Где находится южный магнитный полюс земли: Где расположен Южный магнитный полюс?

Содержание

• 1 Значение
• 2 Характеристики магнитного поля2 73 900

  8

• 4 Изменение магнитного поля
• 5 Реверсии магнитного поля
• 6 Обнаружение магнитного поля
• 7 Примечания
• 8 Внешние звень магнитное поле и межпланетное магнитное поле.

  Земля в значительной степени защищена от солнечного ветра, потока энергичных заряженных частиц, исходящих от Солнца, своим магнитным полем, которое отклоняет большинство заряженных частиц. Некоторые из заряженных частиц солнечного ветра имеют попал в ловушку в радиационном поясе Ван Аллена. Меньшее количество частиц солнечного ветра успевает пройти, как по линии передачи электромагнитной энергии, в верхние слои атмосферы и ионосферы Земли в авроральные зоны. Солнечный ветер можно наблюдать на Земле только тогда, когда он достаточно силен, чтобы вызвать такие явления, как полярное сияние и геомагнитные бури. Яркие полярные сияния сильно нагревают ионосферу, заставляя ее плазму расширяться в магнитосферу, увеличивая размер плазменной геосферы и вызывая выход атмосферного вещества в солнечный ветер. Геомагнитные бури возникают, когда давление плазмы, содержащейся внутри магнитосферы, достаточно велико, чтобы раздуть и тем самым исказить геомагнитное поле.

  Солнечный ветер отвечает за общую форму магнитосферы Земли, а колебания его скорости, плотности, направления и увлеченного магнитного поля сильно влияют на местную космическую среду Земли. Например, уровни ионизирующего излучения и радиопомех могут варьироваться в сотни и тысячи раз; а форма и расположение магнитопаузы и головной ударной волны перед ней могут изменяться на несколько земных радиусов, подвергая геостационарные спутники воздействию прямого солнечного ветра. Эти явления в совокупности называются космической погодой. Механизм атмосферного обдирания обусловлен попаданием газа в пузырьки магнитного поля, срываемые солнечным ветром. ^[3] Изменения напряженности магнитного поля коррелируют с изменением количества осадков в тропиках. ^[4]

  Магнитные полюса и магнитный диполь

  Основные статьи: Северный магнитный полюс и Южный магнитный полюс

  Магнитное склонение относительно истинного севера в 2000 г. полюса могут быть определены как минимум двумя способами ^[5] .

  Часто магнитный полюс (падение) рассматривается как точка на поверхности Земли, где магнитное поле полностью вертикально. Другими словами, наклон поля Земли составляет 90° на Северном магнитном полюсе и -90° на Южном магнитном полюсе. На магнитном полюсе компас, удерживаемый в горизонтальной плоскости, указывает случайным образом, в то время как в противном случае он указывает почти на Северный магнитный полюс или в сторону от Южного магнитного полюса, хотя существуют локальные отклонения. Два полюса блуждают независимо друг от друга и не находятся в прямо противоположных положениях на земном шаре. Магнитный полюс падения может быстро мигрировать, для Северного магнитного полюса было сделано наблюдение до 40 км в год ^[6] .

  Магнитное поле Земли можно приблизительно сравнить с полем магнитного диполя, расположенного недалеко от центра Земли. Ориентация диполя определяется осью. Два положения, в которых ось диполя, наиболее точно соответствующего геомагнитному полю, пересекает поверхность Земли, называются северным и южным геомагнитными полюсами. Для наилучшего соответствия диполь, представляющий геомагнитное поле, должен быть расположен примерно в 500 км от центра Земли. Это приводит к тому, что внутренний радиационный пояс опускается ниже в южной части Атлантического океана, где поверхностное поле является самым слабым, создавая так называемую Южно-Атлантическую аномалию.

  Если бы магнитное поле Земли было совершенно диполярным, то геомагнитный и магнитный полюсы падения совпадали бы. Однако значительные недиполярные члены в точном описании геомагнитного поля приводят к тому, что положение двух типов полюсов оказывается в разных местах.

