Специалисты фиксируют, что магнитные полюса Земли смещаются
с высокой нарастающей скоростью, а магнитное поле ослабевает
. Какие это таит опасности, чем это явление может грозить человечеству, а может и всей природе и фауне?
Попробуем кратенько разобраться в этом вопросе, призвав в помощь отечественные и зарубежные источники. Ведь стрелка компаса указывает на север — так учат детей на уроках географии.
Было ли смещение полюсов ранее в истории Земли?
Да, было, утверждают ученые. 786000 лет назад, магнитное поле Земли изменило свое направление на 180 градусов. Разворот, по-видимому, продолжался всего сто лет, но забегая вперед, можно предполагать, что люди тогда все же могли находиться в определенной опасности.
Мало того, магнитное поле Земли неоднократно меняло направление — в среднем каждые 250000 лет. В то время, если бы был компас, то его стрелка, обозначающая север, показывала бы на самом деле юг.
Последний долгосрочный разворот магнитных полюсов, получивший название разворот Брюнес-Матуяма, произошел почти 800 тысяч лет назад. И он произошел удивительно гораздо быстрее, чем ранее известные переполюсовки магнитного поля Земли, сообщают в «Международном геофизическом журнале».
Почти так же быстро происходило краткое изменение магнитного поля 41000 лет назад. В то время, северный магнитный полюс шел 200 лет к Южному полюсу, остался там на 440 лет, а затем вернулся на север. Такие краткосрочные экскурсии совершаются даже чаще, чем долгосрочные развороты.
Точная дата последнего долгосрочного разворота магнитных полюсов
Чтобы проанализировать смещение магнитных полюсов, ученые проанализировали отложения бывшего озера в Апеннинах востоку от Рима. Были найдены и восстановлены доминирующие направления магнитного поля их материалов отложений. В этом исследовании, ученые смогли определить и время разворота Брюнес — Матуяма намного точнее, чем это было возможно ранее. Отношение двух разных изотопа аргона использовали для вычисления возраста нанесенных слоев. Получилось, что это событие произошло всего 786 тысяч лет назад.
Почему магнитное поле Земли меняет свое направление, исследователи не могут окончательно объяснить до сих пор. «Это связано с изменениями во внешнем ядре планеты,» говорит Максвелл Браун из Немецкого исследовательского центра наук о Земле в Потсдаме. Там, вероятно, и генерируется магнитное поле Земли. «Тем не менее, мы не знаем, что контролирует его долгосрочное поведение».
Однако есть и такое понимание природы магнитного поля Земли. Причины формирования магнитного поля скрыты глубоко в горячих недрах Земли: там есть слой жидкого железа, который вращается вокруг 2500 километрового мощного ядра Земли, который состоит из твердого металла – железа и никеля. Это вращение перемещает металлы на расстояния примерно десять километров в год и создает ток, который, в свою очередь, генерирует магнитное поле вокруг Земли.
«Но железо массы в недрах земли ведут себя хаотично, везде образуется небольшая турбулентность и конвекционные потоки, что проявляется на земле в виде колебаний в магнитном поле, как ослабляя еще магнитное поле, так и немного усиливая его в других местах. Так, магнитное поле уже ослабло на 5%, а в Атлантике и в Бразилии еще больше.
Есть, по крайней мере косвенные доказательства, что следующее переключение полюсов может состояться уже через несколько тысяч лет. Магнитное поле Земли слабеет уже в течение 150 лет. В последнее время снижение интенсивности поле даже ускорилось. А Северный магнитный полюс, например, прошел уже путь от первоначального значения 1300 км в направлении Сибири, преодолевая примерно 90 км в день.
Какие таит опасности, угрозы для всего живого переключение магнитного поля Земли
Для жизни на Земле, орбитальных спутников и для электрической инфраструктуры, магнитное поле Земли является чрезвычайно важным, потому что оно защищает их от вредного космического излучения. Во время разворота магнитное поле становится гораздо слабее. Снижается защита от космического излучения и это может увеличить риск рака для людей и животных. Воздействие на спутники будет происходить примерно также, как во время солнечных бурь. Эксперты опасаются сбоев в функционировании электросети.
Мало того, магнитное поле не дает уносить в космос молекулы газовой оболочки Земли, иначе бы от нее осталось бы то, что сейчас наблюдается на Марсе.
