Menurut idea moden, ia terbentuk kira-kira 4.5 bilion tahun yang lalu, dan sejak saat itu planet kita telah dikelilingi oleh medan magnet. Segala-galanya di Bumi, termasuk manusia, haiwan dan tumbuhan, dipengaruhi olehnya.
Medan magnet memanjang ke ketinggian kira-kira 100,000 km (Rajah 1). Ia memesongkan atau menangkap zarah angin suria yang berbahaya kepada semua organisma hidup. Zarah-zarah bercas ini membentuk tali pinggang sinaran Bumi, dan seluruh kawasan ruang berhampiran Bumi di mana ia berada dipanggil magnetosfera(Gamb. 2). Di sisi Bumi yang diterangi oleh Matahari, magnetosfera dihadkan oleh permukaan sfera dengan jejari kira-kira 10-15 jejari Bumi, dan di sisi bertentangan ia dilanjutkan seperti ekor komet pada jarak sehingga beberapa ribu Jejari bumi, membentuk ekor geomagnet. Magnetosfera dipisahkan dari medan antara planet oleh kawasan peralihan.
Kutub magnet bumi
Paksi magnet bumi condong berbanding paksi putaran bumi sebanyak 12°. Ia terletak kira-kira 400 km dari pusat Bumi. Titik di mana paksi ini bersilang dengan permukaan planet ialah kutub magnet. Kutub magnet bumi tidak bertepatan dengan kutub geografi yang sebenar. Pada masa ini, koordinat kutub magnet adalah seperti berikut: utara - 77° latitud utara. dan 102°W; selatan - (65° S dan 139° E).
nasi. 1. Struktur medan magnet Bumi
nasi. 2. Struktur magnetosfera
Garisan daya yang mengalir dari satu kutub magnet ke kutub yang lain dipanggil meridian magnetik. Sudut terbentuk antara meridian magnet dan geografi, dipanggil deklinasi magnetik. Setiap tempat di Bumi mempunyai sudut deklinasi sendiri. Di kawasan Moscow sudut deklinasi adalah 7° ke timur, dan di Yakutsk ia adalah kira-kira 17° ke barat. Ini bermakna hujung utara jarum kompas di Moscow menyimpang dengan T ke kanan meridian geografi yang melalui Moscow, dan di Yakutsk - sebanyak 17° ke kiri meridian yang sepadan.
Jarum magnet yang digantung bebas terletak secara mendatar hanya pada garis khatulistiwa magnetik, yang tidak bertepatan dengan garis geografi. Jika anda bergerak ke utara khatulistiwa magnetik, hujung utara jarum akan turun secara beransur-ansur. Sudut yang dibentuk oleh jarum magnet dan satah mengufuk dipanggil kecenderungan magnet. Di kutub magnet Utara dan Selatan, kecenderungan magnet adalah paling besar. Ia sama dengan 90°. Di Kutub Magnet Utara, jarum magnet yang digantung bebas akan dipasang secara menegak dengan hujung utaranya ke bawah, dan di Kutub Magnetik Selatan hujung selatannya akan turun. Oleh itu, jarum magnet menunjukkan arah garis medan magnet di atas permukaan bumi.
Dari masa ke masa, kedudukan kutub magnet berbanding dengan permukaan bumi berubah.
Kutub magnet itu ditemui oleh penjelajah James C. Ross pada tahun 1831, ratusan kilometer dari lokasi semasanya. Secara purata, ia bergerak 15 km dalam satu tahun. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kelajuan pergerakan kutub magnet telah meningkat dengan mendadak. Sebagai contoh, Kutub Magnetik Utara kini bergerak pada kelajuan kira-kira 40 km setahun.
Pembalikan kutub magnet Bumi dipanggil penyongsangan medan magnet.
Sepanjang sejarah geologi planet kita, medan magnet Bumi telah mengubah polaritinya lebih daripada 100 kali.
Medan magnet dicirikan oleh keamatan. Di sesetengah tempat di Bumi, garisan medan magnet menyimpang dari medan biasa, membentuk anomali. Sebagai contoh, di kawasan Kursk Magnetic Anomaly (KMA), kekuatan medan adalah empat kali lebih tinggi daripada biasa.
Terdapat variasi harian dalam medan magnet Bumi. Sebab perubahan dalam medan magnet Bumi ini adalah arus elektrik yang mengalir di atmosfera pada ketinggian yang tinggi. Mereka disebabkan oleh sinaran matahari. Di bawah pengaruh angin suria, medan magnet Bumi diherotkan dan memperoleh "jejak" dalam arah dari Matahari, yang menjangkau ratusan ribu kilometer. Punca utama angin suria, seperti yang kita sedia maklum, adalah pelepasan bahan yang besar daripada korona suria. Apabila mereka bergerak ke arah Bumi, mereka bertukar menjadi awan magnet dan membawa kepada gangguan yang kuat, kadangkala melampau di Bumi. Gangguan medan magnet bumi yang sangat kuat - ribut magnet. Sesetengah ribut magnet bermula secara tiba-tiba dan hampir serentak merentasi seluruh Bumi, manakala yang lain berkembang secara beransur-ansur. Mereka boleh bertahan selama beberapa jam atau bahkan beberapa hari. Ribut magnet sering berlaku 1-2 hari selepas suar suria disebabkan Bumi melalui aliran zarah yang dikeluarkan oleh Matahari. Berdasarkan masa tunda, kelajuan aliran corpuscular tersebut dianggarkan pada beberapa juta km/j.
Semasa ribut magnet yang kuat, operasi biasa telegraf, telefon dan radio terganggu.
Ribut magnet sering diperhatikan pada latitud 66-67° (dalam zon aurora) dan berlaku serentak dengan aurora.
Struktur medan magnet bumi berubah bergantung pada latitud kawasan tersebut. Kebolehtelapan medan magnet meningkat ke arah kutub. Di atas kawasan kutub, garisan medan magnet adalah lebih kurang berserenjang dengan permukaan bumi dan mempunyai konfigurasi berbentuk corong. Melalui mereka, sebahagian daripada angin suria dari siang hari menembusi ke dalam magnetosfera dan kemudian ke atmosfera atas. Semasa ribut magnet, zarah dari ekor magnetosfera meluru ke sini, mencapai sempadan atmosfera atas di latitud tinggi Hemisfera Utara dan Selatan. Zarah bercas inilah yang menyebabkan aurora di sini.
