Дрвја

Исто така, во 1905 година, францускиот геофизичар Бернар Брунхес извршил мерења на магнетизмот на депозитите на плеистоценската лава во јужниот дел на Кантал. Векторот на магнетизација на овие карпи бил речиси 180 степени со векторот на планетарното магнетно поле (неговиот сонародник П. Дејвид добил слични резултати и една година порано). Брунхес дошол до заклучок дека пред три четвртини од милион години, за време на излевањето на лава, насоката на линиите на геомагнетното поле била спротивна од модерната. Така е откриен ефектот на инверзија (превртување на поларитетот) на магнетното поле на Земјата. Во втората половина на 1920-тите, заклучоците на Брунхес беа потврдени од P. L. Mercanton и Monotori Matuyama, но овие идеи добија признание дури до средината на векот.

Сега знаеме дека геомагнетното поле постоело најмалку 3,5 милијарди години и за тоа време магнетните полови ги смениле местата илјадници пати (Брунес и Матујама го проучувале најновиот пресврт, кој сега ги носи нивните имиња). Понекогаш геомагнетното поле ја одржува својата ориентација десетици милиони години, а понекогаш не повеќе од петстотини века. Самиот процес на инверзија обично трае неколку илјади години, а по завршувањето, јачината на полето, по правило, не се враќа на претходната вредност, туку се менува за неколку проценти.

Механизмот на геомагнетна инверзија до денес не е сосема јасен, а дури и пред сто години воопшто не дозволуваше разумно објаснување. Затоа, откритијата на Брунхес и Дејвид само ја зајакнаа проценката на Ајнштајн - навистина, копнениот магнетизам беше крајно мистериозен и неразбирлив. Но, дотогаш беше изучуван повеќе од триста години, а во 19 век го проучуваа такви ѕвезди на европската наука како големиот патник Александар фон Хумболт, брилијантниот математичар Карл Фридрих Гаус и брилијантниот експериментален физичар Вилхелм Вебер. Значи, Ајнштајн навистина погледнал во коренот.

Колку магнетни полови мислите дека има нашата планета? Речиси сите ќе кажат дека двајца се на Арктикот и Антарктикот. Всушност, одговорот зависи од дефиницијата на концептот на пол. Географските полови се сметаат за точки на пресек на земјината оска со површината на планетата. Бидејќи Земјата ротира како круто тело, има само две такви точки и ништо друго не може да се замисли. Но, со магнетните полови ситуацијата е многу посложена. На пример, пол може да се смета за мала област (идеално, повторно точка) каде што линиите на магнетното поле се нормални површината на земјата. Сепак, секој магнетометар го снима не само планетарното магнетно поле, туку и полињата на локалните карпи, јоносферските електрични струи, честичките од сончевиот ветер и другите дополнителни извори на магнетизам (и нивниот просечен удел не е толку мал, од редот на неколку проценти). . Колку е попрецизен уредот, толку подобро го прави тоа - и затоа го отежнува изолирањето на вистинското геомагнетно поле (тоа се нарекува главно), чиј извор се наоѓа во длабочините на земјата. Затоа, координатите на половите утврдени со директно мерење не се стабилни дури и за краток временски период.

Можете да дејствувате поинаку и да ја утврдите положбата на столбот врз основа на одредени модели на копнениот магнетизам. На прво приближување, нашата планета може да се смета за геоцентричен магнетен дипол, чија оска минува низ нејзиниот центар. Во моментов, аголот помеѓу него и земјината оска е 10 степени (пред неколку децении беше повеќе од 11 степени). Со попрецизно моделирање, излегува дека оската на диполот е поместена во однос на центарот на Земјата кон северозападниот дел на Тихиот Океан за околу 540 km (ова е ексцентричен дипол). Постојат и други дефиниции.

Но, тоа не е се. Земјиното магнетно поле всушност нема диполна симетрија и затоа има повеќе полови, и тоа во огромен број. Ако ја сметаме Земјата за магнетно четирипол, четирипол, ќе мора да воведеме уште два пола - во Малезија и во јужниот дел на Атлантскиот Океан. Моделот на октупол ги одредува осумте пола, итн. Современите најнапредни модели на копнениот магнетизам работат со дури 168 полови. Вреди да се напомене дека при инверзијата привремено исчезнува само диполната компонента на геомагнетното поле, додека другите се менуваат многу помалку.

Полјаците во рикверц

Многу луѓе знаат дека општоприфатените имиња на половите се токму спротивни. На Арктикот постои пол на кој е насочен северниот крај на магнетната игла - затоа, треба да се смета за јужен (како столбовите се одбиваат, за разлика од половите се привлекуваат!). Слично на тоа, магнетниот северен пол се наоѓа на високите географски широчини на јужната хемисфера. Сепак, традиционално ги именуваме половите според географијата. Физичарите долго време се согласија дека линиите на сила излегуваат од северниот пол на кој било магнет и влегуваат на југ. Следи дека линиите на земјиниот магнетизам го напуштаат јужниот геомагнетен пол и се влечат кон север. Ова е конвенцијата и не треба да ја прекршите (време е да се потсетите тажно искуствоПаниковски!).

Магнетниот пол, како и да го дефинирате, не стои. Северниот пол на геоцентричниот дипол имаше координати од 79,5 N и 71,6 W во 2000 година и 80,0 N и 72,0 W во 2010 година. 85,2 N и 127,1 W. Речиси целиот дваесетти век правеше не повеќе од 10 km годишно, но по 1980 година одеднаш почна да се движи многу побрзо. Во раните 1990-ти, неговата брзина надмина 15 километри годишно и продолжува да расте.

Како што изјави Лоренс Њуит, поранешен шеф на геомагнетната лабораторија на Канадската служба за геолошки истражувања, за Popular Mechanics, вистинскиот пол сега мигрира на северозапад, движејќи се 50 километри годишно. Ако векторот на неговото движење не се промени неколку децении, тогаш до средината на 21 век ќе заврши во Сибир. Според реконструкцијата извршена пред неколку години од истиот Њуит, во 17 и 18 век северниот магнетен пол главно се префрлил на југоисток и се свртел само кон северозапад околу 1860 година. Вистинскиот јужен магнетен пол се движи во иста насока во последните 300 години, а неговото просечно годишно поместување не надминува 10-15 km.

Од каде воопшто доаѓа магнетното поле на Земјата? Едно можно објаснување е едноставно блескаво. Земјата има внатрешно цврсто железно-никелско јадро, чиј радиус е 1220 km. Бидејќи овие метали се феромагнетни, зошто да не претпоставиме дека внатрешното јадро има статичка магнетизација, што обезбедува постоење на геомагнетното поле? Мултиполарноста на копнениот магнетизам може да се припише на асиметријата на распределбата на магнетните домени внатре во јадрото. Потешко е да се објаснат миграцијата на половите и превртувањата на геомагнетното поле, но веројатно можеме да се обидеме.

Сепак, ништо не произлегува од ова. Сите феромагнети остануваат феромагнетни (односно, тие задржуваат спонтана магнетизација) само под одредена температура - точката Кири. За железото е 768°C (за никелот е многу пониско), а температурата на внатрешното јадро на Земјата значително надминува 5000 степени. Затоа, мораме да се разделиме со хипотезата за статичен геомагнетизам. Сепак, можно е во вселената да има изладени планети со феромагнетни јадра.

Да разгледаме уште една можност. Нашата планета има и течно надворешно јадро дебело приближно 2.300 km. Се состои од топење на железо и никел со мешавина на полесни елементи (сулфур, јаглерод, кислород и, можеби, радиоактивен калиум - никој не знае со сигурност). Температурата на долниот дел од надворешното јадро речиси се совпаѓа со температурата на внатрешното јадро, а во горната зона на границата со мантија паѓа на 4400°C. Затоа, сосема е природно да се претпостави дека поради ротацијата на Земјата, таму се формираат кружни струи, што може да биде причина за појавата на копнениот магнетизам.

