Բովանդակություն:

Երկրի վահան. Որտե՞ղ ունի մեր մոլորակը մագնիսական դաշտ:
Երկրի վահան. Որտե՞ղ ունի մեր մոլորակը մագնիսական դաշտ:

Video: Երկրի վահան. Որտե՞ղ ունի մեր մոլորակը մագնիսական դաշտ:

Video: Երկրի վահան. Որտե՞ղ ունի մեր մոլորակը մագնիսական դաշտ:
Video: Ի՞նչ է իրականում տեղի ունեցել Հակարիի կամրջի վրա, ինչպես են ռուսները շպրտում ադրբեջանական դրոշը 2024, Երթ
Anonim

Մագնիսական դաշտը պաշտպանում է Երկրի մակերեսը արեգակնային քամուց և վնասակար տիեզերական ճառագայթումից։ Այն աշխատում է որպես մի տեսակ վահան. առանց նրա գոյության մթնոլորտը կկործանվեր։ Մենք ձեզ կպատմենք, թե ինչպես է ձևավորվել և փոխվել Երկրի մագնիսական դաշտը։

Երկրի մագնիսական դաշտի կառուցվածքը և բնութագրերը

Երկրի մագնիսական դաշտը կամ գեոմագնիսական դաշտը մագնիսական դաշտ է, որն առաջանում է ներերկրային աղբյուրներից։ Գեոմագնիսականության ուսումնասիրության առարկան. Հայտնվել է 4,2 միլիարդ տարի առաջ։

Երկրի սեփական մագնիսական դաշտը (երկրամագնիսական դաշտը) կարելի է բաժանել հետևյալ հիմնական մասերի.

  • հիմնական դաշտը,
  • համաշխարհային անոմալիաների ոլորտները,
  • արտաքին մագնիսական դաշտ.

Հիմնական դաշտ

Դրա ավելի քան 90%-ը բաղկացած է դաշտից, որի աղբյուրը գտնվում է Երկրի ներսում՝ հեղուկ արտաքին միջուկում - այս հատվածը կոչվում է հիմնական, հիմնական կամ նորմալ դաշտ։

Այն մոտավոր է ներդաշնակության շարքի տեսքով՝ գաուսյան շարք, իսկ Երկրի մակերևույթին մոտ առաջին մոտավորությամբ (մինչև նրա երեք շառավիղ) մոտ է մագնիսական դիպոլային դաշտին, այսինքն՝ նման է երկրին։ ժապավենային մագնիս է, որի առանցքը ուղղված է մոտավորապես հյուսիսից հարավ:

Աշխարհի անոմալիաների դաշտերը

Երկրի մագնիսական դաշտի ուժի իրական գծերը, թեև միջինում մոտ են դիպոլի ուժային գծերին, բայց դրանցից տարբերվում են տեղային անկանոնություններով, որոնք կապված են մակերեսին մոտ գտնվող ընդերքում մագնիսացված ապարների առկայության հետ:

Դրա պատճառով երկրագնդի մակերևույթի որոշ վայրերում դաշտի պարամետրերը խիստ տարբերվում են մոտակա տարածքների արժեքներից՝ ձևավորելով այսպես կոչված մագնիսական անոմալիաներ։ Նրանք կարող են համընկնել միմյանց, եթե դրանք առաջացնող մագնիսացված մարմինները տարբեր խորություններում են:

Արտաքին մագնիսական դաշտ

Այն որոշվում է երկրագնդի մակերեւույթից դուրս՝ նրա մթնոլորտում գտնվող ընթացիկ համակարգերի տեսքով աղբյուրներով։ Մթնոլորտի վերին մասում (100 կմ և բարձր) - իոնոսֆերա - դրա մոլեկուլները իոնացվում են ՝ ձևավորելով խիտ սառը պլազմա, որը բարձրանում է ավելի բարձր, հետևաբար, Երկրի մագնիտոսֆերայի մի մասը իոնոսֆերայից վերև, տարածվում է մինչև երեք հեռավորության վրա: իր շառավիղներից կոչվում է պլազմասֆերա։