Jadi, ribut magnet dan perubahan harian dalam medan magnet dijelaskan, seperti yang telah kita ketahui, oleh sinaran suria. Tetapi apakah sebab utama yang mencipta kemagnetan kekal Bumi? Secara teorinya, adalah mungkin untuk membuktikan bahawa 99% medan magnet Bumi disebabkan oleh sumber yang tersembunyi di dalam planet ini. Medan magnet utama disebabkan oleh sumber yang terletak di kedalaman Bumi. Mereka boleh dibahagikan secara kasar kepada dua kumpulan. Bahagian utamanya dikaitkan dengan proses di teras bumi, di mana, disebabkan oleh pergerakan berterusan dan tetap bahan konduktif elektrik, sistem arus elektrik dicipta. Yang lain adalah disebabkan oleh fakta bahawa batuan kerak bumi, apabila dimagnetkan oleh medan elektrik utama (medan teras), mencipta medan magnet mereka sendiri, yang dijumlahkan dengan medan magnet teras.
Selain medan magnet di sekeliling Bumi, terdapat medan lain: a) graviti; b) elektrik; c) haba.
Medan graviti Bumi dipanggil medan graviti. Ia diarahkan sepanjang garis paip berserenjang dengan permukaan geoid. Jika Bumi mempunyai bentuk ellipsoid revolusi dan jisim diagihkan sama rata di dalamnya, maka ia akan mempunyai medan graviti yang normal. Perbezaan antara keamatan medan graviti sebenar dan teori adalah anomali graviti. Komposisi bahan dan ketumpatan batu yang berbeza menyebabkan anomali ini. Tetapi sebab lain juga mungkin. Mereka boleh dijelaskan melalui proses berikut - keseimbangan kerak bumi pepejal dan agak ringan pada mantel atas yang lebih berat, di mana tekanan lapisan atasnya disamakan. Arus ini menyebabkan ubah bentuk tektonik, pergerakan plat litosfera dan dengan itu mencipta kelegaan makro Bumi. Daya graviti menahan atmosfera, hidrosfera, manusia, haiwan di Bumi. Graviti mesti diambil kira semasa mengkaji proses dalam sampul geografi. istilah " geotropisme" ialah pergerakan pertumbuhan organ tumbuhan, yang, di bawah pengaruh daya graviti, sentiasa memastikan arah menegak pertumbuhan akar primer berserenjang dengan permukaan Bumi. Biologi graviti menggunakan tumbuhan sebagai subjek eksperimen.
Sekiranya graviti tidak diambil kira, adalah mustahil untuk mengira data awal untuk melancarkan roket dan kapal angkasa, untuk menjalankan penerokaan gravimetrik deposit bijih, dan, akhirnya, perkembangan selanjutnya astronomi, fizik dan sains lain adalah mustahil.
Pada tahun 1905, Einstein menamakan punca kemagnetan daratan sebagai salah satu daripada lima misteri utama fizik kontemporari.
Juga pada tahun 1905, ahli geofizik Perancis Bernard Brunhes menjalankan pengukuran kemagnetan mendapan lava Pleistosen di jabatan selatan Cantal. Vektor magnetisasi batuan ini hampir 180 darjah dengan vektor medan magnet planet (rakan senegaranya P. David memperoleh keputusan yang sama walaupun setahun lebih awal). Brunhes membuat kesimpulan bahawa tiga suku juta tahun yang lalu, semasa pencurian lava, arah garis medan geomagnet adalah bertentangan dengan yang moden. Ini adalah bagaimana kesan penyongsangan (reversal of polarity) medan magnet Bumi ditemui. Pada separuh kedua tahun 1920-an, kesimpulan Brunhes telah disahkan oleh P. L. Mercanton dan Monotori Matuyama, tetapi idea-idea ini menerima pengiktirafan hanya pada pertengahan abad ini.
Kita kini tahu bahawa medan geomagnet telah wujud sekurang-kurangnya 3.5 bilion tahun, dan pada masa ini kutub magnet telah bertukar tempat beribu-ribu kali (Brunhes dan Matuyama mengkaji pembalikan terbaru, yang kini menggunakan nama mereka). Kadang-kadang medan geomagnet mengekalkan orientasinya selama berpuluh-puluh juta tahun, dan kadang-kadang tidak lebih daripada lima ratus abad. Proses penyongsangan itu sendiri biasanya mengambil masa beberapa ribu tahun, dan setelah selesai, kekuatan medan, sebagai peraturan, tidak kembali ke nilai sebelumnya, tetapi berubah beberapa peratus.
Mekanisme penyongsangan geomagnet tidak sepenuhnya jelas sehingga hari ini, malah seratus tahun yang lalu ia tidak membenarkan penjelasan yang munasabah sama sekali. Oleh itu, penemuan Brunhes dan David hanya menguatkan penilaian Einstein - sememangnya, kemagnetan daratan adalah sangat misteri dan tidak dapat difahami. Tetapi pada masa itu ia telah dikaji selama lebih tiga ratus tahun, dan pada abad ke-19 ia dikaji oleh bintang sains Eropah seperti pengembara hebat Alexander von Humboldt, ahli matematik yang cemerlang Carl Friedrich Gauss dan ahli fizik eksperimen yang cemerlang Wilhelm Weber. Jadi Einstein benar-benar melihat akarnya.
Berapa banyak kutub magnet yang anda fikir planet kita mempunyai? Hampir semua orang akan mengatakan bahawa dua berada di Artik dan Antartika. Sebenarnya, jawapannya bergantung kepada definisi konsep kutub. Kutub geografi dianggap sebagai titik persilangan paksi bumi dengan permukaan planet. Memandangkan Bumi berputar sebagai jasad tegar, hanya terdapat dua titik tersebut dan tiada perkara lain yang boleh difikirkan. Tetapi dengan kutub magnet keadaan adalah lebih rumit. Sebagai contoh, tiang boleh dianggap sebagai kawasan kecil (idealnya, sekali lagi titik) di mana garis daya magnet berserenjang dengan permukaan bumi. Walau bagaimanapun, mana-mana magnetometer merekodkan bukan sahaja medan magnet planet, tetapi juga medan batu tempatan, arus elektrik ionosfera, zarah angin suria dan sumber magnet tambahan lain (dan bahagian puratanya tidak begitu kecil, mengikut urutan beberapa peratus) . Lebih tepat peranti, lebih baik ia melakukan ini - dan oleh itu menjadikannya semakin sukar untuk mengasingkan medan geomagnet sebenar (ia dipanggil yang utama), sumbernya terletak di kedalaman bumi. Oleh itu, koordinat kutub yang ditentukan oleh pengukuran langsung tidak stabil walaupun dalam tempoh yang singkat.
Anda boleh bertindak secara berbeza dan menetapkan kedudukan tiang berdasarkan model kemagnetan daratan tertentu. Untuk anggaran pertama, planet kita boleh dianggap sebagai dipol magnet geosentrik, yang paksinya melalui pusatnya. Pada masa ini, sudut antara ia dan paksi bumi ialah 10 darjah (beberapa dekad yang lalu ia lebih daripada 11 darjah). Dengan pemodelan yang lebih tepat, ternyata paksi dipol dialihkan relatif kepada pusat Bumi ke arah bahagian barat laut Lautan Pasifik kira-kira 540 km (ini adalah dipol eksentrik). Terdapat definisi lain.
