Понятие о геомагнитном поле

Геомагнитное поле (магнитное поле Земли) ориентирует стрелку компаса в направлении север-юг, благодаря компасу сделаны великие открытия и в настоящее время геомагнитное поле используется в воздушной, водной, подводной и космической навигации. Оно оказывает влияние на:

– геофизические, биофизические и экологические процессы на Земле;

– защиту жизни на Земле.

Геомагнитное поле Земли пронизывает:

– все оболочки Земли – литосферу, гидросферу и атмосферу, воздействуя на животный и растительный мир, а также минеральные вещества;

– оказывает существенное влияние на формирование климата и погоды;

– влияет на колебания температуры, атмосферного давления, выпадение осадков, возникновение бурь, ураганов и других стихийных бедствий.

Влияние магнитного поля Земли на человека обусловлено солнечной активностью. Мы будем вести речь о едином гелиогеофизическом факторе, который начинается на Солнце и заканчивается на Земле. Ввиду того, что Солнце имеет огромные размеры и слоистое строение, где в каждом из слоев происходят свои физичекие процессы, приводящие к испусканию в межпланетное пространство:

– волновые излучения широкого спектра – от инфракрасного до рентгеновского;

– поток ускоренных корпускулярных заряженных частиц – протонов, электронов, атомов гелия и кислорода, составляющих “солнечный ветер” (Рис. 2.3).

Рис. 2.3. Схематическое изображение магнитосферы Земли

Скорость данных частиц примерно равна 400 км/сек. и плотность – десятки частиц на 1 см². Достигают поверхности Земли за 4–5 суток. Ввиду наличия металлического ядра у Земли, а также осевого вращения и движения по орбите превращает ее в огромный двигатель. В ядре Земли протекают токи с силой в триллионы ампер, которые и порождают магнитное поле Земли.

Магнитное поле Земли и служит защитой от солнечного ветра. Характерно, что солнечный ветер весьма сложным образом взаимодействует с магнитосферой Земли (рис. 2.4.).

Магнитное поле Земли небольшое, притом – дипольное. Магнитная ось земного магнита, расположена не вдоль географической оси, а составляет с ней угол 11^о (рис. 2.4.). Как видно, что магнитные и географические полюсы не совпадают. Солнечная активность отличается 11-летней периодичностью. Имеется несколько солнечных циклов. Короткий цикл составляет 11 лет, средний – 110 и 300 лет, длинный цикл – предположительно около 11 тыс. лет.

Рис.2.4. Схематическое изображение магнитного поля Земли

Силовые линии магнитного поля характеризуются определенной ориентацией. От Северного магнитного полюса (он расположен в Южном полушарии) линии направлены вертикально вверх, а на Южном полюсе (В Арктике) направлены вниз. На экваторе они паралельны земной поверхности.

Магнитосфера Земли взаимодействует с магнитным полем Солнца. Магнитное поле Земли из-за существования “солнечного ветра” не симметрично. С дневной стороны, которая напрямую обдувается солнечным ветром магнитное поле Земли поджимается ближе к ее поверхности. С ночной стороны Солнечный ветер давит на магнитное поле только с боков. В этой связи силовые линии магнитного поля вытягиваются на очень большие расстояния.

Проникнуть в атмосферу земли заряженные частицы могут через области воронок, которые имеются на Южном и Северном полушариях. Кроме того, второй путь проникновения в атмосферу – через шлейф или хвост магнитосферы. Чем дальше от Земли будет солнечный ветер, тем напряженность магнитного поля будет меньше.

Возможно внезапное увеличение активности на Солнце. Это появление на Солнце темных пятен, образовании волокон, корональных дыр, что сопровождается выделением огромного количества энергии, составляя в среднем 10²⁵Дж. Выброс энергии в межпланетное пространство больше энергии частиц солнечного ветра. При этом, поток электромагнитной энергии достигает поверхности за 8 мин., а поток высокоскоростных частиц – за 12–24 ч. Под этим давлением магнитосфера Земли на дневной стороне сжимается примерно вдвое, а это увеличивает напряженность магнитного поля земли. Начинается мировая магнитная буря:

– начальная фаза магнитной бури длится 4–6 ч.;

– понижения напряженности магнитного поля называют главной фазой, которая длится 10–15 ч.

– восстановительная фаза, продолжительностью несколько часов, когда магнитосфера восстанавливает свои первоначальные размеры.

Во время магнитной бури на человека воздействуют следующие факторы:

* инфразвуковые электромагнитные колебания, которые распространяются из области высоких широт;

* микропульсации магнитного поля Земли, оказывающие наибольшее влияние на центральную нервную систему человека с частотой 0,1 Гц;

* изменение интенсивности:

– ультрафиолетовой радиации;

– метеорологических условий;

– атмосферного электричества;

– повышения радиоактивности за счет выхода радона (Rn²²², Rn²²⁰, Rn²¹⁹) в атмосферу.