  Характеристики поля

  Напряженность поля на поверхности Земли колеблется от менее 30 микротеслас (0,3 Гс) на территории, включающей большую часть Южной Америки и Южной Африки, до более 60 микротеслас (0,6 Гс) вокруг магнитных полюсов на севере. Канаде и югу Австралии, а также в части Сибири. Средняя напряженность магнитного поля во внешнем ядре Земли составила 25 Гаусс, что в 50 раз сильнее, чем магнитное поле на поверхности. ^{[9] [10]}

  Поле похоже на поле стержневого магнита. Магнитное поле Земли в основном создается электрическими токами в жидком внешнем ядре. Ядро Земли горячее 1043 К, температуры точки Кюри, выше которой ориентация спинов в железе становится случайной. Такая рандомизация приводит к тому, что вещество теряет свою намагниченность.

  Конвекция расплавленного железа во внешнем жидком ядре вместе с эффектом Кориолиса, вызванным общим вращением планет, имеет тенденцию организовывать эти «электрические токи» в валы, выровненные вдоль полярной оси север-юг. Когда проводящая жидкость течет через существующее магнитное поле, индуцируются электрические токи, которые, в свою очередь, создают другое магнитное поле. Когда это магнитное поле усиливает первоначальное магнитное поле, создается динамо, которое поддерживает себя. Это называется теорией динамо, и она объясняет, как поддерживается магнитное поле Земли.

  Еще одной особенностью, которая магнитно отличает Землю от стержневого магнита, является ее магнитосфера. На больших расстояниях от планеты это доминирует над поверхностным магнитным полем. Электрические токи, наведенные в ионосфере, также генерируют магнитные поля. Такое поле всегда создается вблизи того места, где атмосфера находится ближе всего к Солнцу, вызывая ежедневные изменения, которые могут отклонять поверхностные магнитные поля на целых один градус. Типичные ежедневные колебания напряженности поля составляют около 25 нанотеслас (нТл) (т.е. ~ 1:2000), с изменениями в течение нескольких секунд обычно около 1 нТл (т.е. ~ 1:50000). ^[11]

  Вариации магнитного поля

  Вариации геомагнитного поля с момента последнего инверсии.

  Токи в ядре Земли, создающие ее магнитное поле, зародились не менее 3 450 миллионов лет назад. ^{[12] [13]}

  Магнитометры обнаруживают мельчайшие отклонения в магнитном поле Земли, вызванные артефактами из железа, печами, некоторыми типами каменных сооружений и даже канавами и отбросами в археологической геофизике. Используя магнитные инструменты, адаптированные из бортовых детекторов магнитных аномалий, разработанных во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок, были нанесены на карту магнитные вариации на дне океана. Базальт — богатая железом вулканическая порода, слагающая дно океана, — содержит сильно магнитный минерал (магнетит) и может локально искажать показания компаса. Искажение было обнаружено исландскими мореплавателями еще в конце 18 века. Что еще более важно, поскольку присутствие магнетита придает базальту измеримые магнитные свойства, эти магнитные вариации предоставили еще одно средство для изучения глубоководного дна океана. Когда новообразованная порода остывает, такие магнитные материалы записывают магнитное поле Земли.

  Часто в магнитосферу Земли попадают солнечные вспышки, вызывающие геомагнитные бури, провоцирующие появление полярных сияний. Кратковременная нестабильность магнитного поля измеряется K-индексом.

  Недавно были обнаружены утечки в магнитном поле, которые взаимодействуют с солнечным ветром противоположным первоначальной гипотезе образом. Во время солнечных бурь это может привести к масштабным отключениям электроэнергии и сбоям в работе искусственных спутников. ^[14]

  См. также Магнитная аномалия

  Инверсия магнитного поля

  Основная статья: Инверсия геомагнитного поля от десятков тысяч до многих миллионов лет, со средним интервалом около 300 000 лет. ^[15] Однако последнее такое событие, называемое инверсией Брюнеса-Матуямы, произошло примерно 780 000 лет назад.

  Нет четкой теории относительно того, как могла произойти инверсия геомагнитного поля. Некоторые ученые создали модели ядра Земли, в которых магнитное поле лишь квазистабильно, а полюса могут спонтанно мигрировать из одной ориентации в другую в течение от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Другие ученые предполагают, что геодинамо сначала отключается либо спонтанно, либо в результате какого-то внешнего воздействия, такого как удар кометы, а затем перезапускается с магнитным «северным» полюсом, указывающим либо на север, либо на юг. Внешние события вряд ли могут быть обычными причинами инверсии магнитного поля из-за отсутствия корреляции между возрастом ударных кратеров и временем инверсии. Независимо от причины, когда магнитный полюс перескакивает с одного полушария на другое, это известно как инверсия, тогда как временные изменения наклона диполя, которые проводят ось диполя через экватор, а затем возвращаются к исходной полярности, известны как отклонения.

