Российские ученые определили новые координаты Южного магнитного полюса
https://ria.ru/20200608/1572615832.html
Российские ученые определили новые координаты Южного магнитного полюса
Российские ученые определили новые координаты Южного магнитного полюса
Российская экспедиция к берегам Антарктиды определила новые координаты Южного магнитного полюса (ЮМП) Земли, последний раз подобное прямое измерение проводилось РИА Новости, 08.06.2020
2020-06-08T11:19
2020-06-08T11:19
2020-06-08T11:19
кронштадт
росгеология
открытия — риа наука
антарктида
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdn22.img.ria.ru/images/07e4/04/10/1570133744_0:93:2074:1259_1920x0_80_0_0_3ca449aefa6d813187725126ce343cb1.jpg
МОСКВА, 8 июн — РИА Новости. Российская экспедиция к берегам Антарктиды определила новые координаты Южного магнитного полюса (ЮМП) Земли, последний раз подобное прямое измерение проводилось в 2000-м году, говорится в пресс-релизе «Росгеологии».
«Сегодня в Кронштадте завершилась кругосветная экспедиция океанографического исследовательского судна ВМФ «Адмирал Владимирский». В ходе экспедиции, стартовавшей 3 декабря 2019 года, специалисты и оборудование АО «Южморгеология» (дочернее общество АО «Росгеология») помогли ученым в решении важной научной и практической задачи – определении координат Южного магнитного полюса Земли», — говорится в сообщении.Как уточняют в ведомстве, полученные данные должны будут еще пройти проверку, будет проведено окончательное уточнение положения Южного магнитного полюса Земли, характеристик отдельных участков магнитного поля Мирового океана и параметров ионосферы.Авторы сообщения поясняют, что Северный и Южный магнитные полюса Земли не совпадают с географическими и находятся в постоянном «дрейфе» под влиянием потоков расплавленного металла во внешнем ядре Земли. Так ЮМП в 2000 году находился примерно в 2 817 километрах от Южного полюса.Актуальность задачи экспедиции обусловлена тем, что ЮМП перемещается с ежегодным отклонением до 50 километров: в 60-х годах XX века он перешел с материковой части Антарктиды в море, а в течение прошлого века переместился более чем на 750 километров.
Последний раз координаты ЮМП определяла Австралийская геологическая служба в 2000 году, а отечественная экспедиция выполнила прямое определение ЮМП в 1983 году.
https://ria.ru/20200515/1571516361.html
https://ria.ru/20190712/1556450931.html
антарктида
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2020
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdn23.img.ria.ru/images/07e4/04/10/1570133744_124:0:1911:1340_1920x0_80_0_0_6d4a69cae41c504163de9af4322a599e.
jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
кронштадт, росгеология, открытия — риа наука, антарктида
МОСКВА, 8 июн — РИА Новости. Российская экспедиция к берегам Антарктиды определила новые координаты Южного магнитного полюса (ЮМП) Земли, последний раз подобное прямое измерение проводилось в 2000-м году, говорится в пресс-релизе «Росгеологии».»Сегодня в Кронштадте завершилась кругосветная экспедиция океанографического исследовательского судна ВМФ «Адмирал Владимирский». В ходе экспедиции, стартовавшей 3 декабря 2019 года, специалисты и оборудование АО «Южморгеология» (дочернее общество АО «Росгеология») помогли ученым в решении важной научной и практической задачи – определении координат Южного магнитного полюса Земли», — говорится в сообщении.
15 мая 2020, 17:39НаукаНайдена причина смещения северного магнитного полюса из Канады в РоссиюКак уточняют в ведомстве, полученные данные должны будут еще пройти проверку, будет проведено окончательное уточнение положения Южного магнитного полюса Земли, характеристик отдельных участков магнитного поля Мирового океана и параметров ионосферы.
Авторы сообщения поясняют, что Северный и Южный магнитные полюса Земли не совпадают с географическими и находятся в постоянном «дрейфе» под влиянием потоков расплавленного металла во внешнем ядре Земли. Так ЮМП в 2000 году находился примерно в 2 817 километрах от Южного полюса.
Актуальность задачи экспедиции обусловлена тем, что ЮМП перемещается с ежегодным отклонением до 50 километров: в 60-х годах XX века он перешел с материковой части Антарктиды в море, а в течение прошлого века переместился более чем на 750 километров. Последний раз координаты ЮМП определяла Австралийская геологическая служба в 2000 году, а отечественная экспедиция выполнила прямое определение ЮМП в 1983 году.
Учёные определили координаты Южного магнитного полюса
Закончилась кругосветная экспедиция, в ходе которой учёные МГУ в составе объединённой геофизической группы ФГБУ «ИПГ», ИЗМИРАН, АО «Южморгеология» провели измерения магнитного поля Мирового океана по пути следования и определили положение Южного магнитного полюса. Инструментальное определение координат Южного магнитного полюса является серьёзным вкладом России в мировую науку.
Подготовка морского протонного магнитометра 8 июня 2020 года океанографическое исследовательское судно ВМФ «Адмирал Владимирский» завершило кругосветную экспедицию, посвящённую 200-летию открытия русскими моряками Антарктиды и 250-летию со дня рождения адмирала Ивана Фёдоровича Крузенштерна.
Одной из задач экспедиции являлось измерение параметров магнитного поля Мирового океана по маршруту следования судна и инструментальное определение координат Южного магнитного полюса с помощью магнитной съёмки, результаты которой позволяют установить область, где поле направлено практически вертикально.
Магистрант кафедры физики Земли физического факультета МГУ Илья Грушников осуществлял научную координацию магнитометрических наблюдений. «Магнитная съёмка в Мировом океане проводилась с помощью забортного морского магнитометра SeaSpy, — рассказал Илья. — Когда мы подходили к интересному участку, собиралась команда из капитана, матросов и электриков для вытравливания магнитометра. Капитан давал команду убавить скорость судна до 5-6 узлов, а когда магнитометр вытравливали, судно переходило на скорость 10 узлов. Больше нельзя, иначе можно повредить оборудование».
Спуск на воду морского буксируемого протонного магнитометра Определение характеристик магнитного поля Земли (модуля и полного вектора индукции магнитного поля) в Мировом океане является сложной задачей из-за наведенного магнитного поля корабля, отсутствия в океане магнитовариационных станций, применения буксируемых морских магнитометров. Непосредственные измерения координат магнитных полюсов и сравнение их с моделью, основанной на теории Гаусса, помогут развить представления о процессах, происходящих в ядре Земли, о природе мировых магнитных аномалий.
Последний раз непосредственные измерения координат «южного» магнитного полюса проводились в декабре 2000 года Австралийской геологической службой.На последнем этапе экспедиции исследователям удалось провести измерения магнитного поля в районе предполагаемого Южного магнитного полюса Земли вблизи берегов Антарктиды в море Дюрвиля с целью инструментального определения его координат. Работы велись, несмотря на сильные штормы — при ветре более 30 метров в секунду и 7-метровых волнах. Последний раз местоположение Южного магнитного полюса уточнялось 20 лет назад, поэтому выполненное измерение является серьёзным вкладом российской науки в изучение ключевых геофизических процессов на планете.
Экспедиция проведена при поддержке Русского географического общества, Гидрометеорологической службы ВС РФ, Гидрографической службы ВМФ.
Южный магнитный полюс
Пользователи также искали:
где находится северный магнитный полюс земли, где находится южный магнитный полюс земли физика, как показать, что южный магнитный полюс земли находится на севере, почему на северном полюсе южный магнитный полюс, южный магнитный полюс экспедиции, южный магнитный полюс расположен вблизи географического полюса, южный магнитный полюс стрелки компаса обычно указывает, южный полюс магнитной стрелки указывает на, полюса, полюсе, Южный, полюс, магнитный, южный, Южный магнитный полюс, земли, находится, указывает, стрелки, физика, компаса, обычно, расположен, вблизи, географического, почему, северном, экспедиции, магнитной, показать, севере, северный, где находится северный магнитный полюс земли, южный полюс магнитной стрелки указывает на, южный магнитный полюс экспедиции, почему на северном полюсе южный магнитный полюс, южный магнитный полюс расположен вблизи географического полюса, южный магнитный полюс стрелки компаса обычно указывает,
Магнитное поле Земли — урок.
Физика, 8 класс.Магнитная стрелка, свободно вращающаяся вокруг вертикальной оси, всегда устанавливается в данном месте Земли в определённом направлении (если вблизи неё нет магнитов, проводников с током, железных предметов).
Планета Земля является большим магнитом. Южный магнитный полюс Земли находится вблизи Северного географического полюса Земли, поэтому северный полюс компаса притягивается к Южному магнитному полюсу Земли и приблизительно указывает на Северный географический полюс.
Магнитные полюса Земли перемещаются из-за внутренних геомагнитных процессов внутри ядра.
Компас (итал. compassio) — устройство для определения географических полюсов путём ориентирования вдоль линий магнитного поля Земли.
Рис. \(1\)
На рис. \(2\) изображена интенсивность линий магнитного поля Земли, которые выходят из Северного магнитного полюса, который приблизительно совпадает с Южным географическим полюсом. Линии входят в Южный магнитный полюс Земли.
При приближении к Северному географическому полюсу Земли линии магнитного поля Земли всё под большим углом наклоняются к горизонту и около \(75\)° северной широты и \(99\)° западной долготы становятся вертикальными, входя в Землю (рис. \(2\)).
Рис. \(2\)
Южный магнитный полюс Земли находится около \(75\)° северной широты и \(99\)° западной долготы (расположен к северу от Канады). Расстояние от Северного географического полюса до Южного магнитного полюса составляет около \(2100\) км.
Северный магнитный полюс Земли находится вблизи Южного географического полюса (на краю Антарктиды). Его координаты — \(66,5\)° южной широты и \(140\)° восточной долготы.
Географические полюсы Земли не совпадают с её магнитными полюсами.
Примерные отклонения магнитные стрелки от географического меридиана составляют \(10°\). По компасу мы определяем направление на север.