Tetapi bukan itu sahaja. Medan magnet bumi sebenarnya tidak mempunyai simetri dipol dan oleh itu mempunyai berbilang kutub, dan dalam jumlah yang besar. Jika kita menganggap Bumi sebagai quadrupole magnetik, quadrupole, kita perlu memperkenalkan dua lagi kutub - di Malaysia dan di bahagian selatan Lautan Atlantik. Model octupole menentukan lapan kutub, dsb. Model kemagnetan daratan tercanggih moden beroperasi dengan sebanyak 168 kutub. Perlu diingat bahawa semasa penyongsangan, hanya komponen dipol medan geomagnet hilang buat sementara waktu, manakala yang lain berubah lebih sedikit.
Tiang secara terbalik
Ramai orang tahu bahawa nama tiang yang diterima umum adalah sebaliknya. Di Artik terdapat sebuah tiang yang mana hujung utara jarum magnetik menunjuk - oleh itu, ia harus dianggap selatan (seperti kutub menolak, kutub bertentangan menarik!). Begitu juga, kutub utara magnet terletak di latitud tinggi di Hemisfera Selatan. Walau bagaimanapun, secara tradisinya kami menamakan kutub mengikut geografi. Ahli fizik telah lama bersetuju bahawa garisan daya keluar dari kutub utara mana-mana magnet dan memasuki selatan. Ia berikutan bahawa garisan kemagnetan bumi meninggalkan kutub geomagnet selatan dan ditarik ke arah utara. Ini adalah konvensyen, dan anda tidak sepatutnya melanggarnya (sudah tiba masanya untuk mengingati pengalaman sedih Panikovsky!).
Kutub magnet, tidak kira bagaimana anda mentakrifkannya, tidak diam. Kutub Utara dipol geosentrik mempunyai koordinat 79.5 N dan 71.6 W pada tahun 2000, dan 80.0 N dan 72.0 W pada tahun 2010. Kutub Utara sebenar (yang didedahkan oleh ukuran fizikal) telah beralih sejak tahun 2000 daripada 81.0 N dan 109.7 W kepada 85.2 N dan 127.1 W. Untuk hampir keseluruhan abad kedua puluh ia tidak melebihi 10 km setahun, tetapi selepas 1980 ia tiba-tiba mula bergerak lebih pantas. Pada awal 1990-an, kelajuannya melebihi 15 km setahun dan terus berkembang.
Seperti yang Lawrence Newitt, bekas ketua makmal geomagnetik Perkhidmatan Penyelidikan Geologi Kanada, memberitahu Mekanik Popular, kutub sebenar kini berhijrah ke barat laut, bergerak 50 km setiap tahun. Jika vektor pergerakannya tidak berubah selama beberapa dekad, maka pada pertengahan abad ke-21 ia akan berakhir di Siberia. Menurut pembinaan semula yang dilakukan beberapa tahun lalu oleh Newitt yang sama, pada abad ke-17 dan ke-18 kutub magnet utara terutamanya beralih ke tenggara dan hanya berpaling ke barat laut sekitar tahun 1860. Kutub magnet selatan yang sebenar telah bergerak ke arah yang sama selama 300 tahun yang lalu, dan purata anjakan tahunannya tidak melebihi 10–15 km.
Dari mana datangnya medan magnet bumi? Satu penjelasan yang mungkin adalah jelas. Bumi mempunyai teras besi-nikel pepejal dalaman, jejarinya ialah 1220 km. Oleh kerana logam ini adalah feromagnetik, mengapa tidak menganggap bahawa teras dalam mempunyai kemagnetan statik, yang memastikan kewujudan medan geomagnet? Kepelbagaian kemagnetan daratan boleh dikaitkan dengan asimetri taburan domain magnet di dalam teras. Penghijrahan kutub dan pembalikan medan geomagnet lebih sukar untuk dijelaskan, tetapi kita mungkin boleh mencuba.
Walau bagaimanapun, tiada apa yang datang dari ini. Semua ferromagnet kekal feromagnetik (iaitu, mereka mengekalkan kemagnetan spontan) hanya di bawah suhu tertentu - titik Curie. Untuk besi adalah 768°C (untuk nikel ia jauh lebih rendah), dan suhu teras dalam Bumi dengan ketara melebihi 5000 darjah. Oleh itu, kita perlu berpisah dengan hipotesis geomagnetisme statik. Walau bagaimanapun, ada kemungkinan terdapat planet yang disejukkan dengan teras feromagnetik di angkasa.
Mari kita pertimbangkan satu lagi kemungkinan. Planet kita juga mempunyai teras luar cecair kira-kira 2,300 km tebal. Ia terdiri daripada leburan besi dan nikel dengan campuran unsur yang lebih ringan (sulfur, karbon, oksigen dan, mungkin, kalium radioaktif - tiada siapa yang tahu pasti). Suhu bahagian bawah teras luar hampir bertepatan dengan suhu teras dalam, dan di zon atas di sempadan dengan mantel ia turun kepada 4400°C. Oleh itu, adalah wajar untuk menganggap bahawa disebabkan oleh putaran Bumi, arus bulat terbentuk di sana, yang mungkin menjadi punca kemunculan kemagnetan daratan.
Dinamo perolakan
"Untuk menerangkan rupa medan poloidal, perlu mengambil kira aliran menegak bahan nuklear. Mereka terbentuk kerana perolakan: cair besi-nikel yang dipanaskan terapung dari bahagian bawah teras ke arah mantel. Jet-jet ini dipintal oleh daya Coriolis seperti arus udara siklon. Di Hemisfera Utara, aliran naik berputar mengikut arah jam, manakala di Hemisfera Selatan berputar mengikut lawan jam, jelas profesor Universiti California Gary Glatzmeier. - Apabila menghampiri mantel, bahan teras menjadi sejuk dan mula bergerak semula ke dalam. Medan magnet aliran menaik dan menurun membatalkan satu sama lain, dan oleh itu medan tidak ditubuhkan secara menegak. Tetapi di bahagian atas jet perolakan, di mana ia membentuk gelung dan bergerak secara mendatar untuk masa yang singkat, keadaannya berbeza. Di Hemisfera Utara, garisan medan, yang menghadap ke barat sebelum pendakian perolakan, berputar mengikut arah jam sebanyak 90 darjah dan berorientasikan utara. Di Hemisfera Selatan, mereka berpusing melawan arah jam dari timur dan juga menuju ke utara. Akibatnya, medan magnet dijana di kedua-dua hemisfera, menunjuk dari selatan ke utara. Walaupun ini bukan satu-satunya penjelasan yang mungkin untuk kemunculan medan poloidal, ia dianggap paling mungkin."