Конвективна динамо

„За да се објасни изгледот на полоидното поле, неопходно е да се земат предвид вертикалните текови на нуклеарната материја. Тие се формираат поради конвекција: загреаното топење на железо-никел лебди од долниот дел на јадрото кон обвивката. Овие млазови се извиткуваат од Кориолисовата сила како воздушните струи на циклоните. На северната хемисфера, нагорните струи ротираат во насока на стрелките на часовникот, додека на јужната хемисфера ротираат спротивно од стрелките на часовникот, објаснува професорот на Универзитетот во Калифорнија, Гери Глацмајер. - Кога се приближува до мантија, материјалот на јадрото се лади и почнува да се движи назад навнатре. Магнетните полиња на растечките и опаѓачките текови се поништуваат меѓусебно и затоа полето не е воспоставено вертикално. Но, во горниот дел на конвекциониот млаз, каде што формира јамка и се движи хоризонтално за кратко време, ситуацијата е поинаква. На северната хемисфера, линиите на полето, кои беа свртени кон запад пред конвективното искачување, ротираат во насока на стрелките на часовникот за 90 степени и се ориентирани кон север. Во јужната хемисфера, тие се вртат спротивно од стрелките на часовникот од исток и исто така се упатуваат кон север. Како резултат на тоа, во двете хемисфери се создава магнетно поле, покажувајќи од југ кон север. Иако ова во никој случај не е единственото можно објаснување за појавата на полоидното поле, се смета за најверојатна.

Ова е токму шемата за која геофизичарите дискутираа пред 80 години. Тие веруваа дека тековите на спроводливата течност на надворешното јадро, поради нивната кинетичка енергија, генерираат електрични струи што ја покриваат земјината оска. Овие струи генерираат магнетно поле од претежно диполен тип, чии линии на полето на површината на Земјата се издолжени долж меридијаните (таквото поле се нарекува полоидално). Овој механизам предизвикува асоцијација со работата на динамо, па оттука и неговото име.

Опишаната шема е убава и визуелна, но, за жал, погрешна. Се заснова на претпоставката дека движењето на материјата во надворешното јадро е симетрично во однос на оската на Земјата. Меѓутоа, во 1933 година, англискиот математичар Томас Каулинг ја докажал теоремата според која ниту еден осносиметричен тек не е способен да обезбеди постоење на долгорочно геомагнетно поле. Дури и да се појави, неговата старост ќе биде краткотрајна, десетици илјади пати помала од староста на нашата планета. Ни треба покомплексен модел.

„Не знаеме точно кога настанал магнетизмот на Земјата, но тоа би можело да се случи набргу по формирањето на обвивката и надворешното јадро“, вели Дејвид Стивенсон, еден од водечките експерти за планетарен магнетизам, професор на Калифорнискиот институт за технологија. . - За вклучување на геодинамото потребно е надворешно поле за семиња, а не нужно моќно. Оваа улога, на пример, може да ја преземе магнетното поле на Сонцето или полињата на струи генерирани во јадрото поради термоелектричниот ефект. На крајот на краиштата, ова не е премногу важно, имаше доволно извори на магнетизам. Во присуство на такво поле и кружно движење на тековите на спроводлива течност, лансирањето на интрапланетарна динамо стана едноставно неизбежно.

Магнетна заштита

Магнетизмот на Земјата се следи со помош на широка мрежа на геомагнетни опсерватории, чие создавање започна во 1830-тите.

За истите цели се користат бродски, авијациски и вселенски инструменти (на пример, скаларни и векторски магнетометри на данскиот сателит Ørsted, кои работат од 1999 година).

Јачината на геомагнетното поле се движи од приближно 20.000 нанотели од брегот на Бразил до 65.000 нанотесла во близина на јужниот магнетен пол. Од 1800 година, нејзината диполна компонента е намалена за речиси 13% (а од средината на 16 век за 20%), додека нејзината четворополска компонента малку се зголемила. Палеомагнетните студии покажуваат дека неколку илјади години пред почетокот на нашата ера, интензитетот на геомагнетното поле тврдоглаво се искачувал нагоре, а потоа почнал да опаѓа. Како и да е, моменталниот планетарен диполен момент е значително повисок од неговата просечна вредност во изминатите сто и педесет милиони години (во 2010 година беа објавени резултатите од палеомагнетните мерења кои покажуваат дека пред 3,5 милијарди години магнетното поле на Земјата било половина посилно од него. денес). Ова значи дека целата историја на човечките општества од појавата на првите држави до нашево време паднала на локалниот максимум од магнетното поле на Земјата. Интересно е да се размисли дали тоа влијаело на напредокот на цивилизацијата. Оваа претпоставка престанува да изгледа фантастична ако земеме во предвид дека магнетното поле ја штити биосферата од космичкото зрачење.

И еве уште една околност што вреди да се истакне. Во младоста на нашата планета, па дури и во адолесценцијата, целата материја во нејзиното јадро беше во течна фаза. Цврстото внатрешно јадро е формирано релативно неодамна, можеби пред само милијарда години. Кога тоа се случи, струите на конвекција станаа поуредени, што доведе до постабилна работа на геодинамото. Поради ова, геомагнетното поле се здоби со магнитуда и стабилност. Може да се претпостави дека оваа околност имала корисен ефект врз еволуцијата на живите организми. Особено, зајакнувањето на геомагнетизмот ја подобри заштитата на биосферата од космичко зрачење и со тоа го олесни излезот на животот од океанот до копното.

Еве го општоприфатеното објаснување за ваквото лансирање. За едноставност, семето поле нека биде речиси паралелно со оската на ротација на Земјата (всушност, доволно е ако има компонента не-нулта во оваа насока, што е речиси неизбежно). Брзината на ротација на материјалот на надворешното јадро се намалува како што се намалува длабочината, а поради неговата висока електрична спроводливост, линиите на магнетното поле се движат со него - како што велат физичарите, полето е „замрзнато“ во медиумот. Затоа, линиите на силата на полето за семе ќе се наведнуваат, одејќи напред на поголеми длабочини и заостанувајќи на поплитки. На крајот тие ќе се протегаат и деформираат толку многу што ќе создадат тороидално поле, кружни магнетни јамки кои ја опфаќаат Земјината оска и се насочени во спротивни насоки на северната и јужната хемисфера. Овој механизам се нарекува w-ефект.

Според професорот Стивенсон, многу е важно да се разбере дека тороидалното поле на надворешното јадро настанало поради полоидното поле на семето и, пак, довело до ново полоидално поле забележано на површината на земјата: „Двата вида планетарен геодинамо полињата се меѓусебно поврзани и не можат да постојат едно без друго.

Пред 15 години, Гери Глацмајер, заедно со Пол Робертс, објавија многу убав компјутерски модел на геомагнетното поле: „Во принцип, за да се објасни геомагнетизмот, одамна постои соодветен математички апарат - равенките на магнетната хидродинамика плус равенките што ја опишуваат силата. на гравитацијата и топлината тече внатре во јадрото на земјата. Моделите базирани на овие равенки се многу сложени во нивната оригинална форма, но тие можат да се поедностават и прилагодат за компјутерски пресметки. Токму тоа го направивме јас и Робертс. Работењето на суперкомпјутер овозможило да се конструира самоконзистентен опис на долгорочната еволуција на брзината, температурата и притисокот на материјата во надворешното јадро и поврзаната еволуција на магнетните полиња. Откривме и дека ако ја играме симулацијата во временски интервали од редот на десетици и стотици илјади години, тогаш неизбежно се случуваат инверзии на геомагнетното поле. Така, во овој поглед, нашиот модел добро ја пренесува магнетната историја на планетата. Сепак, постои тешкотија која сè уште не е решена. Параметрите на материјалот на надворешното јадро, кои се вклучени во таквите модели, сè уште се премногу далеку од реалните услови. На пример, моравме да прифатиме дека неговата вискозност е многу висока, инаку ресурсите на најмоќните суперкомпјутери нема да бидат доволни. Всушност, тоа не е случај, постојат сите причини да се верува дека речиси се совпаѓа со вискозноста на водата. Нашите сегашни модели се немоќни да ги земат предвид турбуленциите, кои несомнено се случуваат. Но, компјутерите добиваат сила секоја година, а за десет години ќе има многу пореални симулации“.

„Работата на геодинамо е неизбежно поврзана со хаотични промени во протокот на топење на железо-никел, што резултира со флуктуации во магнетните полиња“, додава професорот Стивенсон. - Инверзиите на копнениот магнетизам се едноставно најсилните можни флуктуации. Бидејќи тие се стохастички по природа, тешко може да се предвидат однапред - барем ние не знаеме како да го сториме тоа.

Магнетното поле на Земјата е формација генерирана од извори во внатрешноста на планетата. Тоа е предмет на проучување во соодветниот дел од геофизиката. Следно, да разгледаме подетално што е магнетното поле на Земјата и како се формира.