Электромагнитные возмущения на Солнце вызывают магнитные бури на Земле. Это явление отражается на показаниях приборов, в том числе, и на компасе (рис.
\(3\)).
Рис. \(3\)
В период усиления солнечной активности с поверхности Солнца в мировое пространство выбрасываются потоки заряженных частиц, электронов и протонов (рис. \(4\)). Магнитное поле, образуемое движущимися заряженными частицами, изменяет магнитное поле Земли и вызывает магнитную бурю. Магнитные бури — явление кратковременное.
Рис. \(4\)
На земном шаре встречаются области, в которых направление магнитной стрелки постоянно отклонено от направления магнитной линии Земли. Такие области называют областями магнитной аномалии (в пер. с лат. «отклонение, ненормальность»).
Одна из самых больших магнитных аномалий — Курская магнитная аномалия. Причиной таких аномалий являются огромные залежи железной руды на сравнительно небольшой глубине.
Рис. \(5\)
Земной магнетизм ещё окончательно не объяснён. Установлено только, что большую роль в изменении магнитного поля Земли играют разнообразные электрические токи, текущие как в атмосфере (особенно в верхних её слоях), так и в земной коре.
Большое внимание изучению магнитного поля Земли уделяют при полётах искусственных спутников и космических кораблей.
Магнитное поле Земли защищает все живое от воздействия космического излучения (той его части, которая состоит из заряженных частиц). Ученые установили, что Луна не имеет магнитного поля. Магнитное поле Меркурия в 100 раз слабее земного, а поле Юпитера сильнее земного в 10 раз.
Существует предположение, что у Луны могло быть магнитное поле. Такую гипотезу выдвинули планетологи после изучения намагниченности лунного грунта из кратера Дюна в районе Моря Дождей, доставленного миссией «Апполон-15» в \(1971\) году.
Магнитные полюса Земли — путешествие во времени
Лев Тарасов
«Наука и жизнь» №5, 2017
«Наша всеобщая мать Земля — это большой магнит!» — сказал английский физик и врач Уильям Гильберт, живший в XVI веке. Четыреста с лишним лет назад он сделал правильный вывод о том, что Земля представляет собой шарообразный магнит и её магнитные полюса — это точки, где магнитная стрелка ориентируется вертикально.
Но Гильберт ошибался, полагая, что магнитные полюса Земли совпадают с её географическими полюсами. Они не совпадают. Более того, если положения географических полюсов неизменны, то положения магнитных полюсов со временем изменяются.
1831 год: первое определение координат магнитного полюса в Северном полушарии
В первой половине XIX века были предприняты первые поиски магнитных полюсов на основе прямых измерений магнитного наклонения на местности. (Магнитное наклонение — угол, на который отклоняется стрелка компаса под действием магнитного поля Земли в вертикальной плоскости. — Прим. ред.)
Английский мореплаватель Джон Росс (1777–1856) отплыл в мае 1829 года на небольшом пароходе «Виктория» от берегов Англии, направляясь к арктическому побережью Канады. Как и многие смельчаки до него, Росс надеялся найти северо-западный морской путь из Европы в Восточную Азию. Но в октябре 1830 года льды сковали «Викторию» у восточной оконечности полуострова, который Росс назвал Землёй Бутия (в честь спонсора экспедиции Феликса Бута).
Зажатая во льдах у побережья Земли Бутия «Виктория» вынуждена была задержаться здесь на зимовку. Помощником капитана в этой экспедиции был молодой племянник Джона Росса Джеймс Кларк Росс (1800–1862). В то время уже стало обычным делом брать с собой в подобные путешествия все необходимые инструменты для магнитных наблюдений, и Джеймс воспользовался этим. На протяжении долгих зимних месяцев он ходил по побережью Бутии с магнитометром и проводил магнитные наблюдения.
Он понимал, что магнитный полюс должен быть где-то поблизости — ведь магнитная стрелка неизменно показывала очень большие наклонения. Нанося на карту измеренные значения, Джеймс Кларк Росс вскоре понял, где следует искать эту уникальную точку с вертикальным направлением магнитного поля. Весной 1831 года он вместе с несколькими членами экипажа «Виктории» прошёл 200 км в сторону западного побережья Бутии и 1 июня 1831 года на мысе Аделаиды с координатами 70°05′ с. ш. и 96°47′ з. д. обнаружил, что магнитное наклонение составило 89°59′. Так впервые были определены координаты магнитного полюса в Северном полушарии — иначе говоря, координаты Южного магнитного полюса.
1841 год: первое определение координат магнитного полюса в Южном полушарии
В 1840 году повзрослевший Джеймс Кларк Росс отправился на судах «Эребус» и «Террор» в своё знаменитое путешествие к магнитному полюсу в Южном полушарии. 27 декабря корабли Росса впервые встретились с айсбергами и уже в новогоднюю ночь 1841 года пересекли Южный полярный круг. Очень скоро «Эребус» и «Террор» оказались перед паковыми льдами, растянувшимися от края до края горизонта. 5 января Росс принял смелое решение идти вперёд, прямо на льды, и углубиться настолько, насколько это окажется возможным. И уже через несколько часов такого штурма корабли неожиданно вышли в более свободное ото льда пространство: паковый лёд сменился разбросанными там и тут отдельными льдинами.
9 января утром Росс неожиданно для себя обнаружил впереди по курсу свободное ото льда море! Таково было его первое открытие в этом путешествии: он открыл море, которое впоследствии было названо его собственным именем, — море Росса.
Справа по курсу обнаружилась гористая, покрытая снегом земля, которая вынуждала корабли Росса плыть на юг и которая, казалось, не собиралась кончаться. Плывя вдоль берега, Росс, конечно, не упускал возможности открывать самые южные земли во славу Британского королевства; так была открыта Земля Королевы Виктории. В то же время его беспокоило, что на пути к магнитному полюсу берег может стать непреодолимым препятствием.
Между тем поведение компаса становилось всё более странным. Росс, обладавший богатым опытом магнитометрических измерений, понимал, что до магнитного полюса осталось не более 800 км. Так близко к нему ещё никто не приближался. Вскоре стало ясно, что Росс опасался не зря: магнитный полюс явно находился где-то справа, а берег упорно направлял корабли всё дальше и дальше на юг.
Пока путь был открыт, Росс не сдавался. Ему было важно собрать, по крайней мере, как можно больше магнитометрических данных в разных точках побережья Земли Виктории. 28 января экспедицию ожидал самый удивительный сюрприз за всё время путешествия: на горизонте вырос огромный проснувшийся вулкан.
Над ним висело тёмное облако дыма, окрашиваемого огнём, который столбом вырывался из жерла. Этому вулкану Росс дал имя Эребус, а соседнему — потухшему и несколько меньшему — дал имя Террор.
Росс попытался идти ещё дальше на юг, но очень скоро перед его глазами возникла совершенно невообразимая картина: вдоль всего горизонта, куда хватает глаз, простиралась белая полоса, которая по мере приближения к ней становилась всё выше и выше! Когда корабли подошли поближе, стало ясно, что перед ними справа и слева огромная бесконечная ледяная стена 50-метровой высоты, совершенно плоская сверху, без каких-либо трещин на обращённой к морю стороне. Это была кромка шельфового ледника, носящего ныне имя Росса.
В середине февраля 1841 года после 300-километрового плавания вдоль ледяной стены Росс принял решение прекратить дальнейшие попытки найти лазейку. С этого момента впереди оставалась лишь дорога домой.
Экспедицию Росса никак нельзя считать неудачной. Ведь ему удалось измерить магнитное наклонение в очень многих точках вокруг побережья Земли Виктории и установить тем самым положение магнитного полюса с высокой точностью.
Росс указал такие координаты магнитного полюса: 75°05′ ю. ш., 154°08′ в. д. Минимальное расстояние, отделявшее корабли его экспедиции от этой точки, составляло всего 250 км. Именно измерения Росса нужно считать первым достоверным определением координат магнитного полюса в Антарктиде (Северного магнитного полюса).
Координаты магнитного полюса в Северном полушарии в 1904 году
Прошло 73 года с момента определения Джеймсом Россом координат магнитного полюса в Северном полушарии, и вот теперь поиск магнитного полюса в этом полушарии предпринял знаменитый норвежский полярный исследователь Руаль Амундсен (1872–1928). Впрочем, поиск магнитного полюса не был единственной целью экспедиции Амундсена. Главной целью было открытие северо-западного морского пути из Атлантического океана в Тихий. И он достиг этой цели — совершил в 1903–1906 годах плавание из Осло, мимо берегов Гренландии и Северной Канады до Аляски на небольшом промысловом судне «Йоа».
Впоследствии Амундсен писал: «Я хотел, чтобы моя детская мечта о северо-западном морском пути соединилась в этой экспедиции с другой, гораздо более важной научной целью: нахождением нынешнего местоположения магнитного полюса».
Он подошёл к этой научной задаче со всей серьёзностью и тщательно подготовился к её выполнению: изучал теорию геомагнетизма у ведущих специалистов Германии; там же приобрёл магнитометрические приборы. Практикуясь в работе с ними, Амундсен летом 1902 года объездил всю Норвегию.
К началу первой зимы своего путешествия, в 1903 году, Амундсен достиг острова Кинг-Уильям, который находился совсем недалеко от магнитного полюса. Магнитное наклонение здесь составляло 89°24′.
Решив провести зимовку на острове, Амундсен одновременно создал здесь настоящую геомагнитную обсерваторию, которая выполняла непрерывные наблюдения в течение многих месяцев.
Весна 1904 года была посвящена наблюдениям «в поле» с целью определения координат полюса настолько точно, насколько это было возможно. Амундсен достиг успеха и обнаружил, что положение магнитного полюса заметно сместилось к северу по отношению к той точке, в которой его нашла экспедиция Джеймса Росса. Оказалось, что с 1831 по 1904 год магнитный полюс переместился на 46 км к северу.