Ini adalah tepat skema yang dibincangkan oleh ahli geofizik 80 tahun yang lalu. Mereka percaya bahawa aliran bendalir pengalir teras luar, disebabkan tenaga kinetiknya, menjana arus elektrik yang meliputi paksi bumi. Arus-arus ini menjana medan magnet kebanyakannya jenis dipol, garis-garis medan di permukaan Bumi memanjang di sepanjang meridian (medan sedemikian dipanggil poloidal). Mekanisme ini menimbulkan perkaitan dengan operasi dinamo, oleh itu namanya.
Skim yang diterangkan cantik dan visual, tetapi, malangnya, salah. Ia berdasarkan andaian bahawa pergerakan jirim dalam teras luar adalah simetri berbanding paksi bumi. Walau bagaimanapun, pada tahun 1933, ahli matematik Inggeris Thomas Cowling telah membuktikan teorem yang menurutnya tiada aliran axisymmetric yang mampu memastikan kewujudan medan geomagnet jangka panjang. Walaupun ia muncul, umurnya akan berumur pendek, berpuluh-puluh ribu kali lebih rendah daripada usia planet kita. Kami memerlukan model yang lebih kompleks.
"Kami tidak tahu dengan tepat bila kemagnetan Bumi timbul, tetapi ia mungkin berlaku sejurus selepas pembentukan mantel dan teras luar," kata David Stevenson, salah seorang pakar terkemuka dalam kemagnetan planet, seorang profesor di Institut Teknologi California. . - Untuk menghidupkan geodinamo, medan benih luaran diperlukan, dan tidak semestinya medan yang berkuasa. Peranan ini, sebagai contoh, boleh diambil oleh medan magnet Matahari atau medan arus yang dijana dalam teras akibat kesan termoelektrik. Pada akhirnya, ini tidak terlalu penting; terdapat sumber kemagnetan yang mencukupi. Dengan adanya medan seperti itu dan gerakan membulat aliran bendalir mengalir, pelancaran dinamo intraplanet menjadi tidak dapat dielakkan.
Perlindungan magnetik
Kemagnetan bumi dipantau menggunakan rangkaian pemerhati geomagnet yang luas, yang penciptaannya bermula pada tahun 1830-an.
Untuk tujuan yang sama, instrumen bawaan kapal, penerbangan dan angkasa lepas digunakan (contohnya, skalar dan magnetometer vektor satelit Ørsted Denmark, beroperasi sejak 1999).
Kekuatan medan geomagnet terdiri daripada kira-kira 20,000 nanoteslas di luar pantai Brazil hingga 65,000 nanoteslas berhampiran kutub magnet selatan. Sejak 1800, komponen dipolnya telah menurun hampir 13% (dan sejak pertengahan abad ke-16 sebanyak 20%), manakala komponen quadrupolenya telah meningkat sedikit. Kajian paleomagnetik menunjukkan bahawa selama beberapa ribu tahun sebelum permulaan era kita, keamatan medan geomagnet terus meningkat, dan kemudian mula menurun. Namun begitu, momen dipol planet semasa adalah jauh lebih tinggi daripada nilai puratanya sejak seratus lima puluh juta tahun yang lalu (pada tahun 2010, hasil pengukuran paleomagnetik telah diterbitkan menunjukkan bahawa 3.5 bilion tahun yang lalu medan magnet Bumi adalah separuh sekuatnya. hari ini). Ini bermakna bahawa seluruh sejarah masyarakat manusia dari kemunculan negeri pertama hingga zaman kita jatuh pada maksimum tempatan medan magnet bumi. Menarik untuk difikirkan sama ada ini telah menjejaskan kemajuan tamadun. Andaian ini tidak lagi kelihatan hebat jika kita menganggap bahawa medan magnet melindungi biosfera daripada sinaran kosmik.
Dan berikut adalah satu lagi keadaan yang patut diberi perhatian. Pada masa muda dan remaja planet kita, semua perkara dalam terasnya berada dalam fasa cair. Teras dalaman pepejal terbentuk agak baru-baru ini, mungkin hanya satu bilion tahun yang lalu. Apabila ini berlaku, arus perolakan menjadi lebih teratur, yang membawa kepada operasi geodinamo yang lebih stabil. Oleh kerana itu, medan geomagnet telah mendapat magnitud dan kestabilan. Ia boleh diandaikan bahawa keadaan ini mempunyai kesan yang baik terhadap evolusi organisma hidup. Khususnya, pengukuhan geomagnetisme meningkatkan perlindungan biosfera daripada sinaran kosmik dan dengan itu memudahkan kehidupan keluar dari lautan ke darat.
Berikut ialah penjelasan yang diterima umum untuk pelancaran sedemikian. Untuk kesederhanaan, biarkan medan benih hampir selari dengan paksi putaran Bumi (sebenarnya, ia mencukupi jika ia mempunyai komponen bukan sifar ke arah ini, yang hampir tidak dapat dielakkan). Kelajuan putaran bahan teras luar berkurangan apabila kedalaman berkurangan, dan disebabkan kekonduksian elektrik yang tinggi, garisan medan magnet bergerak bersamanya - seperti yang dikatakan ahli fizik, medan "beku" ke dalam medium. Oleh itu, garisan daya medan benih akan membengkok, bergerak ke hadapan pada kedalaman yang lebih besar dan ketinggalan di belakang pada yang lebih cetek. Akhirnya mereka akan meregang dan berubah bentuk sehingga menimbulkan medan toroid, gelung magnet bulat yang merentangi paksi Bumi dan menghala ke arah yang bertentangan di hemisfera utara dan selatan. Mekanisme ini dipanggil kesan w.
Menurut Profesor Stevenson, adalah sangat penting untuk memahami bahawa medan toroid teras luar timbul disebabkan oleh medan benih poloidal dan, seterusnya, menimbulkan medan poloidal baru yang diperhatikan di permukaan bumi: "Kedua-dua jenis geodinamo planet. bidang saling berkaitan dan tidak boleh wujud tanpa satu sama lain.” .
15 tahun yang lalu, Gary Glatzmeier, bersama-sama dengan Paul Roberts, menerbitkan model komputer medan geomagnet yang sangat cantik: "Pada dasarnya, untuk menjelaskan geomagnetisme, telah lama terdapat radas matematik yang mencukupi - persamaan hidrodinamik magnetik ditambah persamaan yang menggambarkan daya graviti dan haba mengalir di dalam teras bumi. Model berdasarkan persamaan ini sangat kompleks dalam bentuk asalnya, tetapi ia boleh dipermudahkan dan disesuaikan untuk pengiraan komputer. Itulah yang saya dan Roberts lakukan. Larian pada superkomputer memungkinkan untuk membina penerangan yang konsisten sendiri tentang evolusi jangka panjang kelajuan, suhu dan tekanan aliran jirim dalam teras luar dan evolusi medan magnet yang berkaitan. Kami juga mendapati bahawa jika kami memainkan simulasi mengikut selang masa urutan puluhan dan ratusan ribu tahun, maka penyongsangan medan geomagnet tidak dapat dielakkan berlaku. Jadi dalam hal ini, model kami melakukan kerja yang baik dalam menyampaikan sejarah magnet planet. Walau bagaimanapun, terdapat satu kesukaran yang masih belum diselesaikan. Parameter bahan teras luar, yang termasuk dalam model sedemikian, masih terlalu jauh dari keadaan sebenar. Sebagai contoh, kami terpaksa menerima bahawa kelikatannya sangat tinggi, jika tidak, sumber superkomputer yang paling berkuasa tidak akan mencukupi. Sebenarnya, ini tidak berlaku; terdapat semua sebab untuk mempercayai bahawa ia hampir bertepatan dengan kelikatan air. Model semasa kami tidak berdaya untuk mengambil kira pergolakan, yang sudah pasti berlaku. Tetapi komputer semakin kuat setiap tahun, dan dalam sepuluh tahun akan ada simulasi yang lebih realistik."