Պլազման պահվում է Երկրի մագնիսական դաշտով, բայց դրա վիճակը որոշվում է արևային քամու հետ փոխազդեցությամբ՝ արևային պսակի պլազմայի հոսքով:

Այսպիսով, Երկրի մակերևույթից ավելի մեծ հեռավորության վրա մագնիսական դաշտը ասիմետրիկ է, քանի որ արևային քամու ազդեցության տակ այն աղավաղվում է. հարյուր հազարավոր կիլոմետրեր՝ դուրս գալով Լուսնի ուղեծրից այն կողմ։

Այս յուրօրինակ «պոչով» ձևն առաջանում է, երբ արևային քամու և արևային կորպուսային հոսքերի պլազման հոսում է երկրագնդի մագնիտոսֆերայի շուրջը. միջմոլորակային աղբյուրներ.

Այն միջմոլորակային տարածությունից բաժանված է մագնիսական դադարով, որտեղ արեգակնային քամու դինամիկ ճնշումը հավասարակշռված է սեփական մագնիսական դաշտի ճնշմամբ։

Դաշտային պարամետրեր

Երկրի դաշտի մագնիսական ինդուկցիայի գծերի դիրքի տեսողական պատկերը տրամադրվում է մագնիսական ասեղով, որը ամրագրված է այնպես, որ այն կարող է ազատորեն պտտվել ինչպես ուղղահայաց, այնպես էլ հորիզոնական առանցքի շուրջը (օրինակ, գիմբալում), - Երկրի մակերևույթի մոտ գտնվող յուրաքանչյուր կետում այն տեղադրվում է որոշակի ձևով այս գծերի երկայնքով:

Քանի որ մագնիսական և աշխարհագրական բևեռները չեն համընկնում, մագնիսական սլաքը ցույց է տալիս միայն մոտավոր հյուսիս-հարավ ուղղությունը:

Ուղղահայաց հարթությունը, որում տեղադրված է մագնիսական ասեղը, կոչվում է տվյալ վայրի մագնիսական միջօրեականի հարթություն, իսկ այն գիծը, որով այս հարթությունը հատվում է Երկրի մակերեսի հետ՝ մագնիսական միջօրեական։

Այսպիսով, մագնիսական միջօրեականները Երկրի մագնիսական դաշտի ուժային գծերի կանխատեսումներ են նրա մակերեսի վրա, որոնք զուգորդվում են հյուսիսային և հարավային մագնիսական բևեռներում: Մագնիսական և աշխարհագրական միջօրեականների ուղղությունների միջև ընկած անկյունը կոչվում է մագնիսական անկում:

Այն կարող է լինել արևմտյան (հաճախ նշվում է «-» նշանով) կամ արևելյան («+» նշան), կախված նրանից, թե արդյոք մագնիսական ասեղի հյուսիսային բևեռը շեղվում է աշխարհագրական միջօրեականի ուղղահայաց հարթությունից դեպի արևմուտք կամ արևելք։

Ավելին, Երկրի մագնիսական դաշտի գծերը, ընդհանուր առմամբ, զուգահեռ չեն նրա մակերեսին։ Սա նշանակում է, որ Երկրի դաշտի մագնիսական ինդուկցիան ոչ թե գտնվում է տվյալ վայրի հորիզոնի հարթությունում, այլ այս հարթության հետ կազմում է որոշակի անկյուն՝ այն կոչվում է մագնիսական թեքություն։ Այն զրոյին մոտ է միայն մագնիսական հասարակածի կետերում՝ մեծ շրջանագծի շրջագիծ հարթության մեջ, որն ուղղահայաց է մագնիսական առանցքին:

Պատկեր
Պատկեր

Երկրի մագնիսական դաշտի թվային մոդելավորման արդյունքները՝ ձախում՝ նորմալ, աջում՝ ինվերսիայի ժամանակ

Երկրի մագնիսական դաշտի բնույթը

Ջ. Լարմորն առաջին անգամ փորձել է բացատրել Երկրի և Արեգակի մագնիսական դաշտերի գոյությունը 1919 թվականին՝ առաջարկելով դինամոյի հայեցակարգը, ըստ որի՝ երկնային մարմնի մագնիսական դաշտի պահպանումը տեղի է ունենում գործողության ներքո։ էլեկտրահաղորդիչ միջավայրի հիդրոդինամիկական շարժման մասին:

Այնուամենայնիվ, 1934 թվականին Տ. Քաուլինգը հիդրոդինամիկ դինամո մեխանիզմի միջոցով ապացուցեց առանցքի սիմետրիկ մագնիսական դաշտի պահպանման անհնարինության թեորեմը։

Եվ քանի որ ուսումնասիրված երկնային մարմինների մեծ մասը (և առավել ևս Երկիրը) համարվում էին առանցքային սիմետրիկ, դրա հիման վրա կարելի էր ենթադրել, որ նրանց դաշտը նույնպես առանցքային սիմետրիկ կլինի, և այնուհետև դրա առաջացումը ըստ այս սկզբունքի. անհնար կլիներ այս թեորեմի համաձայն:

Նույնիսկ Ալբերտ Էյնշտեյնը թերահավատորեն էր վերաբերվում նման դինամոյի իրագործելիությանը` հաշվի առնելով պարզ (սիմետրիկ) լուծումների գոյության անհնարինությունը: Միայն շատ ավելի ուշ ցույց տվեցին, որ մագնիսական դաշտի առաջացման գործընթացը նկարագրող առանցքային համաչափությամբ ոչ բոլոր հավասարումները կունենան առանցքային սիմետրիկ լուծում, նույնիսկ 1950-ականներին: գտնվել են ասիմետրիկ լուծումներ.

Այդ ժամանակից ի վեր դինամոյի տեսությունը հաջողությամբ զարգանում է, և այսօր Երկրի և այլ մոլորակների մագնիսական դաշտի ծագման ընդհանուր ընդունված բացատրությունը ինքնահուզվող դինամոյի մեխանիզմն է, որը հիմնված է հաղորդիչում էլեկտրական հոսանքի առաջացման վրա: երբ այն շարժվում է մագնիսական դաշտում, որն առաջանում և ուժեղանում է հենց այդ հոսանքների կողմից:

Երկրի միջուկում ստեղծված են անհրաժեշտ պայմաններ՝ հեղուկ արտաքին միջուկում, որը բաղկացած է հիմնականում երկաթից մոտ 4-6 հազար Կելվին ջերմաստիճանում, որը հիանալի անցկացնում է հոսանքը, ստեղծվում են կոնվեկտիվ հոսքեր, որոնք ջերմությունը հեռացնում են պինդ ներքին միջուկից։ (առաջանում է ռադիոակտիվ տարրերի քայքայման կամ թաքնված ջերմության արտազատման արդյունքում ներքին և արտաքին միջուկների սահմանին, երբ մոլորակը աստիճանաբար սառչում է, նյութի պնդացման ժամանակ):

Coriolis ուժերը պտտեցնում են այս հոսանքները բնորոշ պարույրների, որոնք ձևավորում են այսպես կոչված Թեյլորի սյուները: Շերտերի շփման շնորհիվ նրանք ձեռք են բերում էլեկտրական լիցք՝ առաջացնելով հանգույցային հոսանքներ։ Այսպիսով, ստեղծվում է հոսանքների մի համակարգ, որը պտտվում է հաղորդիչ սխեմայի երկայնքով հաղորդիչների մեջ, որոնք շարժվում են մագնիսական դաշտում (ի սկզբանե առկա, թեև շատ թույլ), ինչպես Ֆարադեյի սկավառակում:

Այն ստեղծում է մագնիսական դաշտ, որը հոսքերի բարենպաստ երկրաչափությամբ մեծացնում է սկզբնական դաշտը, և դա, իր հերթին, ուժեղացնում է հոսանքը, և ուժեղացման գործընթացը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև ջուլյան ջերմության կորուստները, աճող հոսանքի հետ, հավասարակշռեն: էներգիայի ներհոսքերը հիդրոդինամիկական շարժումների պատճառով:

Առաջարկվում էր, որ դինամոն կարող է գրգռվել պրեցեսիայի կամ մակընթացային ուժերի պատճառով, այսինքն՝ էներգիայի աղբյուրը Երկրի պտույտն է, սակայն ամենատարածված և զարգացած վարկածն այն է, որ սա հենց ջերմաքիմիական կոնվեկցիա է։