Општи информации

Недалеку од површината на Земјата, приближно на растојание од три од нејзините радиуси, линиите на силата од магнетното поле се наоѓаат долж системот од „два поларни полнежи“. Овде постои област наречена „плазма сфера“. Со оддалеченост од површината на планетата, влијанието на протокот на јонизирани честички од сончевата корона се зголемува. Ова доведува до компресија на магнетосферата на страната на Сонцето, и, напротив, магнетното поле на Земјата се протега на спротивната страна, сенка.

Плазма сфера

Насоченото движење на наелектризираните честички во горните слоеви на атмосферата (јоносфера) има забележлив ефект врз магнетното поле на површината на Земјата. Локацијата на второто е сто километри и погоре од површината на планетата. Земјиното магнетно поле ја држи плазмасферата. Сепак, неговата структура силно зависи од активноста на сончевиот ветер и неговата интеракција со ограничувачкиот слој. И фреквенцијата на магнетни бури на нашата планета е одредена од блесоци на Сонцето.

Терминологија

Постои концепт „магнетна оска на Земјата“. Ова е права линија што минува низ соодветните полови на планетата. „Магнетниот екватор“ е големиот круг на рамнината нормална на оваа оска. Векторот на него има насока блиску до хоризонтална. Просечната јачина на магнетното поле на Земјата е значително зависна од географската локација. Тоа е приближно еднакво на 0,5 Oe, односно 40 A/m. На магнетниот екватор, овој ист индикатор е приближно 0,34 Oe, а во близина на половите е блиску до 0,66 Oe, на пример, во рамките на аномалија Курск, индикаторот е зголемен и изнесува 2 Oe линиите на Земјината магнетосфера со сложена структура, проектирани на нејзината површина и спојувајќи се на нејзините сопствени полови, се нарекуваат „магнетни меридијани“.

Природа на настанување. Претпоставки и претпоставки

Не така одамна, претпоставката за врската помеѓу појавата на магнетосферата на Земјата и протокот на струја во јадрото на течниот метал, лоцирано на растојание од четвртина до една третина од радиусот на нашата планета, доби право да постои. Научниците, исто така, имаат претпоставка за таканаречените „телурични струи“ кои течат во близина на земјината кора. Треба да се каже дека со текот на времето доаѓа до трансформација на формирањето. Земјиното магнетно поле се промени неколку пати во текот на изминатите сто и осумдесет години. Ова е забележано во океанската кора, а тоа го докажуваат студиите за реманентна магнетизација. Со споредување на областите од двете страни на океанските гребени, се одредува времето на дивергенција на овие области.

Поместување на магнетниот пол на Земјата

Локацијата на овие делови на планетата не е константна. Фактот за нивното раселување е забележан од крајот на деветнаесеттиот век. Во јужната хемисфера, магнетниот пол се помести за 900 километри во тоа време и заврши во Индискиот Океан. Слични процеси се одвиваат и во северниот дел. Овде полот се движи кон магнетна аномалија во Источен Сибир. Од 1973 до 1994 година, растојанието по кое се движело локалитетот овде било 270 км. Овие претходно пресметани податоци подоцна беа потврдени со мерења. Според последните податоци, брзината на движење на магнетниот пол на северната хемисфера е значително зголемена. Порасна од 10 km/годишно во седумдесеттите години на минатиот век на 60 km/годишно на почетокот на овој век. Во исто време, јачината на магнетното поле на земјата се намалува нерамномерно. Така, во изминатите 22 години, на места е намален за 1,7%, а некаде за 10%, иако има и области каде што, напротив, е зголемен. Забрзувањето во поместувањето на магнетните полови (за приближно 3 km годишно) дава причина да се претпостави дека нивното движење забележано денес не е екскурзија, туку друга инверзија.

Ова е индиректно потврдено со зголемувањето на таканаречените „поларни празнини“ на југ и север од магнетосферата. Јонизираниот материјал од сончевата корона и просторот брзо навлегува во проширувањата што произлегуваат. Како резултат на тоа, зголемена количина на енергија се собира во циркуполарните области на Земјата, што само по себе е полн со дополнително загревање на поларните ледени капаци.

Координати

Во науката за космичките зраци се користат координатите на геомагнетното поле, именувани по научникот Мекилвејн. Тој беше првиот што предложи нивна употреба, бидејќи тие се засноваат на модифицирани верзии на активноста на наелектризираните елементи во магнетно поле. За точка, се користат две координати (L, B). Тие ја карактеризираат магнетната обвивка (параметар McIlwain) и индукцијата на полето L. Вториот е параметар еднаков на односот на просечното растојание на сферата од центарот на планетата до нејзиниот радиус.

„Магнетна наклонетост“

Пред неколку илјади години, Кинезите дошле до неверојатно откритие. Откриле дека магнетизираните објекти можат да се позиционираат во одредена насока. И во средината на шеснаесеттиот век, Георг Картман, германски научник, направи уште едно откритие во оваа област. Така се појави концептот на „магнетна наклонетост“. Ова име се однесува на аголот на отстапување на стрелката нагоре или надолу од хоризонталната рамнина под влијание на магнетосферата на планетата.

Од историјата на истражувањето

Во регионот на северниот магнетен екватор, кој се разликува од географскиот екватор, северниот крај се движи надолу, а во јужниот, напротив, нагоре. Во 1600 година, англискиот лекар Вилијам Гилберт прв направил претпоставки за присуството на магнетното поле на Земјата, што предизвикува одредено однесување на предметите кои претходно биле магнетизирани. Во својата книга, тој опиша експеримент со топка опремена со железна стрела. Како резултат на неговото истражување, тој дошол до заклучок дека Земјата е голем магнет. Англискиот астроном Хенри Гелибрант исто така спроведе експерименти. Како резултат на неговите набљудувања, тој дошол до заклучок дека магнетното поле на Земјата е предмет на бавни промени.

Хозе де Акоста ја опиша можноста за користење на компас. Тој, исто така, ја утврди разликата помеѓу магнетниот и северниот пол, а во неговата позната историја (1590) беше докажана теоријата на линии без магнетно отклонување. Кристофер Колумбо, исто така, даде значаен придонес во проучувањето на прашањето што се разгледува. Тој беше одговорен за откривањето на варијабилноста на магнетната деклинација. Трансформациите се прават зависни од промените во географските координати. Магнетна деклинација е аголот на отстапување на иглата од насоката Север-Југ. Во врска со откривањето на Колумбо, истражувањата се интензивираа. Информациите за тоа што е магнетното поле на Земјата беа исклучително неопходни за навигаторите. На овој проблем работеше и М.В.Ломоносов. За да го проучува копнениот магнетизам, тој препорача да се спроведуваат систематски набљудувања со користење на постојани точки (слично на опсерваториите). Многу е важно, според Ломоносов, да се направи ова на море. Оваа идеја на големиот научник беше реализирана во Русија шеесет години подоцна. Откривањето на магнетниот пол на канадскиот архипелаг му припаѓа на поларниот истражувач Англичанецот Џон Рос (1831). И во 1841 година откри уште еден пол на планетата, но на Антарктикот. Хипотезата за потеклото на магнетното поле на Земјата беше изнесена од Карл Гаус. Набрзо докажал дека поголемиот дел од него се храни од извор внатре во планетата, но причината за малите отстапувања е во надворешното опкружување.

Содржина на статијата

МАГНЕТНО ПОЛЕ НА ЗЕМЈИНАТА.Повеќето планети соларниот системимаат магнетни полиња во различен степен. По опаѓачки редослед на диполскиот магнетен момент, на прво место се Јупитер и Сатурн, потоа Земјата, Меркур и Марс, а во однос на магнетниот момент на Земјата вредноста на нивните моменти е 20.000, 500, 1, 3. /5000 3/10000. Диполскиот магнетен момент на Земјата во 1970 година беше 7,98 10 25 G/cm 3 (или 8,3 10 22 A.m 2), намалувајќи се во текот на деценијата за 0,04 10 25 G/cm 3. Просечната јачина на полето на површината е околу 0,5 Oe (5·10 -5 T). Обликот на главното магнетно поле на Земјата до растојанија помали од три радиуси е блиску до полето на еквивалентен магнетен дипол. Неговиот центар е поместен во однос на центарот на Земјата во правец од 18° С. и 147,8° Е. г Оската на овој дипол е наклонета кон оската на ротација на Земјата за 11,5°. Геомагнетните полови се одделени со ист агол од соодветните географски полови. Покрај тоа, јужниот геомагнетен пол се наоѓа на северната хемисфера. Моментално се наоѓа во близина на северниот географски пол на Земјата во Северен Гренланд. Неговите координати се j = 78,6 + 0,04° T N, l = 70,1 + 0,07 ° T W, каде што T е бројот на децении од 1970 година. На северниот магнетен пол j = 75 ° S, l = 120,4°E (на Антарктикот). Вистинските линии на магнетното поле на Земјиното магнетно поле се во просек блиску до линиите на полето на овој дипол, што се разликуваат од нив по локални неправилности поврзани со присуството на магнетизирани карпи во кората. Како резултат на секуларните варијации, геомагнетниот пол прецеси во однос на географскиот пол со период од околу 1200 години. На големи растојанија, магнетното поле на Земјата е асиметрично. Под влијание на протокот на плазма што произлегува од Сонцето (сончев ветер), магнетното поле на Земјата се искривува и добива „трага“ во правец од Сонцето, која се протега на стотици илјади километри, надминувајќи ја орбитата на Месечината.

