Магнетизм земли его характеристики магнитная напряженность. Земной магнетизм

Центры происхождения культурных растений - это те районы Земли, где возникли или были окультурены те или иные виды полезных для человека растений и где сосредоточено их наибольшее генетическое разнообразие. По­чти все ныне известные культурные растения появились за сотни и ты­сячи лет до нашей эры. Лишь сахар­ная свекла, каучуконосная гевея и хинное де­рево стали культурными растениями сравни­тельно недавно.

Теорию центров происхождения культур­ных растений разработал советский ученый академик Н. И. Вавилов. Он считал, что общее число видов культурных растений составляет примерно 1500-1600. Для разных куль­тур существуют свои центры многообра­зия, которые обычно и являются центра­ми их происхождения, совпадая с древ­ними центрами земледелия. Понятие о центре происхождения культурных растений Н. И. Вавилов окончательно сформулировал в 1935 г., когда выделил восемь важнейших таких центров: 1) Китайский (просо, гаолян, группа ячменей, гречиха, соя, китайский ямс, редька, горчица, хурма, олива, корица, чай, шелковица); 2) Индийский и Индо-Малайский (рис, баклажан, огурец, манго, лимон, апельсин, сахарный тростник, древовидный хлопчатник, кунжут, ямс, банан, кокосовая пальма, хлебное дерево, черный перец, мус­катный орех); 3) Среднеазиатский (горох, чечевица, морковь, репчатый лук, чеснок, шпинат, конопля, абрикос, персик, яблоня, груша, миндаль, виноград, грецкий орех); 4) Переднеазиатский (пшеница, рожь, ячмень, овес, лен, мак, роза, дыня, тыква, мор­ковь, капуста, инжир, гранат, яблоня, груша, алыча, вишня, черешня, миндаль, каштан, виноград, абрикос, хурма); 5) Средиземноморский (пшеница, овес, горох, лен, горчица, олива, свекла, капуста, петрушка, репа, брюква, редька, лук, сельдерей, укроп, тмин, лаванда, мята); 6) Абиссинский (пшеница, ячмень, сорго, горох, кунжут, клещевина, кофейное дерево, горчица, лук); 7) Южномексиканский (кукуруза, фасоль, тыква, батат, перец стручковый, хлопчатник, подсолнечник, дынное дерево, авакадо, томат, какао); 8) Южноамериканский, Чилийский и Бразильско-Парагвайский (картофель, томат, тыква, хлопчатник, табак, ананас, маниок, арахис, садовая земляника, какао, каучуковое дерево).

Хотя за прошедшие с тех пор семь десятилетий эту теорию подвергли некоторым изменениям и дополнениям (ныне принято выделять 7 главных центров - Тропический, Вос­точноазиатский, Юго-3ападноазиатский, Средиземноморский, Абиссинский, Центральноамериканский и Андийский), все же основные ее принципы не были пересмотрены.

В эпоху Великих географических открытий произошла миграции культурных растений. При этом одна часть культурных растений мигрировала из Стaрoгo в Новый Свет, а другая - в об­ратном направлении.

К числу культур, «заимствованных» Новым Светом у Старого отнесятся пшеница, сахарный тростник и кофе.

Археологические исследования свидетельствуют о том, что пшеница была известна в странах Передней Азии за шесть-пять тысячелетий до нашей эры, в Египте – более чем за четыре, в Китае – за три, на Балканах – за три-два тысячелетия. После Великих географи­ческих открытий она попала сначала в Южную Америку (1528 г.), затем в Северную Америку (1602 г.), а в конце XVIII в. и в Австралию.

Сахарный тростник, родиной которого считают Бенгалию, после Великих географических открытий также мигрировал в Новый Свет: португальцы начали возделывать его на северо-востоке Бразилии, англича­не и французы - в Вест-Индии, позднее он стал фак­тически монокультурой на Кубе и Пуэрто-Рико.

Родина кофе - нагорья Эфиопии, где эту культуру начали возделывать примерно тысячу лет назад. Счи­тается, что и свое название она получила от эфиоп­ской провинции Кафа. В XI в. кофе попал в Йемен, куда его вывозили через порт Моха; вот почему в Европе долгое время кофе называли «мокко». Во вре­мена позднего средневековья его стали употреблять в Италии, Франции, Нидерландах, Англии, других европейских странах. Чтобы удовлетворить растущий спрос, кофе начали выращивать на специальных плантациях; первую из них основали в XVII в. гол­ландцы на о. Ява. В начале XVIII в. несколько кофейных зерен по воле случая попали во Французскую Гвиану, а оттуда - в Бразилию, где эта культура обрела свою вторую родину.