Тем не менее, геологи относятся к смене полярности полюсов спокойно, потому что атмосфера является реальным щитом против излучения высокой энергии в сторону земли. Кроме того, защитное магнитное поле не исчезает полностью даже во время разворота на обратное значение. Определенный оптимизм внушает то, что человеческий род пережил несколько краткосрочных разворотов магнитного поля, как тот, который имел место 41000 лет назад.
В настоящее время ученые приступили к интенсивным исследованиям полярного льда, который хранит вековые тайны отклика материалов на изменения магнитного поля планеты. Многие считают, что в этом вопросе у землян наблюдается просто вопиющее отсутствие знаний, которое надо быстро ликвидировать. Может и поэтому, на орбите Земли уже более одного года стали летать близко друг к другу три европейских спутника, которые своими магнетометрами ведут тщательное отслеживание изменений в магнитном поле нашей планеты. И они отметили в ряде мест снижение интенсивности ослабления поля. Правда, в других местах эти изменения несколько возросли.
Но астрофизик Харальд Леша из Мюнхена, который проводил компьютерное моделирование проблемы, дает неожиданную надежду человечеству. Он говорит, что если магнитное поле планеты сильно ослабнет, то недостающую энергию способна заместить энергия людей, обращенная к магнитному полю.
Статья полезна? Тогда сообщите о ней другим, нажав на кнопки социальных сетей (Twitter, Facebook и др.) ниже.
Скорее всего, вам будут интересны и полезны следующие записи:
,
а также пригодится подписка на новые интересные материалы сайта через оранжевую кнопку вверху или в боковой колонке страницы.
Блок 2 Реклама Google
Добавьте статью в закладки, чтобы вновь вернуться к ней, нажав кнопки Ctrl+D .Подписку на уведомления о публикации новых статей можно осуществить через форму "Подписаться на этот сайт" в боковой колонке страницы.
Л. Тарасов
Фрагмент из книги: Тарасов Л. В. Земной магнетизм. - Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2012.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Кромка шельфового ледника, носящего ныне имя Росса.
Маршрут экспедиции Амундсена 1903-1906 годов.
Путь дрейфа Южного магнитного полюса по результатам экспедиций разных лет.
Суточный путь по результатам экспедиции 1994 года, который проходит Южный магнитный полюс в спокойный день (внутренний овал) и в магнитно-активный день (внешний овал). Средняя точка находится в западной части острова Эллеф-Рингнес и имеет координаты 78°18’ с. ш. и 104°00’ з. д. Она сместилась относительно исходной точки Джеймса Росса почти на 1000 км!
Путь дрейфа магнитного полюса в Антарктиде с 1841 по 2000 год. Показаны положения Северного магнитного полюса, установленные в ходе экспедиций в 1841 году (Джеймс Росс), 1909, 1912, 1952, 2000 годах. Чёрными квадратами отмечены некоторые стационарные станции в Антарктиде.
«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. - 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.
Информация о книгах Издательского дома «Интеллект» - на сайте www.id-intellect.ru
Согласно современным представлениям, образовалась примерно 4,5 млрд лет назад, и с этого момента нашу планету окружает магнитное поле. Все, что находится на Земле, в том числе люди, животные и растения, подвергаются его воздействию.
Магнитное поле простирается до высоты около 100 000 км (рис. 1). Оно отклоняет или захватывает частицы солнечного ветра, губительные для всех живых организмов. Эти заряженные частицы образуют радиационный пояс Земли, а вся область околоземного пространства, в которой они находятся, называют магнитосферой (рис. 2). С освещенной Солнцем стороны Земли магнитосфера ограничена сферической поверхностью с радиусом примерно 10-15 радиусов Земли, а с противоположной стороны она вытянута подобно кометному хвосту на расстояние вплоть до нескольких тысяч радиусов Земли, образуя геомагнитный хвост. Магнитосфера отделена от межпланетного поля переходной областью.
Магнитные полюса Земли
Ось земного магнита наклонена по отношению к оси вращения Земли на 12°. Она располагается примерно на 400 км в стороне от центра Земли. Точки, в которых эта ось пересекает поверхность планеты, - магнитные полюса. Магнитные полюсаЗемли не совпадают с истинными географическими полюсами. В настоящее время координаты магнитных полюсов следующие: северный — 77° с.ш. и 102° з.д.; южный — (65° ю.ш. и 139° в.д.).