Посебна гранка на геофизиката која го проучува потеклото и природата на магнетното поле на Земјата се нарекува геомагнетизам. Геомагнетизмот ги разгледува проблемите на појавата и еволуцијата на главната, постојана компонента геомагнетно поле, природа на променливата компонента (околу 1% од главното поле), како и структурата на магнетосферата - најгорните магнетизирани плазма слоеви на земјината атмосфера во интеракција со сончевиот ветер и заштита на Земјата од продорно космичко зрачење. Важна задача е да се проучат моделите на варијации на геомагнетното поле, бидејќи тие се предизвикани од надворешни влијанија поврзани првенствено со сончевата активност. .

Потекло на магнетното поле.

Набљудуваните својства на магнетното поле на Земјата се конзистентни со идејата дека тоа настанува поради механизмот на хидромагнетна динамо. Во овој процес, првобитното магнетно поле се зајакнува како резултат на движења (обично конвективни или турбулентни) на електрично спроводливи материи во течното јадро на планетата или во плазмата на ѕвездата. На температура на супстанција од неколку илјади К, нејзината спроводливост е доволно висока, така што конвективните движења што се случуваат дури и во слабо магнетизиран медиум можат да возбудат променливи електрични струи способни, во согласност со законите електромагнетна индукција, создаде нови магнетни полиња. Распаѓањето на овие полиња или создава топлинска енергија (според законот на Џоул) или доведува до појава на нови магнетни полиња. Во зависност од природата на движењата, овие полиња можат или да ги ослабат или зајакнат оригиналните полиња. За подобрување на полето, доволна е одредена асиметрија на движењата. Така, неопходен услов за хидромагнетна динамо е самото присуство на движења во спроводен медиум, а доволен услов е присуството на одредена асиметрија (спиралност) на внатрешните текови на медиумот. Кога ќе се исполнат овие услови, процесот на засилување продолжува се додека загубите од топлината на џули, кои се зголемуваат со зголемување на јачината на струјата, не го избалансираат приливот на енергија што пристигнува поради хидродинамичките движења.

Динамо ефектот е само-возбудување и одржување на магнетните полиња во стационарна состојба поради движењето на спроводлива течна или гасна плазма. Неговиот механизам е сличен на создавањето електрична струја и магнетно поле во самовозбудена динамо. Потеклото на сопствените магнетни полиња на Сонцето на Земјата и планетите, како и нивните локални полиња, на пример, полињата на сончевите дамки и активните региони, се поврзани со ефектот на динамо.

Компоненти на геомагнетното поле.

Сопственото магнетно поле на Земјата (геомагнетно поле) може да се подели на следните три главни дела.

1. Главното магнетно поле на Земјата, кое доживува бавни промени со текот на времето (секуларни варијации) со периоди од 10 до 10.000 години, концентрирани во интервали од 10–20, 60–100, 600–1200 и 8000 години. Вториот е поврзан со промена на магнетниот момент на дипол со фактор 1,5-2.

2. Глобални аномалии - отстапувања од еквивалентниот дипол до 20% од интензитетот на поединечни области со карактеристични димензии до 10.000 km. Овие аномални полиња доживуваат секуларни варијации, што резултира со промени со текот на времето во текот на многу години и векови. Примери на аномалии: бразилски, канадски, сибирски, курск. Во текот на секуларните варијации, светските аномалии се менуваат, се распаѓаат и повторно се појавуваат. На ниски географски широчини има западен нанос во географската должина со брзина од 0,2° годишно.

3. Магнетни полиња на локални региони на надворешни обвивки со должина од неколку до стотици км. Тие се предизвикани од магнетизацијата на карпите во горниот слој на Земјата, кои го сочинуваат земјината кораи се наоѓа блиску до површината. Една од најмоќните е магнетната аномалија Курск.

4. Наизменичното магнетно поле на Земјата (исто така наречено надворешно) се одредува со извори во форма на тековни системи лоцирани надвор од површината на земјата и во нејзината атмосфера. Главните извори на таквите полиња и нивните промени се корпускуларните текови на магнетизирана плазма кои доаѓаат од Сонцето заедно со сончевиот ветер и ја формираат структурата и обликот на магнетосферата на Земјата.

Структурата на магнетното поле на земјината атмосфера.

Магнетното поле на Земјата е под влијание на протокот на магнетизирана соларна плазма. Како резултат на интеракцијата со полето на Земјата, се формира надворешната граница на магнетното поле блиску до Земјата, наречена магнетопауза. Ја ограничува земјината магнетосфера. Поради влијанието на сончевите корпускуларни текови, големината и обликот на магнетосферата постојано се менуваат и се појавува наизменично магнетно поле, одредено од надворешни извори. Неговата варијабилност го должи своето потекло на сегашните системи кои се развиваат на различни надморски височини од долните слоеви на јоносферата до магнетопаузата. Промените во магнетното поле на Земјата со текот на времето, предизвикани од различни причини, се нарекуваат геомагнетни варијации, кои се разликуваат и по нивното времетраење и по нивната локализација на Земјата и во нејзината атмосфера.

Магнетосферата е регион на просторот блиску до Земјата контролиран од магнетното поле на Земјата. Магнетосферата се формира како резултат на интеракцијата на сончевиот ветер со плазмата од горната атмосфера и магнетното поле на Земјата. Обликот на магнетосферата е шуплина и долга опашка, кои го повторуваат обликот на линиите на магнетното поле. Подсончевата точка е во просек на растојание од 10 земјини радиуси, а опашката на магнетосферата се протега надвор од орбитата на Месечината. Топологијата на магнетосферата е одредена од областите на инвазија на сончевата плазма во магнетосферата и природата на тековните системи.

Се формира магнетоопашката силните линии на магнетното поле на Земјата, кои излегуваат од поларните региони и се протегаат под влијание на сончевиот ветер до стотици земјини радиуси од Сонцето до ноќната страна на Земјата. Како резултат на тоа, плазмата на сончевиот ветер и сончевите корпускуларни текови се чини дека течат околу магнетосферата на Земјата, давајќи и необична форма на опашка. Во опашката на магнетосферата, на големи растојанија од Земјата, јачината на магнетното поле на Земјата, а со тоа и нивните заштитни својства, се ослабени, а некои честички од сончевата плазма се способни да навлезат и да влезат во внатрешноста на магнетосферата на Земјата и магнетни замки на радијационите појаси. Продира во главата на магнетосферата во регионот на овалите на поларната светлина под влијание на променливиот притисок на сончевиот ветер и меѓупланетарното поле, опашката служи како место за формирање на струи на честички кои таложат, предизвикувајќи поларни и поларни струи. Магнетосферата е одвоена од меѓупланетарниот простор со магнетопаузата. По должината на магнетопаузата, честички од корпускуларни текови течат околу магнетосферата. Влијанието на сончевиот ветер врз магнетното поле на Земјата понекогаш е многу силно. Магнетопауза – надворешната граница на магнетосферата на Земјата (или планетата), на која динамичкиот притисок на сончевиот ветер е избалансиран со притисокот на сопственото магнетно поле. Со типични параметри на сончевиот ветер, подсончевата точка е оддалечена 9–11 земјини радиуси од центарот на Земјата. За време на периоди на магнетни нарушувања на Земјата, магнетопаузата може да оди подалеку од геостационарната орбита (6,6 радиуси на Земјата). Со слаб сончев ветер, подсончевата точка е на растојание од 15–20 земјини радиуси.

Сончев ветер -

одлив на плазма од сончевата корона во меѓупланетарниот простор. На ниво на орбитата на Земјата, просечната брзина на честичките на сончевиот ветер (протони и електрони) е околу 400 km/s, бројот на честички е неколку десетици на 1 cm 3.

Магнетна бура.

Локалните карактеристики на магнетното поле се менуваат и флуктуираат, понекогаш многу часови, а потоа се враќаат на нивното претходно ниво. Овој феномен се нарекува магнетна бура. Магнетните бури често започнуваат ненадејно и истовремено низ целиот свет.

Геомагнетни варијации.

Промените во магнетното поле на Земјата со текот на времето под влијание на различни фактори се нарекуваат геомагнетни варијации. Разликата помеѓу набљудуваната јачина на магнетното поле и неговата просечна вредност за кој било долг временски период, на пример, месец или година, се нарекува геомагнетна варијација. Според набљудувањата, геомагнетните варијации се менуваат континуирано со текот на времето, а таквите промени често се периодични.

Дневни варијации. Дневните варијации во геомагнетното поле се случуваат редовно, главно поради струите во јоносферата на Земјата предизвикани од промените во осветлувањето на Земјината јоносфера од Сонцето во текот на денот.

Неправилни варијации. Неправилните варијации во магнетното поле се јавуваат поради влијанието на соларниот плазма проток (сончева ветер) на магнетосферата на Земјата, како и промените во магнетосферата и интеракцијата на магнетосферата со јоносферата.

Варијации од 27 дена. 27-дневните варијации постојат како тенденција за зголемување на геомагнетната активност да се повторува на секои 27 дена, што одговара на периодот на ротација на Сонцето во однос на земниот набљудувач. Овој модел е поврзан со постоењето на долговечни активни региони на Сонцето, забележани за време на неколку соларни револуции. Овој модел се манифестира во форма на 27-дневна повторливост на магнетната активност и магнетните бури.

Сезонски варијации. Сезонските варијации во магнетната активност се самоуверено идентификувани врз основа на месечните просечни податоци за магнетната активност добиени со обработка на набљудувања во текот на неколку години. Нивната амплитуда се зголемува со зголемување на вкупната магнетна активност. Откриено е дека сезонските варијации во магнетната активност имаат два максима, што одговараат на периодите на рамнодениците и два минимум, што одговараат на периодите на солстициумот. Причината за овие варијации е формирањето на активни области на Сонцето, кои се групирани во зони од 10 до 30° северни и јужни хелиографски широчини. Затоа, за време на периодите на рамноденици, кога рамнините на земјата и сончевите екватори се совпаѓаат, Земјата е најподложна на дејството на активните области на Сонцето.

11 годишни варијации. Врската помеѓу сончевата активност и магнетната активност најјасно се манифестира кога се споредуваат долгите серии на набљудувања, множители на 11-годишни периоди на сончева активност. Најпознатата мерка за сончевата активност е бројот на сончеви дамки. Утврдено е дека во годините на максималниот број на сончеви дамки, магнетната активност исто така ја достигнува својата најголема вредност, но зголемувањето на магнетната активност е донекаде одложено во однос на зголемувањето на сончевата активност, така што во просек ова доцнење е една година.

Вековни варијации– бавни варијации на елементите на копнениот магнетизам со периоди од неколку години или повеќе. За разлика од дневните, сезонските и другите варијации од надворешно потекло, секуларните варијации се поврзани со извори кои лежат во јадрото на земјата. Амплитудата на секуларните варијации достигнува десетици nT / година, промените во просечните годишни вредности на таквите елементи се нарекуваат секуларна варијација. Изолини на секуларните варијации се концентрирани околу неколку точки - центри или фокуси на секуларната варијација во овие центри, големината на секуларната варијација ги достигнува своите максимални вредности.

Радијациони појаси и космички зраци.

Радијационите појаси на Земјата се два региони од најблискиот простор блиску до Земјата, кои ја опкружуваат Земјата во форма на затворени магнетни стапици.

Тие содржат огромни текови на протони и електрони заробени од диполското магнетно поле на Земјата. Земјиното магнетно поле има силно влијаниена електрично наелектризираните честички кои се движат во просторот блиску до Земјата. Постојат два главни извори на овие честички: космички зраци, т.е. енергетски (од 1 до 12 GeV) електрони, протони и јадра на тешки елементи, кои доаѓаат со речиси мала брзина, главно од другите делови на Галаксијата. И корпускуларни текови на помалку енергични наелектризирани честички (10 5 – 10 6 eV) исфрлени од Сонцето. Во магнетно поле, електричните честички се движат во спирала; траекторијата на честичката се чини дека е намотана околу цилиндар по чија оска се движи линијата на сила. Радиусот на овој имагинарен цилиндар зависи од јачината на полето и енергијата на честичката. Колку е поголема енергијата на честичката, толку е поголем радиусот (наречен Лармор радиус) за дадена јачина на полето. Ако радиусот Лармор е многу помал од радиусот на Земјата, честичката не стигнува до нејзината површина, туку е заробена од магнетното поле на Земјата. Ако радиусот Лармор е многу поголем од радиусот на Земјата, честичката се движи како да нема магнетно поле, честичките продираат во магнетното поле на Земјата во екваторијалните области, ако нивната енергија е поголема од 10 9 eV. Таквите честички ја напаѓаат атмосферата и, кога се судираат со нејзините атоми, предизвикуваат нуклеарни трансформации, кои произведуваат одредени количини секундарни космички зраци. Овие секундарни космички зраци веќе се детектираат на површината на Земјата. За проучување на космичките зраци во нивната оригинална форма (примарни космички зраци), опремата се подигнува на ракети и вештачки сателити на Земјата. Приближно 99% од енергетските честички кои го „пробиваат“ магнетниот штит на Земјата се космички зраци од галактичко потекло, а само околу 1% се формираат на Сонцето. Магнетното поле на Земјата содржи огромен број енергетски честички, и електрони и протони. Нивната енергија и концентрација зависат од растојанието до Земјата и геомагнетната ширина. Честичките пополнуваат, како да се, огромни прстени или појаси што ја опкружуваат Земјата околу геомагнетниот екватор.

Едвард Кононович

100 големи тајни на Земјата Волков Александар Викторович

Како настанува магнетното поле на Земјата?

Ако Земјата немаше магнетно поле, тогаш и самата таа и светот на живите организми што ја населуваат би изгледале сосема поинаку. Магнетосферата, како огромен заштитен екран, ја штити планетата од космичко зрачење кое постојано ја бомбардира. Моќта на протокот на наелектризираните честички кои произлегуваат не само од Сонцето, туку и од други небесни тела може да се процени според тоа како се деформира магнетното поле на Земјата. На пример, под притисок на сончевиот ветер, линиите на полето од страната свртена кон Сонцето се притиснати кон Земјата, а од спротивната страна се треперат како опашка на комета. Како што покажуваат набљудувањата, магнетосферата се протега 70-80 илјади километри кон Сонцето и многу милиони километри во спротивна насока од него.

Овој екран најсигурно ги извршува своите функции таму каде што е најмалку деформиран, каде што се наоѓа паралелно со површината на Земјата или малку наклонет кон неа: во близина на екваторот или во умерени географски широчини. Но, поблиску до половите, во него се откриваат недостатоци. Космичкото зрачење продира во површината на Земјата и, судирајќи се во јоносферата со наелектризираните честички (јони) на воздушната обвивка, генерира шарен ефект - блесоци на поларната светлина. Доколку овој екран не постоеше, космичкото зрачење континуирано ќе навлезе до површината на планетата и ќе предизвика мутации во генетското наследство на живите организми. Лабораториските експерименти покажуваат и дека отсуството на копнениот магнетизам негативно влијае на формирањето и растот на живите ткива.

Мистериите на магнетното поле на Земјата се тесно поврзани со неговото потекло. Нашата планета воопшто не наликува на шипка магнет. Неговото магнетно поле е многу покомплексно. Постојат различни теории кои објаснуваат зошто Земјата го има ова поле. Навистина, за да постои, неопходно е да се исполни еден од двата услови: или има огромен „магнет“ внатре во планетата - некакво магнетизирано тело (научниците долго време веруваа така), или постои проток таму електрична струја.

ВО во последно времеНајпопуларната теорија е земниот „динамо“. Уште во средината на 1940-тите, тоа беше предложено од советскиот физичар Ја.И. Френкел. Повеќе од 90 проценти од магнетното поле на Земјата се создава поради работата на оваа „динамо“. Преостанатиот дел е создаден од магнетизирани минерали содржани во земјината кора.

Компјутерски модел на магнетното поле на Земјата

Како настанува магнетното поле на Земјата? На растојание од приближно 2900 километри од неговата површина започнува јадрото на земјата- таа област на планетата до која истражувачите никогаш нема да можат да стигнат. Јадрото се состои од два дела: цврсто внатрешно јадро, компресирано под притисок од 2 милиони атмосфери и содржи главно железо, и стопен надворешен дел, кој се однесува многу хаотично. Ова топење на железо и никел е постојано во движење. Магнетното поле се создава поради конвективните текови во надворешното јадро. Овие текови се одржуваат со забележлива температурна разлика помеѓу цврстото внатрешно јадро на Земјата и обвивката.

Внатрешниот дел на јадрото ротира побрзо од надворешниот дел и игра улога на ротор - ротирачки дел од електричниот генератор, додека надворешниот дел игра улога на статор (неговиот стационарен дел). Електрична струја се возбудува во стопената супстанција на надворешното јадро, што, пак, генерира моќно магнетно поле. Ова е принципот на динамо. Со други зборови, јадрото на земјата е огромен електромагнет. Линиите на сила на магнетното поле создадени од него започнуваат во областа на еден пол на Земјата и завршуваат во областа на другиот пол. Обликот и интензитетот на овие линии се разликуваат.

Научниците веруваат дека магнетното поле на Земјата настанало во времето кога формирањето на планетата штотуку започнало. Можеби Сонцето одигра одлучувачка улога. Го лансираше ова природно „динамо“, кое продолжува да работи и денес.

Јадрото е опкружено со мантија. Неговите долни слоеви се под голем притисок и се загреваат на многу високи температури. На границата што ги дели обвивката и јадрото, се случуваат интензивни процеси на размена на топлина. Преносот на топлина игра клучна улога. Топлината тече до постудената обвивка од жешкото јадро на Земјата, а тоа влијае на конвективните текови во самото јадро и ги менува.

Во зоните на субдукција, на пример, делови од морското дно потонуваат длабоко во Земјата, речиси стигнувајќи до границата што ги дели обвивката и јадрото. Овие парчиња литосферски плочи, „испратени“ да се стопат во утробата на планетата, се значително постудени од делот од обвивката каде што завршиле. Тие ги ладат околните области на обвивката, а топлината од јадрото на Земјата почнува да тече овде. Овој процес е многу долг. Пресметките покажуваат дека понекогаш дури по стотици милиони години температурата на оладените области на мантија се изедначува.

За возврат, топлата супстанција, која се издигнува во форма на огромни млазови од границата што ги дели обвивката и јадрото, стигнува до површината на планетата. Оваа циркулација на материјата, овие сложени процеси на течење нагоре и надолу, на „Земјиниот лифт“ на топла или многу ладна материја, несомнено влијаат на работата на природниот „динамо“. Порано или подоцна го губи својот вообичаен ритам, а потоа магнетното поле што го создава почнува да се менува. Компјутерските модели покажуваат дека одвреме-навреме се може да заврши со промена на магнетните полови.

Нема ништо необично во овој пресврт на столбовите. Ова често се случувало во историјата на нашата планета. Сепак, имаше периоди кога престана промената на столбот. На пример, во периодот на креда тие не ги менувале местата речиси 40 милиони години.

Обидувајќи се да го објаснат овој феномен, француските истражувачи предводени од Франсоа Петрели го привлекоа вниманието на положбата на континентите во однос на екваторот. Се покажа дека колку повеќе континенти има во една од хемисферите на Земјата, толку почесто нејзиното магнетно поле ја менува својата насока. Ако, напротив, континентите се наоѓаат симетрично во однос на екваторот, тогаш магнетното поле останува стабилно многу милиони години.

Значи, можеби положбата на континентите влијае на конвективните текови во надворешниот дел на јадрото? Во овој случај, ова влијание се јавува преку зони на субдукција. Кога речиси сите континенти се во една хемисфера, ќе има повеќе зони на субдукција. Масивната, студена кора ќе продолжи да тоне кон границата што ги дели обвивката и јадрото и ќе се акумулира таму. Резултирачкиот метеж несомнено ќе ја наруши размената на топлина помеѓу обвивката и јадрото. Компјутерскиот модел покажува дека поради тоа се менуваат и конвективните текови во надворешното јадро. Сега и тие се асиметрични во однос на екваторот. Очигледно, со таков распоред, земното „динамо“ полесно се дебалансира. Таа е како личност која стои на едната нога и е подготвена да изгуби рамнотежа од мало туркање. Така, магнетното поле одеднаш се „превртува“.

Значи, многу е веројатно дека промената на магнетните полови е под влијание на тектонските процеси што се случуваат на нашата планета, а пред сè, од движењето на континентите. Понатамошните палеомагнетни истражувања можат да го разјаснат ова. во самиот центар на планетата.

Од книгата Голема советска енциклопедија (ВР) од авторот TSB

Од книгата Голема советска енциклопедија (ГР) од авторот TSB

Од книгата Голема советска енциклопедија (КР) од авторот TSB

Од книгата Голема советска енциклопедија (MA) од авторот TSB

Од книгата Голема советска енциклопедија (МЕ) од авторот TSB

Од книгата Голема советска енциклопедија (ЕЛ) од авторот TSB

Од книгата Најновата книга со факти. Том 3 [Физика, хемија и технологија. Историја и археологија. Разно] автор Кондрашов Анатолиј Павлович

Од книгата Сè за сè. Том 3 автор Ликум Аркадиј

Под кои услови се случува фатаморгана? Мираж е оптички феномен во атмосферата, кој се состои во фактот дека заедно со далечен објект (или дел од небото), неговата виртуелна слика е видлива, поместена во однос на објектот. Ако некој предмет е под хоризонтот, видливо е само имагинарното

Од книгата Како да се напише приказна од Вотс Најџел

Што предизвикува заушки? Заушки е заразна болест, во која плунковните жлезди отекуваат. Во овој случај, главно се засегнати паротидните плунковни жлезди. Причината за заушки е вирус кој продира во овие жлезди. И оваа болест речиси се шири

Од книгата Запек: мали трагедии и големи проблеми автор Буторова Људмила Ивановна

Како се создава сцена Во секоја сцена, обидете се да најдете драма и нешто што ќе привлече внимание. Ако овие елементи ги нема, побарајте ги. Во некои случаи, сцените се потребни само за да може читателот да ги искористи за да ги добие потребните информации. Погледнете дали не можете да направите ваква сцена

Од книгата Најдоброто за здравјето од Брег до Болотов. Голема референтна книга за модерна благосостојба автор Мохова Андреј

Од книгата 100 големи мистерии на астрономијата автор Волков Александар Викторович

Од книгата Светот околу нас автор Ситников Виталиј Павлович

Мистериозната геологија на Месечината: магнетно поле, вулкански ерупции, сеизмичка активност Една по друга, автоматски станици брзаат кон Месечината. Секој пат кога пристигнуваат на планета што ние, се испоставува, не ја знаеме. Го посетивме, но не ги добивме сите негови тајни. Како

Од книгата Кој е кој во природниот свет автор Ситников Виталиј Павлович

Зошто се појавува невреме со грмотевици? Поглед на бура од сателит Бура со грмотевици не е само дожд, грмежи и молњи. Не за џабе луѓето велат дека „доаѓа бура“. Невреме со грмотевици доаѓа заедно со силен, силен ветар, виорот се врти, ветрот кине гранки од дрвја, како да сака да ги откорне од корен.

Од книгата Едноставни прашања. Книга слична на енциклопедија автор Антонец Владимир Александрович

Како настанува луминисценцијата? Некои супстанции се способни да светат под влијание на кој било извор на енергија. Ако таков извор е електрично празнење, тогаш ова е електролуминисценција. Флуоресцентните цевки се користат за осветлување на куќи и за светлина

Од книгата на авторот

Како настанува смеењето? Веројатно нема луѓе кои не сакаат да се смеат. Има многу докази, иако не многу веродостојни, за здравствените придобивки од смеењето. Но, од каде доаѓа? Науката сериозно го проучува ова прашање. Постои дури и меѓународно друштво за студијата

Библиографски опис:Коробко П. И., Фролова В. М., Лобанов И. А., Титова Н. А., Паншина С. Г., Паншин Е. А. Користење на магнетното поле на Земјата во решавање на проблеми на Далечниот Север // Млад научник. 2016. бр.5. P. 62-68..06.2019).