Еще большее число сельскохозяйственных культур мигрировало после Великих геогра­фических открытий из Нового Света в Старый Свет. Среди них кукуруза, картофель, подсолнечник, табак, гевея, какао.

Родиной кукурузы (маиса) считают Центральную Америку. В Европу ее завез еще Колумб. Затем из Испании она распространилась по другим странам Средиземноморья, а позднее попала в Россию, Африку, Восточную Азию. Картофель, культура Андских стран, также сначала попал оттуда в Испанию, а затем в Нидерланды (которые тогда принадлежали Испании), во Францию, в Германию, другие страны Европы. В России он появился в начале XVIII в. при Петре I. Подсолнеч­ник, который, по мнению Н. И. Вавилова, культивиро­вался в Мексике и вообще на юго-западе Северной Америки, появился в Европе в XVI в. Сначала, как и кар­тофель, его считали декоративным растением, и только позднее начали использовать его семена. В России эту культуру стали возделывать также в эпоху Петра I.

Родиной какао Н. И. Вавилов считал Мексиканское нагорье. В начале XVI в. это растение и получаемый из него шоколад стали известны сначала в Испании, за­тем в других странах Европы. Главные плантации этой культуры были заложены европейцами на Гвинейском побережье Африки. Табак также попал в Европу в XVI в. - сначала в страны Средиземноморья, а затем и в другие европейские страны, в Азию, Океанию. Са­женцы гевеи были вывезены из Бразилии в Малай­зию, Нидерландскую Индию, на о. Цейлон, где воз­никли плантации этого каучуконоса.

Центры происхождения культурных растений - * цэнтры паходжання культурных раслін * centres of cultivated plant origin районы земного шара, в которых возникли определенные виды культурных растений и где наблюдается их наибольшее генетическое разнообразие. Теория Ц. п. к. р. разработана Н.… … Генетика. Энциклопедический словарь

центры происхождения культурных растений - центры происхождения культурных растений, районы земного шара, в которых были введены в культуру определенные виды растений и где сосредоточено наибольшее их генетическое разнообразие. Теория Ц. п. к. р. разработана Н. И. Вавиловым… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

ЦЕНТРЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ - районы земного шара, в к рых были введены в культуру определ. виды р ний и где сосредоточено наиб. их генетич. разнообразие. Теория Ц. п. к. р. разработана Н.И. Вавиловым (1926 39), к рый на основании материалов о мировых растит. ресурсах выделял … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

Географические центры генетического разнообразия культурных растений. Учение о Ц. п. к. р. возникло в связи с потребностью в исходном материале для селекции и улучшения сортов культурных растений. В основу его легла идея Ч. Дарвина… …

Культурных растений, территории (географические области), в пределах которых формировался вид или другая систематическая категория сельскохозяйственных культур и откуда они распространились. Н. И. Вавилов открыл 8 основных центров происхождения… … Экологический словарь

Центры происхождения растений (по Вавилову) - территория (и), в пределах которой формировался вид или другая систематическая категория перед их более широким распространением. Выделяют 12 таких центров происхождения культурных растений, которые являются макроареалами, внутри их выделяют… … Начала современного естествознания

Введение (привлечение) видов или сортов растений в места, области, где они раньше не встречались. Термин применяется со 2 й половины 19 в. Теория И. р. впервые была обоснована в 1855 А. Декандолем (См. Декандоль), а затем развита и… … Большая советская энциклопедия

центр происхождения - Географические центры генетического разнообразия культурных растений, расположенные преимущественно в горных районах тропиков, субтропиков и отчасти умеренного пояса (русский ученый Н.И. Вавилов открыл восемь таких центров) … Словарь по географии

В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Вавилов. Вавилов Николай Иванович … Википедия

Возделываемые растения на земном шаре это преимущественно покрытосеменные (цветковые) растения. Они претерпели разностороннюю генетическую, физиологическую и биохимическую эволюцию. Многие органические соединения свойственны… … Биологическая энциклопедия