"Pengoperasian geodinamo tidak dapat dielakkan dikaitkan dengan perubahan huru-hara dalam aliran leburan besi-nikel, yang mengakibatkan turun naik dalam medan magnet," tambah Profesor Stevenson. - Penyongsangan kemagnetan darat hanyalah turun naik yang paling kuat. Memandangkan ia bersifat stokastik, ia sukar untuk diramalkan terlebih dahulu - sekurang-kurangnya kita tidak tahu bagaimana untuk berbuat demikian."
Medan magnet bumi adalah pembentukan yang dihasilkan oleh sumber di dalam planet. Ia adalah objek kajian dalam bahagian geofizik yang sepadan. Seterusnya, mari kita lihat dengan lebih dekat apakah medan magnet Bumi dan bagaimana ia terbentuk.
maklumat am
Tidak jauh dari permukaan Bumi, kira-kira pada jarak tiga jejarinya, garis-garis daya dari medan magnet terletak di sepanjang sistem "dua cas kutub". Terdapat satu kawasan yang dipanggil "sfera plasma" di sini. Dengan jarak dari permukaan planet, pengaruh aliran zarah terion dari korona suria meningkat. Ini membawa kepada pemampatan magnetosfera dari sisi Matahari, dan, sebaliknya, medan magnet Bumi diregangkan dari sisi bayang-bayang yang bertentangan.
Sfera Plasma
Pergerakan arah zarah bercas di lapisan atas atmosfera (ionosfera) mempunyai kesan ketara pada medan magnet permukaan Bumi. Lokasi yang terakhir adalah seratus kilometer dan ke atas dari permukaan planet. Medan magnet bumi memegang plasmasfera. Walau bagaimanapun, strukturnya sangat bergantung kepada aktiviti angin suria dan interaksinya dengan lapisan terkurung. Dan kekerapan ribut magnet di planet kita ditentukan oleh suar di Matahari.
Terminologi
Terdapat konsep "paksi magnet Bumi". Ini adalah garis lurus yang melalui kutub planet yang sepadan. "Equator magnetik" ialah bulatan besar satah berserenjang dengan paksi ini. Vektor di atasnya mempunyai arah yang hampir dengan mendatar. Kekuatan purata medan magnet Bumi sangat bergantung pada lokasi geografi. Ia lebih kurang sama dengan 0.5 Oe, iaitu, 40 A/m. Di khatulistiwa magnetik, penunjuk yang sama ini adalah kira-kira 0.34 Oe, dan berhampiran kutub ia hampir dengan 0.66 Oe Dalam beberapa anomali planet, sebagai contoh, dalam anomali Kursk, penunjuk meningkat dan berjumlah 2 Oe garisan magnetosfera Bumi dengan struktur kompleks, diunjurkan ke permukaannya dan menumpu pada kutubnya sendiri, dipanggil "meridian magnetik".
Sifat kejadian. Andaian dan andaian
Tidak lama dahulu, andaian tentang hubungan antara kemunculan magnetosfera Bumi dan aliran arus dalam teras logam cecair, yang terletak pada jarak satu perempat hingga satu pertiga daripada jejari planet kita, mendapat hak untuk wujud. . Para saintis juga mempunyai andaian tentang apa yang dipanggil "arus telurik" yang mengalir berhampiran kerak bumi. Harus dikatakan bahawa dari masa ke masa terdapat transformasi pembentukan. Medan magnet bumi telah berubah berulang kali sejak seratus lapan puluh tahun yang lalu. Ini direkodkan dalam kerak lautan, dan ini dibuktikan oleh kajian kemagnetan remanen. Dengan membandingkan kawasan di kedua-dua belah rabung lautan, masa perbezaan kawasan ini ditentukan.
Pergeseran kutub magnet bumi
Lokasi bahagian planet ini tidak tetap. Fakta perpindahan mereka telah direkodkan sejak akhir abad kesembilan belas. Di Hemisfera Selatan, kutub magnet beralih sejauh 900 km pada masa ini dan berakhir di Lautan Hindi. Proses yang sama berlaku di bahagian Utara. Di sini tiang bergerak ke arah anomali magnet di Siberia Timur. Dari 1973 hingga 1994, jarak tapak bergerak ke sini ialah 270 km. Data pra-kira ini kemudiannya disahkan oleh pengukuran. Menurut data terkini, kelajuan pergerakan kutub magnet Hemisfera Utara telah meningkat dengan ketara. Ia meningkat daripada 10 km/tahun pada tahun tujuh puluhan abad yang lalu kepada 60 km/tahun pada awal abad ini. Pada masa yang sama, kekuatan medan magnet bumi berkurangan secara tidak sekata. Jadi, dalam tempoh 22 tahun yang lalu, di beberapa tempat ia telah menurun sebanyak 1.7%, dan di suatu tempat sebanyak 10%, walaupun terdapat juga kawasan di mana ia, sebaliknya, telah meningkat. Pecutan dalam anjakan kutub magnet (kira-kira 3 km setahun) memberi alasan untuk menganggap bahawa pergerakan mereka yang diperhatikan hari ini bukanlah satu lawatan, tetapi penyongsangan lain.
Ini secara tidak langsung disahkan oleh peningkatan dalam apa yang dipanggil "jurang kutub" di selatan dan utara magnetosfera. Bahan terion dari korona suria dan angkasa dengan cepat menembusi ke dalam pengembangan yang terhasil. Akibatnya, peningkatan jumlah tenaga dikumpulkan di kawasan circumpolar Bumi, yang dengan sendirinya penuh dengan pemanasan tambahan topi ais kutub.
Koordinat
Dalam sains sinar kosmik, koordinat medan geomagnet digunakan, dinamakan sempena saintis McIlwain. Dia adalah orang pertama yang mencadangkan penggunaannya, kerana ia berdasarkan versi diubah suai aktiviti unsur bercas dalam medan magnet. Untuk satu titik, dua koordinat digunakan (L, B). Mereka mencirikan cengkerang magnet (parameter McIlwain) dan aruhan medan L. Yang terakhir adalah parameter yang sama dengan nisbah jarak purata sfera dari pusat planet ke jejarinya.