Рис. 1. Строение магнитного поля Земли
Рис. 2. Строение магнитосферы
Силовые линии, идущие от одного магнитного полюса к другому, называются магнитными меридианами . Между магнитным и географическим меридианом образуется угол, называемый магнитным склонением . Каждое место на Земле имеет свой угол склонения. В районе Москвы угол склонения равен 7° к востоку, а в Якутске — около 17° к западу. Это значит, что северный конец стрелки компаса в Москве отклоняется на Т вправо от географического меридиана, проходящего через Москву, а в Якутске — на 17° влево от соответствующего меридиана.
Свободно подвешенная магнитная стрелка располагается горизонтально только на линии магнитного экватора, который не совпадает с географическим. Если двигаться к северу от магнитного экватора, то северный конец стрелки будет постепенно опускаться. Угол, образованный магнитной стрелкой и горизонтальной плоскостью, называют магнитным наклонением . На Северном и Южном магнитных полюсах магнитное наклонение наибольшее. Оно равно 90°. На Северном магнитном полюсе свободно подвешенная магнитная стрелка установится вертикально северным концом вниз, а на Южном магнитном полюсе ее южный конец опустится вниз. Таким образом, магнитная стрелка показывает направление силовых линий магнитного ноля над земной поверхностью.
С течением времени положение магнитных полюсов относительно по земной поверхности меняется.
Магнитный полюс был открыт исследователем Джеймсом К. Россом в 1831 г. в сотнях километров от его нынешнего местонахождения. В среднем за один год он перемещается на 15 км. В последние годы скорость перемещения магнитных полюсов резко возросла. Например, Северный магнитный полюс сейчас перемещается со скоростью около 40 км в год.
Смена магнитных полюсов Земли называется инверсией магнитного поля .
На протяжении геологической истории нашей планеты земное магнитное поле изменяло свою полярность более 100 раз.
Магнитное поле характеризуется напряженностью. В некоторых местах Земли магнитные силовые линии отклоняются от нормального поля, образуя аномалии. Например, в районе Курской магнитной аномалии (КМА) напряженность поля в четыре раза выше нормы.
Существуют суточные изменения магнитного поля Земли. Причина этих изменений магнитного поля Земли — электриче- с кие токи, текущие в атмосфере на большой высоте. Вызваны они солнечным излучением. Пол действием солнечного ветра магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров. Основной же причиной возникновения солнечного ветра, как мы уже знаем, являются грандиозные выбросы вещества из короны Солнца. При движении к Земле они превращаются в магнитные облака и приводят к сильным, иногда экстремальным возмущениям на Земле. Особенно сильные возмущения магнитного поля Земли - магнитные бури. Некоторые магнитные бури начинаются неожиданно и почти одновременно по всей Земле, а другие развиваются постепенно. Они могут продолжаться несколько часов и даже суток. Часто магнитные бури происходят через 1-2 дня после солнечной вспышки из-за прохождения Земли через поток частиц, выброшенных Солнцем. Исходя из времени запаздывания скорость такого корпускулярного потока оценивают в несколько миллионов км/ч.
Во время сильных магнитных бурь нарушается нормальная работа телеграфа, телефона и радио.
Магнитные бури часто наблюдаются на широте 66-67° (в зоне полярных сияний) и возникают одновременно с полярными сияниями.
Строение магнитного поля Земли меняется в зависимости от широты местности. Проницаемость магнитного поля увеличивается в сторону полюсов. Над полярными областями силовые линии магнитного поля более или менее перпендикулярны земной поверхности и имеют воронкообразную конфигурацию. Через них часть солнечного ветра с дневной стороны проникает в магнитосферу, а затем и в верхнюю атмосферу. Сюда же в период магнитных бурь устремляются частицы из хвостовой части магнитосферы, достигая границ верхней атмосферы в высоких широтах Северного и Южного полушарий. Именно эти заряженные частицы вызывают здесь полярные сияния.
Итак, магнитные бури и суточные изменения магнитного ноля объясняются, как мы уже выяснили, солнечным излучением. Но какова основная причина, создающая постоянный магнетизм Земли? Теоретически удалось доказать, что на 99 % магнитное поле Земли вызывают источники, скрытые внутри планеты. Главное магнитное поле обусловлено источниками, расположенными в глубинах Земли. Их можно условно разделить на две группы. Основная их часть связана с процессами в земном ядре, где вследствие непрерывных и регулярных перемещений электропроводящего вещества создается система электрических токов. Другая — связана с тем, что горные породы земной коры, намагничиваясь главным электрическим полем (полем ядра), создают собственное магнитное поле, которое суммируется с магнитным полем ядра.
Кроме магнитного поля вокруг Земли существуют и другие поля: а) гравитационное; б) электрическое; в) тепловое.
Гравитационным полем Земли называют поле силы тяжести. Она направлена по отвесу перпендикулярно к поверхности геоида. Если бы у Земли была фигура эллипсоида вращения и в нем равномерно распределялись бы массы, то у нее было нормальное гравитационное поле. Разница между напряженностью реального гравитационного поля и теоретического — аномалия тяжести. Различный вещественный состав, плотность горных пород вызывают эти аномалии. Но возможны и другие причины. Их можно объяснить следующим процессом — уравновешение твердой и относительно легкой земной коры на более тяжелой верхней мантии, где и происходит выравнивание давления вышележащих слоев. Эти течения вызывают тектонические деформации, движение литосферных плит и тем самым создают макрорельеф Земли. Сила тяжести удерживает атмосферу, гидросферу, людей, животных на Земле. Силу тяжести нужно обязательно учитывать при изучении процессов в географической оболочке. Термином «геотропизм » называют ростовые движения органов растений, которые под влиянием силы земного тяготения всегда обеспечивают вертикальное направление роста первичного корня перпендикулярно поверхности Земли. Гравитационная биология использует растения в качестве экспериментальных объектов.
Если не учитывать силу тяжести, невозможно рассчитать исходные данные для запуска ракет и космических кораблей, сделать гравиметрическую разведку рудных ископаемых и, наконец, невозможно дальнейшее развитие астрономии, физики и других наук.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ. ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Вариант 1
I (1) Когда электрические заряды находятся в покое, то вокруг них обнаруживается...
1. электрическое поле.
2. магнитное поле.
3. электрическое и магнитное поля.
II (1) Как располагаются железные опилки в магнитном поле прямого тока?
1. Беспорядочно.
2. По прямым линиям вдоль проводника.
3. По замкнутым кривым, охватывающим проводник.
III (1) Какие металлы сильно притягиваются магнитом? 1. Чугун. 2. Никель. 3. Кобальт. 4. Сталь.
IV (1) Когда к магнитной стрелке поднесли один из полюсов постоянного магнита, то южный полюс стрелки оттолкнулся. Какой полюс поднесли?
1. Северный. 2. Южный.
V (1)-Стальной магнит ломают пополам. Будут ли обладать магнитными свойствами концы А и В на месте излома магнита (рис. 180)?
1. Концы А и В магнитными свойствами обладать не будут.
2. Конец А В - южным.
3. Конец В станет северным магнитным полюсом, а А - южным.
VI (1) К одноименным магнитным полюсам подносят стальные булавки. Как расположатся булавки, если их отпустить (рис. 181)?
1. Будут висеть отвесно. 2. Головки притянутся друг к другу. 3. Головки оттолкнутся друг от друга.
VII (1) Как направлены магнитные линии между полюсами дугообразного магнита (рис. 182)?
1. От А к Б. 2. От Б к А.
VIII (1) Одноименными или разноименными полюсами образован магнитный спектр (рис. 183)?
1. Одноименными. 2. Разноименными.
IX (1) Какие магнитные полюсы изображены на рисунке 184?
1. А - северный, В - южный.
2. А - южный, В - северный.
3. Л - северный, В - северный.
4. Л - южный, В - южный.
Х (1) Северный магнитный полюс расположен у... географического полюса, а южный - у...
1. южного... северного. 2. северного... южного.
I (1) К источнику тока с помощью проводов присоединили металлический стержень (рис. 185). Какие поля образуются вокруг стержня, когда в нем возникнет ток?
1. Одно лишь электрическое поле.
2. Одно лишь магнитное поле.
3. Электрическое и магнитное поля.
II (1) Что представляют собой магнитные линии магнитного поля тока?
1. Замкнутые кривые, охватывающие проводник.
2. Кривые, расположенные около проводника.
3. Окружности.
III (1) Какое вещество из перечисленных ниже слабо притягивается магнитом?
1. Бумага. 2. Сталь. 3. Никель. 4. Чугун.
IV (1) Разноименные магнитные полюсы..., а одноименные-...
1. притягиваются... отталкиваются.
2. отталкиваются... притягиваются.
V (1) Лезвием бритвы (концом А) "прикоснулись к северному магнитному полюсу магнита. Будут ли после этого обладать магнитными свойствами концы лезвия (рис. 186)?
1. Не будут.
2. Конец А станет северным магнитным полюсом, а В - южным.
3. Конец В станет северным магнитным полюсом, а А - южным.
VI (1) Магнит, подвешенный на нити, устанавливается в направлении север - юг. Каким полюсом магнит повернется к северному магнитному полюсу Земли?
1. Северным. 2. Южным.
VII (1) Как направлены магнитные линии между полюсами магнита, изображенного на рисунке 187?
1. От А к В. 2. От В к А.
VIII (1) К концу стального стержня притягиваются северный и южный полюсы магнитной стрелки. Намагничен ли стержень?
1. Намагничен, иначе стрелка не притянулась бы.
2. Определенно сказать нельзя.
3. Стержень не намагничен. К намагниченному стержню притягивался бы только один полюс.
IX (1) У магнитных полюсов расположена магнитная стрелка
(рис. 188). Какой из этих полюсов северный и какой южный?
1. А - северный, В - южный.
2. А - южный, В - северный.
3. А - северный, В - северный.
4. А - южный, В - южный.
X (1) Все стальные и железные предметы намагничиваются в магнитном поле Земли. Какие магнитные полюсы имеет стальной кожух печи в верхней и нижней части в северном полушарии Земли (рис. 189)?
1. Сверху-северный, "внизу- южный.
2. Сверху - южный, внизу - северный.
3. Сверху и снизу - южные полюсы.
4. Сверху и снизу - северные полюсы.
ВариантЗ
I (1) Когда электрические заряды движутся, то вокруг них существует (ют)...
1. электрическое поле.
2. магнитное поле.
3. электрическое и магнитное поля.
II (1) Каким способом можно усилить магнитное поле катушки?
1. Сделать катушку большего диаметра.
2. Внутрь катушки вставить железный сердечник.
3. Увеличить силу тока в катушке.
III (1) Какие вещества из указанных ниже совсем не притягиваются магнитом?
1. Стекло. 2. Сталь. 3. Никель. 4. Чугун.
IV (1) Середина магнита АВ не притягивает к себе железных опилок (рис. 190). Магнит ломают на две части по линии АВ, Будут ли концы АВ на месте излома магнита притягивать железные опилки?
1. Будут, но очень слабо.
2. Не будут.
3. Будут, так как образуется магнит с южным и северным полюсами.
V (1) К магнитному полюсу поднесли две булавки. Как расположатся булавки, если их отпустить (рис. 191)?
1. Будут висеть отвесно.
2. Притянутся друг к другу.
3. Оттолкнутся друг от друга
VI (1) Как направлены магнитные линии между полюсами магнита, изображенного на рисунке 192.
1 От А к В. 2 От В к А.
VII (1) Какими магнитными полюсами образован спектр, изображенный на рисунке 193.
1. Одноименными 2 Разноименными
VIII (1) На рисунке 194 изображен дугообразный магнит и его магнитное поле. Какой полюс северный и какой южный?
1. А - северный, В - южный.
2. А - южный, В - северный.
3. Л - северный, В - северный.
4. Л - южный, В - южный.
IX (1) Если стальной стержень расположить вдоль меридиана Земли и сделать по нему несколько ударов молотком, то он намагнитится. Какой магнитный полюс образуется на конце, обращенном к северу?
1. Северный. 2. Южный.
Вариант 4
I (1) Когда металлический стержень присоединили к одному из полюсов источника тока (рис. 195), то вокруг него образовалось... поле.
1. электрическое
2. магнитное
3 электрическое и магнитное
II (1) При изменении силы тока в катушке изменяется ли магнитное поле?
1. Магнитное поле не изменяется.
2. При увеличении силы тока действие магнитного поля усиливается.
3. При увеличении силы тока действие магнитного поля ослабевает.
III (1) Какие вещества из указанных ниже хорошо притягиваются магнитом?
1 Древесина. 2. Сталь. 3. Никель. 4 Чугун
IV (1) К железному стержню поднесли магнит северным полюсом. Какой полюс образуется на противоположном конце стержня?
1. 
Северный. 2. Южный.
(1) Стальной магнит разломили на три части (рис. 196). Будут ли обладать магнитными свойствами концы A и В?
1. Не будут.
2. Конец А имеет северный магнитный полюс, В - южный.
3. Конец В имеет северный магнитный полюс.
А - южный.
VI (1) Конец лезвия перочинного ножа подносят к южному полюсу магнитной стрелки. Этот полюс притягивается к ножу Был ли намагничен нож?
 |
Нож был намагничен.
Конец ножа имел северный магнитный полюс
2 Определенно сказать нельзя.
3 Нож намагничен, поднесен южный магнитный полюс.
VII (1) В каком направлении повернется северный конец магнитной стрелки, если внести ее в магнитное поле, изображенное на рисунке 197?
1. От А кОт В к Л.
VIII (I) Какими магнитными полюсами образован спектр, изображенный на рисунке 198, одноименными или разноименными?
1 Одноименными. 2. Разноименными. 3. Парой северных полюсов. 4. Парой южных полюсов.
IX (1) На рисунке 199 изображен полосовой магнит АВ и его магнитное поле. Какой из полюсов северный и какой южный?
1. А - северный. В - южный.
2. А - южный, В - северный.
X (1) Какой полюс магнитной стрелки притянется к верхней части школьного стального штатива в северном полушарии Земли. Какой полюс притянется снизу (рис. 200)?
1. Сверху притянется северный, снизу-южный.
2. Сверху притянется южный, снизу - северный.
3. Сверху и снизу притянется южный полюс магнитной стрелки.
4. Сверху и снизу притянется северный полюс магнитной стрелки.
На Земле есть два северных полюса (географический и магнитный), оба из которых находятся в Арктическом регионе.
Географический Северный полюс
Самая крайняя северная точка на поверхности Земли - это географический Северный полюс, также известный как Истинный Север. Он расположен на 90º северной широты, но не имеет конкретной линии долготы, поскольку все меридианы сходятся на полюсах. Ось Земли соединяет северный и , и является условной линией, вокруг которой вращается наша планета.
Географический Северный полюс находится примерно в 725 км (450 милях) к северу от Гренландии, в середине Северного Ледовитого океана, глубина которого в этой точке составляет 4087 метров. Большую часть времени Северный полюс покрывает морской лед, но в последнее время вода была замечена вокруг точного расположения полюса.
Все точки являются южными! Если вы стоите на Северном полюсе, все точки расположены к югу от вас (восток и запад не имеют значения на Северном полюсе). В то время как полный оборот Земли происходит за 24 часа, скорость вращения планеты уменьшается по мере удаления от , где она составляет около 1670 км в час, а на Северном полюсе, вращение практически отсутствует.
Линии долготы (меридианы), которые определяют наши часовые пояса, настолько близки к Северному полюсу, что временные зоны здесь не имеют смысла. Таким образом, Арктический регион использует стандарт UTC (скоординированное всеобщее время) для определения местного времени.
Из-за наклона земной оси Северный полюс испытывает шесть месяцев круглосуточного дневного света с 21 марта по 21 сентября и шесть месяцев темноты с 21 сентября по 21 марта.
Магнитный Северный полюс
Расположенный приблизительно в 400 км (250 милях) к югу от истинного Северного полюса, и по состоянию на 2017 год находится в пределах 86,5° северной широты и 172,6° западной долготы.
Это место не фиксировано и постоянно движется, даже на ежедневной основе. Магнитный Северный полюс Земли является центром магнитного поля планеты и точкой на которую указывают обычные магнитные компасы. Компас также подвержен магнитному склонению, которое является результатом изменения магнитного поля Земли.
Из-за постоянных сдвигов магнитного Северного полюса и магнитного поля планеты, при использовании магнитного компаса для навигации, необходимо понимать разницу между магнитным севером и истинным севером.
Магнитный полюс был впервые определен в 1831 году, в сотнях километрах от современного местоположения. Канадская национальная геомагнитная программа контролирует движение магнитного Северного полюса.
Магнитный Северный полюс движется постоянно. Каждый день происходит эллиптическое движение магнитного полюса примерно на 80 км от его центральной точки. В среднем он перемещается примерно на 55-60 км каждый год.
Кто первым достиг Северного полюса?
Роберт Пири, его партнер Мэтью Хенсон и четверо инуитов, считаются первыми людьми, которые достигли географического Северного полюса 9 апреля 1909 года (хотя многие предполагают, что они пропустили точный Северный полюс на несколько километров).
В 1958 году ядерная подводная лодка Соединенных Штатов Наутилус была первым судном, пересекшим Северный полюс. Сегодня над Северным полюсом летают десятки самолетов, осуществляющие перелеты между континентами.