Книги

• География и экология растений. Учебное пособие , Родман Лара Самуиловна. Изложены сведения о флористической географии: понятие о флоре, ареалах, флористических царствах. Рассмотрены особенности культурной флоры, центры происхождения культурных растений. Даны…
• География и экология растений: учебное пособие , Родман Л.. Изложены сведения о флористической географии: понятие о флоре, ареалах, флористических царствах. Рассмотрены особенности культурной флоры, центры происхождения культурных растений. Даны…

Растениеводство возникло одновременно в Старом и Новом Свете за 7 -- 8 тысяч лет до нашей эры. Процесс одомашнивания первоначально происходил независимо в географически обособленных областях земного шара на всех пяти континентах и, конечно, на видах окружающей флоры. Флористический состав одомашниваемых видов был эндемичным для больших географических территорий, иными словами, использовалась отечественная флора.

В истории человеческих цивилизаций наступил период сухопутных (часто караванных) и морских сообщений и материальных связей между разными географическими цивилизациями. Это сопровождалось распространением семян и плодов эндемичных одомашненных растений, так что порою было трудно определить родину культурного вида. В процессе становления и расширения ареалов высших растений определились ботанико-географические и генетические центры происхождения культурных растений. Одомашнивание растений в различных географических условиях сопровождалось такими естественными закономерностями эволюции, как мутации различного типа, полиплоидия и интрогрессия при естественной гибридизации.

Учение о центрах происхождения культурных растений сформировалось на основе идей Ч. Дарвина («Происхождение видов», гл. 12, 1859) о существовании географических центров происхождения биологических видов. В 1883 А. Декандоль опубликовал труд, в котором установил географические области начального происхождения главнейших культурных растений. Однако эти области были приурочены к целым континентам или к др. также достаточно обширным территориям. В течение полувека после выхода книги Декандоля познания в области происхождения культурных растений значительно расширились; вышли монографии, посвященные культурным растениям различных стран, а также отдельным растениям. Наиболее планомерно эту проблему разрабатывал в 1926--1939 Н. И. Вавилов. На основании материалов о мировых растительных ресурсах он выделял 7 основных географических центров происхождения культурных растений.

Южноазиатский тропический центр (около 33 % от общего числа видов культурных растений).

Восточноазиатский центр (20 % культурных растений).

Юго-Западноазиатский центр (14 % культурных растений).

Средиземноморский центр (примерно 11 % видов культурных растений).

Эфиопский центр (около 4 % культурных растений).

Центральноамериканский центр (примерно 10 %)

Андийский (Южноамериканский) центр (около 8 %)

• 1. Южноазиатский тропический центр , в который входят три очага: Индийский (с наиболее богатой культурной флорой), Индокитайский (с Южным Китаем) и Островной (Зондские острова, Ява, Суматра, Борнео, Филиппины и др.).
• 2. Восточноазиатский центр , включающий умеренные и субтропические зоны Центрального и Восточного Китая, большую часть о. Тайвань, п-ов Корею и Японию; в данном генцентре Вавилов различал два очага: первичный - Китайский и вторичный - преимущественно Японский.
• 3. Юго-Западноазиатский центр - в него вошли территории внутренней нагорной Малой Азии (Анатолия), Ирана, Афганистана, Средней Азии и Северо-Западной Индии; сюда же Вавилов относил Кавказский, Переднеазиатский, Северо-Западноиндийский очаги; по его мнению, Юго-Западноазиатский центр является важнейшей областью происхождения видов европейских культур - хлебных злаков, зерновых бобовых и плодовых; данный центр дал много своих аборигенных культур.

Вавилов подчеркивал, что для многих важнейших культурных растений центра можно проследить непрерывный переход от культурных до диких форм и установить существующие между ними связи. Он писал: «В исключительном видовом разнообразии здесь сосредоточены дикие родичи пшеницы, ржи и различных плодовых»

• 4. Средиземноморский центр , расположенный по берегам теплого Средиземного моря, характеризуется не только наличием на его территории в прошлом величайших цивилизаций, но и активным процессом видообразования.
• 5. Абиссинский центр (с примыкающим к нему Горноаравийским очагом) - родина сорго, используемого на зерно.
• 6. Центральноамериканский центр , включающий Мексику; в нем Вавилов выделял три очага: Горный южноамериканский, Центральноамериканский и Вест-индский островной; по его мнению, из данного центра ведут начало 90 (из тысячи) видов пищевых, технических, лекарственных растений и, конечно, такие как кукуруза, батат, длинноволокнистые хлопчатники, ряд тыквенных, какао и многие другие.
• 7. Андийский центр в Южной Америке, в пределах горной системы Анд; в нем Вавилов различал три очага: собственно Андийский - районы Перу, Боливии и Эквадора, где находится родина картофеля и других клубненосных растений; Чилоанский, расположенный в южной части территории Чили и на входящем в это государство примыкающем к нему о. Чилоэ,- этот очаг дал начало культурному картофелю; Боготанский (Боготский) очаг, расположенный в восточной части Колумбии (предложен С. М. Букасовым и С. В. Юзепчуком).

