Магнитное поле на поверхности Земли

Чтобы охарактеризовать магнитное поле, надо знать не только его величину, но и направление. Направление определяется относительно географических координат Земли и задается двумя углами: склонением и наклонением. Склонение — это угол между географическим и магнитным меридианами, т. е. между истинным направлением на север и тем, которое указывает магнитная стрелка. Наклонение — угол между направлением магнитной стрелки, вращающейся вокруг горизонтальной оси, и горизонтальной плоскостью. Для намагниченного шара характерно именно распределение наклонения: оно связано с географическими координатами соотношением tgJ = 2tg0, где J — наклонение, а 0 — широта места наблюдения.

Величина магнитного поля Земли очень мала: около 0,5 эрстеда. Для сравнения напомним, что магнитное поле около полюсов магнита, употребляемых для опытов в школе, составляет несколько десятков эрстед.

В наше время магнитное поле на поверхности Земли изучено достаточно хорошо. Выяснилось, что оно непрерывно изменяется, поэтому круглый год отряды магнитологов бороздят континенты, измеряя и вновь перемеряя магнитное поле. Специальные суда, построенные из немагнитных материалов, исследуют магнитное поле на морях и океанах. Оснащенные специальными приборами, самолеты записывают магнитное поле в труднодоступных районах или просто на обширных территориях. В различных точках Земли — на экваторе и около полюсов, около столиц мира и в отдаленных районах, на дрейфующих льдинах и в обсерваториях — ведется непрерывное наблюдение за магнитным полем Земли, за его мельчайшими изменениями. Передают сведения о магнитном поле спутники, на борту которых установлены специальные приборы. Вся эта многочисленная и многообразная информация поступает в наиболее крупные обсерватории, обрабатывается там, подвергается математическому анализу. На основании всех этих данных сейчас можно говорить об особенностях геомагнитного поля.

Геомагнитное поле в общих чертах похоже на дипольное. Что это означает? Диполем называется магнит, полюсы которого находятся очень близко друг к другу. Диполь в общих чертах представляет собой модель геомагнитного поля Земли. Если диполь находится в центре шара, магнитное поле на его поверхности имеет такие особенности: у шара будут два полюса, расположенных в диаметрально противоположных точках. Около полюсов величина поля в два раза больше, чем на «экваторе», а наклонение описывается формулой tgJ = 2tg0.

Магнитное поле Земли, как и дипольное, имеет два полюса. Величина геомагнитного поля на полюсах примерно в два раза больше, чем на экваторе, закономерность изменения наклонения с широтой такая же, как и у дипольного поля.

Давно установлено, что магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими. Магнитная ось наклонена к оси вращения на 11,5°. Отсюда и возникает склонение, т. е. несовпадение магнитных меридианов с географическими. Магнитный полюс в Северном полушарии находится около берегов Северной Америки (71° с. ш., 96° з. д.), а магнитный полюс в Южном полушарии — около берегов Антарктики, на долготе Австралии (70° ю. ш., 150° в. д.). Как можно заметить, полюсы не находятся в диаметрально противоположных точках земного шара. Магнитная ось не только не совпадает с осью вращения по направлению, но и не проходит через центр Земли; кроме того, величина поля в Северном полушарии несколько больше, чем в Южном.

В некоторых областях на поверхности Земли реальное магнитное поле значительно отличается от дипольного. Такие области называются континентальными аномалиями. Их происхождение, в отличие от магнитных аномалий, связано не с намагниченными слоями внутри Земли, а с самим процессом возникновения земного магнитного поля.

Самая значительная из континентальных аномалий — так называемый Восточно-Сибирский овал на востоке Азиатского материка. Здесь наблюдается резкое отступление склонения от того, которое было бы в случае любым образом размещенного диполя. Увеличение напряженности магнитного поля наблюдается, кроме того, в районе Зондских островов.

Нарушают основное магнитное поле Земли и магнитные аномалии, которые создаются намагниченными телами, например залежами различных руд железа.