"Kecondongan magnetik"
Beberapa ribu tahun dahulu, orang Cina membuat penemuan yang menakjubkan. Mereka mendapati bahawa objek bermagnet boleh diletakkan dalam arah tertentu. Dan pada pertengahan abad keenam belas, Georg Cartmann, seorang saintis Jerman, membuat penemuan lain di kawasan ini. Ini adalah bagaimana konsep "kecenderungan magnetik" muncul. Nama ini merujuk kepada sudut sisihan anak panah ke atas atau ke bawah dari satah mendatar di bawah pengaruh magnetosfera planet.
Daripada sejarah penyelidikan
Di kawasan khatulistiwa magnet utara, yang berbeza dari khatulistiwa geografi, hujung utara bergerak ke bawah, dan di selatan, sebaliknya, ke atas. Pada tahun 1600, doktor Inggeris William Gilbert mula-mula membuat andaian tentang kehadiran medan magnet Bumi, yang menyebabkan tingkah laku tertentu objek yang sebelum ini dimagnetkan. Dalam bukunya, dia menerangkan eksperimen dengan bola yang dilengkapi dengan anak panah besi. Hasil daripada penyelidikannya, dia membuat kesimpulan bahawa Bumi adalah magnet yang besar. Ahli astronomi Inggeris Henry Gellibrant juga menjalankan eksperimen. Hasil daripada pemerhatiannya, dia membuat kesimpulan bahawa medan magnet Bumi tertakluk kepada perubahan perlahan.
José de Acosta menerangkan kemungkinan menggunakan kompas. Beliau juga mewujudkan perbezaan antara Kutub Magnetik dan Kutub Utara, dan dalam Sejarahnya yang terkenal (1590) teori garis tanpa pesongan magnet telah dibuktikan. Christopher Columbus juga memberi sumbangan besar kepada kajian isu yang sedang dipertimbangkan. Dia bertanggungjawab untuk penemuan kebolehubahan deklinasi magnetik. Transformasi dibuat bergantung kepada perubahan dalam koordinat geografi. Deklinasi magnetik ialah sudut sisihan jarum dari arah Utara-Selatan. Sehubungan dengan penemuan Columbus, penyelidikan dipergiatkan. Maklumat tentang medan magnet Bumi sangat diperlukan untuk pelayar. M.V. Lomonosov juga menyelesaikan masalah ini. Untuk mengkaji kemagnetan daratan, beliau mengesyorkan menjalankan pemerhatian sistematik menggunakan titik kekal (sama seperti balai cerap). Ia juga sangat penting, menurut Lomonosov, untuk melakukan ini di laut. Idea saintis hebat ini direalisasikan di Rusia enam puluh tahun kemudian. Penemuan Kutub Magnetik di kepulauan Kanada adalah milik penjelajah kutub Inggeris John Ross (1831). Dan pada tahun 1841 dia menemui satu lagi kutub planet ini, tetapi di Antartika. Hipotesis tentang asal usul medan magnet Bumi dikemukakan oleh Carl Gauss. Dia tidak lama kemudian membuktikan bahawa kebanyakannya diberi makan dari sumber di dalam planet, tetapi sebab penyelewengan kecilnya adalah dalam persekitaran luaran.
Kandungan artikel
MEDAN MAGNETIK BUMI. Kebanyakan planet dalam sistem suria mempunyai medan magnet pada satu darjah atau yang lain. Dalam susunan menurun momen magnet dipol, Musytari dan Zuhal berada di tempat pertama, diikuti oleh Bumi, Mercury dan Marikh, dan berhubung dengan momen magnet Bumi, nilai momen mereka ialah 20,000, 500, 1, 3 /5000 3/10000. Momen magnet dipol Bumi pada tahun 1970 ialah 7.98 10 25 G/cm 3 (atau 8.3 10 22 A.m 2), berkurangan sepanjang dekad sebanyak 0.04 10 25 G/cm 3. Purata kekuatan medan di permukaan ialah kira-kira 0.5 Oe (5·10 –5 T). Bentuk medan magnet utama Bumi sehingga jarak kurang daripada tiga jejari adalah hampir dengan medan dipol magnet yang setara. Pusatnya dianjak relatif kepada pusat Bumi dalam arah 18° U. dan 147.8° E. d. Paksi dipol ini condong ke paksi putaran Bumi sebanyak 11.5°. Kutub geomagnet dipisahkan oleh sudut yang sama dari kutub geografi yang sepadan. Selain itu, kutub geomagnet selatan terletak di hemisfera utara. Ia kini terletak berhampiran kutub geografi utara Bumi di Greenland Utara. Koordinatnya ialah j = 78.6 + 0.04° T N, l = 70.1 + 0.07° T W, dengan T ialah bilangan dekad sejak 1970. Di kutub magnet utara j = 75° S, l = 120.4°E (di Antartika). Garis medan magnet sebenar medan magnet Bumi secara purata hampir dengan garis medan dipol ini, berbeza daripadanya dalam penyelewengan tempatan yang berkaitan dengan kehadiran batu magnet di kerak. Hasil daripada variasi sekular, kutub geomagnet mendahului berbanding kutub geografi dengan tempoh kira-kira 1200 tahun. Pada jarak yang jauh, medan magnet Bumi adalah tidak simetri. Di bawah pengaruh aliran plasma yang terpancar dari Matahari (angin suria), medan magnet Bumi diherotkan dan memperoleh "jejak" ke arah dari Matahari, yang memanjang selama ratusan ribu kilometer, melangkaui orbit Bulan.
Cawangan khas geofizik yang mengkaji asal usul dan sifat medan magnet Bumi dipanggil geomagnetisme. Geomagnetisme menganggap masalah kemunculan dan evolusi komponen utama yang kekal medan geomagnet, sifat komponen pembolehubah (kira-kira 1% daripada medan utama), serta struktur magnetosfera - lapisan plasma bermagnet paling atas di atmosfera bumi yang berinteraksi dengan angin suria dan melindungi Bumi daripada menembusi sinaran kosmik. Tugas penting ialah mengkaji corak variasi medan geomagnet, kerana ia disebabkan oleh pengaruh luar yang dikaitkan terutamanya dengan aktiviti suria .
Asal-usul medan magnet.
Ciri-ciri medan magnet Bumi yang diperhatikan adalah konsisten dengan idea bahawa ia timbul disebabkan oleh mekanisme dinamo hidromagnet. Dalam proses ini, medan magnet asal diperkuatkan hasil daripada pergerakan (biasanya perolakan atau gelora) bahan pengalir elektrik dalam teras cecair planet atau dalam plasma bintang. Pada suhu bahan beberapa ribu K, kekonduksiannya cukup tinggi sehingga pergerakan perolakan yang berlaku walaupun dalam medium magnet yang lemah boleh merangsang perubahan arus elektrik yang, mengikut undang-undang aruhan elektromagnet, boleh mencipta medan magnet baru. Pereputan medan ini sama ada menghasilkan tenaga haba (mengikut hukum Joule) atau membawa kepada kemunculan medan magnet baru. Bergantung pada sifat pergerakan, medan ini boleh melemahkan atau menguatkan medan asal. Untuk meningkatkan medan, asimetri pergerakan tertentu adalah mencukupi. Oleh itu, syarat yang diperlukan untuk dinamo hidromagnet ialah kehadiran pergerakan dalam medium pengalir, dan keadaan yang mencukupi ialah kehadiran asimetri (spiraliti) tertentu aliran dalaman medium. Apabila syarat-syarat ini dipenuhi, proses penguatan berterusan sehingga kehilangan akibat haba Joule, yang meningkat dengan peningkatan kekuatan arus, mengimbangi kemasukan tenaga yang tiba akibat pergerakan hidrodinamik.
Kesan dinamo ialah pengujaan diri dan penyelenggaraan medan magnet dalam keadaan pegun disebabkan oleh pergerakan plasma cecair atau gas yang mengalir. Mekanismenya adalah serupa dengan penjanaan arus elektrik dan medan magnet dalam dinamo yang teruja sendiri. Asal usul medan magnet Matahari dan planet Bumi sendiri, serta medan tempatannya, contohnya, medan bintik matahari dan kawasan aktif, dikaitkan dengan kesan dinamo.
Komponen medan geomagnet.
Medan magnet bumi sendiri (medan geomagnet) boleh dibahagikan kepada tiga bahagian utama berikut.
1. Medan magnet utama Bumi, yang mengalami perubahan perlahan dari semasa ke semasa (variasi sekular) dengan tempoh dari 10 hingga 10,000 tahun, tertumpu dalam selang 10–20, 60–100, 600–1200 dan 8000 tahun. Yang terakhir dikaitkan dengan perubahan dalam momen magnet dipol dengan faktor 1.5-2.
2. Anomali global - sisihan daripada dipol setara sehingga 20% daripada keamatan kawasan individu dengan dimensi ciri sehingga 10,000 km. Bidang anomali ini mengalami variasi sekular, mengakibatkan perubahan dari semasa ke semasa selama bertahun-tahun dan berabad-abad. Contoh anomali: Brazil, Kanada, Siberia, Kursk. Dalam perjalanan variasi sekular, anomali global beralih, hancur dan muncul semula. Pada latitud rendah terdapat hanyutan barat dalam longitud pada kadar 0.2° setahun.
3. Medan magnet kawasan tempatan kulit luar dengan panjang dari beberapa hingga ratusan km. Ia disebabkan oleh magnetisasi batuan di lapisan atas Bumi, yang membentuk kerak bumi dan terletak berhampiran dengan permukaan. Salah satu yang paling kuat ialah anomali magnet Kursk.
4. Medan magnet berselang-seli Bumi (juga dipanggil luaran) ditentukan oleh sumber dalam bentuk sistem arus yang terletak di luar permukaan bumi dan di atmosferanya. Sumber utama medan tersebut dan perubahannya ialah aliran korpuskular plasma bermagnet yang datang dari Matahari bersama angin suria, dan membentuk struktur dan bentuk magnetosfera Bumi.
Struktur medan magnet atmosfera bumi.
Medan magnet bumi dipengaruhi oleh aliran plasma solar bermagnet. Hasil daripada interaksi dengan medan Bumi, sempadan luar medan magnet berhampiran Bumi, dipanggil magnetopause, terbentuk. Ia mengehadkan magnetosfera bumi. Disebabkan oleh pengaruh aliran korpuskular suria, saiz dan bentuk magnetosfera sentiasa berubah, dan medan magnet berselang-seli timbul, ditentukan oleh sumber luaran. Kebolehubahannya berpunca daripada sistem semasa yang berkembang pada pelbagai ketinggian dari lapisan bawah ionosfera hingga magnetopause. Perubahan dalam medan magnet Bumi dari semasa ke semasa, yang disebabkan oleh pelbagai sebab, dipanggil variasi geomagnet, yang berbeza dalam tempohnya dan dalam penyetempatan mereka di Bumi dan di atmosferanya.
Magnetosfera ialah kawasan ruang berhampiran Bumi yang dikawal oleh medan magnet Bumi. Magnetosfera terbentuk hasil daripada interaksi angin suria dengan plasma atmosfera atas dan medan magnet Bumi. Bentuk magnetosfera adalah rongga dan ekor panjang, yang mengulangi bentuk garis medan magnet. Titik subsolar secara purata pada jarak 10 jejari Bumi, dan ekor magnetosfera menjangkaui orbit Bulan. Topologi magnetosfera ditentukan oleh kawasan pencerobohan plasma suria ke dalam magnetosfera dan sifat sistem semasa.
Magnetotail terbentuk garisan daya medan magnet Bumi, yang muncul dari kawasan kutub dan dilanjutkan di bawah pengaruh angin suria ke ratusan jejari Bumi dari Matahari ke bahagian malam Bumi. Akibatnya, plasma angin suria dan aliran korpuskular suria kelihatan mengalir di sekeliling magnetosfera bumi, memberikannya bentuk ekor yang pelik. Di ekor magnetosfera, pada jarak yang jauh dari Bumi, kekuatan medan magnet Bumi, dan oleh itu sifat pelindungnya, menjadi lemah, dan beberapa zarah plasma suria dapat menembusi dan memasuki bahagian dalam magnetosfera Bumi dan perangkap magnet tali pinggang sinaran. Menembus ke dalam kepala magnetosfera ke kawasan bujur aurora Di bawah pengaruh perubahan tekanan angin suria dan medan antara planet, ekor berfungsi sebagai tempat untuk pembentukan aliran zarah pemendakan, menyebabkan aurora dan arus aurora. Magnetosfera dipisahkan dari ruang antara planet oleh magnetopause. Sepanjang magnetopause, zarah-zarah aliran korpuskular mengalir di sekeliling magnetosfera. Pengaruh angin suria pada medan magnet Bumi kadangkala sangat kuat. Magnetopause – sempadan luar magnetosfera Bumi (atau planet), di mana tekanan dinamik angin suria diimbangi oleh tekanan medan magnetnya sendiri. Dengan parameter angin suria biasa, titik subsolar adalah 9–11 jejari Bumi dari pusat Bumi. Semasa tempoh gangguan magnet di Bumi, magnetopause boleh melepasi orbit geostasioner (6.6 jejari Bumi). Dengan angin suria yang lemah, titik subsolar berada pada jarak 15–20 jejari Bumi.
Angin cerah -
aliran keluar plasma dari korona suria ke ruang antara planet. Pada tahap orbit Bumi, kelajuan purata zarah angin suria (proton dan elektron) adalah kira-kira 400 km/s, bilangan zarah adalah beberapa puluh setiap 1 cm 3.
Ribut magnet.
Ciri-ciri tempatan medan magnet berubah dan turun naik, kadang-kadang selama berjam-jam, dan kemudian kembali ke tahap sebelumnya. Fenomena ini dipanggil ribut magnet. Ribut magnet selalunya bermula secara tiba-tiba dan serentak di seluruh dunia.
Variasi geomagnet.
Perubahan dalam medan magnet Bumi dari semasa ke semasa di bawah pengaruh pelbagai faktor dipanggil variasi geomagnet. Perbezaan antara kekuatan medan magnet yang diperhatikan dan nilai puratanya dalam tempoh masa yang panjang, contohnya, sebulan atau setahun, dipanggil variasi geomagnet. Menurut pemerhatian, variasi geomagnet berubah secara berterusan dari semasa ke semasa, dan perubahan tersebut selalunya berkala.
Variasi harian. Variasi harian dalam medan geomagnet berlaku dengan kerap, terutamanya disebabkan oleh arus dalam ionosfera Bumi yang disebabkan oleh perubahan dalam pencahayaan ionosfera Bumi oleh Matahari pada siang hari.
Variasi Tidak Teratur. Variasi yang tidak teratur dalam medan magnet timbul disebabkan oleh pengaruh aliran plasma suria (solar angin) pada magnetosfera Bumi, serta perubahan dalam magnetosfera dan interaksi magnetosfera dengan ionosfera.
variasi 27 hari. Variasi 27 hari wujud sebagai kecenderungan untuk peningkatan aktiviti geomagnet berulang setiap 27 hari, sepadan dengan tempoh putaran Matahari berbanding pemerhati duniawi. Corak ini dikaitkan dengan kewujudan kawasan aktif yang berumur panjang di Matahari, diperhatikan semasa beberapa revolusi suria. Corak ini menunjukkan dirinya dalam bentuk kebolehulangan aktiviti magnetik dan ribut magnet selama 27 hari.
Variasi bermusim. Variasi bermusim dalam aktiviti magnetik dikenal pasti dengan yakin berdasarkan data purata bulanan mengenai aktiviti magnetik yang diperoleh dengan memproses pemerhatian selama beberapa tahun. Amplitud mereka meningkat dengan peningkatan aktiviti magnet keseluruhan. Telah didapati bahawa variasi bermusim dalam aktiviti magnet mempunyai dua maksima, sepadan dengan tempoh ekuinoks, dan dua minima, sepadan dengan tempoh solstis. Sebab untuk variasi ini ialah pembentukan kawasan aktif di Matahari, yang dikelompokkan dalam zon dari 10 hingga 30° latitud heliografi utara dan selatan. Oleh itu, semasa tempoh ekuinoks, apabila satah bumi dan khatulistiwa suria bertepatan, Bumi paling terdedah kepada tindakan kawasan aktif di Matahari.
variasi 11 tahun. Hubungan antara aktiviti suria dan aktiviti magnetik paling jelas ditunjukkan apabila membandingkan siri pemerhatian yang panjang, gandaan bagi tempoh 11 tahun aktiviti suria. Ukuran aktiviti suria yang paling terkenal ialah bilangan bintik matahari. Didapati bahawa pada tahun-tahun bilangan maksimum bintik matahari, aktiviti magnetik juga mencapai nilai terbesarnya, tetapi peningkatan aktiviti magnetik agak tertunda berhubung dengan peningkatan aktiviti suria, sehingga secara purata kelewatan ini adalah satu tahun.
Variasi berabad-abad lamanya– variasi perlahan dalam unsur kemagnetan daratan dengan tempoh beberapa tahun atau lebih. Tidak seperti variasi harian, bermusim dan lain-lain asal luar, variasi sekular dikaitkan dengan sumber yang terletak di dalam teras bumi. Amplitud variasi sekular mencapai puluhan nT/tahun; perubahan dalam nilai tahunan purata unsur tersebut dipanggil variasi sekular. Isoline variasi sekular tertumpu di sekitar beberapa titik - pusat atau fokus variasi sekular di pusat-pusat ini magnitud variasi sekular mencapai nilai maksimumnya;
Sabuk sinaran dan sinaran kosmik.
Sabuk sinaran Bumi adalah dua kawasan ruang berhampiran Bumi yang terdekat, yang mengelilingi Bumi dalam bentuk perangkap magnet tertutup.
Ia mengandungi aliran besar proton dan elektron yang ditangkap oleh medan magnet dipol Bumi. Medan magnet Bumi mempunyai pengaruh yang kuat terhadap zarah bercas elektrik yang bergerak di angkasa berhampiran Bumi. Terdapat dua sumber utama zarah ini: sinar kosmik, i.e. bertenaga (dari 1 hingga 12 GeV) elektron, proton dan nukleus unsur berat, datang pada kelajuan hampir ringan, terutamanya dari bahagian lain Galaksi. Dan aliran korpuskular zarah bercas yang kurang bertenaga (10 5 –10 6 eV) yang dikeluarkan oleh Matahari. Dalam medan magnet, zarah elektrik bergerak dalam lingkaran; trajektori zarah seolah-olah dililit di sekeliling silinder di sepanjang paksi di mana garis daya berjalan. Jejari silinder khayalan ini bergantung kepada kekuatan medan dan tenaga zarah. Semakin tinggi tenaga zarah, semakin besar jejari (dipanggil jejari Larmor) untuk kekuatan medan tertentu. Jika jejari Larmor jauh lebih kecil daripada jejari Bumi, zarah itu tidak sampai ke permukaannya, tetapi ditangkap oleh medan magnet Bumi. Jika jejari Larmor jauh lebih besar daripada jejari Bumi, zarah bergerak seolah-olah tiada medan magnet menembusi medan magnet Bumi di kawasan khatulistiwa jika tenaganya lebih besar daripada 10 9 eV. Zarah sedemikian menyerang atmosfera dan, apabila berlanggar dengan atomnya, menyebabkan transformasi nuklear, yang menghasilkan sejumlah sinar kosmik sekunder. Sinaran kosmik sekunder ini sudah pun dikesan di permukaan bumi. Untuk mengkaji sinar kosmik dalam bentuk asalnya (sinar kosmik utama), peralatan diangkat pada roket dan satelit Bumi buatan. Kira-kira 99% daripada zarah bertenaga yang "menembus" perisai magnet Bumi adalah sinar kosmik asal galaksi, dan hanya kira-kira 1% terbentuk di Matahari. Medan magnet bumi mengandungi sejumlah besar zarah bertenaga, kedua-dua elektron dan proton. Tenaga dan kepekatan mereka bergantung pada jarak ke Bumi dan latitud geomagnet. Zarah-zarah itu memenuhi, seolah-olah, cincin atau tali pinggang besar yang mengelilingi Bumi di sekitar khatulistiwa geomagnet.
Edward Kononovich