Большинство центров совпадают с древними очагами земледелия, причем это преимущественно горные, а не равнинные районы. Ученый выделил первичные и вторичные центры происхождения культурных растений. Первичные центры - это родина культурных растений и их диких предков. Вторичные центры - это районы возникновения новых форм уже не от диких предков, а от предшествующих культурных форм, сосредоточенных в одном географическом месте, нередко далеком от первичного центра.

Не все культурные растения возделываются в местах своего происхождения. Миграции народов, мореплавание, торговля, экономические и природные факторы во все времена способствовали многочисленному перемещению растений в другие районы Земли.

В иных местообитаниях растения изменялись и давали начало новым формам культурных растений. Их разнообразие объясняется мутациями и рекомбинациями, появляющимися в связи с произрастанием растений в новых условиях.

Исследование происхождения культурных растений привело Н.И.Вавилова к выводу, что центры формообразования важнейших растительных культур в значительной мере связаны с очагами человеческой культуры и с центрами разнообразия домашних животных. Многочисленные зоологические исследования подтвердили этот вывод.

Понятия генцентров получили дальнейшее развитие в трудах Е. Н. Синской. Она продолжила начатые Н. И. Вавиловым исследования по географии культурных растений, придерживаясь его ботанико-географического дифференциального метода, но дополнила и конкретизировала этот метод. При решении проблемы происхождения культурных растений Синская учитывала наличие в генцентрах не только их сородичей, но и близких к ним видов. Синская стремилась выявить более широкие географические связи, взаимовлияние и взаимопроникновение культурных флор основных очагов. Она ввела, в результате тщательного анализа состава культурных флор разных областей, новое, более широкое, понятие историко-географической (или географической) области.

Е. Н. Синская различала пять основных географических областей, а внутри почти каждой из них - свои подобласти. Первая географическая область - Древнесредиземноморская с тремя подобластями: Передней Азией, Средне-Юго-Западной Азией и собственно Средиземноморьем.

Синская считает, что в древности сюда было занесено сравнительно мало культурных растений, но зато весьма большое их число распространилось из этой области по всему миру. Здесь также сосредоточено много диких сородичей культурных растений.

Во вторую из подобластей Древнесредиземноморской географической области (в Средне-Юго-Западную Азию) Синская включает горные и предгорные районы Узбекистана, Таджикистана, Афганистана, Северо-Западной Индии и Западного Китая. Зонами влияния названной подобласти были Киргизия, Казахстан и Юго-Западная Сибирь. Эту подобласть Синская делит на две основные части: территорию более древнего и примитивного горного земледелия и территорию менее древнего поливного земледелия равнин.

Ко второй географической области - Восточноазиатской - Е. Н. Синская относит две подобласти: Северо-Восточноазиатскую и Юго-Восточно-Центральнокитайскую.

Третья область - Южноазиатская - объединяет также две подобласти: в одну из них входят южные районы Китая, Индия, Бангладеш, о. Цейлон (Шри Ланка), Индокитай, в другую - Малайзия и п-ов Малакка.

Четвертая географическая область - Африканская, пятая - Новосветская с двумя подобластями: Центральномексиканской и Южноамериканской.

Н. И. Вавилов, которому не удалось подробно изучить Африку, выделил в ней лишь Абиссинский очаг; не смог посетить он и Австралию. Е. Н. Синская также не рассматривает Австралию как самостоятельную область, поскольку оттуда вышло мало культурных растений, то же следует сказать и о Полинезии. Впервые Синская выделяет Африканскую область развития культурной флоры. Как выяснилось позднее, именно здесь началось возделывание многих полезных растений.

Выделенные в 1935 г. Н. И. Вавиловым Южномексиканский и Южноамериканский очаги происхождения культурных растений, а также Центральноамериканский и Андийский Е. Н. Синская объединила в одну область - Новосветскую.

Таким образом, очертив области развития культурной флоры, Синская показала, какие растительные ресурсы дала человечеству каждая из областей происхождения культурных растений и как происходило их дальнейшее расселение.

Вслед за Н. И. Вавиловым и Е. Н. Синской развитие учения о центрах происхождения культурных растений продолжил П. М. Жуковский. В период с 1968 по 1971 г. П. М. Жуковский увеличил число генцентров до двенадцати. В публикации, относящейся к 1971 г., им были названы следующие генцентры: Китайско-Японский, Индонезийско-Индокитайский, Австралийский, Индостанский, Среднеазиатский, Переднеазиатский, Средиземноморский, Африканский, Европейско-Сибирский, Центральноамериканский, Южноамериканский и Североамериканский. Для каждого генцентра он привел перечень важнейших первичных и вторичных растений и генетически связанных с ними их дикорастущих сородичей.

А. И. Купцов, на основе установленного учеными полиморфизма многих культурных растений, сопоставив эти данные с историческими и археологическими, очертил десять очагов древнейшего автохтонного земледелия, где в глубокой древности возникли первые культурные растения: Переднеазиатский, Средиземноморский, Среднеазиатский, Эфиопский, Китайский, Индийский, Индонезийский, Мексиканский, Перуанский и Западносуданский. Купцов считает их первичными очагами возникновения культурных растений; впоследствии, в результате контактов народностей и государств, возникали вторичные очаги культурной флоры мира.

Поскольку исходной базой для создания культурных растений являлись и дикорастущие виды, то необходимо уделять некоторое внимание анализу последних при характеристике генцентров. В течение многих миллионов лет эти виды формировались в том или ином регионе земного шара, и появившийся рядом с ними человек черпал из их массы различные растительные формы, необходимые для поддержания своего существования, а позже - исходный материал для одомашнивания и, наконец, для введения в культуру, приспосабливая его к своим нуждам.

Аналитически сравнивая флористические области Земли в разработке их А. Л. Тахтаджяном и генцентры происхождения культурных растений, выявленные Н. И. Вавиловым, дополненные Е. Н. Синской, П. М. Жуковским и А. И. Купцовым, мы убеждаемся в том, что территориально они в какой-то мере совпадают.

Большинство земледельческих очагов древних цивилизованных roсударств возникло совершенно автохтонно, именно поэтому они и самобытны. Здесь переходящие к земледелию племена начинали одомашнивать растения из окружающей их дикой флоры, из них и создавались первые культурные растения.

Как и для флористических областей земного шара, так и для генцентров происхождения культурных растений весьма важен семейственный, родовой, а в какой-то степени и видовой эндемизм.

Проанализировав с этой точки зрения вопрос о генцентрах происхождения культурных растений, можно несколько расширить это понятие, включив в него взгляды ряда исследователей. Однако в его основе остаются те генцентры (мегацентры) происхождения культурных растений, которые были намечены Н. И. Вавиловым и очерчены П. М. Жуковским.

Земной магнетизм

геомагнетизм, магнитное поле Земли и околоземного космического пространства; раздел геофизики, изучающий распределение в пространстве и изменения во времени геомагнитного поля, а также связанные с ним геофизические процессы в Земле и верхней атмосфере.

В каждой точке пространства геомагнитное поле характеризуется вектором напряжённости Т, величина и направление которого определяются 3 составляющими X, Y, Z (северной, восточной и вертикальной) в прямоугольной системе координат (рис. 1 ) или 3 элементами З. м.: горизонтальной составляющей напряжённости Н, склонением магнитным D (См. Склонение магнитное) (угол между Н и плоскостью географического меридиана) и наклонением магнитным I (угол между Т и плоскостью горизонта).

З. м. обусловлен действием постоянных источников, расположенных внутри Земли и испытывающих лишь медленные вековые изменения (вариации), и внешних (переменных) источников, расположенных в магнитосфере Земли (См. Магнитосфера Земли) и ионосфере (См. Ионосфера). Соответственно различают основное (главное, Земной магнетизм99%) и переменное (Земной магнетизм1%) геомагнитные поля.

