Магнитное поле земли

Факт существования магнитного поля на поверхности Земли известен с давних пор. Длительное время считали, что оно обусловлено внешними источниками. Предполагали, в частности, что стрелка компаса указывает на север благодаря притяжению Полярной Звезды. Поле использовали для ориентировки. Время появления компаса до настоящего времени не установлено. Считают, что компас появился в Китае между 2637 годом до нашей эры и 1100 годом нашей эры.

В конце XV века Х.Колумб во время знаменитого плавания из Европы в Америку установил, что стрелка компаса не везде устанавливается по географическому меридиану, и отклонение стрелки от направления меридиана в разных точках земной поверхности является переменным. Так было открыто магнитное склонение. В связи с этим появилась острая необходимость в определении закономерностей в изменениях склонения и составлении магнитных карт, что послужило мощным толчком к изучению поля.

В начале XVI века выяснилось, что вектор геомагнитного поля на большей части поверхности Земли негоризонтален, и угол наклона его к горизонту в разных точках тоже сильно изменяет свою величину. Стали определять и наклонение вектора.

Анализ результатов измерений склонения и наклонения в разных точках земной поверхности привел к предположению, что источник поля находится внутри Земли. Особенно убедительными оказались материалы исследований У.Гильберта. В конце XVI века им была изготовлена модель Земли - шар из магнетита. Наблюдения показали, что наклонение на поверхности модели изменяется так же, как и на поверхности Земли. У. Гильберт дал заключение: Земля представляет собой большой магнит с полюсами, совпадающими с географическими. Магнитное склонение же и его непостоянство он объяснил намагниченностью материков. Если на первом этапе определяли только ориентировку вектора геомагнитного поля, то после опытов Ш.Кулона, проведенных в 1785 году, оказалось возможным измерение относительной величины модуля горизонтальной составляющей вектора поля. Модуль полного вектора стали определять лишь с 1839 года после того, как К.Гаусс разработал свой знаменитый абсолютный метод измерений магнитного поля.

Весьма эффективным оказался и новый разработанный К.Гауссом способ изучения геомагнитного поля. Он предложил установить и в дальнейшем использовать зависимость величины и направления вектора геомагнитного поля от координат точки наблюдений. Потенциал геомагнитного поля Uв любой точке поверхности земного шара Гаусс представил как функцию координат: широты и долготы, разложенную в бесконечный ряд по шаровым функциям. В результате открылась возможность устанавливать характеристику поля в точках, где измерения не проводились, поэтому работу К.Гаусса считают началом современного этапа развития науки о земном магнетизме.

Основным путем изучения геомагнитного поля является непосредственное измерение его в разных точках. С этой целью проводятся магнитные съемки.

В настоящее время основной объем информации о характеристике геомагнитного поля получен для территорий, занятых континентами. Интенсивно проводятся съемки и на акватории Мирового океана, в воздухе и в космосе.

В течение последних десятилетий выполнены значительные по объему работы по сбору и обобщению данных о магнитном поле Земли и его вековых вариациях в глобальном масштабе. Работы были начаты в связи с проведением исследований по программе Международного геофизического года (1957-1958 гг.) и выполняются в рамках МАГА (Международной ассоциации по геомагнетизму и аэрономии). Предпринимаются попытки дать аналитическое описание поля.