За повеќето територии на Далечниот Север, единствениот можен начин на транспорт е со авион. Морската комуникација за време на летната навигациска сезона се користи само за испорака на стоки. Нема превоз на патници поради долгата должина на поморските линии. Во принцип, нема железнички или патни врски со „копното“.

Друг многу итен проблем на Далечниот Север е енергијата. Ако во другите потопли региони на земјата енергетските проблеми се успешно решени со работа на хидроцентрали, тогаш во областите во непосредна близина на брегот на Арктичкиот Океан, таквата опција ги губи своите предности (поради замрзнувањето на реките во зима), а на некои места не е изводливо поради премала висинска разлика (неопходна за работа на хидроцентрала).

Изградбата на електрани со фосилни горива во услови на поларна клима и вечен мраз е економски неоправдана, а покрај тоа, полињата со нафта и гас може да се наоѓаат на значително растојание од местата каде што е потребна електрична енергија; Така, горивото се транспортира до многу крајбрежни области по морски пат.

Очигледно е дека зависноста на регионот од периодични снабдувања со гориво и од нередовниот патнички и товарен сообраќај не може да дозволи регионите да се развијат со својот целосен потенцијал. Овој напис предлага техничко решение за транспортна комуникација меѓу населените места Салехард - Анадир, како и методи за добивање енергија директно во областите на кои им е потребна, што ќе отвори нови перспективи за развој на објекти лоцирани на Далечниот север.

Карактеристики што возилото што се развива мора да ги исполнува:

– употреба на обновливи, безбедни, еколошки и високо-потенцијални извори на енергија. Во овој случај, предност треба да се даде на поскап, но кој работи врз основа на обновливи извори на енергија и еколошки извор на енергија;

– употреба на најнови технологии и иновативни решенија.

За спроведување на овој проект, го спроведовме следново истражување:

– анализа на географските и климатските карактеристики на териториите низ кои треба да минува трасата „Анадир - Салехард“;

– анализа на транспортот што се користи на територијата на предложената рута;

– пребарување на можни обновливи извори на енергија.

Пред да започнеме со изработка на техничко решение за транспортна комуникација помеѓу населените места Салехард - Анадир, ги анализиравме географските и климатските карактеристики на териториите низ кои треба да минува трасата Анадир - Салехард. Накратко, можеме да кажеме дека на приближно истото се наоѓаат градовите Анадир и Салехард географска ширина. Веројатната рута минува низ поларната зона со субарктичка клима. Оваа територија е дел од зоната на поларната светлина. Мал прилив на сончево зрачење, рамен терен, отворен за инвазија на воздушни маси од Арктикот во лето и суперладени континентални маси во зима, ја одредуваат острата континенталност и сериозноста на климата.

Вечен мраз, изобилство на мочуришта, езера и реки. Долги зими, кратки ладни лета, силни ветрови, незначителна снежна покривка - сето тоа придонесува за замрзнување на почвата до големи длабочини.

Анализата на транспортот што се користи на територијата на предложената рута покажа дека поради нестабилното време подложно на дожд, врнежи од снег и силни ветрови, летовите на авионите може да бидат одложени или целосно откажани. Во одредени периоди во пролет и есен, авионите воопшто не летаат. Постоечката поморска комуникација во текот на летната пловидбена сезона се користи само за испорака на стоки. Нема превоз на патници поради долгата должина на поморските линии. Во принцип, нема железнички или патни врски со „копното“.

Нашата група изврши анализа на најновите достигнувања на науката и технологијата во областа на транспортот и употребата на нови видови енергија што може да се користат за спроведување на проектот.

Во поново време, на крајот на минатиот век (1986 година), беше откриен нов тип на суперпроводници за кои не беа потребни многу ниски температури во тоа време, познатите суперпроводници - жива и олово - стекнаа суперспроводливи својства на температури до -270; ° C. Во моментов, керамичките проводници добиваат суперспроводливи својства на температури од -191°C до -183°C. Оваа температура може да се одржува со користење на течен азот (се формира на температура од -195,75°C). Ова откритие драматично ја намали цената на суперпроводниците.

Ова откритие ќе овозможи да се создадат моќни супермагнети кои се држат во воздухот возилакако воз.

За да се постави воз со магнетна левитација во движење, млаз од компримиран воздух е доволен за да се надмине силата на отпорот на воздухот.

Но, за да се користи течен азот, потребна е опрема за ладење. И за работа на опремата за ладење, потребен е извор на енергија. Каде можам да го добијам во тундра? Потребен е извор на енергија.

Пребарајте извори на енергија.

Кога ги разгледувавме климатските и географските карактеристики на територијата на предложената рута, дознавме дека трасата се наоѓа во зоната на поларните бои.

Аурора е најграндиозниот феномен што човек може да го забележи на Земјата. Но, поларната светлина не е само грандиозен и убав спектакл. Тоа е единствената манифестација на влијанието на сончевото зрачење врз вселената близу Земјата и земјината атмосфера што може да се види со голо око.

Аурора е сјајот на земјината атмосфера под влијание на струи на соларни честички кои ја напаѓаат атмосферата.

Околу неа течат соларни струи кои се приближуваат до Земјата, бидејќи Земјата е заштитена од овие честички со сопственото магнетно поле. Меѓутоа, конфигурацијата на магнетното поле на Земјата е таква што некои од овие честички продираат во магнетосферата, а од неа во горната атмосфера. Поседувајќи големо количество енергија и продирајќи во атмосферата на Земјата, овие честички се судираат со атомите и молекулите на горниот дел од атмосферата предизвикувајќи нејзин сјај.

Поларната светлина може да се спореди со Огнената птица од народните легенди и бајките. Излегува дека нашите научници веќе сфатиле како да ја фатат оваа Firebird за опашката. И ако го искористиме ова во овој проект, тогаш ќе му дадеме живот на уникатниот изум на рускиот физичар Н.П. Данилкин („Институт за применета геофизика именуван по академик Е.К. Федоров“. на атмосферата во зоната аурори, наречена јоносфера.

Суштината на методот е како што следува.

Планирано е да се искористи можноста за извлекување електрична енергија од јоносферата, каде струи течат на надморска височина од над 100 километри над површината на Земјата. Ваквата централа треба да се наоѓа на површината на Земјата и ќе црпи енергија од блиску Земјиниот простор, користејќи ја трансформацијата на електромагнетната енергија, што е последица на работата на силите од планетарна природа, во електрична струја за технички цели. .

Излегува дека главното „пумпање“ на енергија долж синџирот на соларно-копнени врски се јавува како резултат на соларни изливи, кои се придружени со магнетни бури. Меѓутоа, во зоната на поларната светлина и во мирна состојба, а уште повеќе во периоди на магнетни бури, јачината на магнетното поле на површината на Земјата претрпува континуирани промени.

Затоа, ако едножично коло е поставено на површината на Земјата, тогаш во такво коло за време на периодот на промена на јачината на магнетното поле во согласност со законите на физиката, се јавува електромоторна сила, што предизвикува електрична струја.

Вкупната моќност на струите кои постојано течат во јоносферата на Земјата значително ги надминува потребите на човештвото. Ако научите како да се поврзете со овие струи на технолошки компетентен начин, тогаш целиот процес ќе испадне еколошки и безбеден.

За да се зголеми моќноста на таквата електрана, потребниот број кола може да се поврзат паралелно со ова коло.

Исто така, постои начин да се намали електричниот отпор на колото со користење на феноменот на суперспроводливост.

Се разбира, пред да се изградат електрани и да се постави надвозник за воз со магнетна левитација, неопходно е да се спроведат многу сериозни пресметки, експерименти и развојни работи. И покрај тоа, веќе постојат факти кои ја докажуваат технолошката изводливост и потенцијалот на една ваква електрана. На пример, ова е добро илустрирано со настаните што се случија во провинцијата Квебек (Канада) на 13-14 март 1989 година. Во тоа време, по моќен одблесок на Сонцето и поминување на големо полнење на енергија низ синџир на процеси на линијата Сонце-Земја, карактеристиките на полето на електромагнетната индукција во оваа зона се покажа дека се наоѓаат во таква начин на кој се појавија силни индукциски струи во високонапонските далноводи. Покрај тоа, моќта на овие струи се покажа дека е таква што осигурувачите исклучија 40% од моќноста на целиот електроенергетски систем Хидро-Квебек, што изнесуваше 9 GW. Забележете дека овие моќни индукциски струи се појавија во систем кој не беше ориентиран кон нивно примање!

Друг познат настан се случил на 1-2 септември 1859 година. Тоа беше најмоќната геомагнетна бура во запишаната историја. Комплексот на настани што вклучува и геомагнетна бура и моќни активни феномени на Сонцето што ја предизвикале понекогаш се нарекува „Карингтон настан“.

Од 28 август до 2 септември, на Сонцето беа забележани бројни дамки и блесоци. Нешто по пладне на 1 септември, британскиот астроном Ричард Карингтон го забележа најголемиот одблесок, кој предизвика големо ослободување на маса на сончево зрачење. Тој се упати кон Земјата и стигна до неа за 18 часа, што е многу брзо, бидејќи ова растојание обично се покрива со исфрлање за 3-4 дена. Исфрлањето се движеше толку брзо бидејќи претходните исфрлања му го расчистија патот. Започна најголемата геомагнетна бура во снимената историја, која предизвика откажување на телеграфските системи низ Европа и Северна Америка. Северните светла се забележани низ целиот свет, дури и над Карибите;

Како резултат на тоа, на 1 и 2 септември 1859 година, целиот телеграфски систем во Северна Америка и низ Европа откажа: преносните линии се искри, телеграфската хартија спонтано се запали, а некои уреди, како што е телеграфот, мирно продолжија да работат, откако веќе беа исклучен од изворот на енергија.

Од пресметките на рускиот физичар Н.П. Данилкин (Институт за применета геофизика именуван по академик Е.К. Федоров), може да се извлечат два заклучоци:

- предложениот метод е способен да извлече електрична енергија доволна за индустриски цели од јоносферата;

– јоносферата и магнетосферата имаат доволно енергетски резерви за овие цели.

Главните недостатоци на овој метод на генерирање енергија на ниво на модерна технологија се многу импресивната големина на оперативното коло и очигледната висока цена на неговото создавање. Сепак, предностите на методот може да ги надминат овие недостатоци, особено ако се откријат нови материјали погодни за решавање на овој проблем.

Предностите на оваа електрана вклучуваат:

– таква станица, откако ќе се изгради, нема да се истроши и теоретски ќе функционира се додека Сонцето сјае и работи синџирот на врски „Сонце-Земја“;

– процесизвлекувањето енергија од јоносферата излегува дека е еколошки и безбедно, а не постои ниту теоретска можност да се предизвика катастрофа.

Заклучок.

Експериментална потврда на изработениот проект во лабораториски услови.

За да се добие експериментална потврда за идејата за производство на електрична енергија од јоносферата, доволно е да се спроведе експериментот прикажан во училишен курсфизика.

Откако го завршивме овој експеримент, испитавме каков е феноменот на електромагнетна индукција. За експериментот ни требаше галванометар, постојан магнет и калем со жица намотана на него. Краевите на жицата беа поврзани со серпентина. Кога турнавме постојан магнет во внатрешноста на серпентина, галванометарот се отклони. Ова значи дека во колото се појавила електрична струја.

Бидејќи немаме никаков извор на струја во колото, логично е да се претпостави дека струјата се јавува поради појавата на магнетно поле во внатрешноста на серпентина. Кога ќе го извлечеме магнетот назад од серпентина, ќе видиме дека отчитувањата на галванометарот повторно ќе се променат, но неговата игла ќе отстапи за спротивната страна. Повторно добивме струја, но овојпат насочена во друга насока.

Ориз. .1 Феноменот на електромагнетна индукција

По ова, извршивме сличен експеримент со истите елементи, само во овој случај го фиксиравме магнетот неподвижен. Сега ја отстранивме и го ставивме на магнетот самата калем, поврзана со галванометарот. Како резултат на тоа, добивме слични настани. Со отклонување, иглата на галванометарот ни го покажа изгледот на струјата во колото. Во исто време, кога магнетот беше неподвижен, немаше струја во колото - иглата стоеше на нула.

Ориз. 2. Спроведување на експеримент на проектот во лабораториски услови

Калемот може да се замени со спроводно коло и може да се направат експерименти за движење и ротирање на самото коло во постојано магнетно поле или магнет во стационарно коло. Резултатите ќе бидат исти - појава на струја во колото кога магнетот или колото се движат.

Така, спроведениот експеримент ни овозможува да заклучиме:

Со секоја промена на магнетниот тек што продира низ колото на затворен проводник, се јавува електрична струја во овој проводник. Во овој случај, електричната струја постои во во текот на целиот процес на промена на магнетниот тек.

Истиот принцип се користи и во методот на генерирање електрична енергија од јоносферата. Нашата планета Земја е огромен магнет со постојано магнетно поле. Поради влијанието на сончевото зрачење на нашата планета, магнетното поле на Земјата претрпува постојани промени. Особено големи вредности на варијации на магнетното поле се забележани во зоната на поларната светлина. Таму често може да се забележат магнетни бури и подбури.

Опис на техничкото решение.

По извршувањето на планираните студии, изготвена е следната одлука:

Транспортот што ги поврзува двата региони на Далечниот Север треба да биде удобен воз со магнетна левитација со помош на најновата генерација на суперпроводници. Ако не е можно практично да се имплементира идејата за користење на суперпроводници, користете го својството на одбивање на магнетните полови со исто име.

Ориз. 3. Дијаграм на проектот

1) Енергијата потребна за напојување на надвозникот и возот со магнетна левитација се добива со методот на генерирање електрична енергија од јоносферата. Дополнително, по целата траса може да се постават моќни генератори на ветер и да се искористи енергијата на силните ветрови на овие места.

2) Ако платформата од која треба да тргне возот е поставена на надморска височина од 400 метри, а потоа патот по кој ќе се лизга возот со магнетна левитација е поставен надолу, тогаш кога ќе го достигне нивото на Земјата возот ќе има брзина од околу 310 km/h. Приближувајќи се до одредишната станица, патот по кој се движи возот полека ќе почне да се искачува до 400 м. Доколку нема доволно брзина во која било делница, возот ќе ја добие потребната брзина со помош на млаз компримиран воздух.

Ориз. 4. Дијаграм на платформата за поаѓање и пристигнување

План за извршување на предложениот проект.

За спроведување на проектот потребно е:

1) Спроведување на истражувачка работа за развој на транспорт на магнетна левитација со користење на електрична енергија добиена од горните слоеви на атмосферата во зоната на поларната светлина, наречена јоносфера (периодот на завршување на работата, според експертите, е 2-3 години);

2) Спроведување развојна работа за создавање на возило со магнетна левитација користејќи електрична енергија добиена од горните слоеви на атмосферата во зоната на поларната светлина, наречена јоносфера. Резултат на работата: прототип на патен дел со воз со магнетна левитација со помош на електрична енергија добиена од горните слоеви на атмосферата во зоната на поларната светлина, наречена јоносфера (работниот период според експертите е 5-7 години).

– реализација на проектот на делницата Анадир-Салехард. (периодот на завршување на работата, според специјалистите, е 25-30 години).

Оценка на перформансите иефективноста.

Заклучок

На Земјата постои алтернативен, еколошки и обновлив извор на планетарна електромагнетна енергија, кој континуирано се надополнува со процеси кои потекнуваат од Сонцето и доаѓаат на Земјата по синџирот на соларно-копнени врски. Современото технолошко ниво овозможува искористување на оваа енергија.

Недостатоци на проектот

- импресивна големина

- високата цена на неговото создавање.

Предности на проектот:

– отпорност на абење на електраната;

– неисцрпен извор на енергија (Сонце);

– еколошка пријатност;

– профитабилност поради бесплатна струја;

– Имајќи таков извор на електрична енергија, можно е да се развие инфраструктура на целата територија на која се наоѓа возниот надвозник.

– изгледи за развој на нови територии.

Литература:

1. Каку М. Физика на иднината. Превод од англиски. Москва 2014 година;
2. Данилкин Н.П. „За можноста за добивање електрична енергија од јоносферата“ „Електрична енергија“. 1996, бр. 4, стр. 71-75;
3. Дмитриев А.Н., Шитов А.В., Техногено влијание врз природните процеси на Земјата. Горно-Алтајск, 2001 стр. 9;
4. Dokumentika.org [Електронски ресурс]. - Режим на пристап: http://dokumentika.org/zemli/solnechnaya-burya-1859-goda.