Земний магнетизм - студопедія

Навколо Землі існують різноманітні поля, найбільш істотний вплив на ГО надають гравітаційне і магнітне.

Гравітаційне поле Землі - це поле сили тяжіння. Сила тяжіння - рівнодіюча сила між силою тяжіння і відцентровою силою, що виникає при обертанні Землі. Відцентрова сила досягає максимуму на екваторі, а й тут вона мала і становить 1/288 від сили тяжіння. Сила тяжіння на землі в основному залежить від сили тяжіння, на яку впливає розподіл мас усередині Землі і на поверхні. Сила тяжіння діє повсюдно на землі і спрямована по схилу до поверхні геоїда. Напруженість гравітаційного поля рівномірно зменшується від полюсів до екватора (на екваторі більше відцентрова сила), від поверхні вгору (на висоті 36 000 км дорівнює нулю) і від поверхні вниз (в центрі Землі сила тяжіння дорівнює нулю).

Нормальним гравітаційним полем Землі називається таке, яке було б у Землі, якби вона мала форму еліпсоїда з рівномірним розподілом мас. Напруженість реального поля в конкретній точці відрізняється від нормального, виникає аномалія гравітаційного поля. Аномалії можуть бути позитивними і негативними: гірські хребти створюють додаткову масу і повинні б викликати позитивні аномалії, океанічні западини, навпаки - негативні. Але насправді земна кора перебуває в ізостатичному рівновазі.

Ізостазія (від грец. Isostasios - рівний по вазі) - урівноваження твердої, досить легкою земної кори важчій верхньою мантією. Теорія рівноваги була висунута в 1855 р англійським вченим Г.Б. Ейрі. Завдяки ізостазії надлишку мас вище теоретичного рівня рівноваги відповідає недолік їх внизу. Це виражається в тому, що на певній глибині (100-150 км) в шарі астеносфери речовина перетікає в ті місця, де є недолік мас на поверхні. Тільки під молодими горами, де ще повністю компенсація не відбулася, спостерігаються слабкі позитивні аномалії. Однак рівновага безперервно порушується: в океанах відбувається відкладення наносів, під їхньою вагою дно океанів прогинається. З іншого боку, гори руйнуються, висота їх зменшується, значить, зменшується і маса.

Гравітаційне поле Землі для її природи має надзвичайно важливе значення:

1. Сила тяжіння створює фігуру Землі, вона є однією з провідних ендогенних сил. Завдяки їй, випадають атмосферні опади, течуть річки, формуються горизонти підземних вод, спостерігаються схилові процеси. Тиск мас речовини, що реалізуються в процесі гравітаційної диференціації в нижній мантії, поряд з радіоактивним розпадом породжує теплову енергію - джерело внутрішніх (ендогенних) процесів, перебудовують літосферу.

2. Земне тяжіння ущільнити внутрішня речовина землі і, незалежно від його хімічного складу, сформувало щільне ядро.

3. Сила тяжіння утримує газову і водну оболонки планети. Атмосферу планети залишають тільки найлегші молекули - водню і гелію.

4. Сила тяжіння обумовлює прагнення земної кори до ізостатичним рівноваги. Силою тяжкості пояснюється максимальна висота гір; вважається, що на нашій Землі не може бути гір вище 9 км.

5. Астеносфера - розм'якшений теплом шар, що допускає рух літосфери, - теж функція сила тяжіння, оскільки розплавлення речовини відбувається при сприятливому співвідношенні кількості тепла і величини стиснення - тиску.

6. Кульова фігура гравітаційного поля визначає два основних види форм рельєфу на земній поверхні - конічні і рівнинні, які відповідають двом універсальним формам симетрії - конічної і билатеральной.

7. Напрямок сили тяжіння вниз, до центру Землі, допомагає тваринам утримувати вертикальне положення.