  Исследования потоков лавы на горе Стинс, штат Орегон, показывают, что магнитное поле могло смещаться со скоростью до 6 градусов в день в какой-то момент в истории Земли, что серьезно ставит под сомнение общепринятое понимание того, как работает магнитное поле Земли. . ^[16]

  Палеомагнитные исследования, подобные этим, обычно состоят из измерений остаточной намагниченности изверженных пород вулканических извержений. Отложения, лежащие на дне океана, ориентируются по местному магнитному полю, сигнал, который можно зарегистрировать по мере их затвердевания. Хотя отложения магматических пород в основном парамагнитны, они содержат следы ферри- и антиферромагнитных материалов в виде оксидов железа, что придает им способность обладать остаточной намагниченностью. На самом деле, эта характеристика довольно распространена во многих других типах горных пород и отложений, встречающихся по всему миру. Одним из наиболее распространенных из этих оксидов, обнаруживаемых в месторождениях природных горных пород, является магнетит.

  В качестве примера того, как это свойство магматических пород позволяет нам определить, что поле Земли в прошлом менялось на противоположное, рассмотрим измерения магнетизма через океанские хребты. Прежде чем магма выйдет из мантии через трещину, она имеет чрезвычайно высокую температуру, выше температуры Кюри любого оксида железа, который она может содержать. Лава начинает остывать и затвердевать, как только попадает в океан, что позволяет этим оксидам железа в конечном итоге восстановить свои магнитные свойства, в частности, способность удерживать остаточную намагниченность. Если предположить, что единственное магнитное поле, присутствующее в этих местах, связано с самой Землей, эта затвердевшая порода намагничивается в направлении геомагнитного поля. Хотя напряженность поля довольно слабая, а содержание железа в типичных образцах горных пород невелико, относительно небольшая остаточная намагниченность образцов находится в пределах разрешающей способности современных магнитометров. Затем можно измерить возраст и намагниченность образцов затвердевшей лавы, чтобы определить ориентацию геомагнитного поля в древние эпохи.

  Обнаружение магнитного поля

  Отклонения модели магнитного поля от измеренных данных, данные, созданные спутниками с чувствительными магнитометрами распад около 10% за последние 150 лет. ^[17] Спутник Magsat и более поздние спутники использовали 3-осевые векторные магнитометры для исследования трехмерной структуры магнитного поля Земли. Более поздний спутник Эрстеда позволил провести сравнение, указывающее на динамическое геодинамо в действии, которое, по-видимому, порождает альтернативный полюс под Атлантическим океаном к западу от Южной Африки. ^[18]

  Правительства иногда используют подразделения, специализирующиеся на измерении магнитного поля Земли. Это геомагнитные обсерватории, обычно входящие в состав национальной геологической службы, например, обсерватория Эскдалемуир Британской геологической службы. Такие обсерватории могут измерять и прогнозировать магнитные условия, которые иногда влияют на связь, электроэнергию и другую деятельность человека. (См. магнитная буря.)

  Международная сеть магнитных обсерваторий реального времени, объединяющая более 100 взаимосвязанных геомагнитных обсерваторий по всему миру, регистрирует магнитное поле Земли с 1991.

  Военные определяют характеристики местного геомагнитного поля, чтобы обнаружить аномалии на естественном фоне, которые могут быть вызваны значительным металлическим объектом, таким как затопленная подводная лодка. Как правило, эти детекторы магнитных аномалий летают на самолетах, таких как британский Nimrod, или буксируются в качестве инструмента или набора инструментов с надводных кораблей.

  В коммерческих целях геофизические разведочные компании также используют магнитные детекторы для выявления природных аномалий в рудных телах, таких как Курская магнитная аномалия.

  Животные, включая птиц и черепах, могут обнаруживать магнитное поле Земли и использовать его для навигации во время миграции. ^[19] Коровы и дикие олени, как правило, выравнивают свое тело с севера на юг во время отдыха, но не тогда, когда животные находятся под высоковольтными линиями электропередач, что наводит исследователей на мысль, что за это ответственен магнетизм. ^{[20] [21]}

  Сейсмоэлектромагнетизм — область исследований, направленная на прогнозирование землетрясений.

  Примечания 9

  Дайсон, П.Дж. (2009). «Биология: электрические коровы». Природа 458 (7237): 389. doi:10.1038/458389a. PMID 19325587.

Внешние ссылки



• Уильям Дж. Броуд, Укажет ли компас на юг? . New York Times, 13 июля 2004 г.
• Джон Роуч, Почему магнитное поле Земли переворачивается? . National Geographic, 27 сентября 2004 г.
• Когда север идет на юг . Проекты в области научных вычислений, 1996.
• Трехмерный симулятор заряженных частиц магнитного поля Земли . Инструмент, предназначенный для трехмерного моделирования заряженных частиц в магнитосфере.. [Требуется подключаемый модуль VRML]
• Великий магнит, Земля , История открытия магнитного поля Земли Дэвидом П. Стерн.
• Исследование магнитосферы Земли , Образовательный веб-сайт Дэвида П. Стерна и Маурисио Передо

Изменение магнитных полюсов Земли

Смена магнитных полюсов Земли

Стр. 2




Автор: Karl J. Aufderheide, Ph.D.

Раньше все было так просто. Магниты использовались в качестве навигационных компасов на протяжении сотен лет. Моряки знали, что правильно установленный магнитный камень можно использовать для надежного указания на север, даже когда Солнце или звезды не видны. В эпоху Возрождения, когда изучалась идея магнетизма, ранние ученые постулировали, что все магниты реагируют на гигантский магнитный остров, расположенный на Северном полюсе. (В некоторых старых атласах этот остров даже назывался Rupes Nigra). Таким образом, собственный магнитный компас был привлечен гигантским магнитным островом на севере. Это имело смысл.

Но по мере того, как углублялось понимание магнетизма и особенно геомагнетизма, история становилась все более сложной. Во-первых, в Арктике нет гигантского магнитного острова из магнитного камня, который притягивал бы стрелки наших компасов. Вместо этого вся Земля действует как магнит, создавая поле, притягивающее магнитные компасы. И механизмы магнитного поля Земли до сих пор недостаточно изучены.

Некоторые термины нуждаются в определении

Географический северный полюс

По сути, это ось вращения Земли. Мореплаватели в этом заинтересованы, потому что все их карты и схемы построены и ориентированы по этой оси отсчета. Наши астрономические карты также основаны на этой ориентации. На противоположной стороне Земли, на 180° от географического севера, находится географический южный полюс.

Северный магнитный полюс

Это место в северном полушарии, где силовые линии магнитного поля Земли направлены вертикально вниз. Это иногда называют магнитным полюсом наклона, потому что наклонный магнит указывает вертикально на его местоположение. Его аналог, Южный магнитный полюс, не находится точно на 180° от Северного магнитного полюса, потому что магнитное поле Земли несимметрично. Северный магнитный полюс близок, но не идентичен географическому северному полюсу.

Геомагнитный северный полюс

Это наиболее точное приближение первого порядка магнитного северного полюса Земли, если предположить, что вся планета представляет собой простой дипольный стержневой магнит. Поскольку магнитное поле Земли не является простым диполем, расчетное и наблюдаемое место для геомагнитного северного полюса не идентично ни северному магнитному полюсу, ни географическому северному полюсу. Южный геомагнитный полюс также не находится точно на 180º от Северного геомагнитного полюса, опять же потому, что магнитное поле Земли несимметрично.

Текущие положения полюсов

Текущая карта, показывающая недавние местоположения
Географического Северного полюса,
Северного магнитного полюса ,
и видимого Северного геомагнитного полюса .

Источник изображения: Википедия

Магнитное поле

Механизм генерации магнитного поля Земли до конца не ясен. Текущей рабочей теорией является модель динамо, которая постулирует, что движение расплавленного железа во внешней части ядра Земли создает магнитное поле, которое мы ощущаем. Конвекционное движение этого расплавленного железа между твердым внутренним ядром и твердой мантией Земли, наряду с электрическими взаимодействиями между металлическими компонентами во внешнем ядре, а также вращение планеты в совокупности создают магнитное поле, которое является основой для поле всей планеты. Хотя модель динамо пытается преобразовать результирующее спроецированное поле в диполь, фактическое выраженное магнитное поле является многополярным, поэтому все еще ищут исчерпывающее объяснение магнитного поля Земли.

Значение магнитного поля Земли выходит далеко за рамки его способности ориентировать компасы. Силовые линии Земли простираются далеко в космическое пространство, создавая то, что известно как магнитосфера. Это защищает Землю от солнечного ветра и других нарушений местной космической среды, поэтому наша атмосфера не сдувается, как это было в истории Марса.

Движения магнитных полюсов

Динамический характер генерации магнитного поля Земли имеет ряд последствий. Магнитные полюса не противоположны друг другу (на расстоянии 180° на земной сфере); Геомагнитные полюса также не являются точно противоположными друг другу на земном шаре. Очевидно, что ядро ​​Земли несимметрично, и поэтому проекция магнитного поля, создаваемого ядром, не будет симметричной. Локальные аномалии в земной коре также могут влиять на локальное магнитное выравнивание. Кроме того, положение полюсов не является фиксированным, но они оба постепенно перемещаются относительно местоположения географических полюсов.

Наблюдения и прогнозы движения Северного геомагнитного полюса в исторические времена.
Источник изображения: Статья Википедии

Краткосрочная

В исторические времена наблюдалось смещение магнитных полюсов. За последние 180 лет Северный геомагнитный полюс смещался на запад со средней скоростью от 0,05° до 0,1° в год. Как видно из карты, положение геомагнитного полюса значительно сместилось. Однако для тех, кто ориентируется по компасу, сдвиг не настолько значителен, чтобы нарушать запланированные маршруты. Периодическая корректировка значений магнитного склонения — это почти все, что необходимо для предотвращения серьезных ошибок. Смещение местоположения, по-видимому, является результатом незначительных изменений местоположения и скорости движения компонентов динамо с течением времени, но, по-видимому, существует общая тенденция поддерживать магнитные полюса достаточно близко к географическим/вращательным полюсам.

Долгосрочная

Во время вулканических извержений магнитные компоненты в жидкой породе будут ориентироваться в магнитном поле по мере того, как лава остывает и затвердевает. Ориентация магнитного поля в момент остывания лавы сохраняется в породах и может быть определена при геологическом анализе. Место с регулярными извержениями, такое как срединно-океаническая система Атлантического хребта, обеспечивает запись за геологическое время состояния магнитного поля Земли.

Смена магнитных полюсов

За последние 3 миллиарда лет или около того магнитное поле Земли сменило полюса, так что северный магнитный полюс стал южным магнитным полюсом, и наоборот. Периодичность этих изменений кажется случайной: за последние 83 миллиона лет было зарегистрировано 183 инверсии. Последнее изменение произошло 780 000 лет назад. Продолжительность инверсии оценивается от 1000 до 10000 лет. Общее магнитное поле Земли не исчезает в эти периоды инверсии, хотя оно становится слабее и может стать хаотичным в течение этого интервала.

Оставшегося магнитосферного поля явно достаточно для защиты Земли и ее атмосферы от эрозии солнечным ветром. Нет понимания того, что может спровоцировать переворот магнитного полюса, и лишь слабое понимание того, что происходит в ядре Земли во время переворота.

Инверсия геомагнитного поля – биологические последствия?

Многие животные проявляют чувствительность к магнитному полю Земли. Это особенно заметно у мигрирующих видов (например, у птиц и некоторых насекомых), которым, возможно, придется перемещаться, когда неба не видно. Кроме того, существуют реальные опасения по поводу усиления солнечного ветра и бомбардировки поверхности Земли космическими лучами, что может привести к повреждению видов. Однако попытки сопоставить периоды вымирания видов со временем инверсии полюсов не обнаруживают статистической связи. Таким образом, нет никаких доказательств того, что смена магнитных полюсов приведет к катастрофическому исчезновению жизни. Мел-палеогеновое вымирание около 65 миллионов лет назад, вызванное ударом массивного метеорита, не связано с инверсией магнитного поля.

No related posts.

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *

Имя *

Email *

Сайт