Երկրի մագնիսական դաշտի փոփոխություններ

Մագնիսական դաշտի հակադարձումը մոլորակի երկրաբանական պատմության մեջ Երկրի մագնիսական դաշտի ուղղության փոփոխությունն է (որոշվում է պալեոմագնիսական մեթոդով)։

Հակադարձման դեպքում մագնիսական հյուսիսը և մագնիսական հարավը հակադարձվում են, և կողմնացույցի սլաքը սկսում է ուղղվել հակառակ ուղղությամբ: Ինվերսիան համեմատաբար հազվադեպ երեւույթ է, որը երբեք չի եղել հոմո սափիենսի գոյության ընթացքում։ Ենթադրաբար, վերջին անգամ դա տեղի է ունեցել մոտ 780 հազար տարի առաջ։

Մագնիսական դաշտի հակադարձումները տեղի են ունեցել ժամանակային ընդմիջումներով՝ տասնյակ հազարավոր տարիներից մինչև տասնյակ միլիոնավոր տարիների հանգիստ մագնիսական դաշտի հսկայական ընդմիջումներով, երբ հակադարձումները տեղի չեն ունեցել:

Այսպիսով, բևեռի հակադարձման մեջ պարբերականություն չի հայտնաբերվել, և այս գործընթացը համարվում է ստոխաստիկ: Հանգիստ մագնիսական դաշտի երկար ժամանակաշրջաններին կարող են հաջորդել տարբեր տեւողությամբ բազմաթիվ հակադարձման ժամանակաշրջաններ և հակառակը: Ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ մագնիսական բևեռների փոփոխությունը կարող է տևել մի քանի հարյուրից մինչև մի քանի հարյուր հազար տարի:

Ջոնս Հոփկինսի համալսարանի (ԱՄՆ) մասնագետները ենթադրում են, որ հակադարձումների ժամանակ Երկրի մագնիսոլորտն այնքան է թուլացել, որ տիեզերական ճառագայթումը կարող է հասնել Երկրի մակերեսին, ուստի այս երևույթը կարող է վնասել մոլորակի կենդանի օրգանիզմներին, իսկ բևեռների հաջորդ փոփոխությունը կարող է հանգեցնել ավելին։ լուրջ հետևանքներ մարդկության համար մինչև համաշխարհային աղետ:

Վերջին տարիների գիտական աշխատանքները ցույց են տվել (այդ թվում՝ փորձի ժամանակ) մագնիսական դաշտի ուղղությամբ պատահական փոփոխությունների («ցատկերի») հնարավորությունը անշարժ տուրբուլենտ դինամոյում։ Երկրի ֆիզիկայի ինստիտուտի գեոմագնիսական լաբորատորիայի ղեկավար Վլադիմիր Պավլովի խոսքով, ինվերսիան բավականին երկար գործընթաց է մարդկային չափանիշներով։

Լիդսի համալսարանի երկրաֆիզիկոս Յոն Մաունդը և Ֆիլ Լիվերմորը կարծում են, որ մի քանի հազար տարի հետո տեղի կունենա Երկրի մագնիսական դաշտի շրջադարձ:

Երկրի մագնիսական բևեռների տեղաշարժը

Առաջին անգամ Հյուսիսային կիսագնդում մագնիսական բևեռի կոորդինատները որոշվել են 1831 թվականին, կրկին՝ 1904 թվականին, այնուհետև 1948 թվականին և 1962 թվականին, 1973 թվականին, 1984 թվականին, 1994 թվականին; հարավային կիսագնդում՝ 1841 թ., կրկին՝ 1908 թ. Մագնիսական բևեռների տեղաշարժը գրանցվել է 1885 թվականից։ Վերջին 100 տարվա ընթացքում Հարավային կիսագնդի մագնիսական բևեռը տեղափոխվել է գրեթե 900 կմ և մտել Հարավային օվկիանոս:

Արկտիկայի մագնիսական բևեռի վիճակի վերջին տվյալները (շարժվելով դեպի Արևելյան Սիբիրյան աշխարհի մագնիսական անոմալիա Հյուսիսային Սառուցյալ օվկիանոսով) ցույց են տվել, որ 1973-1984 թվականներին դրա վազքը եղել է 120 կմ, 1984-ից 1994 թվականներին՝ ավելի քան 150 կմ: Չնայած այս թվերը հաշվարկված են, դրանք հաստատվում են հյուսիսային մագնիսական բևեռի չափումներով:

1831 թվականից հետո, երբ առաջին անգամ ամրագրվեց բևեռի դիրքը, մինչև 2019 թվականը բևեռն արդեն ավելի քան 2300 կմ-ով տեղափոխվել էր դեպի Սիբիր և շարունակում է շարժվել արագացումով։

Նրա ճանապարհորդության արագությունը 2000 թվականին տարեկան 15 կմ-ից 2019 թվականին հասել է տարեկան 55 կմ-ի։ Այս արագ շեղումը պահանջում է ավելի հաճախակի շտկումներ նավիգացիոն համակարգերում, որոնք օգտագործում են Երկրի մագնիսական դաշտը, ինչպիսիք են սմարթֆոնների կողմնացույցները կամ նավերի և ինքնաթիռների պահեստային նավիգացիոն համակարգերը:

Երկրի մագնիսական դաշտի ուժգնությունը ընկնում է և անհավասարաչափ: Վերջին 22 տարիների ընթացքում այն նվազել է միջինը 1,7%-ով, իսկ որոշ տարածաշրջաններում, օրինակ՝ Հարավային Ատլանտյան օվկիանոսում, 10%-ով։ Որոշ տեղերում մագնիսական դաշտի ուժգնությունը, հակառակ ընդհանուր միտումի, նույնիսկ ավելացել է։

Բևեռների շարժման արագացումը (միջինը 3 կմ/տարի) և դրանց շարժումը մագնիսական բևեռների ինվերսիաների միջանցքներով (այս միջանցքները հնարավորություն են տվել բացահայտել ավելի քան 400 պալեոինվերսիա) հուշում է, որ բևեռների այս շարժման մեջ պետք է տեսնել ոչ թե էքսկուրսիա, այլ Երկրի մագնիսական դաշտի հերթական հակադարձումը:

Ինչպե՞ս է առաջացել երկրի մագնիսական դաշտը:

Սկրիպսի օվկիանոսագիտության ինստիտուտի և Կալիֆորնիայի համալսարանի փորձագետները ենթադրել են, որ մոլորակի մագնիսական դաշտը ձևավորվել է թիկնոցից:Ամերիկացի գիտնականները 13 տարի առաջ ֆրանսիացի մի խումբ հետազոտողների կողմից առաջարկված վարկած են մշակել։

Հայտնի է, որ երկար ժամանակ մասնագետները պնդում էին, որ հենց Երկրի արտաքին միջուկն է առաջացրել նրա մագնիսական դաշտը։ Բայց հետո Ֆրանսիայից ժամանած մասնագետները ենթադրեցին, որ մոլորակի թիկնոցը միշտ ամուր է եղել (իր ծննդյան պահից):

Այս եզրակացությունը գիտնականներին ստիպել է մտածել, որ ոչ թե միջուկը կարող է ձևավորել մագնիսական դաշտը, այլ ստորին թիկնոցի հեղուկ մասը։ Մանթիայի կազմը սիլիկատային նյութ է, որը համարվում է վատ հաղորդիչ։

Բայց քանի որ ստորին թիկնոցը պետք է մնար հեղուկ միլիարդավոր տարիներ, դրա ներսում հեղուկի շարժումը էլեկտրական հոսանք չէր առաջացնում, և իրականում պարզապես անհրաժեշտ էր մագնիսական դաշտ առաջացնել:

Այսօր մասնագետները կարծում են, որ թիկնոցը կարող էր ավելի հզոր խողովակ լինել, քան նախկինում կարծում էին: Մասնագետների այս եզրակացությունը լիովին արդարացնում է վաղ Երկրի վիճակը։ Սիլիկատային դինամոն հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե դրա հեղուկ մասի էլեկտրական հաղորդունակությունը շատ ավելի բարձր է և ցածր ճնշում և ջերմաստիճան:

Խորհուրդ ենք տալիս: