Тайны земного магнетизма. Часть 5

Тайны земного магнетизма. Часть 5

Постоянные записи любой магнитной обсерватории показывают, что земное магнитное поле изменяется со временем. Отмечаются небольшие ежедневные циклические изменения — суточные вариации. Вариации склонения составляют угол в несколько минут, вариации напряжённости земного магнитного поля — около 104 Гс (напряжённость магнитного поля измеряется в гауссах — единицах, которые получили название по имени великого немецкого математика Гаусса и обозначаются Гс). Магнит небольшого размера обычно создаёт магнитное поле напряжённостью в несколько десятков гауссов. Земное поле весьма слабое — около 0,3 Гс вблизи экватора и около 0,7 Гс в полярных районах.

В некоторые дни наблюдаются значительные изменения магнитного поля — до нескольких градусов по склонению и до ОД Гс по напряжённости. Такие сильные возмущения названы магнитными бурями. Магнитная буря, продолжающаяся несколько суток, часто сопровождается нарушениями радиосвязи, а в высоких широтах — полярным сиянием; отрицательно влияет на здоровье людей. Почему же возникают магнитные бури?

Верхние слои атмосферы, находящиеся в нескольких сотнях километров над поверхностью Земли, называются ионосферой. Под действием магнитного поля Земли и её вращения вокруг своей оси в ионосфере возникают электрические токи. Они поддерживаются за счёт постоянного образования большого количества заряженных частиц — ионов и свободных электронов — из расщепляемых солнечной радиацией молекул атмосферных газов. Эти электрические токи оказывают существенное влияние на формирование магнитного поля Земли. В периоды повышенной солнечной активности всплески радиационного излучения вызывают соответствующие усиления электрических токов ионосферы, которые и являются причиной возник-новения магнитных бурь.

Почему земля — магнит?

Учёные пока считают этот вопрос одной из самых больших научных загадок. Для создания магнитного поля необходимо либо намагниченное тело, либо электрический ток. Долгое время учёные думали, что земное поле создано огромным магнитом, находящимся в земных глубинах. Много гипотез было предложено и отвергнуто. Наиболее правильный ответ в настоящее время таков: магнитное поле Земли создаётся электрическими токами в ядре; эти токи, вероятно, вырабатываются и поддерживаются механизмом, подобным самовозбуждающемуся динамо. Теория динамо впервые была предложена в 1919 г. английским учёным Джеромом Лармором. А в 1945 г. советский физик Яков Ильич Френкель выдвинул гипотезу земного динамо применительно к геомагнитному полю, считая главной причиной наличие жидкого внешнего ядра. Температура внутри ядра должна быть несколько выше, чем на его периферии, за счёт радиоактивного распада неустойчивых элементов. Холодные массы при этом устремляются к центру ядра, горячие — из центра ядра движутся им навстречу. Земля вращается, скорость движения масс на периферии ядра больше, чем в его глубинах. Поэтому движущиеся из центра элементы жидкости тормозят вращение периферийных слоев ядра, а встречные потоки, наоборот, ускоряют внутренние слои. Тогда внутренняя часть ядра вращается быстрее внешней и играет роль ротора (вращающейся части) генератора, в то время как внешняя — роль статора (неподвижной части). В соответствии с расчётами в такой системе оказываются возможными самовозбуждение и появление электрических токов. Именно эти токи и создают магнитное поле Земли. Сторонники этой гипотезы считают, что правильнее было бы называть Землю большой динамо-машиной, чем большим магнитом.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7

Далее Тайны земного магнетизма. Часть 6

Другие страницы: