Earth Shield: Биздин планетанын магнит талаасы кайсы жерде?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Магнит талаасы Жердин бетин күн шамалынан жана зыяндуу космостук радиациядан коргойт. Ал кандайдыр бир калкан катары иштейт - анын бар болбосо, атмосфера бузулмак. Жердин магнит талаасы кандайча пайда болгонун жана өзгөргөнүн айтып беребиз.

Жердин магнит талаасынын структурасы жана мүнөздөмөсү

Жердин магнит талаасы же геомагниттик талаа - жер ичиндеги булактар тарабынан пайда болгон магнит талаасы. Геомагнитизмди изилдөө предмети. 4, 2 миллиард жыл мурун пайда болгон.

Жердин өздүк магнит талаасын (геомагниттик талаа) төмөнкүдөй негизги бөлүктөргө бөлүүгө болот:

• негизги талаа,
• дүйнөлүк аномалия талаалары,
• тышкы магнит талаасы.

Негизги талаа

Анын 90%тен ашыгы талаадан турат, анын булагы Жердин ичинде, суюк сырткы өзөктө – бул бөлүгү негизги, негизги же нормалдуу талаа деп аталат.

Гармонияда катар – Гаусс катар түрүндө жакындалды, ал эми Жер бетине жакын жердеги биринчи жакындоодо (анын үч радиусуна чейин) магниттик диполь талаасына жакын, башкача айтканда, жерге окшош. болжол менен түндүктөн түштүккө багытталган огу бар тилке магнити.

Дүйнөлүк аномалиялардын талаалары

Жердин магнит талаасынын күчүнүн реалдуу сызыктары орто эсеп менен диполдун күч сызыктарына жакын болсо да, алардан жер кыртышында жер кыртышында магниттелген тоо тектердин болушу менен байланышкан локалдык бузуулар менен айырмаланат.

Ушундан улам, жер бетинин кээ бир жерлеринде талаа параметрлери магниттик аномалиялар деп аталгандарды пайда кылып, жакынкы аймактардагы маанилерден абдан айырмаланат. Эгерде аларды пайда кылган магниттелген денелер ар кандай тереңдикте жатса, алар бири-бирин капташы мүмкүн.

Тышкы магнит талаасы

Ал жердин сыртында, анын атмосферасында жайгашкан ток системалары түрүндөгү булактар аркылуу аныкталат. Атмосферанын жогорку бөлүгүндө (100 км жана андан жогору) - ионосферада - анын молекулалары иондошуу менен тыгыз муздак плазманы түзүшөт, ал жогору көтөрүлөт, демек, Жердин магнитосферасынын бир бөлүгү ионосферадан жогору, үчкө чейинки аралыкка чейин созулат. анын радиустары плазмасфера деп аталат.

Плазманы Жердин магнит талаасы кармап турат, бирок анын абалы анын күн шамалы менен өз ара аракеттенүүсү – күн таажысынын плазма агымы менен аныкталат.

Ошентип, Жердин бетинен чоңураак аралыкта магнит талаасы ассиметриялуу, анткени ал күн шамалынын таасири астында бурмаланат: Күндөн ал жыйрылат, ал эми Күн багыты боюнча созулуп жаткан «изиге» ээ болот. Айдын орбитасынын чегинен чыгып, жуз мицдеген километрге.

Бул өзгөчө "куйруктуу" форма күн шамалынын плазмасы жана күн корпускулярдык агымдары жердин магнитосферасын - Жерге жакын мейкиндиктин чөлкөмүн айланып өткөндөй сезилгенде пайда болот, ал дагы эле Күн жана башка эмес, Жердин магнит талаасы тарабынан башкарылат. планеталар аралык булактар.

Ал планеталар аралык мейкиндиктен магнитопауза аркылуу бөлүнгөн, мында күн шамалынын динамикалык басымы өзүнүн магнит талаасынын басымы менен тең салмакталган.

Талаанын параметрлери

Жер талаасынын магниттик индукция сызыктарынын абалын визуалдык чагылдыруу вертикалдуу да, горизонталдык огтун айланасында да (мисалы, гимбальда) эркин айлангандай кылып бекитилген магниттик ийне менен камсыз кылынат., - Жердин бетине жакын ар бир чекитте бул линиялар боюнча белгилуу турде орнотулган.

Магниттик жана географиялык уюлдар дал келбегендиктен, магниттик ийне түндүк-түштүктүн болжолдуу багытын гана көрсөтөт.

Магниттик ийне орнотулган вертикалдык тегиздик берилген жердин магниттик меридианынын тегиздиги, ал эми бул тегиздик Жердин бети менен кесилишкен сызыгы магниттик меридиан деп аталат.

Ошентип, магниттик меридиандар Жердин магнит талаасынын күч сызыктарынын түндүк жана түштүк магниттик уюлдарда биригип, анын бетине проекциялары. Магниттик жана географиялык меридиандардын багыттарынын ортосундагы бурч магниттик ылдыйлоо деп аталат.

Магниттик ийненин түндүк уюлунун географиялык меридиандын вертикалдык тегиздигинен батышка же чыгышка четтегенине жараша ал батыш (көбүнчө «-» белгиси менен белгиленет) же чыгыш («+» белгиси) болушу мүмкүн.

Андан тышкары, Жердин магнит талаасынын сызыктары, жалпысынан алганда, анын бетине параллель эмес. Бул Жер талаасынын магниттик индукциясы берилген жердин горизонтунун тегиздигинде жатпастан, бул тегиздик менен белгилүү бир бурч түзөөрүн билдирет – ал магниттик эңкейиш деп аталат. Ал магниттик экватордун чекиттеринде гана нөлгө жакын - магнит огуна перпендикуляр болгон тегиздиктеги чоң тегеректин айланасы.

Жердин магнит талаасын сандык моделдешти-руунун натыйжалары: сол жакта - нормалдуу, оцдо - инверсия учурунда

Жердин магнит талаасынын табияты

Биринчи жолу Дж. Лармор 1919-жылы Жердин жана Күндүн магнит талаасынын бар экендигин түшүндүрүүгө аракет кылып, динамо концепциясын сунуш кылган, ага ылайык асман телолорунун магнит талаасынын сакталышы иш-аракет астында ишке ашат. электр өткөргүч чөйрөнүн гидродинамикалык кыймылынын.

Бирок 1934-жылы Т. Каулинг гидродинамикалык динамо механизмдин жардамы менен оксисимметриялык магнит талаасын кармап туруу мүмкүн эместиги жөнүндөгү теореманы далилдеген.

Ал эми изилденген асман телолорунун көбү (жана андан да көп жер) октук симметриялуу деп эсептелгендиктен, ошонун негизинде алардын талаасы да октук симметриялуу болот, андан кийин ушул принцип боюнча анын генерациясы болот деп болжолдоого болот. бул теорема боюнча мүмкүн эмес болмок.

Алтургай Альберт Эйнштейн да жөнөкөй (симметриялык) чечимдердин болушу мүмкүн эместигин эске алганда, мындай динамонун максатка ылайыктуулугуна күмөн санаган. Магнит талаасынын жаралуу процессин сүрөттөгөн октук симметриялуу теңдемелердин бардыгы 1950-жылдары да октук симметриялык чечимге ээ боло бербестиги бир топ кийинчерээк көрсөтүлгөн. асимметриялык чечимдер табылган.

Ошондон бери динамо теориясы ийгиликтүү өнүгүп келе жатат жана бүгүнкү күндө Жердин жана башка планеталардын магнит талаасынын келип чыгышы үчүн жалпы кабыл алынган эң ыктымалдуу түшүндүрмө бул өткөргүчтө электр тогунун пайда болушуна негизделген өзүн-өзү козгогон динамо механизми. ал агымдардын өзү тарабынан пайда болгон жана күчөтүлгөн магнит талаасында кыймылдаганда.

Жердин өзөгүндө керектүү шарттар түзүлөт: негизинен темирден турган, 4-6 миң Кельвинге жакын температурадагы токту эң сонун өткөрүүчү суюк тышкы ядродо катуу ички өзөктөн жылуулукту кетирүүчү конвективдик агымдар түзүлөт. (планета акырындык менен муздаган сайын ички жана тышкы өзөктөрдүн чектеринде заттын катып калуусу учурунда радиоактивдүү элементтердин чиришинен же жашыруун жылуулуктун бөлүнүп чыгышынан улам пайда болгон).

Кориолис күчтөрү бул агымдарды Тейлор мамылары деп аталган спиралга айлантат. Кабаттардын сүрүлүүсүнөн алар электр зарядына ээ болуп, контур токторун пайда кылат. Ошентип, Фарадей дискиндегидей (башында өтө алсыз болсо да) магнит талаасында кыймылдаган өткөргүчтөрдөгү өткөргүч чынжыр боюнча айланып жүргөн ток системасы түзүлөт.

Ал магнит талаасын жаратат, ал агымдардын жагымдуу геометриясы менен баштапкы талааны күчөтөт, ал эми бул өз кезегинде токту күчөтөт жана күчөтүү процесси Джоуль жылуулук жоготуулары токтун көбөйүшү менен көбөйүп, тең салмактуу болгонго чейин уланат. гидродинамикалык кыймылдардан улам келип чыккан энергия.

Динамо прецессиянын же толкундун күчтөрүнөн улам козголушу мүмкүн, башкача айтканда, энергиянын булагы Жердин айлануусу деп болжолдонгон, бирок эң кеңири таралган жана өнүккөн гипотеза бул так термохимиялык конвекция.

Жердин магнит талаасынын өзгөрүшү

Магнит талаасынын инверсиясы – планетанын геологиялык тарыхында Жердин магнит талаасынын багытынын өзгөрүшү (палеомагниттик ыкма менен аныкталат).

Инверсияда магниттик түндүк жана магниттик түштүк тескери болуп, компас ийнеси карама-каршы багытты көрсөтө баштайт. Инверсия - бул хомо сапиенс бар кезде эч качан болбогон салыштырмалуу сейрек көрүнүш. Кыязы, акыркы жолу болжол менен 780 миң жыл мурун болгон.

Магниттик талаанын өзгөрүшү он миңдеген жылдардан он миллиондогон жылдарга созулган тынч магнит талаасынын эбегейсиз интервалдарына чейинки убакыт аралыгы менен болгон, ал эми тескери өзгөрүүлөр болгон эмес.

Ошентип, уюлдун өзгөрүшүнүн мезгилдүүлүгү табылган жок жана бул процесс стохастикалык деп эсептелет. Тынч магнит талаасынын узак мөөнөттөрү ар кандай узактыгы менен бир нече жолу өзгөрүү мезгили менен коштолушу мүмкүн жана тескерисинче. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, магниттик уюлдардын өзгөрүшү бир нече жүздөн бир нече жүз миң жылга чейин созулушу мүмкүн.

Джонс Хопкинс университетинин (АКШ) адистери реверсация учурунда Жердин магнитосферасы ушунчалык алсырап, космостук радиация Жердин бетине чейин жетет, андыктан бул көрүнүш планетадагы тирүү организмдерге зыянын тийгизиши мүмкүн, ал эми уюлдардын кезектеги алмашуусу андан да көп болушу мүмкүн деп болжолдошууда. глобалдык катастрофага чейин адамзат үчүн олуттуу кесепеттерге алып келет.

Акыркы жылдардагы илимий иштер стационардык турбуленттүү динамодо магнит талаасынын багытынын кокус өзгөрүшү («секирүүлөр») мүмкүндүгүн (анын ичинде экспериментте да) көрсөттү. Жер физикасы институтунун геомагнетизм лабораториясынын башчысы Владимир Павловдун айтымында, инверсия адамдык стандарттар боюнча кыйла узак процесс.

Лидс университетинин геофизиктери Йон Маун жана Фил Ливермор эки миң жылдан кийин Жердин магнит талаасынын инверсиясы болот деп эсептешет.

Жердин магниттик уюлдарынын жылышы

Биринчи жолу Түндүк жарым шарда магниттик уюлдун координаттары 1831-жылы, кайра 1904-жылы, андан кийин 1948 жана 1962, 1973, 1984, 1994-жылдары аныкталган; Түштүк жарым шарда - 1841-жылы, кайра - 1908-ж. Магниттик уюлдардын жылышы 1885-жылдан бери катталып келет. Акыркы 100 жылдын ичинде Түштүк жарым шардагы магниттик уюл дээрлик 900 км жылып, Түштүк океанга кирди.

Арктикалык магниттик уюлдун абалы жөнүндө акыркы маалыматтар (Арктика океаны аркылуу Чыгыш Сибирь дүйнөлүк магниттик аномалия көздөй жылып) 1973-жылдан 1984-жылга чейин анын километражы 120 км, 1984-жылдан 1994-жылга чейин - 150 кмден ашык экенин көрсөттү. Бул көрсөткүчтөр эсептелгени менен, алар түндүк магниттик уюлдун өлчөөлөрү менен тастыкталат.

1831-жылдан кийин, уюлдун абалы биринчи жолу белгиленгенден кийин, 2019-жылга карата уюл Сибирди көздөй 2300 кмден ашык жылган жана ылдамдык менен кыймылын улантууда.

Анын жүрүү ылдамдыгы 2000-жылы жылына 15 км болсо, 2019-жылы жылына 55 кмге чейин өстү. Бул тез дрейф смартфондордогу компастар же кемелер менен учактар үчүн резервдик навигация системалары сыяктуу Жердин магнит талаасын пайдаланган навигациялык системаларды тез-тез оңдоону талап кылат.

Жердин магнит талаасынын күчү төмөндөп, бирдей эмес. Акыркы 22 жылдын ичинде орто эсеп менен 1,7% га, кээ бир аймактарда, мисалы, Түштүк Атлантика океанында 10% га кыскарган. Кээ бир жерлерде магнит талаасынын күчү жалпы тенденцияга карама-каршы, ал тургай жогорулаган.

Уюлдардын жылышынын тездеши (орто эсеп менен жылына 3 км) жана алардын магниттик уюл инверсияларынын коридорлору боюнча жылышы (бул коридорлор 400дөн ашык палеоинверсияларды ачууга мүмкүндүк берген) уюлдардын бул кыймылында бир экскурсияны эмес, Жердин магнит талаасынын кезектеги инверсиясын көрүүгө тийиш.

Жердин магнит талаасы кантип пайда болгон?

Скриппс атындагы океанография институтунун жана Калифорния университетинин адистери планетанын магнит талаасы мантиядан пайда болгонун айтышты. Америкалык окумуштуулар 13 жыл мурун Франциядан келген изилдөөчүлөр тобу тарабынан сунушталган гипотезаны иштеп чыгышты.

Белгилүү болгондой, узак убакыт бою адистер Жердин магнит талаасын пайда кылган сырткы ядро экенин айтышкан. Бирок андан кийин Франциядан келген эксперттер планетанын мантиясы дайыма катуу (ал төрөлгөндөн баштап) экенин айтышкан.

Бул тыянак илимпоздорду магнит талаасын өзөк эмес, төмөнкү мантиянын суюк бөлүгү түзө алат деп ойлошкон. Мантиянын курамы начар өткөрүүчү деп эсептелген силикат материалы болуп саналат.

Бирок астыңкы мантия миллиарддаган жылдар бою суюк бойдон калууга туура келгендиктен, анын ичиндеги суюктуктун кыймылы электр тогун чыгарган эмес жана чындыгында жөн гана магнит талаасын пайда кылуу керек болчу.

Бүгүнкү күндө адистер мантия мурда ойлогондон да күчтүү өткөргүч болушу мүмкүн деп эсептешет. Адистердин мындай корутундусу Жердин алгачкы абалын толук негиздейт. Силикатты динамо анын суюк бөлүгүнүн электр өткөргүчтүгү алда канча жогору болгон жана басымы жана температурасы төмөн болгон учурда гана мүмкүн болот.