Тепловий режим поверхневого шару земної кори (в середньому до 30 м) має температуру, яка визначається сонячним теплом. Це геліометріческій шар. відчуває сезонні коливання температури. Нижче - ще більш тонкий горизонт постійної температури (близько 20 м), відповідний середньорічній температурі місця спостереження. Нижче постійного шару температура з глибиною наростає - геотермічний шар. Для кількісного визначення величини цього наростання двома взаємно пов'язаними поняттями. Зміна температури при поглибленні в землю на 100 м називається геотермічних градієнтом (коливається від 0,1 до 0,01 0 С / м і залежить від складу гірських порід, умов їх залягання), а відстань по схилу, на яке необхідно заглибитися, щоб отримати підвищення температури на 1 0. називається геотермической щаблем (коливається від 10 до 100 м / 0 С).

Земний магнетизм - властивість Землі, що обумовлює існування навколо неї магнітного поля, викликаного процесами, що відбуваються на кордоні ядро-мантія. Вперше про те, що Земля - ​​магніт, людство дізналося завдяки роботам У. Гільберта.

Магнітосфера - область навколоземного простору, заповнена зарядженими частинками, що рухаються в магнітному полі Землі. Вона відокремлена від міжпланетного простору магнітопауза. Це зовнішній кордон магнітосфери.

В основі освіти магнітного поля лежать внутрішні і зовнішні причини. Постійне магнітне поле утворюється завдяки електричних струмів, що виникають у зовнішньому ядрі планети. Сонячні корпускулярні потоки утворюють змінне магнітне поле Землі. Наочне уявлення про стан магнітного поля Землі дають магнітні картки. Магнітні картки складаються на п'ятирічний термін - магнітну епоху.

Нормальне магнітне поле було б у Землі, якби була однорідно намагніченим кулею. Земля в першому наближенні є магнітний диполь - це стрижень, кінці якого мають протилежні магнітні полюси. Місця перетину магнітної осі диполя з земною поверхнею називаються геомагнітними полюсами. Геомагнітні полюси не збігаються з географічними і повільно рухаються зі швидкістю 7-8 км / год. Відхилення реального магнітного поля від нормального (теоретично розрахованого) називаються магнітними аномаліями. Вони можуть бути світовими (Східно-Сибірський овал), регіональними (КМА) і локальними, пов'язаними з близьким заляганням до поверхні магнітних порід.

Магнітне поле характеризується трьома величинами: магнітним відміною, магнітним нахилом і напруженістю. Магнітне відхилення - кут між географічним меридіаном і напрямом магнітної стрілки. Схиляння буває східним (+), якщо північний кінець стрілки компаса відхиляється на схід від географічного, і західним (-), коли стрілка відхиляється на захід. Магнітне нахилення - кут між горизонтальною площиною і напрямком магнітної стрілки, підвішеній на горизонтальній осі. Нахил позитивне, коли північний кінець стрілки дивиться вниз, і негативне, якщо північний кінець спрямований вгору. Магнітне нахилення змінюється від 0 до 90 0. Сила магнітного поля характеризується напруженістю. Напруженість магнітного поля невелика становить на екваторі 20-28 А / м, на полюсі - 48-56 А / м.

Магнітосфера має каплевидную форму. На стороні, зверненої до Сонця, її радіус дорівнює 10 радіусів Землі, на нічній стороні під впливом «сонячного вітру» збільшується до 100 радіусів. Форма обумовлена ​​впливом сонячного вітру, який, наштовхуючись на магнітосферу Землі, обтікає її. Заряджені частинки, досягаючи магнітосфери, починають рухатися по магнітних силових ліній і утворюють радіаційні пояси. Внутрішній радіаційний пояс складається з протонів, має максимальну концентрацію на висоті 3500 км над екватором. Зовнішній пояс утворений електронами, простягається до 10 радіусів. У магнітних полюсів висота радіаційних поясів зменшується, тут виникають області, в яких заряджені частинки вторгаються в атмосферу, іонізуючи гази атмосфери і викликаючи полярні сяйва.

Географічне значення магнітосфери дуже велике: вона захищає Землю від корпускулярного сонячного і космічного випромінювання. З магнітними аномаліями пов'язаний пошук корисних копалин. Магнітні силові лінії допомагають орієнтуватися в просторі туристам, кораблям.