Забегая вперёд, заметим, что есть данные о том, что за этот 73-летний период магнитный полюс не просто немного переехал на север, а скорее описал небольшую петлю. Где-то к 1850 году он сначала прекратил своё движение с северо-запада на юго-восток и лишь потом начал новое путешествие на север, продолжающееся и сегодня.
Дрейф магнитного полюса в Северном полушарии с 1831 по 1994 год
В следующий раз местоположение магнитного полюса в Северном полушарии было определено в 1948 году. Многомесячная экспедиция в канадские фьорды не понадобилась: ведь теперь до места можно было добраться всего за несколько часов — по воздуху. На этот раз магнитный полюс в Северном полушарии был обнаружен на берегу озера Аллен на острове Принца Уэльского. Максимальное наклонение составляло здесь 89°56′. Оказалось, что со времён Амундсена, то есть с 1904 года, полюс «уехал» к северу на целых 400 км.
С тех пор точное местоположение магнитного полюса в Северном полушарии (Южного магнитного полюса) определялось канадскими магнитологами регулярно с периодичностью около 10 лет.
Последующие экспедиции состоялись в 1962, 1973, 1984, 1994 годах.
Неподалёку от точки пребывания магнитного полюса в 1962 году, на острове Корнуоллис, в местечке Резолют-Бей (74°42′ с. ш., 94°54′ з. д.), была построена геомагнитная обсерватория. В наше время путешествие на Южный магнитный полюс — это всего лишь достаточно короткая прогулка на вертолёте от Резолют-Бей. Неудивительно, что с развитием средств сообщения в XX столетии этот удалённый городок на севере Канады всё чаще и чаще стали посещать туристы.
Обратим внимание на то, что, говоря о магнитных полюсах Земли, мы на самом деле говорим о неких усреднённых точках. Ещё со времени экспедиции Амундсена стало ясно, что даже на протяжении одних суток магнитный полюс не стоит на месте, а совершает небольшие «прогулки» вокруг некоторой средней точки.
Причина таких перемещений, конечно, Солнце. Потоки заряженных частиц от нашего светила (солнечный ветер) входят в магнитосферу Земли и порождают в земной ионосфере электрические токи.
Те, в свою очередь, порождают вторичные магнитные поля, которые возмущают геомагнитное поле. В результате этих возмущений магнитные полюса и вынуждены совершать свои ежесуточные прогулки. Их амплитуда и скорость, естественно, зависят от силы возмущений.
Маршрут таких прогулок близок к эллипсу, причём полюс в Северном полушарии совершает обход по часовой стрелке, а в Южном полушарии — против. Последний даже в дни магнитных бурь уходит от средней точки не более чем на 30 км. Полюс же в Северном полушарии в такие дни может уйти от средней точки на 60–70 км. В спокойные дни размеры суточных эллипсов для обоих полюсов существенно сокращаются.
Дрейф магнитного полюса в Южном полушарии с 1841 по 2000 год
Следует отметить, что исторически с измерением координат магнитного полюса в Южном полушарии (Северного магнитного полюса) дело всегда обстояло достаточно сложно. Во многом виновата его труднодоступность. Если от Резолют-Бей до магнитного полюса в Северном полушарии можно добраться на маленьком аэроплане или вертолёте за несколько часов, то от южной оконечности Новой Зеландии до побережья Антарктиды надо лететь более 2000 км над океаном.
А после этого нужно проводить исследования в тяжёлых условиях ледового континента. Чтобы должным образом оценить труднодоступность Северного магнитного полюса, вернёмся в самое начало XX столетия.
Довольно долго после Джеймса Росса никто не осмеливался в поисках Северного магнитного полюса уходить в глубь Земли Виктории. Первыми это сделали члены экспедиции английского полярного исследователя Эрнеста Генри Шеклтона (1874–1922) во время его путешествия в 1907–1909 годах на старом китобойном судне «Нимрод».
16 января 1908 года судно вошло в море Росса. Слишком толстые паковые льды у побережья Земли Виктории долго не давали возможности найти подход к берегу. Лишь 12 февраля удалось перенести на берег необходимые вещи и магнитометрическое оборудование, после чего «Нимрод» взял курс обратно на Новую Зеландию.
Оставшимся на берегу полярникам потребовалось несколько недель, чтобы соорудить более или менее приемлемые жилища. Пятнадцать смельчаков учились есть, спать, общаться, работать и вообще жить в невероятно тяжёлых условиях.
Впереди была долгая полярная зима. Всю зиму (в Южном полушарии она наступает одновременно с нашим летом) члены экспедиции занимались научными исследованиями: метеорологией, геологией, измерением атмосферного электричества, изучением моря через трещины во льду и самих льдов. Конечно, к весне люди уже оказались достаточно вымотанными, хотя главные цели экспедиции были ещё впереди.
29 октября 1908 года одна группа во главе с самим Шеклтоном отправилась в запланированную экспедицию к Южному географическому полюсу. Правда, экспедиция так и не смогла до него дойти. 9 января 1909 года всего в 180 км от Южного географического полюса ради спасения голодных и измученных людей Шеклтон принимает решение оставить флаг экспедиции здесь и повернуть группу обратно.
Вторая группа полярников во главе с австралийским геологом Эджвортом Дэвидом (1858–1934) независимо от группы Шеклтона отправилась в путешествие к магнитному полюсу. Их было трое: Дэвид, Моусон и Маккей. В отличие от первой группы они не имели опыта полярных исследований.
Выйдя 25 сентября, они уже к началу ноября выбились из графика и из-за перерасхода пищи вынуждены были сесть на строгий паёк. Антарктида преподавала им суровые уроки. Голодные и обессиленные, они проваливались почти в каждую расселину во льду.
11 декабря едва не погиб Моусон. Он провалился в одну из бесчисленных расселин, и только надёжная верёвка спасла жизнь исследователю. Несколько дней спустя в расселину провалились 300-килограммовые сани, едва не утянувшие за собой трёх обессилевших от голода людей. К 24 декабря серьёзно ухудшилось состояние здоровья полярников, они страдали одновременно и от обморожения, и от солнечных ожогов; у Маккея к тому же развилась снежная слепота.
Но 15 января 1909 года они всё-таки достигли своей цели. Компас Моусона показал отклонение магнитного поля от вертикали всего в пределах 15′. Оставив почти всю поклажу на месте, они одним броском в 40 км достигли магнитного полюса. Магнитный полюс в Южном полушарии Земли (Северный магнитный полюс) был покорён.
Водрузив на полюсе британский флаг и сфотографировавшись, путешественники трижды прокричали «ура!» королю Эдуарду VII и объявили эту землю собственностью британской короны.
Теперь им предстояло только одно — остаться в живых. По расчётам полярников, для того, чтобы поспеть к отходу «Нимрода» 1 февраля, они должны были проходить по 17 миль в сутки. Но они всё равно опоздали на четыре дня. К счастью, «Нимрод» сам задержался. Так что вскоре трое отважных исследователей наслаждались горячим ужином на борту корабля.
Итак, Дэвид, Моусон и Маккей были первыми людьми, ступившими на магнитный полюс в Южном полушарии, который в тот день оказался в точке с координатами 72°25′ ю. ш., 155°16′ в. д. (в 300 км от точки, измеренной в своё время Россом).
Понятно, что ни о какой-либо серьёзной измерительной работе здесь даже не было и речи. Вертикальное наклонение поля было зафиксировано лишь однажды, и это послужило сигналом не к дальнейшим измерениям, а лишь к скорейшему возвращению на берег, где экспедицию ожидали тёплые каюты «Нимрода». Такую работу по определению координат магнитного полюса нельзя даже близко сравнить с работой геофизиков в арктической Канаде, по нескольку дней ведущих магнитные съёмки из нескольких точек, окружающих полюс.
Однако последняя экспедиция (экспедиция 2000 года) была проведена на достаточно высоком уровне. Поскольку Северный магнитный полюс уже давно сошёл с материка и находился в океане, эта экспедиция проводилась на специально оборудованном судне.
Измерения показали, что в декабре 2000 года Северный магнитный полюс находился напротив побережья Земли Адели в точке с координатами 64°40′ ю. ш. и 138°07′ в. д.
Фрагмент из книги: Тарасов Л. В. Земной магнетизм. — Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2012.
Предложено простое объяснение инверсии магнитных полюсов Земли
На протяжении всей геологической истории Земли магнитные полюса нашей планеты неоднократно менялись местами. Такую смену полюсов называют геомагнитной инверсией. Исследователи из Франции предложили простую модель, которая объясняет данное явление. Согласно их теории, на дипольную компоненту геомагнитного поля, которая приводит к существованию двух полюсов, накладывается «шумящая» квадрупольная мода. Воздействие такого «шума» и приводит к инверсии магнитных полюсов.
Считается, что магнитное поле Земли существует уже более 3 млрд лет. Исследования истории геомагнитного поля показывают, что на протяжении всего времени своего существования это поле было непостоянным и хаотическим образом меняло полярность — северный магнитный полюс становился южным и наоборот. Такой процесс называют инверсией магнитных полюсов Земли. Согласно палеомагнитным данным, последняя инверсия магнитного поля произошла приблизительно 780 тыс. лет назад. Особенностью таких изменений полюсов является их высокая, по меркам геологической истории нашей планеты, скорость — смена полюсов происходит приблизительно за 10 тыс. лет. Источником палеомагнитных данных служат горные породы, которые содержат в себе ферро- или ферримагнитные компоненты. Дело в том, что в момент своего образования осадочная или магматическая порода приобретает намагниченность, направление и величина которой соответствует величине магнитного поля данной геологической эпохи. Иными словами, минерал как бы «замораживает» в себе геомагнитное поле в момент существования данной породы.
В настоящее время земное магнитное поле представляет собой магнитный диполь (см. рис. 1). Истинный южный магнитный полюс (отрицательный, где силовые линии магнитного поля «входят» в планету) расположен вблизи Северного географического полюса (в Канадском секторе Арктики), истинный северный магнитный полюс (положительный, где силовые линии «выходят» из Земли) сейчас находится недалеко от Южного географического полюса (в Индийском океане вблизи Антарктиды). Однако условно магнитные полюса Земли принято называть в соответствии с их географическим положением — южный магнитный полюс для удобства договорились считать северным, и наоборот. При этом ось магнитного диполя имеет наклон приблизительно в 11,5 градусов по отношению к земной оси вращения, а центр магнитного диполя смещен от центра Земли приблизительно на 430 км.
Магнитные полюса перемещаются по поверхности нашей планеты со скоростью до 40 км в год. Так, Северный магнитный полюс в 1900 году имел координаты 69° с. ш. и 97° з. д., а в 2005 году — 83° с. ш. и 118° з. д. То есть он двигался на север и запад, приближаясь к Северному географическому полюсу. А южный магнитный полюс за этот же период сместился из точки с координатами 72° ю. ш. и 148° в. д., в точку с координатами 64° ю. ш. и 138° в. д. Т.е. он перемещался на север и запад, удаляясь от южного географического полюса.
Наличие у Земли магнитного поля и его ярко выраженную дипольную структуру принято объяснять с помощью теории так называемого геодинамо. Считается, что главной причиной рождения магнитного поля является наличие у нашей планеты жидкого внешнего ядра (внутреннее ядро с глубины 5120 км и до центра Земли — твердое). Температура нижних слоев внешнего ядра выше, чем на его периферии, поэтому за счет тепловой конвекции происходит перемешивание жидких электропроводящих масс железа. Из-за вращения Земли скорость течения должна была бы во внешней части ядра быть больше, чем во внутренней. Однако поднимающаяся из глубины разогретая жидкость тормозит вращение внешних слоев внешнего ядра, а встречные, более холодные, нисходящие потоки, наоборот, ускоряют внутренние слои. Получается, что внутренняя часть внешнего ядра вращается быстрее внешней и играет роль своеобразного ротора (то есть вращающейся части) генератора, а внешняя — роль статора (неподвижной части). Отсюда и название модели — земное динамо, или геодинамо. Подобные течения порождают кольцеобразные электрические токи, которые производят суммарное магнитное поле дипольного характера.
Чтобы подкрепить количественно гипотезу геодинамо, ученые не раз прибегали к численному анализу сложной системы магнитогидродинамических уравнений, описывающую данную модель. Среди многообразия публикаций на эту тему здесь стоит упомянуть расчеты 3D-модели геодинамо, выполненные Гэри Глацмайером и Полом Робертсом. На суперкомпьютерах того времени (1995 год), работавших около 2000 часов, ученым удалось пронаблюдать рождение и эволюцию геомагнитного поля в течение «всего лишь» 40 тыс. лет. Тем не менее в результате решения трехмерных уравнений магнитной гидродинамики они получили не только дипольную структуру геомагнитного поля, но и «увидели» в конце расчетного интервала времени его инверсию. Работа Глацмайера и Робертса в том же году была опубликована в журнале Nature (в открытом доступе эту статью можно увидеть здесь).
Инверсию магнитного поля в модели геодинамо можно наблюдать и в лабораторных условиях. Среди таких опытов наиболее известен эксперимент Теодора фон Кармана. Земное динамо воспроизводилось с помощью установки, изображенной на рис. 2 (описание установки приводится по статье M. Berhanu et al. Magnetic field reversals in an experimental turbulent dynamo в журнале Europhysics Letters).
В установке фон Кармана генерирование магнитного поля происходит в расплавленном электропроводящем натрии (температура плавления 98°C), который заключен в двух концентрических медных цилиндрах. Движение жидкого натрия происходит во внутреннем цилиндре. Пространство между цилиндрами также заполнено расплавленным щелочным металлом, но находящимся в состоянии покоя. Два лопастных колеса присоединены к торцам внутреннего цилиндра и располагаются внутри него, заставляя натрий вращаться. Частота вращения пропеллеров F1 и F2 может меняться независимо друг от друга вплоть до 26 Гц. Как видно из описания, данная установка напоминает процессы, происходящие в недрах Земли: аналогом электропроводящей железной массы здесь является жидкий натрий, также проводящей ток; внутренний цилиндр соответствует внутренней области внешнего ядра; внешний цилиндр — периферии внешнего ядра. Специальными приборами фиксируется временная зависимость индукции рождающегося в таком эксперименте магнитного поля, обладающего приблизительно дипольной структурой. В эксперименте фон Кармана также наблюдалась инверсия рождающегося магнитного поля, выражающаяся в перемене знака его напряженности (нижняя часть рис. 2, красная кривая), что еще раз подтверждает правильность гипотезы геодинамо.
В вышедшей недавно в журнале Physical Review Letters статье Simple Mechanism for Reversals of Earth’s Magnetic Field французские ученые предложили простую теорию, основанную на модели геодинамо, которая объясняет инверсию магнитного поля Земли, не прибегая к численному анализу чрезвычайно сложных уравнений магнитной гидродинамики, как, например, в модели Глацмайера—Робертса.
Вообще говоря, магнитное поле Земли можно представить как сумму стабильной дипольной и нестабильных квадрупольной, октупольной и т. д. компонент, или мод (см. мультиполь). Моды выше чем дипольная рождаются из турбулентных флуктуаций течения электропроводящего железа внутри Земли. Авторы статьи в своей теории аппроксимируют геомагнитное поле суммой дипольной и квадрупольной мод, при этом последняя, согласно их модели, действует как белый шум на основную дипольную компоненту.
Благодаря такому шуму геомагнитные полюса отклоняются от своих устойчивых положений равновесия и переходят в так называемые седловые точки, или точки неустойчивого равновесия (см. рис. 3, ±Bs; здесь B обозначает индукцию магнитного поля, s — stable «устойчивый», ±Bu, u — unstable «неустойчивый»). Дальше ситуация может развиваться по двум сценариям (возникает бифуркация системы): полюса могут медленно вернуться в прежнее устойчивое положение — такая несостоявшаяся инверсия называется экскурсом, либо они начнут притягиваться и быстро двигаться к противоположным точкам равновесия — в этом случае происходит инверсия.
По сути, наблюдается бистабильная система, которая под действием шума хаотически может менять свое положение равновесия. Поскольку воздействие шумящей квадрупольной моды на дипольную является слабым, то вероятность смены полюсов низка. А значит, неудивительно, что в истории Земли были продолжительные периоды, называемые суперхронами, в течение которых не происходили инверсии магнитных полюсов.
Свои качественные рассуждения авторы теории подкрепляют количественными математическими расчетами. В их модели эволюция магнитного поля Земли описывается простым (в сравнении с магнитогидродинамическими уравнениями) уравнением, решая которое, ученые получают временную зависимость дипольного момента (по сути, напряженности) магнитного поля Земли (см. рис. 4, верхний график). На этой временной зависимости наблюдается большая скорость инверсии магнитного поля, непериодические колебания его напряженности, соответствующие экскурсам, и наличие суперхронов.
Таким образом, в теории французских исследователей наблюдается и объясняется всё то, что присуще поведению магнитного поля в эксперименте фон Кармана (рис. 4, средний график) и, что самое главное, эволюции геомагнитного поля (рис. 4, нижний график).
Источник: François Pétrélis, Stéphan Fauve, Emmanuel Dormy, Jean-Pierre Valet. Simple Mechanism for Reversals of Earth’s Magnetic Field // Physical Review Letters 102, 144503 (2009).
Юрий Ерин
Росгеология помогла инструментально определить новые координаты Южного магнитного полюса Земли
Санкт-Петербург, 8 июня 2020 года. – Сегодня в Кронштадте завершилась кругосветная экспедиция океанографического исследовательского судна ВМФ «Адмирал Владимирский», посвященная 200-летию открытия Антарктиды российскими исследователями Михаилом Лазаревым и Фаддеем Беллинсгаузеном. В ходе экспедиции, стартовавшей 3 декабря 2019 года, специалисты и оборудование АО «Южморгеология» (дочернее общество АО «Росгеология») помогли ученым в решении важной научной и практической задачи – определении координат Южного магнитного полюса Земли.
В течение полугода на трансатлантическом переходе, в Южном и Индийском океанах экипаж ОИС «Адмирал Владимирский» проводил гидрографические и гидрометеоро-логические исследования, а также уникальные исследования геофизических полей Земли с использованием современного оборудования – феррозондовых и протонных морских магнитометров и комплекса радиотомографических измерений параметров ионосферы.
Ключевой по своему значению научной задачей экспедиции было инструментальное определение координат Южного магнитного полюса в море Дюрвиля у берегов Антарктиды и их расхождения с местоположением магнитного полюса, определенным по международным моделями магнитного поля Земли – IGRF (International geomagnetic reference field) и WMM (World Magnetic Model).
Над решением задачи в составе экипажа «Адмирала Владимирского» работала объединённая геофизическая группа, включающая специалистов Института прикладной геофизики им. академика Е.К.Федорова Росгидромета, Физического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова, Санкт-Петербургского филиала Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова РАН (ИЗМИРАН) и АО «Южморгеология». Работы проводились при поддержке Русского географического общества, Гидрометеорологической службы ВС РФ и Гидрографической службы ВМФ.
АО «Южморгеология» для выполнения задач экспедиции предоставило комплект морских протонных магнитометров и опытного квалифицированного оператора, сопровождавшего ход работ. Наличие у предприятия обширного опыта и понимания специфики выполнения магнитометрических измерений в приполярных областях стало важным фактором успешного завершения работ по уточнению положения Южного магнитного поля Земли.
Полученные данные геофизических измерений пройдут камеральную обработку и сравнительный анализ в Институте прикладной геофизики Росгидромета, где будет проведено окончательное уточнение положения Южного магнитного полюса Земли, характеристик отдельных участков магнитного поля Мирового океана и параметров авроральной ионосферы. Результаты экспедиции будут опубликованы и представлены в докладе на заседании Русского географического общества, и в дальнейшем будут использованы в интересах Росгидромета, РАН, Росгеологии и других организаций.
Проведение российским судном инструментальных измерений участка Южного магнитного полюса через 20 лет после экспедиции австралийской геологической службы является серьезным вкладом отечественной науки (поддержанной Военно-морским флотом России и Русским географическим обществом) в мировую копилку достижений, отражающих основополагающие геофизические процессы, происходящие на планете.
Магнитное поле Земли и блуждающие полюса
Представьте себе стержневой магнит внутри Земли, более или менее выровненный с осью, где концы этого магнита лежат близко к географическим северным и южным полюсам планеты. Линии магнитного поля движутся от северного полюса магнита, возвращаясь назад к южному полюсу. На каждом полюсе силовые линии магнитного поля почти вертикальны.
Хотя внутри Земли определенно нет магнитного стержня, то же самое явление происходит вокруг Земли, создавая защитную зону вокруг всей планеты, называемую магнитосферой, согласно НАСА.Магнитосфера Земли защищает нас от вредного космического излучения и солнечного ветра и отвечает за прекрасные полярные сияния, наблюдаемые в высоких широтах Северного и Южного полушарий.
Магнитный и географический полюса Земли расположены друг напротив друга. Другими словами, южный магнитный полюс Земли на самом деле находится около географического Северного полюса. Поэтому, когда мы используем компас для определения нашего местоположения, стрелка компаса фактически указывает на южный магнитный полюс в Северном полушарии и на северный магнитный полюс в Южном полушарии.
Магнитные полюса не являются фиксированными и немного блуждают по поверхности планеты относительно географических полюсов. Около 75 процентов напряженности магнитного поля Земли представлено «магнитной полосой». Остальные 25 процентов напряженности магнитного поля Земли, которые можно представить как движущиеся стержневые магниты меньшего размера, исходят от меньших частей движущейся магмы и могут быть тем, что позволяет полюсам двигаться.
Согласно данным, опубликованным Национальными центрами экологической информации в феврале 2019 года, северный магнитный полюс расположен в точке 86.54 N 170,88 E, в Северном Ледовитом океане и направляясь из Канады в Сибирь. Южный магнитный полюс расположен на точке 64,13 ю.ш., 136,02 в.д., недалеко от побережья Антарктиды в направлении Австралии.
Откуда поле?
Хотя это все еще остается загадкой, ученые в целом согласны с тем, что магнитное поле Земли начинается глубоко в ядре планеты. Внешнее ядро планеты состоит из расплавленных металлов, в первую очередь железа, которое является проводником.
«Взбивание расплавленного металла во внешнем ядре создает [магнитное] поле так называемым динамо-действием», — сказал Алексей Смирнов, профессор геофизики Мичиганского технологического университета.
Действие динамо, или теория динамо, описывает способ, которым планета может выдерживать магнитное поле. Динамо-машина, или источник магнитного поля, создается вращающимся, конвектирующим и электропроводящим материалом, таким как расплавленное железо внутри Земли.
«Есть много ионизированных атомов и свободных электронов, блуждающих вокруг, плюс есть сложная форма конвекции, происходящая внутри, в сочетании с естественным вращением Земли — есть много движущихся зарядов», — сказал Дуг Ингрэм, профессор физики и астрономии Техасского христианского университета.
Ученые полагают, что заряды, создаваемые движущимся металлическим материалом, перемещаются вокруг экваториальной области Земли в круговом движении, которое создает северный и южный магнитные полюса на поверхности, сказал Ингрэм.
Иллюстрация того, как магнитное поле Земли защищает планету от солнечной радиации. (Изображение предоставлено Майклом Осадцивом / Университет Рочестера)Почему движутся полюса?
Динамо-машина Земли устойчивая, но нестабильная. Прямо сейчас магнитное поле быстро меняется, и северный магнитный полюс внезапно подскакивает в сторону Сибири.Согласно исследованию 2019 года, опубликованному в журнале Nature, с 1990-х годов северный магнитный полюс сдвигался в среднем примерно на 35 миль (55 км) в год.
По словам Смирнова, возмущения в текущей металлической магме могут быть причиной нестабильности магнитного поля, которое может привести к такому сдвигу полюсов. Движение жидкого железа глубоко под Канадой может немного ослабить магнитное поле в этом месте, что и позволяет северному магнитному полюсу перемещаться в сторону Сибири, говорится в статье Nature.
Другие электромагнитные аномалии можно увидеть по всему миру, например, на юге Африки, где возмущение магнитного поля, подобное водовороту в потоке, может быть вызвано более плотной частью мантии вблизи границы с жидкой внешней средой планеты. основной.
История сдвига и разворота полюсов
По данным НАСА, хотя полюса постоянно смещаются, они также полностью менялись местами, по крайней мере, несколько сотен раз за последние 3 миллиарда лет. Во время этого процесса, который обычно происходит каждые 200000–300000 лет в течение от 100 до нескольких тысяч лет за раз, магнитное поле сжимается и притягивается множеством полюсов, беспорядочно вырастающих над поверхностью Земли.Последний полный поворот произошел около 780 000 лет назад.
История магнитного поля, включая сдвиги и инверсии, подтверждается геологической летописью. Металлы, обнаруженные в горных породах, в том числе железо, выравниваются с магнитным полем до того, как расплавленные породы затвердевают, или в виде фрагментов, содержащих магнитные металлы, выровненных с магнитным полем и оседающих в слоях осадочных пород.
«Поскольку Земля является динамичным и постоянно меняющимся местом, новые горные породы и их магнитные записи генерируются постоянно в течение геологического времени», — сказал Смирнов, добавив, что эти записи могут сохраняться в течение миллионов или миллиардов лет.
Подобные записи обнаружены на дне Атлантического океана, где постоянно создается новое морское дно в средней части Атлантического хребта.
«По мере того, как лава поднимается на поверхность [через длинную трещину, составляющую гребень], она расплавляется, и частицы железа, взвешенные в лаве, ориентируются в направлении преобладающего магнитного поля Земли», — сказал Инграм. По мере того, как лава затвердевает, она фиксирует металлические отложения на месте и, таким образом, создает историческую запись сдвигов и разворотов магнитного поля Земли.
Что означают эти блуждающие и переворачивающиеся полюса для жизни на нашей планете? По данным НАСА, в летописи окаменелостей растений или животных во время как сдвигов, так и инверсий нет резких изменений, что предполагает минимальное влияние инверсии полюсов на жизнь. Хотя среди ученых есть некоторые предположения, что в периоды снижения напряженности магнитного поля большее количество космической радиации могло достигнуть поверхности Земли и вызвать повышенную скорость генетических мутаций и, следовательно, дать импульс эволюции, сказал Смирнов.
Дополнительные ресурсы:
Почему магнитный компас указывает на географический северный полюс?
Почему магнитный компас указывает на географический северный полюс? | Научные вопросы с удивительными ответамиКатегория: Науки о Земле Опубликовано: 15 ноября 2013 г.
Магнитные полюса (красная линия) и географические полюса (зеленая) сейчас разделены примерно на десять градусов. Земля вращается вокруг географических полюсов, но магнитные компасы указывают на магнитные полюса.Public Domain Image, источник: Кристофер С. Бэрд.
Магнитный компас не указывает на географический северный полюс. Магнитный компас указывает на магнитных полюсов Земли , которые не совпадают с географическими полюсами Земли. Кроме того, магнитный полюс около северного географического полюса Земли на самом деле является южным магнитным полюсом и . Когда дело доходит до магнитов, противоположности притягиваются. Этот факт означает, что северный конец магнита в компасе притягивается к магнитному полюсу южный и , который расположен близко к географическому северному полюсу.Силовые линии магнитного поля за пределами постоянного магнита всегда проходят от северного магнитного полюса к южному магнитному полюсу. Следовательно, силовые линии магнитного поля Земли проходят от южного географического полушария к северному географическому полушарию.
Географические северный и южный полюса указывают точки, в которых ось вращения Земли пересекает поверхность Земли. Держите теннисный мяч между большим и указательным пальцами и толкайте его в сторону, чтобы он вращался. Точки соприкосновения большого пальца и пальца — это географические северный и южный полюса вращения теннисного мяча.Человек, стоящий на экваторе, движется быстрее всего из-за вращения Земли, в то время как человек, стоящий на географическом полюсе, вообще не движется из-за вращения Земли. Магнитные полюса Земли обозначают центральное положение области, где линии магнитного поля начинаются и заканчиваются. Географические и магнитные полюса Земли не совсем совпадают, потому что они возникают из-за разных механизмов. Магнитное поле Земли вызвано циркулирующими токами жидкого железа во внешнем ядре. Кроме того, магнитные полюса Земли постоянно меняют положение относительно географических полюсов Земли.В настоящее время южный магнитный полюс находится примерно в десяти градусах от географического северного полюса и находится в Северном Ледовитом океане к северу от Аляски. Таким образом, северный конец на компасе в настоящее время указывает примерно на Аляску, а не точно на географический север.
Темы: компас, географические полюса, магнитные полюса, магнетизм, северный полюс, южный полюс
Что произойдет, когда магнитные Северный и Южный полюса Земли перевернутся
Ниже приводится расшифровка видеозаписи.
Рассказчик: Знаете ли вы, что Земля имеет два северных полюса? Есть географический Северный полюс, который никогда не меняется. И еще есть северный магнитный полюс, который всегда в движении. И сейчас он движется быстрее, чем обычно.
За последние 150 лет северный магнитный полюс случайно прошел 685 миль по северной части Канады. Но сейчас он мчится 25 миль в год на северо-запад.
Это может быть признаком того, что мы вот-вот испытаем то, чего люди никогда раньше не видели: магнитный полярный флип.И когда это произойдет, это может повлиять не только на ваш компас.
Аланна Митчелл: Прямо сейчас на поверхности планеты кажется, что это просто стержневой магнит. Наши компасы указывают только на один полюс за раз, потому что существует доминирующая двухполюсная система.
Но иногда у Земли не всегда есть только один магнитный Северный и Южный полюсы. Факты свидетельствуют о том, что на протяжении сотен и тысяч лет на нашей планете одновременно было четыре, шесть и даже восемь полюсов.Именно это происходило в прошлом, когда магнитные полюса менялись местами. И когда это произойдет снова, это не будет хорошей новостью для людей.
Теперь вы можете подумать, что восемь полюсов лучше двух. Но реальность такова: несколько магнитных полей будут бороться друг с другом. Это может ослабить защитное магнитное поле Земли до 90% во время полярного переворота.
Магнитное поле Земли — это то, что защищает нас от вредного космического излучения, которое может повредить клетки, вызвать рак и вызвать сбои в электронных схемах и электрических сетях.Некоторые ученые считают, что наличие более слабого поля может подвергнуть самолеты более высокому уровню радиации, что сделает полеты менее безопасными.
Это также может нарушить работу внутреннего компаса у многих животных, использующих магнитное поле для навигации. Более того, это может сделать определенные места на планете слишком опасными для жизни. Но что именно произойдет на поверхности, менее ясно, чем то, что, несомненно, произойдет в космосе.
Спутникам и пилотируемым космическим кораблям потребуется дополнительная защита, которую мы должны будем обеспечить сами.Без этого интенсивное космическое и солнечное излучение поджарит печатные платы и повысит риск рака у космонавтов.
Наш современный образ жизни может перестать существовать. Мы знаем это, потому что уже видим проблеск этого в области, называемой Южно-Атлантической аномалией. Оказывается, направление части магнитного поля глубоко под этой областью уже изменилось! И ученые говорят, что это одна из причин, по которой поле неуклонно ослабевает с 1840 года.
В результате космический телескоп Хаббл и другие спутники часто отключают свою чувствительную электронику, когда проходят над этой областью.А астронавты на Международной космической станции сообщили, что видели в своем поле зрения большее количество ярких вспышек света, которые, как считается, вызваны космическими лучами высокой энергии, которые более слабое поле не может сдержать.
С тех пор, как несколько десятилетий назад эксперты начали измерения Аномалии, она увеличилась в размерах и теперь покрывает пятую часть (20,3%) поверхности Земли, без каких-либо признаков сокращения в ближайшее время. Это настолько экстремально, что это может быть признаком того, что мы находимся на грани полярного переворота, или, возможно, мы уже находимся в его центре!
Но ученые по-прежнему настроены скептически, в основном потому, что…
Митчелл: Они не знают. Последний раз полюса менялись местами 780 000 лет назад, так что у нас нет никаких рекордов.
Оказывается, 780 000 лет — это вдвое больше времени, которое Земля обычно берет между переворотами.
Mitchell: За последние 65 миллионов лет с момента последнего массового вымирания примерно каждые 300 000 лет происходили инверсии.
Так что же дает? Что ж, ученые этого еще не выяснили. Обидно думать, что наш современный образ жизни — банковское дело, биржа, слежение за ракетами, GPS — полагается на результат чего-то, что мы не можем ни предсказать, ни контролировать.Одно исследование зашло так далеко, что подсчитали, что одна гигантская солнечная буря сегодня может стоить США до 41,5 миллиарда долларов в день в виде ущерба.
И это с магнитным полем Земли при его текущей силе. Страшно представить, какие разрушения принесет буря на Землю с магнитным полем всего на 10% сильнее.
Возможно, мы не сможем остановить полярный флип, но мы, по крайней мере, можем начать принимать меры для минимизации ущерба. Первый шаг? Выясните, что происходит с этим дурацким полем.
На охоте находятся спутники SWARM Европейского космического агентства, которые собирают самые точные данные о силе магнитного поля Земли. Прямо сейчас они могут стать нашей самой большой надеждой на решение этой загадки.
ПРИМЕЧАНИЕ РЕДАКТОРА: это видео было первоначально опубликовано 9 апреля 2018 года.
Полюсов и направлений — Австралийская антарктическая программа
Где находится Южный полюс? Ответ зависит от того, какой Южный полюс вы ищете.
Истинный географический полюс
Истинные географические полюса — это 2 точки, где поверхность Земли пересекает ось вращения Земли. Местоположение этого столба перемещается примерно на 10 м в год, и его необходимо пересчитывать каждый год. Истинный южный географический полюс находится недалеко от Южнополярной станции Амундсен-Скотт. На этом сайте есть много указателей, которые представляют движение истинного географического полюса за эти годы.
Расстояние между южным географическим полюсом и южным магнитным полюсом составляет примерно 2 858 км.Истинный географический полюс также иногда называют геодезическим полюсом.
Южный магнитный полюс
Южный магнитный полюс — это точка на поверхности Земли, в которой магнитное поле Земли направлено вертикально вверх. Магнитное падение (угол между горизонтальной плоскостью и силовыми линиями магнитного поля Земли) составляет 90 ° на магнитных полюсах. Южный магнитный полюс не зафиксирован. Его позиция перемещается примерно на 5 км в год.
Расположение южного магнитного полюса в 2020 году — 64.07 ° ю.ш., 135,88 ° в.д. .
Геомагнитный полюс
Геомагнитный полюс представляет собой одну из двух точек пересечения поверхности Земли с вытянутой осью магнитного диполя, который, как предполагается, расположен в центре Земли и приближается к источнику магнитного поля Земли. Его не следует путать с магнитным полюсом, который относится к реальному магнитному полю Земли.
Местоположение южного геомагнитного полюса в 2020 году — 80.65 ° ю. Ш., 107,32 ° в. Д. , что недалеко от российской станции Восток.
Полюс недоступности
Самая дальняя точка от берегов Антарктики — полюс недоступности. Он расположен примерно на 83 ° ю.ш. и 55 ° в.д., примерно в 870 км от Южного полюса. Полюс недоступности был достигнут советской антарктической экспедицией для проведения исследований в рамках Международного геофизического года в 1958 году. Сегодня здание, мемориальная доска и бюст Владимира Ленина все еще остаются и охраняются как историческое место.Когда это место посетили в январе 2007 года, были видны только бюст и мемориальная доска.
Церемониальный шест
Церемониальный столб расположен недалеко от Южнополярной станции Амундсен-Скотт. Цирюльник в красно-белую полоску, увенчанный металлическим шаром из хрома. Парикмахерский шест окружен 12 флагами, представляющими первоначальных подписантов Договора об Антарктике. Первоначально столб парикмахера был установлен на географическом столбе, но он перемещается на 10 метров в год.
Проезд
Географические или истинные направления
Север-юг проходит по любому меридиану, а восток-запад — по любой параллели из-за способа определения координатной сетки.Эти линии перпендикулярны, за исключением полюсов. Направление, определяемое ориентацией сетки, называется географическим или истинным направлением. Истинный север — это направление к северному географическому полюсу.
Магнитный север
Направление, обозначенное северным полюсом магнитной стрелки, на которое влияет только магнитное поле Земли. Направление магнитного полюса обычно не параллельно меридиану. Разница между истинным севером и магнитным севером называется магнитным склонением.
Северная сетка
Направление на север линии постоянного востока на проекции сетки. Когда прямоугольная сетка размещается над масштабной сеткой карты, северное направление сетки обычно не совпадает с истинным севером. Например, когда используется проекция UTM , север по сетке и истинный север совпадают только на центральном меридиане. Вдали от центрального меридиана разница между истинным севером и севером по сетке называется конвергенцией по сетке.
Меридиан
Линия, аппроксимирующая поверхность Земли от северного полюса до южного полюса и соединяющая точки равной долготы.Главный меридиан, расположенный в Гринвиче, Англия, является исходной точкой, от которой начинается нумерация для определения линий долготы.
Параллельный
Круг, аппроксимирующий поверхность Земли, параллельный экватору и соединяющий точки равной широты.
Расстояние большого круга
Кратчайшее расстояние между 2 точками на поверхности Земли.
Магнитное поле Земли
Магнитосфера защищает поверхность Земли от заряженных частиц солнечного ветра и генерируется электрическими токами, расположенными во многих различных частях Земли. Он сжимается на дневной (солнечной) стороне из-за силы приходящих частиц и расширяется на ночной стороне. (Изображение не в масштабе.) Разница между магнитным севером и «истинным» севером.Магнитное поле Земли (и поверхностное магнитное поле ) приблизительно представляет собой магнитный диполь с S-полюсом магнитного поля вблизи географического северного полюса Земли (см. Магнитный северный полюс) и другим северным полюсом магнитного поля рядом с географическим географическим полюсом Земли. южный полюс (см. Южный магнитный полюс).Благодаря этому компас можно использовать для навигации. Причину возникновения поля можно объяснить теорией динамо. Магнитное поле распространяется бесконечно, но ослабевает по мере удаления от источника. Магнитное поле Земли, также называемое геомагнитным полем , которое эффективно распространяется на несколько десятков тысяч километров в космос, формирует магнитосферу Земли. Палеомагнитное исследование австралийского красного дацита и подушечного базальта оценило возраст магнитного поля как минимум 3,5 миллиарда лет. [1] [2]
Важность
Моделирование взаимодействия между магнитным полем Земли и межпланетным магнитным полем.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 захвачены в радиационном поясе Ван Аллена.Меньшему количеству частиц солнечного ветра удается перемещаться, как по линии передачи электромагнитной энергии, в верхние слои атмосферы и ионосферу Земли в зонах полярных сияний. Единственный раз, когда солнечный ветер наблюдается на Земле, — это когда он достаточно силен, чтобы вызывать 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 утечку атмосферного вещества в солнечный ветер.Геомагнитные бури возникают, когда давление плазмы, содержащейся внутри магнитосферы, достаточно велико, чтобы раздуваться и тем самым искажать геомагнитное поле.
Солнечный ветер отвечает за общую форму магнитосферы Земли, и колебания ее скорости, плотности, направления и увлекаемого магнитного поля сильно влияют на локальную космическую среду Земли. Например, уровни ионизирующего излучения и радиопомех могут варьироваться от сотен до тысяч раз; а форма и расположение магнитопаузы и головной ударной волны перед ней могут изменяться на несколько радиусов Земли, подвергая геосинхронные спутники воздействию прямого солнечного ветра.Эти явления собирательно называются космической погодой. Механизм атмосферного разрыва вызван захватом газа пузырьками магнитного поля, которые срываются солнечными ветрами. [3] Изменения напряженности магнитного поля коррелировали с изменением количества осадков в тропиках. [4]
Магнитные полюса и магнитный диполь
Основные статьи: Северный магнитный полюс и Южный магнитный полюс Магнитное склонение от истинного севера в 1700 г.Положение магнитных полюсов можно определить как минимум двумя способами [5] .
Часто магнитный (наклонный) полюс рассматривается как точка на поверхности Земли, где магнитное поле полностью вертикально. Другими словами, угол наклона 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 от Южного магнитного полюса, хотя существуют местные отклонения. Два полюса перемещаются независимо друг от друга и не находятся в прямо противоположных положениях на земном шаре.Магнитный полюс падения может быстро перемещаться, для Северного магнитного полюса [6] проводились наблюдения до 40 км в год.
Магнитное поле Земли можно точно описать полем магнитного диполя, расположенного рядом с центром Земли. Ориентация диполя определяется осью. Два положения, где ось диполя, которая лучше всего соответствует геомагнитному полю, пересекает поверхность Земли, называются Северным и Южным геомагнитными полюсами. Для наилучшего соответствия диполь, представляющий геомагнитное поле, должен быть размещен примерно в 500 км от центра Земли.Это заставляет внутренний радиационный пояс опускаться ниже в южной части Атлантического океана, где поверхностное поле является самым слабым, создавая то, что называется южноатлантической аномалией.
Если бы магнитное поле Земли было абсолютно дипольным, геомагнитный и магнитный полюса падения совпадали. Однако важные недиполярные члены в точном описании геомагнитного поля приводят к тому, что положения двух типов полюсов находятся в разных местах.
Характеристики поля
Напряженность поля у поверхности Земли составляет менее 30 микротеслов (0.3 гаусса) на территории, включающей большую часть Южной Америки и Южной Африки, до более чем 60 микротеслов (0,6 гаусса) вокруг магнитных полюсов в северной Канаде и на юге 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 аналогично полю стержневого магнита. Магнитное поле Земли в основном вызвано электрическими токами в жидком внешнем ядре.Ядро Земли горячее, чем 1043 К, температура точки Кюри, выше которой ориентация спинов в железе становится случайной. Такая рандомизация приводит к потере намагниченности вещества.
Конвекция расплавленного железа во внешнем жидком ядре, наряду с эффектом Кориолиса, вызванным общим вращением планеты, имеет тенденцию организовывать эти «электрические токи» в валки, 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 исходное магнитное поле, создается динамо-машина, которая поддерживает себя. Это называется теорией динамо, и она объясняет, как поддерживается магнитное поле Земли.
Еще одна особенность, которая магнитно отличает Землю от стержневого магнита, — это ее магнитосфера. На больших расстояниях от планеты преобладает поверхностное магнитное поле. Электрические токи, индуцированные в ионосфере, также создают 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 величину до одного градуса.Типичные ежедневные изменения напряженности поля составляют около 25 нанотесла (нТл) (т.е. ~ 1: 2 000), с вариациями в течение нескольких секунд, как правило, около 1 нТл (т.е. ~ 1: 50 000). [11]
Вариации магнитного поля
Геомагнитные вариации с момента последнего обращения.Токи в ядре Земли, создающие ее магнитное поле, возникли по крайней мере 3 450 миллионов лет назад. [12] [13]
Магнитометры обнаруживают мельчайшие отклонения в магнитном поле Земли, вызванные железными артефактами, печами, некоторыми типами каменных построек и даже канавами и мусором в археологической геофизике.С помощью магнитных инструментов, адаптированных на основе 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, составляющая дно океана — содержит сильно магнитный минерал (магнетит) и может локально искажать показания компаса. Искажение было признано исландскими мореплавателями еще в конце 18 века. Что еще более важно, поскольку присутствие магнетита придает базальту измеримые магнитные свойства, эти магнитные вариации предоставили еще один способ изучения глубоководного дна океана.Когда вновь образованная порода охлаждается, такие магнитные материалы регистрируют магнитное поле Земли.
Часто магнитосфера Земли поражается солнечными вспышками, вызывающими геомагнитные бури, вызывающие проявления полярных сияний. Кратковременная нестабильность магнитного поля измеряется с помощью K-индекса.
Недавно в магнитном поле были обнаружены утечки, которые взаимодействуют с солнечным ветром Солнца способом, противоположным первоначальной гипотезе. Во время солнечных бурь это может привести к крупномасштабным отключениям электроэнергии и сбоям в работе искусственных спутников. [14]
- См. Также Магнитная аномалия
Инверсия магнитного поля
Основная статья: Геомагнитная инверсияОсновываясь на изучении лавовых потоков базальта во всем мире, было высказано предположение, что магнитное поле Земли меняет направление на противоположное. с интервалами от десятков тысяч до многих миллионов лет, со средним интервалом примерно 300 000 лет. [15] Однако последнее такое событие, названное инверсией Брюнес – Матуяма, произошло примерно 780 000 лет назад.
Нет четкой теории относительно того, как могли произойти геомагнитные инверсии. Некоторые ученые создали модели ядра Земли, в которых магнитное поле лишь квазистабильно, а полюса могут самопроизвольно перемещаться из одной ориентации в другую в течение от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Другие ученые предполагают, что геодинамо сначала отключается самопроизвольно или в результате какого-либо внешнего воздействия, например, удара кометы, а затем перезапускается, когда магнитный «северный» полюс указывает либо на север, либо на юг.Внешние события вряд ли будут обычными причинами инверсий магнитного поля из-за отсутствия корреляции между возрастом ударных кратеров и временем инверсий. Независимо от причины, когда магнитный полюс переключается из одного полушария в другое, это называется инверсией, тогда как временные изменения наклона диполя, которые перемещают 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 истории Земли, что значительно бросает вызов популярному пониманию того, как работает магнитное поле Земли. . [16]
Палеомагнитные исследования, подобные этим, обычно состоят из измерений остаточной намагниченности вулканических пород. Осадки, отложенные на дне океана, ориентируются в соответствии с местным магнитным полем, сигнал, который может быть записан по мере их застывания. Хотя залежи магматических пород в основном парамагнитны, они действительно содержат следы ферри- и антиферромагнитных материалов в виде оксидов железа, что дает им способность обладать остаточной намагниченностью.Фактически, эта характеристика довольно часто встречается во многих других типах горных пород и отложений, обнаруженных по всему миру. Один из наиболее распространенных оксидов, обнаруживаемых в природных отложениях горных пород, — магнетит.
В качестве примера того, как это свойство магматических пород позволяет нам определить, что поле Земли в прошлом менялось, рассмотрим измерения магнетизма на океанских хребтах. Прежде чем магма выйдет из мантии через трещину, она имеет чрезвычайно высокую температуру, превышающую температуру Кюри любого оксида железа, который она может содержать.Лава начинает остывать и затвердевать, когда попадает в океан, позволяя 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 становится намагниченной в направлении геомагнитного поля. Несмотря на то, что напряженность поля довольно мала, 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 застывших образцов лавы, чтобы определить ориентацию геомагнитного поля в древние эпохи.
Обнаружение магнитного поля
Отклонения модели магнитного поля от данных измерений, данных, созданных спутниками с чувствительными магнитометрамиНапряженность магнитного поля Земли была измерена Карлом Фридрихом Гауссом в 1835 году и с тех пор неоднократно измерялась, показывая относительное уменьшение 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, показывающее 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. Магнитную бурю.)
Международная сеть магнитных обсерваторий в реальном времени с более чем 100 взаимосвязанными геомагнитными обсерваториями по всему миру с 1991 года регистрирует магнитное поле Земли.
Военные определяют местные характеристики геомагнитного поля по порядку. для обнаружения аномалий на естественном фоне, которые могут быть вызваны значительным металлическим объектом, например, затопленной подводной лодкой.Как правило, эти детекторы магнитных аномалий используются в 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 естественных аномалий рудных тел, таких как Курская магнитная аномалия.
Животные, включая птиц и черепах, могут обнаруживать магнитное поле Земли и использовать это поле для навигации во время миграции. [19] Коровы и дикие олени склонны выстраивать свои тела с севера на юг во время отдыха, но не тогда, когда животные находятся под высоковольтными линиями электропередач, что заставляет исследователей полагать, что причиной этого является магнетизм. Дайсон, П.Дж. (2009). «Биология: электрические коровы». Nature 458 (7237): 389. DOI: 10.1038 / 458389a. PMID 19325587.
Внешние ссылки
- Уильям Дж. Брод, Будет ли компас указывать на юг? . New York Times, 13 июля 2004 г.
- John Roach, Почему меняется магнитное поле Земли? . National Geographic, 27 сентября 2004 г.
- Когда север идет на юг . Проекты в области научных вычислений, 1996.
- Трехмерный имитатор заряженных частиц в магнитном поле Земли . Инструмент, предназначенный для трехмерного моделирования заряженных частиц в магнитосфере. [Требуется подключаемый модуль VRML]
- Великий Магнит, Земля , История открытия магнитного поля Земли Дэвидом П. Стерном.
- Исследование магнитосферы Земли , Образовательный веб-сайт Дэвида П. Стерна и Маурисио Передо
Земля связана с геомагнитным полем, которое имеет S (N) -полюс магнита около Северного (Южного) полюса.Следовательно, магнитный компас приблизительно указывает на север. Однако направление наведения немного отличается от истинный север под углом, называемым «склонением». Также для геомагнитного поля можно определить две пары полюсов: геомагнитные полюса и магнитные полюса. Магнитный север не соответствует ни одному полюсу, поскольку геомагнитное поле на самом деле имеет более сложную форму чем магнитное поле, создаваемое стержневым магнитом (см. ниже). Кроме того, магнитная стрелка, подвешенная в центре баланса, не держите горизонтально.Как правило, N-полюс опускается вниз на угол, называемый «наклон». в северном полушарии. Если мы повернем компас для южного полушария в Японии … (MPG: 2.3MB)Геомагнитные полюса (дипольные полюса) пересечения поверхности Земли и ось стержневого магнита, гипотетически размещенная в центре Земля, которой мы аппроксимируем геомагнитное поле. В каждом полушарии есть такой полюс, и полюса называются «северный геомагнитный полюс» и «южный геомагнитный полюс», соответственно.С другой стороны, магнитные полюса точки при котором магнитные иглы становятся вертикальными. Также существуют «северный магнитный полюс» и «южный магнитный полюс». Геомагнитный или магнитный южный (северный) полюс соответствует N (S) -полюс магнита. В таблице 1 и рисунок 1 , мы показываем прогнозируемые местоположения геомагнитные и магнитные полюса по «Международному геомагнитной справочному полю» (ИГРФ-13) с 1900 по 2025 год. Эти полюса дрейфуют согласно медленному и плавному изменению. в геомагнитном поле называют «вековой геомагнитной вариацией». На рис. 2 мы показываем прогнозируемый склонение в Киото в 2020 году по IGRF-13 в дополнение к прогнозируемым направления к северному геомагнитному и магнитному полюсам. Причина, по которой мы сейчас склоняемся к западу в Японии, заключается в том, что вероятно, из-за наличия сильной положительной геомагнитной аномалии вокруг озера Байкал в Сибири. N-полюса магнитных игл имеют тенденцию притягиваться к аномалии. чтобы показать наклоны на запад вокруг Японии. Модельное поле от IGRF Анимация вековых вариаций геомагнитной общая интенсивность за последние 400 лет. |
| ||||||||||||||||||
Только что изменился северный магнитный полюс.Вот что это значит.
Магнитный север никогда не оставался неподвижным. За последние сто лет или около того направление, в котором устойчиво указывают наши компасы, неуклонно двигалось на север, движимое взбалтыванием жидкого внешнего ядра Земли на глубине примерно 1800 миль под поверхностью. Тем не менее, в последние годы ученые заметили кое-что необычное: рутинное движение Магнитного Севера перешло на большую скорость, отправив его галопом через Северное полушарие — и никто не может полностью объяснить почему.
Изменения были настолько значительными, что ученые начали работу над экстренным обновлением Мировой Магнитной Модели, математической системы, лежащей в основе навигации, от мобильных телефонов и кораблей до коммерческих авиакомпаний.Но затем правительство США прекратило работу, отложив официальный выпуск модели, поскольку Nature News впервые сообщила о ранее в этом году.
Теперь ожидание нового севера закончилось. Обновление World Magnetic Model было официально выпущено в понедельник, и магнитный север снова может быть точно определен для людей по всему миру.
Вероятно, еще много вопросов: почему магнитный север меняется так быстро? Как повлияла задержка обновления? Была ли действительно геологическая причина, по которой карты Google сбили меня с курса? Мы вас прикрыли.
Земля — единственная известная планета, на которой существует жизнь. Узнайте происхождение нашей родной планеты и некоторые ключевые ингредиенты, которые помогают сделать это синее пятнышко в космосе уникальной глобальной экосистемой.
Что такое магнитный север?Магнитный север — один из трех «северных полюсов» нашего земного шара. Во-первых, есть истинный север, то есть северный конец оси, на которой вращается наша планета.
Но защитный магнитный пузырь или магнитосфера нашей планеты не идеально совмещен с этим вращением.Вместо этого динамо-машина ядра Земли создает магнитное поле, которое немного отклонено от оси вращения планеты. Северный конец этого стержневого магнита размером с планету известен как геомагнитный север — точка, расположенная у северо-западного побережья Гренландии, которая мало изменила свое положение за последнее столетие.
Затем есть магнитный север, то, что определяет ваш компас, который определяется как точка, в которой линии магнитного поля указывают вертикально вниз. В отличие от геомагнитного севера, эта позиция более восприимчива к скачкам и потокам в вихре жидкого железа в ядре.Эти токи притягивают магнитное поле, отправляя магнитный север на север через земной шар.
«Северный магнитный полюс — довольно чувствительное место, — говорит Фил Ливермор, геофизик из Университета Лидса.
Что такое магнитная модель мира?Джеймс Кларк Росс впервые обнаружил магнитный север в 1831 году на отдельных островах канадской территории Нунавут. С тех пор полюс в значительной степени продвинулся на север, пройдя сотни миль за последние несколько десятилетий.(Любопытно, что его полярная противоположность, магнитный юг, за это время не сдвинулся.)
Чтобы не отставать от всех этих изменений, Национальное управление океанических и атмосферных исследований США и Британская геологическая служба разработали то, что в конечном итоге стало известно как Мировая магнитная модель. «Таким образом, по сути, все они будут на одной карте», — говорит Кьяран Бегган, геофизик из BGS.
Модель обновляется каждые пять лет, последнее обновление — в 2015 году. Между каждым обновлением ученые проверяют точность модели по данным наземных магнитных обсерваторий и миссии Swarm Европейского космического агентства — три спутника для картографирования магнитного поля, которые застегивают вокруг Земли от 15 до 16 раз в день.До сих пор этого казалось достаточно, чтобы идти в ногу с маршем магнитного севера к Сибири.
В середине 1900-х годов северный магнитный полюс неуклюже продвигался со скоростью менее ста футов каждый день, что в сумме составляло менее семи миль разницы каждый год. Но в 90-х это начало меняться. К началу августа магнитный север увеличивался примерно на 34 мили в год.
«На высоких широтах все происходит очень странно», — говорит Ливермор, отмечая, что это увеличение, похоже, совпало с усилением струи в жидком внешнем ядре планеты.Хотя события могут быть связаны между собой, точно сказать пока нельзя.
К началу 2018 года ученые поняли, что модель скоро превысит допустимые пределы для магнитной навигации. Что-то нужно было сделать до следующего регулярного обновления модели, намеченного на 2020 год.
Не повредило ли правительство отключение навигации?Чтобы исправить модель, ученые NOAA и BGS скорректировали ее, используя последние данные за три года. Эта обновленная версия была предварительно выпущена онлайн в октябре 2018 года.Как объясняет Бегган, в их число входят основные пользователи модели в оборонной и военной сферах — министерство обороны США, министерство обороны Великобритании и Организация Североатлантического договора.
«На высоких широтах все происходит очень странно».
Байфил Ливермор, Университет Лидса,
Прекращение работы правительства задержало всестороннюю публичную публикацию информации, которая включает онлайн-калькуляторы, программное обеспечение и техническую заметку с описанием изменений.В принципе, каждый, кто использует магнитную навигацию, может извлечь выгоду из этого обновления, говорит Арно Чуллиат, геомагнетист из Университета Колорадо в Боулдере и филиал NOAA, который работал над обновлением.
Эта модель нашла свое применение во многих наших современных картографических системах, включая Google и Apple, — добавляет Бегган. Но разница незначительна для большинства гражданских целей, и изменения в основном ограничиваются широтой выше 55 градусов.
«Среднестатистического пользователя это не сильно повлияет, если только он не совершит треккинг по высокой Арктике», — говорит Бегган.
Что вызвало все эти странности?
Интерес к этим неожиданным толчкам — это больше, чем просто отображение. Танец линий магнитного поля Земли представляет собой одно из немногих окон, доступных ученым для процессов, происходящих за тысячи миль под вашими ногами.
На осеннем собрании Американского геофизического союза 2018 года Ливермор представил то, что он называет «перетягиванием каната» магнитного поля, которое может дать объяснение недавнему странному поведению.По его словам, северный магнитный полюс, по-видимому, контролируется двумя участками магнитного поля: один под северной Канадой, а другой — под Сибирью. Исторически сложилось так, что тот, что находится под северной Канадой, кажется, был сильнее, удерживая магнитный полюс в своих лапах. Но в последнее время, похоже, все изменилось.
«Сибирская нашивка выглядит так, как будто она выигрывает битву», — говорит он. «Это как бы притягивает магнитное поле к своей стороне географического полюса».
Лед, дикая природа и приключения — вот что привлекает нас к ледяным водам, спускающимся с Северного Ледовитого океана.Присоединяйтесь к команде Национального географического флота, чтобы исследовать самую северную часть Земли.
Это может быть результатом размазывания струи внутри сердечника и, таким образом, ослабления магнитного поля под Канадой, говорит он. Увеличение скорости струи, похоже, совпало с последними несколькими десятилетиями движения магнитного полюса на север. Но он предостерегает от поспешных выводов.
«Там вполне может быть ссылка», — говорит он. «Не уверен, но может быть».
Трудно предсказать, что произойдет с северным магнитным полюсом — или сохранит ли он свою скорость при движении в сторону Сибири, — отмечает Робин Фиори, научный сотрудник отдела природных ресурсов Канады.Единственное, что кажется определенным в отношении магнитного севера, — это его непредсказуемость.
Скалы содержат геологические карты еще более странных движений магнитных полюсов, что позволяет предположить, что за последние 20 миллионов лет магнитные север и юг несколько раз менялись местами. Кажется, это происходит примерно каждые 200 000–300 000 лет. Точные причины этих изменений остаются неясными. Но последнее движение не должно сбивать вас с толку из-за неминуемого срыва.
«Нет никаких признаков разворота», — говорит Бегган.«И даже если бы произошел поворот, геологические записи показывают, что на это уходит, по крайней мере, несколько тысяч лет». (Что на самом деле происходит, когда магнитное поле переворачивается? Вот что мы знаем.)
Модели магнитного севера предполагают, что этот последний скачок даже не самое странное, что полюс совершил в новейшей истории, добавляет Фиори. До 1900 года его блуждания, вероятно, когда-то были намного более подвижными и могли включать несколько крутых поворотов в северной Канаде, которые могли бы отправить полюс на короткое путешествие на юг.
«Все это связано с изменениями в движении жидкости в этом внешнем ядре», — говорит она. Поэтому трудно сказать, является ли вновь обретенная скорость магнитного севера новой нормой.