagnetizmus Program . Letöltve: 2021. szeptember 24. Az eredetiből archiválva : 2018. október 22. (határozatlan)
↑ Az északi és déli pólus sebessége három terepi modell alapján
↑ Associated Press . Polar Express: a mágneses északi pólus „elég gyorsan” mozog Oroszország felé (eng.) , The Guardian (2019. február 5.). Archiválva az eredetiből: 2019. február 13. Letöltve: 2019. február 5.
↑ A Föld mágneses mezejének szerkezetének 3D modellje és polaritásváltási forgatókönyvek
↑ McIlwain CE Koordináták a geomágnesesen csapdázott részecskék eloszlásának térképezéséhez // J. Geophys. Res. - 1961. - V. 66., 11. sz. - P. 3681-3691.
↑ S. V. Murzin. Bevezetés a kozmikus sugarak fizikájába. — M.: Atomizdat , 1979.
↑ 1 2 3 4 5 Földtudomány: A Föld mágneses tere. A Nap hatása a magnetoszférára (elérhetetlen kapcsolat)

Irodalom

Petrov V. A Föld mágneses tere: történelem, evolúció és előrejelzések // Tudomány és élet . - 2021. - 8. sz . - S. 74-89 . (Orosz)
Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Az elemi fizika kézikönyve. - M .: Nauka , 1976.
Sivukhin DV Általános fizika tanfolyam. - Szerk. 4., sztereotip. — M .: Fizmatlit ; MIPT Kiadó, 2004. - III. évf. Elektromosság. — 656 p. - ISBN 5-9221-0227-3 ; ISBN 5-89155-086-5 ..

Linkek

Koronovsky NV A Föld geológiai múltjának mágneses tere. // Soros Nevelési Lap , 1996. 5. szám, p. 56-63

Linkek

Térképek a Föld mágneses pólusainak elmozdulásáról az 1600-tól 1995-ig tartó időszakra

Egyéb kapcsolódó információk

Mágneses tér fordulatok a Föld geológiai történetében
A mágneses tér megfordításának hatása az éghajlatra és a földi élet evolúciójára .
Brounov P. I. Mágneses megfigyelések // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
Aktuális információk a Föld mágneses mezőjének állapotáról Ukrajna területén
Orosz tudósok megfordították a Föld szerkezetének gondolatát

Szótárak és enciklopédiák

Bibliográfiai katalógusokban
BNE : XX524537 BNF : 11932393m GND : 4015173-6 J9U : 987007543554005171 LCCN : sh85079763 NDL : 00573127

föld
A Föld története	A Föld kora A Föld geológiai története Geológiai lépték A földi élet története Föld eljegesedése A halvány fiatal nap paradoxona óriás hatáselmélet Az evolúció idővonala
A Föld fizikai tulajdonságai	Súly Gravitációs mező Mágneses mező föld alakja Föld ellipszoid geoid ellapultság
A Föld héjai	Föld szerkezete Sejtmag Ugat Légkör Hidroszféra Bioszféra
Földrajz és geológia	Ausztrália Antarktisz Afrika Eurázsia Ázsia Európa Amerika Észak Amerika Dél Amerika Atlanti-óceán Indiai-óceán Jeges tenger Csendes-óceán Déli óceán Kontinensvándorlás Kontinens Palást óceán szuperkontinens Lemeztektonika
Környezet	Biome biológiai sokféleség vadvilág Éghajlat Globális felmelegedés Időjárás Természet természeti terület ökológiai tároló Ökológia Ökoszisztéma
Lásd még	A Föld jövője A Föld feltételezett természetes műholdai Föld Napja Föld zászló Világ Katasztrófa A Föld napi forgása A Föld gyűrűi
" Természet " kategória "Tudomány" portál