Основное (постоянное) геомагнитное поле . Для изучения пространственного распределения основного геомагнитного поля измеренные в разных местах значения Н, D, I наносят на карты (Магнитные карты) и соединяют линиями точки равных значений элементов. Такие линии называют соответственно изодинамами (См. Изодинамы), изогонами (См. Изогоны), изоклинами (См. Изоклины). Линия (изоклина) I = 0, т. е. магнитный экватор, не совпадает с географическим экватором. С увеличением широты значение I возрастает до 90° в магнитных полюсах (См. Магнитный полюс). Полная напряжённость Т (рис. 2 ) от экватора к полюсу растет с 33,4 до 55,7 а/м (от 0,42 до 0,70 э). Координаты северного магнитного полюса на 1970: долгота 101,5° з. д., широта 75,7° с. ш.; южного магнитного полюса: долгота 140,3° в. д., широта 65,5° ю. ш. Сложную картину распределения геомагнитного поля в первом приближении можно представить полем диполя (См. Диполь) (эксцентричного, со смещением от центра Земли приблизительно на 436 км ) или однородного намагниченного шара, магнитный момент которого направлен под углом 11,5° к оси вращения Земли. Полюсы геомагнитные (полюсы однородно намагниченного шара) и полюсы магнитные задают соответственно систему геомагнитных координат (широта геомагнитная, меридиан геомагнитный, экватор геомагнитный) и магнитных координат (широта магнитная, меридиан магнитный). Отклонения действительного распределения геомагнитного поля от дипольного (нормального) называют магнитными аномалиями (См. Магнитные аномалии). В зависимости от интенсивности и величины занимаемой площади различают мировые аномалии глубинного происхождения, например Восточно-Сибирскую, Бразильскую и др., а также аномалии региональные и локальные. Последние могут быть вызваны, например, неравномерным распределением в земной коре ферромагнитных минералов. Влияние мировых аномалий сказывается до высот Земной магнетизм 0,5R 3 над поверхностью Земли (R 3 - радиус Земли). Основное геомагнитное поле имеет дипольный характер до высот Земной магнетизм3R 3 .

Оно испытывает вековые вариации, неодинаковые на всём земном шаре. В местах наиболее интенсивного векового хода вариации достигают 150γ в год (1γ = 10 -5 э). Наблюдается также систематический дрейф магнитных аномалий к западу со скоростью около 0,2°в год и изменение величины и направления магнитного момента Земли со скоростью Земной магнетизм20γ в год. Из-за вековых вариаций и недостаточной изученности геомагнитного поля на больших пространствах (океанах и полярных областях) возникает необходимость заново составлять магнитные карты. С этой целью проводятся мировые магнитные съёмки на суше, в океанах (на немагнитных судах), в воздушном пространстве (Аэромагнитная съёмка) и в космическом пространстве (при помощи искусственных спутников Земли). Для измерений применяют: Компас магнитный, Теодолит магнитный, магнитные весы, Инклинатор , Магнитометр , Аэромагнитометр и др. приборы. Изучение З. м. и составление карт всех его элементов играет важную роль для морской и воздушной навигации, в геодезии, маркшейдерском деле.

Изучение геомагнитного поля прошлых эпох производится по остаточной намагниченности горных пород (см. Палеомагнетизм), а для исторического периода - по намагниченности изделий из обожжённой глины (кирпичи, керамическая посуда и т.д.). Палеомагнитные исследования показывают, что направление основного магнитного поля Земли в прошлом многократно изменялось на противоположное. Последнее такое изменение имело место около 0,7 млн. лет назад.

А. Д. Шевнин.

Происхождение основного геомагнитного поля. Для объяснения происхождения основного геомагнитного поля выдвигалось много различных гипотез, в том числе даже гипотезы о существовании фундаментального закона природы, согласно которому всякое вращающееся тело обладает магнитным моментом. Делались попытки объяснить основное геомагнитное поле присутствием ферромагнитных материалов в коре Земли или в её ядре; движением электрических зарядов, которые, участвуя в суточном вращении Земли, создают электрический ток; наличием в ядре Земли токов, вызываемых термоэлектродвижущей силой на границе ядра и мантии и т.д., и, наконец, действием так называемого гидромагнитного динамо в жидком металлическом ядре Земли. Современные данные о вековых вариациях и многократных изменениях полярности геомагнитного поля удовлетворительно объясняются только гипотезой о гидромагнитном динамо (ГД). Согласно этой гипотезе, в электропроводящем жидком ядре Земли могут происходить достаточно сложные и интенсивные движения, приводящие к самовозбуждению магнитного поля, аналогично тому, как происходит генерация тока и магнитного поля в динамо-машине с самовозбуждением. Действие ГД основано на электромагнитной индукции в движущейся среде, которая в своём движении пересекает силовые линии магнитного поля.

