Полный магнитный вектор земли

В первом приближении магнитное поле Земли подобно полю магнитного диполя (рис. 3.1), вектор магнитной индукции Т в точках магнитного экватора горизонтален, а на магнитных полюсах вертикален. На северном полюсе он направлен вниз, на южном — вверх. Модуль вектора увеличивается от экватора к каждому из полюсов примерно от 42 до 70 мкТл. Модуль соответствующего ему вектора напряженности магнитного поля Т изменяется от 33,4 до 55,7 А/м. Наилучшее совпадение поля диполя с фактическим наблюдается при условии, если магнитную ось диполя считать отклоненной от оси вращения Земли на 11,5°

Рис. 3.1. Магнитное поле Земли как поле диполя

Следует обратить внимание на то, что в северном полушарии, поскольку здесь вектор Т направлен вниз, расположен южный полюс диполя (по физической сущности у постоянных магнитов силу взаимного притяжения испытывают всегда разноименные полюсы). Несмотря на это, магнитный полюс северного полушария принято называть северным.

Из сказанного следует, что при переходе от одной точки поверхности Земли к другой вектор Т будет изменять и величину, и направление.

Если считать земное магнитное поле полем диполя, то для него потенциал определится по формуле:

Где М – магнитный момент Земли, равный 8,3 10 22 А*м2 или 8.3 10 25 ед. СГС, r – радиус Земли (6371 км), φ – магнитная широта.

Составляющие полного вектора индукции можно определить как производные по соответствующему направлению:

-(dU/dr) = Z = (2M/r 3 ) cos (90 – φ)

-(dU/rd(90 – φ)) = H = (M/r 3 )/sin(90 – φ). (3.2)

Полный вектор определится, как

T = (M/r 3 )[1+ 3cos2(90 – φ)] 1/2 , (3.3)

а магнитное наклонение

I 0 =arctg (Z/H) = 2 tgφ. (3.4)

При изучении геомагнитного поля условились использовать единую систему прямоугольных координат Ох, Оу, Оz, у которой оси Ох и Оу горизонтальны (ось Ох направлена на север, ось Оу — на восток), а ось Оz — вертикальна (направлена вниз) (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Элементы вектора геомагнитного поля

Полный вектор Т в большинстве точек земной поверхности не совпадает ни с одной из осей. Вертикальную плоскость, проходящую через вектор Т, называют плоскостью магнитного меридиана. Проекцию вектора Т на горизонтальную плоскость называют горизонтальной составляющей магнитной индукции и обозначают через Н. Очевидно, Н всегда располагается в плоскости магнитного меридиана. Иногда вместо Н рассматривают ее проекции на оси Ох и Оу, т.е. Н заменяют северной Х- и восточной Y- составляющими. Угол от географического меридиана до магнитного или от оси Ох до Н, отсчитанный по часовой стрелке, называют магнитным склонением или просто склонением и обозначают через D. Угол между вектором Т и Н — составляющей или угол наклона T к горизонту называют наклонением и обозначают через I. Эти составляющие и углы принято называть элементами земного магнетизма или элементами вектора геомагнитного поля.

Для полной характеристики поля достаточно знать три из них, например D, I,. и Н, или D, Н и Z, или X, У и Z. Часто измеряют D, I, и Н, по которым можно вычислить все другие элементы по формулам

Х=НсоsD, Y=НsinD, Z=HtgI, Т=Н/соsI (3.5)

В магниторазведке при решении некоторых задач оперируют вектором напряженности поля. Будем обозначать модули вектора магнитной индукции и его составляющих через Т, Z, Н, Х, Y, а модули элементов вектора напряженности геомагнитного поля и его составляющих через Т 0 , Z 0 , Н 0 , X 0 , Y 0 .

Единицы измерения магнитных величин

Дата добавления: 2015-06-27 ; просмотров: 2351 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Видео:Магнитное поле ЗемлиСкачать

ЗЕМНО́Й МАГНЕТИ́ЗМ

ЗЕМНО́Й МАГНЕТИ́ЗМ (гео­маг­не­тизм), маг­нит­ное по­ле Зем­ли и око­ло­зем­но­го кос­мич. про­стран­ст­ва; раз­дел гео­фи­зи­ки, изу­чаю­щий маг­нит­ное по­ле Зем­ли и свя­зан­ные с ним яв­ле­ния (маг­не­тизм гор­ных по­род, тел­лу­ри­че­ские то­ки , по­ляр­ные сия­ния , то­ки в ио­но­сфе­ре и маг­ни­то­сфе­ре Зем­ли).

Видео:Магнитная и географическая оси ЗемлиСкачать

Магнитное поле Земли: происхождение, характеристики, функции

Видео:Индукция магнитного поля | Физика 9 класс #37 | ИнфоурокСкачать

Содержание:

В Магнитное поле Земли Это магнитный эффект, который оказывает Земля и простирается от ее недр до сотен километров в космосе. Это очень похоже на то, что производится стержневым магнитом. Эта идея была предложена английским ученым Уильямом Гилбертом в 17 веке, который также заметил, что невозможно разделить полюса магнита.

На рисунке 1 показаны силовые линии магнитного поля Земли. Они всегда закрыты, проходят внутрь и продолжаются снаружи, образуя своеобразную оболочку.

Происхождение магнитного поля Земли до сих пор остается загадкой. Внешнее ядро ​​Земли, сделанное из чугуна, не может само по себе создавать поле, поскольку температура такова, что разрушает магнитный порядок. Температурный порог для этого известен как температура Кюри. Следовательно, большая масса намагниченного материала не может быть причиной возникновения поля.

Отбросив эту гипотезу, мы должны искать происхождение поля в другом явлении: вращении Земли. Это заставляет расплавленный сердечник вращаться неравномерно, создавая динамо-эффект, при котором жидкость самопроизвольно генерирует магнитное поле.

Считается, что динамо-эффект является причиной магнетизма астрономических объектов, например, Солнца. Но до сих пор неизвестно, почему жидкость может вести себя подобным образом и как возникающие электрические токи удерживаются.

Видео:С точки зрения науки «МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ» National GeographicСкачать

характеристики

— Магнитное поле Земли является результатом трех вкладов: самого внутреннего поля, внешнего магнитного поля и магнитных минералов в коре:

1. Внутреннее поле: оно напоминает магнитный диполь (магнит), расположенный в центре Земли, и его вклад составляет около 90%. Он очень медленно меняется во времени.
2. Внешнее поле: происходит от солнечной активности в слоях атмосферы. Он не похож на диполь и имеет множество вариаций: дневные, годовые, магнитные бури и многое другое.
3. Магнитные породы в земной коре, которые также создают собственное поле.

— Магнитное поле поляризовано и представляет северный и южный полюса, как стержневой магнит.

— Поскольку противоположные полюса притягиваются друг к другу, стрелка компаса, которая является его северным полюсом, всегда указывает на близость географического севера, где находится южный полюс магнита Земли.

— Направление магнитного поля представлено в виде замкнутых линий, которые покидают магнитный юг (северный полюс магнита) и входят в магнитный север (южный полюс магнита).

— На магнитном севере — а также на магнитном юге — поле перпендикулярно поверхности земли, а на экваторе поле скользит. (см. рисунок 1)

— Напряженность поля на полюсах намного больше, чем на экваторе.

— Ось земного диполя (рисунок 1) и ось вращения не совмещены. Между ними есть смещение на 11,2 °.

Видео:Физика - Магнитное полеСкачать

Геомагнитные элементы

Поскольку магнитное поле является векторным, декартова система координат XYZ с началом O помогает установить его положение.

Полная напряженность магнитного поля или индукции равна B и его проекции или компоненты: H по горизонтали и Z по вертикали. Они связаны между собой:

-D, угол магнитного склонения, образованный между H и географическим севером (ось X), положительный на восток и отрицательный на запад.

-I, угол магнитного наклона между B и H положительно, если B ниже горизонтали.

Стрелка компаса будет ориентирована в направлении H, горизонтальной составляющей поля. Самолет определяется B и H называется магнитным меридианом, а ZX — географическим меридианом.

Вектор магнитного поля полностью задан, если известны три из следующих величин, которые называются геомагнитными элементами: B, H, D, I, X, Y, Z.

Видео:Урок 289. Магнитное поле в веществе. Магнитная проницаемость. Диа-, пара- и ферромагнетикиСкачать

Функция

Вот некоторые из наиболее важных функций магнитного поля Земли:

— Люди использовали его, чтобы ориентироваться по компасу на протяжении сотен лет.

— Выполняет защитную функцию планеты, обволакивая ее и отклоняя заряженные частицы, которые непрерывно испускает Солнце.

-Хотя магнитное поле Земли (30-60 микротесла) слабое по сравнению с тем, что находится в лаборатории, оно достаточно сильное, чтобы некоторые животные использовали его для ориентации. Как и перелетные птицы, почтовые голуби, киты и некоторые косяки рыб.

-Магнитометрия или измерение магнитного поля используется для разведки полезных ископаемых.

Видео:Крайон. Магнитное Поле Земли и смена Полюсов. Магнитные и Солнечные Бури.Скачать

Северное сияние и юг

Они известны как северное или южное сияние соответственно. Они появляются на широтах около полюсов, где магнитное поле почти перпендикулярно поверхности Земли и намного сильнее, чем на экваторе.

Они происходят из большого количества заряженных частиц, которые Солнце постоянно посылает. Те, что захвачены полем, обычно дрейфуют к полюсам из-за более высокой интенсивности. Там они используют это для ионизации атмосферы, и в процессе излучается видимый свет.

Северное сияние видно на Аляске, в Канаде и в Северной Европе из-за близости магнитного полюса. Но из-за миграции этого не исключено, что со временем они станут более заметными к северу России.

На данный момент, похоже, это не так, поскольку полярные сияния точно не следуют за неустойчивым магнитным севером.

Видео:Урок 175 (осн). Магнитное поле ЗемлиСкачать

Магнитное склонение и навигация

Для навигации, особенно в очень длительных поездках, чрезвычайно важно знать магнитное склонение, чтобы внести необходимые поправки и найти истинный север.

Это достигается с помощью карт, на которых указаны линии равного склонения (изогональные), поскольку склонение сильно варьируется в зависимости от географического положения. Это связано с тем, что магнитное поле постоянно испытывает локальные изменения.

Большие числа, нарисованные на взлетно-посадочных полосах, — это направления в градусах относительно магнитного севера, разделенные на 10 и округленные.

Видео:Что произойдет при смене магнитных полюсовСкачать

Северные ребята

Каким бы запутанным это ни казалось, существует несколько типов севера, определяемых некоторыми конкретными критериями. Таким образом, мы можем найти:

Магнитный север, — это точка на Земле, где магнитное поле перпендикулярно поверхности. Там компас указывает, и, кстати, он не антиподален (диаметрально противоположен) магнитному югу.

Геомагнитный север, это место, где ось магнитного диполя поднимается к поверхности (см. рисунок 1). Поскольку магнитное поле Земли немного сложнее, чем поле диполя, эта точка не совсем совпадает с магнитным севером.

Географический север, через них проходит ось вращения Земли.

К северу от Ламберта или сетки, это точка, где сходятся меридианы карт. Он не совсем совпадает с истинным или географическим севером, поскольку сферическая поверхность Земли искажается при проецировании на плоскость.

Видео:Магнитное поле Земли // Лекция Валерия ПетроваСкачать

Инверсия магнитного поля

Есть загадочный факт: магнитные полюса могут менять положение в течение нескольких тысяч лет, и это происходит в настоящее время. Фактически, это, как известно, происходило 171 раз раньше, за последние 17 миллионов лет.

Доказательства обнаружены в скалах, выходящих из разлома в центре Атлантического океана. Когда он выходит наружу, скала охлаждается и затвердевает, задавая на мгновение направление намагниченности Земли, которое сохраняется.

Но пока нет ни удовлетворительного объяснения того, почему это происходит, ни источника энергии, необходимого для инвертирования поля.

Как обсуждалось ранее, магнитный север в настоящее время быстро движется в сторону Сибири, а юг также движется, хотя и медленнее.

Некоторые эксперты считают, что это происходит из-за высокоскоростного потока жидкого железа чуть ниже Канады, который ослабляет поле. Это также может быть началом перемагничивания. Последнее, что произошло, произошло 700 000 лет назад.

Возможно, динамо-машина, порождающая земной магнетизм, отключается на время либо самопроизвольно, либо из-за какого-либо внешнего вмешательства, такого как, например, приближение кометы, хотя свидетельств последнего нет.

Когда динамо перезапускается, магнитные полюса поменялись местами. Но также может случиться так, что инверсия не полная, а временное изменение оси диполя, которая наконец вернется в исходное положение.

Видео:Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Разбираем теорию по-честному. ОГЭ по физике 2024Скачать

Эксперимент

Он осуществляется с помощью катушек Гельмгольца: двух одинаковых концентрических круговых катушек, через которые проходит ток одинаковой силы. Магнитное поле катушек взаимодействует с магнитным полем Земли, создавая в результате магнитное поле.

Внутри катушек создается приблизительно однородное магнитное поле, величина которого:

-μ_или магнитная проницаемость вакуума

-R — радиус витков

Видео:Правило рук 👋 КАК ЛЕГКО определять НАПРАВЛЕНИЕ ЛИНИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ??Скачать

Процесс

-С помощью компаса, расположенного на осевой оси катушек, определите направление магнитного поля Земли B_Т.

-Сориентируйте ось катушек так, чтобы она была перпендикулярнаB_Т. Таким образом, поле B_ЧАС генерируется, как только ток будет пропущен, он будет перпендикулярен B_Т. В этом случае:

-B_ЧАС пропорциональна току, проходящему через катушки, так что B_ЧАС = k.I, где k это константа, которая зависит от геометрии катушек: радиуса и количества витков. При измерении тока можно получить значение B_ЧАС. Так что:

-Различные интенсивности пропускаются через катушки, и пары записываются в таблицу (я, tg θ).

-Составлен график я vs. tg θ. Поскольку зависимость линейная, мы ожидаем получить линию, наклон которой м это:

-Наконец, от корректировки линии методом наименьших квадратов или путем визуальной корректировки переходим к определению значения B_Т.

Видео:Урок 277. Масс-спектрограф. Циклотрон. Магнитный щит ЗемлиСкачать

Ссылки

1. Магнитное поле Земли. Получено с: web.ua.es
2. Группа магнитогидродинамики Университета Наварры. Эффект динамо: история. Получено с: fisica.unav.es.
3. Киркпатрик, Л. 2007. Физика: взгляд на мир. 6-е сокращенное издание. Cengage Learning.
4. ГОРШОК. Магнитное поле Земли и его изменения во времени. Получено с: image.gsfc.nasa.gov.
5. NatGeo. Северный магнитный полюс Земли движется. Получено с: ngenespanol.com.
6. Scientific American. У Земли более одного северного полюса. Получено с: scientificamerican.com.
7. Википедия. Геомагнитный полюс. Получено с: en.wikipedia.org.

Остеон или гаверсова система: компоненты, гистология, функции

🎬 Видео

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ за 24 минуты. ЕГЭ Физика. Николай Ньютон. ТехноскулСкачать

Зачем Земле нужна магнитосфера?Скачать

Как магнитное поле назвали магнитной индукциейСкачать

Роман Веселовский: "Магнитное поле Земли: история и методы изучения, основные характеристики"Скачать

Как появились магнитные поля во Вселенной?Скачать

Урок 270. Магнитное поле и его характеристикиСкачать

Смена полюсов Земли в течение сутокСкачать