Исследования ГД опираются на магнитную гидродинамику (См. Магнитная гидродинамика). Если считать скорость движения вещества в жидком ядре Земли заданной, то можно доказать принципиальную возможность генерации магнитного поля при движениях различного вида, как стационарных, так и нестационарных, регулярных и турбулентных. Усреднённое магнитное поле в ядре можно представить в виде суммы двух составляющих - тороидального поля В φ и поля Вр, силовые линии которого лежат в меридиональных плоскостях (рис. 3 ). Силовые линии тороидального магнитного поля В φ замыкаются внутри земного ядра и не выходят наружу. Согласно наиболее распространённой схеме земного ГД, поле B φ в сотни раз сильнее, чем проникающее из ядра наружу поле В р , имеющее преимущественно дипольный вид. Неоднородное вращение электропроводящей жидкости в ядре Земли деформирует силовые линии поля В р и образует из них силовые линии поля В (. В свою очередь, поле В р генерируется благодаря индукционному взаимодействию движущейся сложным образом проводящей жидкости с полем В φ. Для обеспечения генерации поля В р из В φ движения жидкости не должны быть осесимметричными. В остальном, как показывает кинетическая теория ГД, движения могут быть весьма разнообразными. Движения проводящей жидкости создают в процессе генерации, кроме поля В р , также др. медленно изменяющиеся поля, которые, проникая из ядра наружу, вызывают вековые вариации основного геомагнитного поля.

Общая теория ГД, исследующая и генерацию поля, и «двигатель» земного ГД, т. е. происхождение движений, находится ещё в начальной стадии развития, и в ней ещё многое гипотетично. В качестве причин, вызывающих движения, выдвигаются архимедовы силы, обусловленные небольшими неоднородностями плотности в ядре, и силы инерции (См. Сила инерции).

Первые могут быть связаны либо с выделением тепла в ядре и тепловым расширением жидкости (термическая Конвекция), либо с неоднородностью состава ядра вследствие выделения примесей на его границах. Вторые могут вызываться ускорением, обусловленным прецессией (См. Прецессия) земной оси. Близость геомагнитного поля к полю диполя с осью, почти параллельной оси вращения Земли, указывает на тесную связь между вращением Земли и происхождением З. м. Вращение создаёт Кориолиса силу (См. Кориолиса сила), которая может играть существенную роль в механизме ГД Земли. Зависимость величины геомагнитного поля от интенсивности движения вещества в земном ядре сложна и изучена ещё недостаточно. Согласно палеомагнитным исследованиям, величина геомагнитного поля испытывает колебания, но в среднем, по порядку величины, она сохраняется неизменной в течение длительного времени - порядка сотен млн. лет.

Функционирование ГД Земли связано со многими процессами в ядре и в мантии Земли, поэтому изучение основного геомагнитного поля и земного ГД является существенной частью всего комплекса геофизических исследований внутреннего строения и развития Земли.

С. И. Брагинский.

Переменное геомагнитное поле. Измерения, выполненные на спутниках и ракетах, показали, что взаимодействие плазмы солнечного ветра (См. Солнечный ветер) с геомагнитным полем ведёт к нарушению дипольной структуры поля с расстояния Земной магнетизм3Rз от центра Земли. Солнечный ветер локализует геомагнитное поле в ограниченном объёме околоземного пространства - магнитосфере Земли, при этом на границе магнитосферы динамическое давление солнечного ветра уравновешивается давлением магнитного поля Земли. Солнечный ветер сжимает земное магнитное поле с дневной стороны и уносит геомагнитные силовые линии полярных областей на ночную сторону, образуя вблизи плоскости эклиптики магнитный хвост Земли протяжённостью не менее 5 млн. км (см. рис. в статьях Земля и Магнитосфера Земли). Приблизительно дипольная область поля с замкнутыми силовыми линиями (внутренняя магнитосфера) является магнитной ловушкой заряженных частиц околоземной плазмы (см. Радиационные пояса Земли).

Обтекание магнитосферы плазмой солнечного ветра с переменной плотностью и скоростью заряженных частиц, а также прорыв частиц в магнитосферу приводят к изменению интенсивности систем электрических токов в магнитосфере и ионосфере Земли. Токовые системы в свою очередь вызывают в околоземном космическом пространстве и на поверхности Земли колебания геомагнитного поля в широком диапазоне частот (от 10 -5 до 10 2 гц ) и амплитуд (от 10 -3 до 10 -7 э ). Фотографическая регистрация непрерывных изменений геомагнитного поля осуществляется в магнитных обсерваториях при помощи Магнитограф ов. В спокойное время в низких и средних широтах наблюдаются периодические солнечно-суточные и лунно-суточные Вариации магнитные с амплитудами 30-70γ и 1-5γ соответственно. Другие наблюдаемые неправильные колебания поля различной формы и амплитуды называют магнитными возмущениями, среди которых выделяют несколько типов магнитных вариаций.

Магнитные возмущения, охватывающие всю Землю и продолжающиеся от одного (рис. 4 ) до нескольких дней, называются мировыми магнитными бурями (См. Магнитные бури), во время которых амплитуда отдельных составляющих может превзойти 1000γ. Магнитная буря - одно из проявлений сильных возмущений магнитосферы, возникающих при изменении параметров солнечного ветра, особенно скорости его частиц и нормальной составляющей межпланетного магнитного поля относительно плоскости эклиптики. Сильные возмущения магнитосферы сопровождаются появлением в верхней атмосфере Земли полярных сияний, ионосферных возмущений, рентгеновского и низкочастотного излучений.

Практические применения явлений З. м. Под действием геомагнитного поля магнитная стрелка располагается в плоскости магнитного меридиана. Это явление с древнейших времён используется для ориентирования на местности, прокладывания курса судов в открытом море, в геодезической и маркшейдерской практике, в военном деле и т.д. (см. Компас , Буссоль).

Исследование локальных магнитных аномалий позволяет обнаружить полезные ископаемые, в первую очередь железную руду (см. Магнитная разведка), а в комплексе с др. геофизическими методами разведки - определить место их залегания и запасы. Широкое распространение получил магнитотеллурический способ зондирования недр Земли, в котором по полю магнитной бури вычисляют электропроводность внутренних слоев Земли и оценивают затем существующие там давление и температуру.

Одним из источников сведений о верхних слоях атмосферы служат геомагнитные вариации. Магнитные возмущения, связанные, например, с магнитной бурей, наступают на несколько часов раньше, чем под её воздействием происходят изменения в ионосфере, нарушающие радиосвязь. Это позволяет делать магнитные прогнозы, необходимые для обеспечения бесперебойной радиосвязи (прогнозы «радиопогоды»). Геомагнитные данные служат также для прогноза радиационной обстановки в околоземном пространстве при космических полётах.

Постоянство геомагнитного поля до высот в несколько радиусов Земли используется для ориентации и маневра космических аппаратов.

Геомагнитное поле воздействует на живые организмы, растительный мир и человека. Например, в периоды магнитных бурь увеличивается количество сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшается состояние больных, страдающих гипертонией, и т.д. Изучение характера электромагнитного воздействия на живые организмы представляет собой одно из новых и перспективных направлений биологии.

А. Д. Шевнин.

Лит.: Яновский Б. М., Земной магнетизм, т. 1-2, Л., 1963-64; его же, Развитие работ по геомагнетизму в СССР за годы Советской власти. «Изв. АН СССР, Физика Земли», 1967, № 11, с. 54; Справочник по переменному магнитному полю СССР, Л., 1954; Околоземное космическое пространство. Справочные данные, пер. с англ., М., 1966; Настоящее и прошлое магнитного поля Земли, М., 1965; Брагинский С. И., Об основах теории гидромагнитного динамо Земли, «Геомагнетизм и аэрономия»,1967, т.7, № 3, с. 401; Солнечно-земная физика, М., 1968.

Рис. 2. Карта полной напряжённости геомагнитного поля (в эрстедах) для эпохи 1965 г.; чёрные кружочки - магнитные полюсы (М. П.). На карте указаны мировые магнитные аномалии: Бразильская (Б. А.) и Восточно-Сибирская (В.-С. А.).

Рис. 3. Схема магнитных полей в гидромагнитном динамо Земли: NS - ось вращения Земли: В р - поле, близкое к полю диполя, направленного вдоль оси вращения Земли; B φ - тороидальное поле (порядка сотен гаусс), замыкавщееся внутри земного ядра.

Рис. 4. Магнитограмма, на которой зафиксирована малая магнитная буря: Н 0 , D 0 , Z 0 - начало отсчёта соответствующей составляющей земного магнетизма; стрелками показано направление отсчёта.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .