Индукция магнитного поля земли: Ошибка 404: страница не найдена

Что нового узнали учёные о дрейфе магнитного полюса Земли и магнитного поля Мирового океана

Осипов О.Д. 1, д.т.н Минлигареев В.Т.2, д.ф.-м.н Копытенко 3,

к.ф.-м.н Меркурьев С.А.3,4, Арутюнян Д.А.2,5, к.т.н Кузнецов К. М.5,

д.ф.-м.н Максимочкин В.И.5, Григорьев Е.К.6

Исследование дрейфа Южного магнитного полюса Земли и магнитного поля Мирового океана в кругосветной экспедиции    

ОИС ВМФ “Адмирал Владимирский”

Введение

Для Земли магнитное поле является жизненно важным в глобальном смысле, выступает как магнитный щит от солнечных и галактических космических лучей (СКЛ и ГКЛ) для всего живого и для созданной человечеством инфраструктуры технических средств и систем по всей планете. Магнитное поле Земли (МПЗ) с древних времен привлекает внимание человечества и используется им для решения широкого круга задач. Первоначально это было связано с мореплаванием и необходимостью решения навигационной задачи с помощью морского компаса, история которого насчитывает уже более двух тысячелетий. В настоящее время характеристики магнитного поля используют для навигации судов, летательных аппаратов, космических кораблей, для добычи полезных ископаемых. Магнитные датчики есть практически в каждом мобильном телефоне.

Поэтому наблюдение за магнитным полем Земли (МПЗ), его “поведением” и постоянный мониторинг его полюсов является особенно важным на протяжении всего периода солнечной активности.

1. Главное магнитное поле Земли. Магнитные вариации

По современным представлениям МПЗ в любой точке земной поверхности и в околоземном пространстве можно представить в виде трёх составляющих: главного (нормального) поля — диполя, полей вариаций и магнитных аномалий (Рис. 1 и 2).

     

Главное магнитное поле, простирающееся на несколько радиусов Земли, защищает нас от влияния потока протонов и электронов, идущих от солнечных вспышек, а также от галактических лучей, приходящих из далекого космоса.

Состояние магнитного поля в околоземном космическом пространстве контролируют наземные средства и многочисленные космические аппараты, в частности российские геостационарные спутники гидрометеорологического и гелиогеофизического назначения серии “Электро-Л”.

Потоки СКЛ и ГКЛ, возмущая ионосферу и магнитосферу Земли, “доносят” вариации магнитного поля до поверхности Земли. Вклад поля вариаций в общее МПЗ может достигать 5–10 % и определяется по данным сети магнитовариационных станций, основной из которых является государственная наблюдательная сеть Росгидромета. Головным учреждением по магнитным наблюдениям на государственной наблюдательной сети является Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова (ФГБУ “ИПГ”). Необходимо отметить, что значительные изменения магнитного поля, происходящие, в первую очередь, во время интенсивных солнечных вспышек, провоцируют на Земле магнитные бури, относящиеся к категории опасных гелиогеофизических явлений (ОГЯ). Магнитные бури по интенсивности развития, продолжительности или моменту возникновения могут представлять серьёзную угрозу энергетическим системам, протяжённым трубопроводам, системам связи, навигации, космическим аппаратам, другим высокотехнологичным системам и могут наносить значительный материальный ущерб. Как результат воздействия — магнитные бури в отдельных случаях могут влиять и на здоровье людей. Поэтому роль магнитных наблюдений в мониторинге и прогнозе ОГЯ чрезвычайно важна и её нельзя недооценивать. Магнитные наблюдения являются важнейшей частью государственной наблюдательной сети. Кроме того, необходимо наблюдение за перемещением магнитных полюсов, так как важно знать их место расположения при определении магнитного склонения для навигации, определении степени опасности полярных районов при сильных магнитных возмущениях. 

Источники главного магнитного поля находятся в земном ядре. Вклад главного поля в МПЗ для большинства районов Земли является определяющим и варьируется от 80 до 98 %.

Исследования показали, что главное поле изменяется со временем, для него характерно наличие вековых вариаций. В последнее время эти изменения сильно ускорились. Фундаментальные исследования в этом направлении проводят академические институты, в частности Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН и его Санкт-Петербургский филиал (ИЗМИРАН).

Определение параметров главного поля (Рис.3) производится по международным моделям, основными из которых являются IGRF (International geomagnetic reference field) и WMM (World Magnetic Model).

Среди проблем, решаемых фундаментальной геофизикой, особо следует выделить задачи по определению возраста океанической коры, изучению её строения, механизмов формирования и эволюции. Происхождение магнитного поля Земли рассматривалось ещё Альбертом Эйнштейном как одна из трёх наиболее важных нерешённых проблем в физике. Хотя теперь мы знаем, что магнитное поле создаётся в результате конвекции в металлическом внешнем жидком ядре Земли, где самогенерирующее действие динамо не даёт полю затухнуть. Но детальная физика работы геодинамо не вполне изучена.

В настоящее время наблюдается тенденция уменьшения дипольного магнитного момента Земли, которая отчасти связана с магнитной аномалией в Южной Атлантике, где поле на поверхности Земли сейчас примерно на 35% слабее среднего. Если эта тенденция сохранится, то это может привести к распаду дипольного поля. Ответ на вопрос, как долго будет сохраняться текущая скорость распада дипольного поля, последует ли за этим инверсия главного магнитного поля, представляет более чем академический интерес.  Как отмечалось ранее — именно дипольное магнитное поле (главное поле) защищает нашу планету от СКЛ и ГКЛ.

При исследовании пространственной структуры главного магнитного поля Земли и динамики его изменений особую роль следует отвести проведению измерений на акватории Мирового океана, поскольку там практически отсутствуют магнитные обсерватории.

Более 30 лет (с 1953 по 1991 гг.) на борту немагнитной шхуны “Заря” (ИЗМИРАН) проводились систематические измерения четырёх компонент геомагнитного поля — модуля вектора напряженности, горизонтальной и вертикальной составляющих, магнитного склонения, на основании которых была создана обширная база данных. В ходе этих исследований были заложены морские пункты векового хода, которые помогли отслеживать динамику изменения МПЗ в некоторых точках Мирового океана. Ключевыми районами, где проведение измерений помогает корректировать глобальные модели геомагнитного поля, являются приполярные  области, то есть области близкие к Южному и Северному магнитным полюсам.

Таким образом, определение положения Северного и Южного магнитного полюсов и их движение является важной и актуальной фундаментальной и прикладной задачей. Исследование особенностей миграции магнитных полюсов Земли способствует пониманию природы генерации главного магнитного поля.

2. Аномальное магнитное поле Земли

Аномальная составляющая магнитного поля Земли (АМПЗ) — магнитное поле региональных и локальных магнитных аномалий, источники которого находятся в земной коре (Рис.2 и 4). АМПЗ обусловлено неоднородностью магнитных свойств горных пород, слагающих земную кору, и отражает особенности её строения, историю формирования и развития. АМПЗ фактически стабильная во времени составляющая магнитного поля, которая может измениться только в результате тектонических процессов или крупной антропогенной деятельности.

Исследование параметров АМПЗ проводится для геологоразведочных работ, изучения в области наук о Земле, а также используется для применения в системах автономной навигации по геофизическим полям Земли.

Для изучения параметров магнитного поля Мирового океана применяются буксируемые (забортные) морские магнитометры. Магнитометрические системы подобного типа традиционно, помимо решения академических научных задач, активно используются для проведения геологоразведочных, инженерных и археологических изысканий на акватории Мирового океана ведущими отечественными и зарубежными сервисными и научно-производственными компаниями (Рис.

5). Одним из отечественных предприятий по выполнению морских магнитометрических изысканий является предприятие АО “Южморгеология”, стоящее у истоков становления метода морской магнитной съёмки в нашей стране. Только за последние пять лет (2015–2020 гг.) компанией (холдинг АО “Росгеология”) было выполнено более 100 000 погонных километров магнитометрических измерений на акватории российского шельфа, зарубежных государств и Мирового океана.

3. Исследования дрейфа магнитных полюсов

Магнитный полюс — это блуждающая точка на поверхности северного и южного полушария Земли, где геомагнитное поле направлено вертикально (горизонтальная составляющая равна нулю). Несмотря на то, что все линии равного магнитного склонения сходятся на магнитном полюсе, склонение на самом полюсе не определено. Все компасы направлены к Южному или Северному магнитным полюсам, но в силу наличия недипольной составляющей МПЗ, стрелки непосредственно на полюса не указывают. И даже в полярных областях сходимость линий магнитного склонения не является радиальной.

До 2019 г. для расчёта главного поля использовались модели эпохи 2015 г. Во все эпохи шёл дрейф магнитных полюсов. Скорость дрейфа Северного магнитного полюса в 1970-х годах составила 10 км/год, в 2001 г. — 40 км/год, в 2004 г. — 60 км/год, в 2015 г. — 48 км/год. Начиная с 2016 г. необычно большая скорость, с которой смещается Северный магнитный полюс Земли, привела к серьёзным ошибкам в расчётах модели 2015 г. В начале 2019 г. невязка определения Северного магнитного полюса составила порядка 40 км. Для устранения такого рода ошибок с начала 2019 г. началось досрочное обновление международных моделей МПЗ. В феврале — WMM — Национальным геофизическим центром данных США (NGDC), а в декабре вышла обновлённая версия WMM 2020 (Рис.6).  

В том же декабре 2019 г. Международной ассоциацией геомагнетизма и аэрономии (IAGA) выпущена очередная версия модели IGRF-13. Эти модели необходимы для функционирования как профессиональных навигационных систем, так и бытовых навигаторов, в том числе для мобильных телефонов. С меньшими скоростями и несоосно изменялось и положение Южного магнитного полюса (ЮМП). На рисунке 6 хорошо виден узел схождения изогон (линий равного магнитного склонения) между Австралией и Антарктидой. Это и есть ЮМП.

Задача определения положения Южного магнитного полюса имеет длинную историю. Первые геомагнитные измерения (измерения склонения) в Антарктическом регионе были выполнены в ходе второй кругосветной экспедиции Дж. Кука (1772–1775). Однако оценок местоположения ЮМП не делалось. Первое экспериментальное определение местоположения ЮМП было выполнено в ходе кругосветной антарктической экспедиции русских мореплавателей Ф. Беллинсгаузена и М. Лазарева (1819–1821). Вскоре после экспедиции к Северному магнитному полюсу немецкий физик К. Гаусс рассчитал на основе сферического гармонического анализа нахождение ЮМП в точке с координатами 66 ° ю.ш., 146 ° в.д. Достичь этой точки и провести инструментальные измерения удалось только 16 января 1909 г. Британской антарктической экспедицией под руководством Эрнеста Шеклтона (экспедиция на “Нимроде”). Далее ЮМП определялся в 1912, 1931, 1951, 1962 гг. (Рис.7).

Продолжая традиции русских мореплавателей и первооткрывателей Антарктиды М. Лазарева и Ф. Беллинсгаузена, моряки ВМФ СССР при участии сотрудников СПбФ ИЗМИРАН определяли местоположение Южного магнитного полюса во время первой кругосветной экспедиции на ОИС “Адмирал Владимирский” и ОИС “Фаддей Беллинсгаузен” (1982-1983). Было пройдено несколько галсов в районе ЮМП с целью определения его местоположения. Научный руководитель работ — контр-адмирал Л. Митин. (Рис.8).

Последнее инструментальное определение Южного магнитного полюса проведено австралийской геологической службой на судне “Sir Hubert Wilkins” в 2000 г.

4. Кругосветная экспедиция ВМФ ОИС “Адмирал Владимирский” 2019-2020 гг.

В 2019-2020 гг. по решению министра обороны РФ в честь 200-летия открытия Антарктиды и 250-летия со дня рождения адмирала И.Ф. Крузенштерна успешно проведена кругосветная экспедиция на океанографическом исследовательском судне (ОИС) ВМФ “Адмирал Владимирский”.

Одной из задач антарктической экспедиции являлось измерение параметров магнитного поля отдельных участков Мирового океана по маршруту следования и инструментальное определение координат Южного магнитного полюса в море Дюрвиля (около Земли Адели Антарктиды) и определение невязки магнитного полюса по мировым моделям. Эту задачу на ОИС выполняла объединённая геофизическая группа в составе ФГБУ “ИПГ”, МГУ имени М.В. Ломоносова (физический и геологический факультеты), ИЗМИРАН и АО “Южморгеология” при поддержке Русского географического общества, Гидрометеорологической службы ВС РФ, Гидрографической службы ВМФ.

В составе геофизической группы по измерениям параметров магнитного поля проводили работы: Илья Грушников — кафедра физики Земли физического факультета МГУ (г. Москва), Вадим Солдатов — ИЗМИРАН (Санкт-Петербург), Михаил Кузякин — “Южморгеология” (г. Геленджик) (Рис.10).

Программу исследований, координацию съёмок формировали специалисты и руководство ФГБУ “ИПГ”, ИЗМИРАН, геологического факультета МГУ. Определение характеристик МПЗ (модуля и полного вектора индукции магнитного поля) в Мировом океане является сложной задачей. Собственное и наведённое магнитное поле корабля требует применения буксируемых морских магнитометров. Кроме того, отсутствие в океане магнитовариационных станций затрудняет учёт переменной составляющей МПЗ. Для решения измерительных задач в экспедиции использовалось два типа приборов. Первый — классический буксируемый магнитометр. В настоящее время большинство магнитометрических измерений на акватории Мирового океана выполняется морскими протонными буксируемыми магнитометрами, а измеряемой величиной является модуль полного вектора магнитного поля. 

Для выполнения задач экспедиции компанией АО “Южморгеология” был предоставлен комплект магнитометрического оборудования и опытный квалифицированный оператор, сопровождавший ход выполнения работ. Важным фактором, повлиявшим на успешное завершение работ по уточнению положения ЮМП, стало наличие у компании обширного опыта и понимание специфики выполнения магнитометрических измерений в приполярных областях (Рис. 11).

Модульные площадные съёмки выполнялись с помощью протонных буксируемых морских магнитометров для измерения модуля индукции магнитного поля. Их работа осуществлялась в дифференциальном режиме для наблюдений и учёта вариаций магнитного поля. Измерения параметров МПЗ производились двумя гондолами с датчиками, работающими на эффекте Оверхаузера, буксируемыми последовательно друг за другом на расстояние не менее 300–400 м за судном, чтобы минимизировать влияние магнитного поля корабля.

Для определения положения ЮМП чрезвычайно важно знание компонент магнитного поля, поэтому в ходе съёмки были дополнительно использованы трёхкомпонентные магнитометры.

Компонентные измерения проводились с помощью магнитовариационного комплекса MVC-2, разработанного ИЗМИРАН и состоящего из трёх датчиков торсионного типа. Параллельно с этим комплексом использовался компонентный магнитометр с датчиками, основанными на магниторезистивном эффекте. Датчики были ориентированы вдоль продольной, поперечной и вертикальной оси корабля. Вся магнитометрическая аппаратура находилась в лаборатории, расположенной на корме судна таким образом, чтобы датчики находились максимально удалённо от корпуса судна с целью уменьшения влияния  магнитного поля корабля на показания датчиков (Рис.12).

Эта работа велась научным сотрудником лаборатории морских геомагнитных исследований СПбФ ИЗМИРАН В. Солдатовым. Компонентные магнитометрические измерения проводились практически непрерывно на всех этапах экспедиции, что позволило выполнить десятки тысяч линейных километров морской компонентной магнитной съёмки. Это имеет большую ценность для исследования магнитного поля Земли, поскольку забортные измерения иногда не проводились в силу погодных условий. Общий объём измерений составляет несколько терабайт и требует тщательной камеральной обработки, которая будет выполнена сотрудниками лаборатории. 

В ходе экспедиции проводились измерения магнитометрами обоих видов, что позволило проводить анализ и сопоставление этих измерений и постоянно контролировать работу аппаратуры. В ходе рейса несколько раз проводились исследования собственного и наведённого магнитного поля судна (девиационные работы). Для этого необходимо было определить районы и методику, согласовать предложения с руководством экспедиции. Этим в экспедиции занимался магистрант кафедры физики Земли физического факультета МГУ Грушников И.Ю. (Рис.13 и 14).  

Работы по инструментальному определению ЮМП были в начале апреля 2020 г. по плану экспедиции. Несмотря на сильные шторма в Южном океане — ветер более 30 метров в секунду и 7-метровые волны, — команда “Адмирала Владимирского” выполнила одну из основных задач экспедиции.

6 апреля 2020 года судно “Адмирал Владимирский” прибыло в район съёмки магнитного поля Земли в море Дюрвиля в районе Земли Адели Антарктиды для определения положения ЮМП. Более 48 часов специалисты, члены команды в сложных метеоусловиях непрерывно проводили съёмки параметров магнитного поля.  Для определения положения магнитного полюса экспедицией были проведены площадные морские магнитометрические работы с использованием трёхкомпонентного и протонного морского буксируемого магнитометра (Рис.15 и 16).

Экспериментальное определение положения магнитного полюса подразумевает проведение магнитной съёмки, по результатам которой можно определить область, где поле направлено практически вертикально. О том, что корабль находился непосредственно в районе местонахождения МПЗ, свидетельствовала, например, и “сошедшая с ума” стрелка компаса, которая меняла направление вместе с судном, разворачивалась на 180 градусов, беспричинно крутилась во все стороны.

Для параметрического определения положения ЮМП заранее была спроектирована площадная сеть наблюдений. На рисунке 17 отмечены положения полюса по данным международной модели геомагнитного поля IGRF-13 в 2020 году, а также за предыдущие годы и прогнозируемое положение. Наряду с данными модели IGRF-13 на рисунке представлены положения ЮМП по данным модели IGRF-12 и модели WMM. Если обратить внимание на историю дрейфа ЮМП, то можно заметить, что его траектория описывается не прямой, а кривой линией (Рис. 16). В 2019 и 2020 гг. направление его смещения было в направлении запад-юго-запад. Основываясь на положении полюса по данным различных моделей и тренду его смещения в прошлых годах, проектная сеть наблюдений расширена на юго-запад относительно положения полюса по данным модели IGRF-13.

На рисунке 17 показано положение галсов детальной морской магнитной съёмки акватории Южного океана у берегов Антарктиды, выполненных ОИС “Адмирал Владимирский” с целью определения положение ЮМП (справа). Жёлтые кружки — положение полюса на эпоху, обозначенную цифрами, зелёные звёздочки — положение ЮМП по моделям WMM и IGRF-12.

В полученные данные также будут внесены поправки по магнитным вариациям на день проведения съёмок, взятые с ближайших магнитных обсерваторий, — Дюмон-Дюрвиль (Франция) в Антарктиде и на острове Маккуори (Новая Зеландия). Данные магнитных измерений в море Дюрвиля в районе ЮМП будут переданы в организации участников экспедиции, где пройдут камеральную обработку, сравнение с другими параметрами и пройдут процедуру окончательного уточнения положения Южного магнитного полюса Земли. Сводный заключительный отчёт по исследованиям МПЗ будет представлен на заседании Русского географического общества в конце 2020 г.

Заключение

Таким образом, команда ОИС “Адмирал Владимирский” спустя 20 лет после последнего инструментального уточнения магнитного полюса провела работы в районе нахождения Южного магнитного полюса вблизи берегов Антарктиды. Этот факт является серьёзным вкладом российской науки (при безусловной поддержке Военно-морского флота России и Русского географического общества) в мировую копилку достижений в познании основополагающих геофизических процессов, происходящих на нашей планете для фундаментальных и прикладных задач.

Принимая во внимание важность и глобальность подобных исследований, необходимо определить перспективы исследований и мониторинга магнитного поля Земли. Целесообразно объединение наземных наблюдательных сетей и отдельных магнитных обсерваторий Росгидромета, РАН, Минобрнауки и Росгеологии.

В международном сотрудничестве в рамках Международной ассоциации геомагнетизма и аэрономии  IAGA, в связи с ускорением движения магнитных полюсов необходимо достигнуть договоренностей по регулярному инструментальному контролю магнитных полюсов для уточнения мировых моделей.

Используя опыт проведения Международного геофизического года — МГГ (в самый разгар холодной войны — в 1957-1958 гг.), в преддверии нового 25 солнечного цикла и в условиях непростых международных отношений, целесообразно провести Международный год магнитного поля (или новый МГГ) в целях исследования и прогнозирования “здоровья” и состояния нашей планеты.

________

Примечания

        1. Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова Росгидромета (ФГБУ “ИПГ”).

2. Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН).

3. Санкт-Петербургский государственный университет.

4. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова.

5. АО “Южморгеология”, Росгеология.

Благодарности

Коллектив авторов выражает благодарность всем, кто принимал участие в подготовке специалистов, обработке результатов измерений, доставке оборудования для экспедиции, оперативно организовывал передачу информации, обеспечивал связь и координацию по маршруту следования ОИС “Адмирал Владимирский”, кто осуществлял поддержку и проведение научных консультаций.

1. Руководителю экспедиции ОИС “Адмирал Владимирский”, заместителю начальника Управления навигации и океанографии МО РФ Осипову Олегу Дмитриевичу.

2. Директору Института прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова Росгидромета (ФГБУ “ИПГ”), докт. физ.-мат. наук Репину Андрею Юрьевичу, сотрудникам института.

3. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Физический факультет. Заведующему кафедрой физики Земли докт. физ. -мат. наук, профессору Смирнову Владимиру Борисовичу и сотрудникам кафедры.

4. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Геологический факультет. Заведующему кафедрой геофизических методов исследования земной коры, докт. физ.-мат. наук, профессору Булычеву Андрею Александровичу; доценту кафедры, канд. геол.-минерал. наук Лыгину Ивану Владимировичу; сотрудникам и студентам кафедры.

5. Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН). Научным сотрудникам отдела геомагнитных исследований: канд. физ.-мат. наук Дёминой И.М., канд. физ.-матем. наук Иванову С.А., канд. техн. наук Сергушину П.А., Зайцеву Д.Б., Леваненко В.А., Петленко А.В.

6. Управляющему директору АО “Южморгеология” Красинскому Егору Михайловичу (Российский геологический холдинг “Росгеология”).

7. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт Росгидромета (ФГБУ “ААНИИ”). Директору института, докт. географ. наук Макарову Александру Сергеевичу, руководителю Российской антарктической экспедиции (РАЭ), канд. физ.-мат. наук Клепикову Александру Вячеславовичу, руководителю отдела геофизики, канд. техн. наук Калишину Алексею Сергеевичу.

8. Начальнику Гидрометеорологической службы Вооруженных Сил Российской Федерации Удришу Владимиру Викторовичу и сотрудникам службы.

 9. Управление навигации и океанографии МО РФ.  Канд. техн. наук Процаенко Сергею Владимировичу.

Фотографии с ОИС “Адмирал Владимирский” предоставлены членами экспедиции, пресс-службой РГО и РИА Новости.

Литература

1. Баткова Л.А., Боярских В.Г., Демина И.М. Комплексная база данных геомагнитного поля по результатам съёмок на немагнитной шхуне “Заря” // Геомагнетизм и аэрономия. 2007. Т. 47. С. 571-576.
2. Карасик А.М. Магнитные аномалии океана и гипотеза разрастания океанического дна // Геотектоника. 1971. № 2. С. 3-18.
3. Касьяненко Л.Г., Пушков А. Н. Магнитное поле, океан и мы. Л., Гидрометеоиздат, 1987, 192 с.
4. Кузнецов В.В. Причина ускорения дрейфа Северного магнитного полюса: джерк или инверсия? // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. № 2. С. 280-288.
5. Кузнецов В.В. Положение Северного магнитного полюса в 1994 г. ДАН. 1996. Т. 348, №.3. С. 397-399.
6. Кузнецов В.В. Прогноз положения Южного магнитного полюса на 1999 г. ДАН. 1998-б. Т. 361. № 2. С. 348-251.
7. Морские геомагнитные исследования на НИС “Заря” // Сб. под ред. В.И. Почтарева. М., Наука, 1986, 184 с.
8. Решетняк М.Ю., Павлов В.Э. Эволюция дипольного геомагнитного поля. Наблюдения и модели, Геомагнетизм и аэрономия 2016. Том 56. № 1. С. 117.
9. Заболотнов В.Н., Минлигареев В.Т.  Средства измерений магнитных величин: аналитический обзор // Мир измерений. 2013. № 4. С. 53-61.
10. Минлигареев В.Т., Заболотнов В.Н., Денисова В.И. и др. Обеспечение единства магнитных измерений на государственной наблюдательной сети // Гелиогеофизические исследования: научный электронный журн. 2013. № 6. C. 8-19.
11. Минлигареев В.Т., Алексеева А.В., Качановский Ю.М. и др.  Картографическое обеспечение магнитометрических навигационных систем робототехнических комплексов // Известия ЮФУ. Технические науки. Тем. вып. “Перспективные системы и задачи управления”. Ростов-на-Дону, 2019. № 1 (203). С. 248-258.
12. Ivanov S.A., Merkuriev S.A. Preliminary results of the Geohistorical and Paleomagnetic analysis of marine magnetic anomalies in the northwestern Indian Ocean. Recent Advances in Rock Magnetism, Environmental Magnetism and Paleomagnetism. International Conference on Geomagnetism, Paleomagnetism and Rock Magnetism (Kazan, Russia) Springer International Publishing, Proceedings of the 12th International School and Conference “Conference on Paleomagnetism and Rock Magnetism”. Springer International Publishing, 2019. —  pp.479-490.
13. Yu. A.Kopytenko, V.I. Pochtariev “On the ability of vector geomagnetic measurements to present information” Russian Airborne Geophysics and Remote Sensing. GTTI. SPIE. USA, v. 2111, 1993, p.196.
14. Кузнецов В.Д., Петров В.Г., Копытенко Ю.А. Использование магнитного поля Земли в проблемах ориентации и навигации // Труды II Всероссийской науч. конф. “Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды”. СПб.: ВКА им. А.Ф.Можайского, 2012. Т.1. С.424-432.
15. Yu.A., E.A.Kopytenko, D.B.Zaitsev, P.M.Voronov, L.G.Amosov “Magnetovariation complex MVC-2” Proc. of the VI-th Workshop on Geomagnetic Observatory Instr., Data Acquisit. and Processing. Belgium. 1994, p.10.
16. Kopytenko Yu.A., Petlenko A.V., Petrova A.A., Kopytenko E.A., Voronov P.M., Ismagilov V.S., Zaitsev D.B., Timoshenkov Yu.P. Peculiarities of Interpretation of Magnetic Field Components’ Data Obtained at High-Latitudes on the Board of Moving Carrier, Proceedings of the International Conference on Marine Electromagnetics: Marelec 97 : 23-26 June 1997, London UK, pp.6.
17. Копытенко Ю.А., Петрищев М.С., Сергушин П.А, Леваненко В.А., Перечесова А.Д. Устройство для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов // Патент РФ № 2519888, МПК D07B3/00, 20.06.2014, Бюл. № 17.

о величине магнитного поля земли

О величине магнитного поля земли.

 

 

Из многих учебников физики по магнетизму, в том числе и в берклиевском курсе

(Приводим выдержку)

 

 

Говорится что у подобных магнитов величина поля (то есть индукция или напряженность) как внутри магнита, так и снаружи чуть ли не на пять порядков превышает величину поля Земли матушки.

И всего в два раза она меньше снаружи магнита, не на порядки.

И в то же время в 5-10 раз больше силы обычного постоянного магнита.

Средняя напряженность поля земли на поверхности составляет около 0,5 Э (5·10^–5 Тл

Тем не менее,  уже в нескольких сотнях метров (если не десятков) от такого магнита магнитная стрелка компаса не реагирует ни на включение, ни на выключение тока.

При этом она преспокойно реагирует на поле земли или его аномалии при малейшем изменении положения. О чем это говорит?

Прежде всего, о явно заниженной цифре индукции магнитного поля земли. Да и как мы ее измеряем, то есть не саму индукцию явно.

Мы измеряем реакцию рамки с током, угол ее поворота в магнитном поле земли.

Любой магнитометр построен на принципе измерения не напрямую, а косвенно по характеру лишь изменения значения напряженности, да и только на поверхности земли да возле нее в атмосфере и в ближнем космосе. Источника поля с конкретным максимумом мы не знаем. Мы измеряем всего лишь разницу величины поля в различных точках, причем градиент напряженности не слишком сильно изменяется с высотой. Никакие математические выкладки с определением максимума при использовании классического подхода не помогают.

 

 

 

 

 

 

Воздействие магнитного поля такого магнита на биологические объекты не более чем укус комара. Любое живое существо или растение постоянно находятся  под воздействием земного магнетизма куда более сильного.

Поэтому и не заметно явно действие неверно измеряемого поля.. 

 

 

1 гаусс=1 10^-4 тесла

 

Единицей напряженности геомагнитного поля () в системе Си является ампер на метр (А/м). В магниторазведке применялась и другая единица Эрстед (Э) или гамма , равная 10^-5 Э . Однако практически измеряемым параметром магнитного поля является магнитная индукция (или плотность магнитного потока) , где – магнитная проницаемость среды. Единицей магнитной индукции в системе Си является тесла (Тл). В магниторазведке используется более мелкая единица нанотесла (нТл), равная 10^-9 Тл. Так как для большинства сред, в которых изучается магнитное поле (воздух, вода, громадное большинство немагнитных осадочных пород), , то количественно магнитное поле Земли можно измерять либо в единицах магнитной индукции (в нТл), либо в соответствующей ей напряженности поля – гамма

Рис. 2.2. Полная напряженность магнитного поля Земли для эпохи 1980 г. Изолинии Т проведены через 4 мкТл (из книги П.Шарма “Геофизические методы в региональной геологии”)

На полюсах вертикальные составляющие магнитной индукции примерно равны 60 мкТл, а горизонтальные – нулю. На экваторе горизонтальная составляющая приблизительно равна 30 мкТл, а вертикальная – нулю.

 

 

Именно таким образом современная наука о геомагнетизме давно отказалась от основного принципа магнетизма, два магнита, расположенные  плашмя друг к другу, стремятся соединиться разноименными полюсами.  То есть, судя по последней фразе на экваторе силы (вертикальной составляющей), притягивающей магнит к земле нет!!!!!!!! Как и отталкивающей!!!!

Такие два магнита не притягиваются??????? То есть, нет силы притяжения, а есть сила растяжения?

 Нонсенс!

Зато на полюсах при таком расположении магнита она есть, но горизонтальная сила пропадает.

 

Причем разница всего-то в 2 раза, между этими составляющими!!!!!!!

 

Попросту берем два магнита и убеждаемся что , что при подобном положении магнит сначала разворачивает , а потом притягивает. Южный ПОЛЮС к северному ПОЛЮСУ!!!!

Приходится более углубленно взглянуть на проблему.  Возьмем, к примеру, основной в России учебник по земному магнетизму.

В нем говорится

 

 

 

Как видно из формул, за основу всех вычислений принимается  напряженность магнитного поля земли  или горизонтальная силовая составляющая. .

 

 

 

 

Яновский Б. М. Земной магнетизм. Учебное пособие. Изд. 4-е, перераб. и до-полн. Под ред. В. В. Металловой. Л., Изд-во Ленингр. ун-та,
1978. с. 1—592.

 

 

 

Явно две стрелки находящиеся на одной оси  достаточно близко друг от друга, прежде всего, будут взаимодействовать друг с другом, и будут стремиться соединиться естественным образом, как показано на рисунке. Поэтому,  в результате как в случае с деклинатором, как угодно зафиксированным, так и в случае пары магнитных стрелок, отличие в угле поворота стрелок от меридиана в любую сторону: вверх- вниз, вправо-влево, покажет разницу в действии разворачивающей силы на обе стрелки и не будет функцией горизонтальной составляющей. Угол будет одновременно функцией магнитного склонения и наклонения, то есть именно разворачивающей силы, а не силы, тянущей к полюсу.  Таким именно образом данную силу измерить невозможно. Получается, что разница в угле наклона стрелок есть высотная зависимость и никакая другая.

 

К примеру, инклинатор – измерение магнитного наклонения, произвели измерения угла между плоскостью поверхности земли в направлении магнитного меридиана.

На магнитную стрелку продолжает действовать сила, притягивающая к магнитному полюсу. По простому принципу, два магнита притягиваются разноименными полюсами.

 

 

 

 

 

Никакое измерение разворачивающего момента в плоскости земли не покажет действие этой силы и только измерение в перпендикулярной ей плоскости покажет ее.  Но по странности как раз этого и не делается.
по крайней мере о таком измерении примеров в литературе не встречается.

Если цель только вариации напряженности отметить это одно дело, и совсем другое разговоры о силе магнитного поля земли. Необходимо, как минимум, подвесить такой магнит(эталонный) за один полюс и измерить вес магнита, сравнивая этот вес с  ненамагниченным образцом. Разница в весе покажет притягивающую к полюсу земли силу.

 

То есть измерений необходимо производить два!  Одно с магнитом расположенным плашмя к поверхности земли(опять же взвешивать!!!!). А другое измерение делать с магнитом, подвешенным за один из полюсов в соответствии  с полушарием земли.  Тогда совместив эти два измерения с измерением вращающих моментов по вертикали и горизонтали и динамики на эталонных магнитах (с учетом времени успокоения прибора) можно получить действительные значения силы притяжения магнита.

 

Основной вопрос к метрологии.

 

Ускорение свободного падения намагниченных тел!!!!!!!!!!!!!

А ведь до сих пор этим вопросом никто и заниматься не желает!!!!!

 

На предлагаемой странице приводятся описания и схемы практически всех известных приборов магнитометров.

http://detect-ufo.narod.ru/pribor/magnitometr/index.html#holl

 

ни один их указанных непосредственно не измеряет силы притяжения, и в том числе не определяет южный или северный полюс магнита подвергается исследованию.  Собственно вектор направления магнитного поля есть вектор, указывающий на максимум или минимум измеряемой величины в зависимости от угла направления датчика, но никак не вектор магнитной индукции в соответствии с определением..

К примеру, магнитометр на основе датчика Холла покажет на середине магнита нулевую напряженность и одинаковые показания на концах магнита, но конкретных полюсов определить не даст.

Да и что может показать такой магнитометр, если он априори находится в магнитном поле земли, только вариацию (зависимость тока в датчике от близости полюса и от угла поворота). Причем для пробного магнита, эталонного, действие земли этим магнитом нивелируется, сводится на нет, поскольку сам магнит по сути вблизи действительно оказывается (не по силе, а по физическому эффекту создаваемому в материале) эффективней этого земного  поля, в котором он уже находится.

 

Такой подход к измерениям  наталкивает на мысль: а вообще правомерно ли утверждение о том, что мы знаем расположение полюсов на нашем светиле-солнце и тем более вроде как бы и уже доказанный факт, что солнце имеет полную инверсию полюсов в течении 22-х летнего цикла.

По крайней мере методы измерения при помощи солнечного магнитометра http://slovari.yandex.ru/~%D0%BA%D0%BD%D0%B8%D0%B3%D0%B8/%D0%91%D0%A1%D0%AD/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%20%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B5%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B9/

не дают оснований для этой гипотезы, выдвинутой  в работе

 

 

Ко всему хочется отметить что не смотря на явные упущения в методике измерения силы действия магнитных полей(явно на много заниженных), инверсия магнитного поля солнца несомненно бы сказалась на параметрах  орбиты не только земли, но и других планет солнечной системы. По одной только причине:

 

                       

 

 

 

Взаимное отталкивание                                        взаимное притяжение.

 

Наиболее естественным является взаимное притяжение, которое, скорее всего, компенсируется  энергией выбросов и излучения  солнца.

Отталкивание магнитных полей должно сопровождаться увеличением диаметра орбиты земли, чего не происходит. Следует учесть, что стабильность орбит в солнечной системе обеспечивается гироскопическим эффектом вращения планет вокруг солнца. А механизм этого вращения до сих пор не выяснен.

 

 

Как можно измерить напряженность поля в точке, если ты находишься в этой точке вместе с измерительным прибором. Как можно измерить скорость потока, находясь внутри потока. Вывод – невозможно без репера. Или опоры. Именно с этим связано неверное понимание абсолютности современных эталонов магнитных характеристик: Индукция, магнитный  поток и магнитный момент. Любой прибор будет измерять только изменение от точки до точки, если не учитывает действие силы на саму опору.

 

То есть если корабль в море в отсутствии видимости берегов и приборов, находится в течении, то возникает проблема невозможности определения скорости этого течения.

Либо нужен прибор, позволяющий зафиксировать это перемещение визуально, по имеющемуся неподвижному ориентиру. Либо просто нужен якорь.

И таким якорем при измерении силы магнитного поля земли может быть только опора на саму землю!!!! Аналогично и с магнитами.

 

Измерение момента – измерение момента сил действующих на рамку с током находящуюся в поле земли должно производиться с учетом пространственного положения рамки. То есть должна быть определена еще и динамическая объемная картина взаимодействия.

Все дело в том силовые линии магнитного поля изображаемые на всех без исключения примерах в учебниках не соответствуют действительности.

Вот ответ на вопрос заданный на одном из форумов:

 

 

> Помогите ответить на вопрос или подскажите где его можно найти сайт или ссылки

> Какое влияние оказывает магнитное поле земли на гравитационное, и влияет ли оно на выпадение осадков, направление воздушных масс, влияет на направление морских течений. 

 

Да влияет и очень сильно. Вообще никто не наблюдал (да и не пытались даже) в опытах свободное падение намагниченного тела, например, магнитной стрелки. Судя  по теории и практике геомагнитных измерений существует понятие наклонения, то есть, имеется некоторый угол между северныи полюсом стрелки и поверхностью земли в северном полушарии и наоборот в южном(на магнитном экваторе этот угол практически равен нулю) . стрелка наклонена к земле. но это касается ЗАКРЕПЛЕННОЙ НА ОСИ СТРЕЛКИ.

 

 

Это простейший магнитометр. Любые усложнения схемы измерения не отменяют этого правила. Закрепленный прибор обязательно это наклонение покажет. Таким образом на любой магнит, находящийся в свободном падении действуют две постоянные силы, одна стремящаяся вдоль магнитного меридиана притянуть разноименные полюса(стрелки и полюса земли), вторая обеспечивающая наклонение тянет вниз почти перпендикулярно поверхности земли на полюсе и плашмя на экваторе
Следовательно, ускорение свободного падения на сегодняшний день не является точным, по крайней мере, для намагниченных тел. Плюс не учитывается смещение падающей стрелки вдоль магнитного меридиана(оно тем больше чем ближе стрелка к полюсу), не учитывается и склонение, то есть разворот стрелки, если она не направлена вдоль меридиана.

Вывод: наличие молекул и атомов в воде и воздухе, способных намагничиваться, или априори имеющих так называемый магнитный момент, несомненно, должно оказывать, и не слабое, влияние на общее движение газовых, жидких масс и  взвешенных в них твердых частиц, а так же на движение твердых тел. В том числе и знаменитый маятник Фуко, работа которого, объясняется только с позиции кинематики и фиктивных сил Кориолиса. Достойно отдельного рассмотрения с позиции электродинамики.

 

Имеется масса примеров подтверждающих это. Это явления явно не связанные с действием фиктивных сил Кориолиса, приписываемых чисто кинематическому вращению земли. Это поведение торнадо (смерчей) закрученных в разные стороны в обоих полушариях земли, циклоны и антициклоны, имеющие ту же тенденцию, водовороты в трубах.

В физике эти явления закручивания обнаружены Эрстедом и Фарадеем при опытах с магнитами и токами.

 

Есть еще один аспект проблемы: это наличие огромных разниц потенциалов(в разных точках земли) между массами например воздуха (различной плотности, облаками и т. п.) и поверхностью земли, то есть постоянно текут токи, не только в виде различных искровых разрядов(молний и т.п.), но и невидимые глазу, взаимодействующие с магнитным полем земли, что и обеспечивает закрутку-вращение.

 

 

Современные методы измерения магнитной индукции не учитывают энергии, затрачиваемой на колебательный процесс обязательно сопутствующий успокоению магнитной стрелки или измерительной рамки. Они основаны на однократном измерении и учитывают только время успокоения (чисто умозрительно, как время ожидания). Правда это касается электромеханических приборов.

Не учитывается также и изменение внутренних энергий атомов в самой стрелке. Эффекты, связанные с движением магнита во внешнем магнитном поле земли(собственно само намагничивание-размагничивание, нагревание). Таким образом, намного занижено и значение магнитной индукции на десяток порядков не менее, если не еще больше.

Пример прост.  Электромагнит с индукцией в 30000 гаусс в его центре (на пять порядков вроде бы больше поля земли) на магнитную стрелку не влияет уже на расстоянии нескольких десятков метров,  а поле земли влияет!!!!

вот уж кладезь для экспериментаторов  и теоретиков. А  поле вообще не пахалось ни разу!

 

 

 

 

Свободно расположенные не закрепленные магнитные стрелки в виде железных опилок стараются занять место поближе к полюсу.

Если их рассыпать ровно посредине магнита то в зависимости от первоначальной ориентации их полюсов (зависимость от расстояния до ближайшего полюса) каждая из них притянется своим полюсом к  полюсу магнита, если конечно не препятствующие этому силы трения или опора на уже притянувшиеся.

В статье «О магнитных силовых линиях» приводятся основные аргументы для отказа от нынешнего понимания данного представления.

http://fatyf.narod.ru/magnetic-power-lines. htm

 

 

 

 

 

 

 

 

Для примера приведем несколько опытов по определению горизонтальной составляющей магнитного поля земли.

http://www3.crimea.edu/tnu/structure/physic_fac/departments/general/common_phys/all/lab14.htm

 

http://www.physics.vsau.ru/student/zem/Lab/LabBg.htm

 

 

и вертикальной составляющей.

 

http://www.kf.ustu.ru/methods/16.pdf

 

 

как видно из описаний, никакой динамики не снимается, ни скорости поворота рамки, ни наблюдения колебательного процесса, а тем более не измеряется сила притяжения.

 

Предложенная в статье методика подразумевает явное измерение силы

И влечет за собой необходимые теоретические коррекции подхода к измерениям основных магнитных единиц измерения. Что и будет сделано впоследствии.

Данная статья написана после обсуждения самой проблемы на форуме.

 

Фатьянов А.В.   СПб.   11.12.2010.

 

В начало на лист изменений

 

 

Идея кажется фантастической. Что физик и астроном думают об искусственном магнитном поле для Марса

Считается, что Марс, который сегодня представляет собой холодную, сухую планету с очень тонкой атмосферой, раньше был куда более комфортным для жизни местом. Но у планеты исчезло магнитное поле, которое защищало ее от солнечного ветра, из-за этого пропала атмосфера, вода осталась только под поверхностью в виде вечной мерзлоты и Марс превратился в безжизненную пустыню с шапками льда из углекислоты на полюсах.

Фантазия на тему, как Марс мог бы выглядеть в далеком прошлом

«Тонкая атмосфера одновременно препятствует пребыванию жидкой воды на поверхности и затрудняет посадку космических аппаратов, так как она недостаточно плотная, чтобы способствовать мягкой посадке», — пишут Грин и его коллеги.

Как показали данные космического аппарат MAVEN, на которые ссылается Грин, под действием солнечного ветра атмосфера Марса теряет примерно 100 грамм каждую секунду, а при солнечных бурях — еще больше.

Грин рассматривал вопрос, как изменятся условия на Марсе, если создать ему магнитное поле искусственно, поместив источник магнитного поля между Марсом и Солнцем.

По задумке Грина, источник магнитного поля между Солнцем и Марсом «спрячет» планету в хвосте магнитосферы. Иллюстрация: NASA/J.Green

Средняя температура на Марсе — минус 60 градусов по Цельсию (может варьироваться от минус 125 градусов на полюсах до 20 градусов на экваторе в полдень). Чтобы растопить сухой лед на полюсах Марса, средняя температура должна подняться на четыре градуса. Особенно Грина с этой точки зрения интересует северный полюс, где под шапкой сухого льда скрывается обычный водяной лед. Испарение углекислого газа благодаря парниковому эффекту должно еще повысить температуру и привести к таянию водяного льда и частичному восстановлению марсианского океана.

Это, конечно, еще не сделает Марс похожим на комфортную для нас Землю. Основной компонент марсианской атмосферы — углекислый газ, также в небольших количествах присутствуют азот, аргон, кислород, угарный газ и другие газы.

«Мне как астроному эта идея кажется фантастической, поскольку затрата энергии на создание магнитного поля приемлемой напряженности в объеме планеты чудовищно велика. Если все же это удастся сделать, то атмосфера Марса действительно может стать более благоприятной для человека в смысле давления и влажности. Но кислород в ней все равно не появится сам по себе. Впрочем, если „на Марсе будут яблони цвести“, то в конце концов появится и кислород», — пояснил Владимир Сурдин, старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ.

Как можно было бы осуществить такой проект, Грин пишет весьма расплывчато. Он считает, что возможны конструкции, которые будут генерировать магнитное поле с индукцией 1−2 тесла (для сравнения: индукция магнитного поля Земли измеряется в микротесла).

«В принципе можно фантазировать на тему о том, как сделать очень легкий и очень большой (планетарных масштабов) проводящий (металлический) экран, развернутый вблизи Марса, снабдить его мощными атомными электростанциями, организовать систему токов по этому экрану так, чтобы они генерировали магнитное поле подходящей структуры, как сделать так, чтобы этот экран был устойчив, потратить на это чертову уйму денег и усилий, вместо того чтобы решать задачи, реально стоящие перед человечеством», — считает Дмитрий Соколов, профессор кафедры математики физфака МГУ.

В русскоязычных новостях об идее Грина написали в духе «NASA предлагает/решило создать у Марса искусственное магнитное поле». Но надо отметить, что на конференции Planetary Science Vision 2050 Workshop, где был прочитан доклад Грина, обсуждались лишь предположения о том, как исследование Солнечной системы могло бы выглядеть в будущем.

«Цель конференции — собрать экспертов в области планетных исследований Солнечной системы и смежных дисциплин вместе со специалистами в области космических технологий, чтобы определить потенциальные научные цели и технологические возможности, которые могут быть реализованы к концу 2040-х годов и поддержат следующую стадию исследований Солнечной системы», — говорится в описании мероприятия.

Иными словами, идея Грина обсуждается на стыке науки и научной фантастики и смотрится уместно в контексте других далеких от практики идей по колонизации Марса.

 Екатерина Боровикова

Магнитное поле земли и здоровье человека

Сейфулла Р. Д. 
М.: ООО “Самполиграфист”, 2013. 120 с.

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюса которого располагаются рядом с полюсами планеты. Магнитное поле – разновидность электромагнитного поля, создаваемого движущимися электрическими зарядами или токами и оказывающая силовое воздействие на движущиеся заряды или токи. Поле определяет магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах – двух концентрических областях в форме экватора вокруг Земли. Около магнитных поясов эти частицы могут “высыпаться” в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний. Нашу планету окружает магнитное поле, которое существует с момента её формирования. Всё, что находится на Земле подвержено действию невидимых силовых линий этого поля. Именно это обстоятельство заинтересовало нас в большей степени, так как структура и функция Земли, а также и человеческого организма тесным образом связана с наличием электрических зарядов, которые определяют все процессы, связанные с жизнедеятельностью всех организмов, находящихся на её поверхности, в воде, в почве, в воздухе. Земля обладает электрическим и магнитным полем. Вся планета имеет отрицательный заряд, а ионосфера положительный. Линии напряженности электрического поля направлены сверху (от ионосферы) вниз (к Земле). Напряженность поля порядка Е = 120 – 130 в/м. Проведя несложные вычисления был сделан вывод, что в электромагнитном поле Земли заключена колоссальная энергия. Проблема получения энергии из магнитного поля Земли весьма актуальна для человечества. Такой приёмник – генератор был сделан ещё в 1889 году Николой Тесла, но правительство США запретило разглашать эту тайну по коммерческим соображениям. В теле человека имеется своё силовое поле, вследствие протекания крови по сосудам. В здоровом теле человека и в нормальных атмосферных условиях имеется полное соответствие и взаимодействие внешнего и внутреннего магнитных полей. Кроме того, существует магнитное поле Солнца, космических галактик и Земли, которые оказывают своё действие на поведение человека и животных (перелётных птиц, рыб, членистоногих, насекомых), которые безошибочно определяют направления движения на тысячи километров.

Оказалось, что изменение магнитного поля Земли является причиной многих заболеваний, которые лечатся другими способами, что требует особого внимания специалистов и лечащих врачей. Так называемые магнитные бури, в которых принимают участие Солнце, солнечный ветер, а также магнитное поле Земли создают много проблем и являются причиной ненормального поведения человека, в том числе и криминального, а также тяжелейших заболеваний: инсультов мозга, инфарктов миокарда, психических расстройств, ДТП и другого криминального и суицидального поведения, о чем пойдёт речь ниже. Японский врач – исследователь Киочи Накагава обратил внимание в середине ХХ века на то, что дефицит магнитного поля Земли является причиной многочисленных заболеваний, которые он объединил общим названием синдром дефицита магнитного поля Земли . Накагава, а также другие ученые поддержали это открытие и предложили проводить коррекцию магнитного поля при его дефиците, при помощи магнитотерапии, что позволило проводить профилактику и лечение многих заболеваний при помощи компенсации недостающего магнитного поля. Это касается, прежде всего, сердечно-сосудистой системы, которая занимает в настоящее время первое место среди других заболеваний. Дело в том, что каждая молекула в магнитном поле вытягивается и поляризуется. Один её конец становится северным магнитным полюсом, а другой – южным. В таком виде каждая молекула легче вступает в электрохимические реакции и в организме идёт правильный обмен веществ. Резкое усиление магнитного поля при магнитной буре или геомагнитной зоне всегда отрицательно сказывается на самочувствии человека. Однако, отсутствие или ослабление магнитного поля является для организма критической ситуацией. Дополнительным фактором риска является электромагнитный смог (создаваемый компьютерными дисплеями, электробытовыми приборами, TV и другими) уменьшают воздействие на наш организм геомагнитного поля Земли. У вернувшихся из космического полёта космонавтов обнаруживали остеопороз, тяжелую депрессию и другие патологические состояния. Важной составляющей для нормализации физиологических функций является восстановление полярности клеток и активизация работы ферментных систем, а также улучшения кровообращения. Автор в течение 33 лет занимается проблемами спортивной фармакологии со спортсменами высшей квалификации, что требует нестандартных, недопинговых подходов (к подготовке спортсменов экстра – класса) особенно восстановления. Поэтому нас заинтересовала, в своё время, проблема дефицита магнитного поля Земли и соответствующие меры её коррекции для того, чтобы повысить работоспособность физически одарённых спортсменов без применения искусственных стимуляторов. Автор не ставил перед собой задачи процитировать всех авторов, которые занимались проблемами магнитного поля Земли, так как их существует многие тысячи как в нашей стране, так и за рубежом, а попытался продемонстрировать основные тенденции этой проблемы, касающихся здоровья человека.

Издание носит научно-популярный характер. В космосе постоянно работают и накапливают необходимый опыт для межпланетных полётов коллективы отечественных и зарубежных ученых исследователей для перспективы создания постоянно действующих обитаемых станций с человеком и разработки полезных ископаемых.
 

---

Часть I.
Природа магнитного поля Земли и влияние его на человека

Глава 1. Вселенная и строение солнечной системы
Глава 2. Солнечная система во вселенной
Глава 3. Напряженность магнитного поля Земли
Глава 4. Позитивные свойства магнитного поля Земли
Глава 5. Роль магнитного поля в жизнедеятельности человека
Глава 6. Атмосфера Земли
Глава 7. Влияние магнитных бурь на организм человека

Часть II.
Электрические и магнитные свойства при передаче нервного импульса

Глава 8. Поляризация мембраны живой клетке
Глава 9. Живые ткани как источник энергетических потенциалов
Глава 10. Синдром дефицита магнитного поля Земли
Глава 11. Коррекция магнитного поля спортсменов при помощи магнитотерапии
Глава 12. Естественный баланс дефицита магнитного поля Земли
Глава 13. Влияние магнитного поля Земли на космонавтов
Глава 14. Биоэлектрические явления (при эпилепсии) в процессах передачи информации в организме
Глава 15. Патофизиологические причины эпилепсии
Глава 16. Межнейронные связи при передаче информации в организме 
Глава 17. Необходимые условия для нормальной работы ЦНС
Глава 18. Профилактическое действие магнитотерапии при дефиците магнитного поля
Глава 19. О пользе магнитов при дефиците магнитного поля Земли
Глава 20. Перспективы развития цивилизаций

Планета Земля: природный электрический мотор – генератор и альтернативная чистая энергетика на его основе – Энергетика и промышленность России – № 1 (53) январь 2005 года – WWW.EPRUSSIA.RU

Газета “Энергетика и промышленность России” | № 1 (53) январь 2005 года

Почему вращается Земля и как извлечь из этого вращения энергию?

На эти вечные вопросы правильные ответы ученые нашли сравнительно недавно.

Давно известно, что Земля – природный электромагнит в виде магнитного диполя с магнитными полюсами, почти противоположными географическим полюсам. Земля обладает и собственным электрическим зарядом и электрическим полем. В различных сферах планеты и в недрах и в Океане и в атмосфере давно зафиксированы электрические круговые токи. Однако вывод о том, что наша планета является, как ни парадоксально, – именно природной электрической машиной, которая и вращает планету, сделан сравнительно недавно.

Согласно теории Земля является природной индуктивноемкостной электрической машиной, причем одновременно и мотором и генератором.

Виды природных электрических машин нашей планеты их взаимосвязи

Перечислим их ниже в порядке нисходящей иерархии:

1. Околоземный магнитогазодинамический генератор (далее – МГД-генератор), преобразующий энергию потока солнечной плазмы и магнитного поля Земли (МПЗ) в природное электричество;

2. Околоземный МГД-двигатель, вращающий ионизированные слои атмосферы;

3. Планетарный электростатический природный высоковольтный мотор-генератор, работающий на принципе электродинамической индукции и взаимодействии электрического потенциала ионосферы с электропроводящими сферами и круговыми электрическими токами планеты;

4. Планетарный униполярный электромагнитный моторгенератор Фарадея;

5. Океанический и подземный магнитогидродинамические генераторы – двигатели, создающие смещение движущихся зарядов и перемещающих массы природного водного электролита в виде океанических течений и расплавленные электропроводящие породы внутри Земли;

6. Геомагнитная машина холода планеты – на ее магнитных полюсах.

Для всех этих совмещенных в разных геосферах электрических машин Земли характерны взаимосвязанность и саморегуляции их работы.

Иерархия уровней этой энергосистемы и взаимосвязь работы ее отдельных звеньев электромеханического преобразования солнечной энергии в кинетическую энергию вращения планеты пояснена кратко ниже.

Откуда, почему и как возникает природное электричество?

Как известно из электрофизики, возникновение электродвижущей силы (эдс) обусловлено такими физическими эффектами как электромагнитная, электродинамическая индукция, эффект Холла и некоторыми иными. Основным поставщиком природного электричества планеты является солнечный ветер.

Его исходно превращает в электрическое и магнитное поле планеты околоземный природный МГД-генератор.

Конкретно, он преобразует в рамках магнитосферы планеты весь поток солнечной плазмы посредством эффекта Холла и МПЗ в разность потенциалов и в природное околоземное геоэлектричество, путем сортировки и противоположного отклонения разноименных зарядов солнечной плазмы Определенный вклад в процесс вносит и ионосферная плазма.

В результате, возникает электрический заряд и электрическое поле планеты.

а) униполярной электромагнитный мотор–генератор планеты

Явление униполярной электромагнитной индукции открыто М. Фарадеем еще в 1831 г. Им же предложены раздельно с большим интервалом во времени первые униполярные мотор и генератор. Но Фарадей не исследовал их совместную работу, тем более в сочетании с электростатическим мотор-генератором. Известно, что работа униполярного электрического генератора основана на явлении униполярной электромагнитной индукции Для ее возникновения необходимо относительное перемещение силовых магнитных линий относительное ее электропроводящих сред. Есть ли такое их взаимное перемещение на нашей красивой планете? Накопленная естествознанием и всей наукой информация свидетельствует о том, что ось геомагнитного диполя неподвижна в пространстве за суточный оборот планеты вокруг своей оси. Значит, индуцированные токи от униполярной индукции Земли должны наводиться.

Рассмотрим физику этого процесса подробнее. Вследствие орбитального вращения планеты силовые магнитные линии пересекают ее поверхность и все ее электропроводящие среды. В результате в электропроводящих средах планеты (в ионизированной высотной атмосфере, в морях, в ее недрах) возникают электродвижущие силы от униполярной электромагнитной индукции. Поэтому в этих электропроводящих средах планеты, включая ее расплавленное ядро планеты генерируется эдс униполярной индукции и протекают индуцированные от этой эдс – круговые электрические токи.

Они также усиливает и самоподдерживает магнитное поле Земли – т.е. Земля по сути представляет собою оригинальный природный электрический самовозбуждающийся униполярный генератор Фарадея.

Отметим, что униполярный электромагнитный генератор Земли наводит дополнительную разность природных электрических потенциалов по ее меридианам между магнитными полюсами и магнитным экватором планеты с общим напряжением порядка 250-400 кВ.

Режим работы этого природного планетарного униполярного генераторов различен даже в течение суток, потому что околоземное магнитное поле планеты в освещенной и теневой части орбиты несколько различны. Как известно, магнитосфера Земли сплюснута давлением солнечной плазмы в освещенной части и вытянута солнечным ветром в теневой ее части орбиты осевого вращения, т.е. оно весьма неоднородно даже на одной широте Земли, особенно с удалением от планеты, возрастает, что существенно влияет на работу природных электрогенераторов. Порожденные явлениями электромагнитной индукций, электрические токи протекают повсюду на планете и приводят к возникновению электромагнитных силы и момента вращения планеты,

б) магнитогидродинамический мотор-генератор планеты

Взаимодействие индуцированных круговых околопланетных токов в природном электролите – водах Мирового океана, с силовыми линиями ГМПЗ порождают силы Лоренца в них и как следствие возникает эффект магнитогидродинамического двигателя. Именно этот природный планетарный МГД-двигатель порождает мощные глобальные теченияциркуляции природного электролита в Океане, и глобальную циркуляцию высотных слоев ионизированной атмосферы и ядро планеты. Образованный этой униполярной индукцией суммарный индуцированный электрический ток всех сред планеты путем его электромагнитного взаимодействия с ГМПЗ электромеханический момент вращения планеты и ее отдельных электропроводящих сред совпадает с направлением вращения планеты и океанических течений.

в) природный электростатический мотор-генератора планеты

Явление электродинамической индукции открыто в России в 2000 г. Суть явления состоит в возникновении эдс в проводнике от изменения потока электрической индукции вследствие взаимного
перемещения проводника и источника внешнего электрического поля. Обнаруженное явление проявляется и на планете Земля, поскольку имеется и внешнее электрическое поле в виде суммарного заряда ионосферы и естественные проводники электропроводящих сфер планеты. В результате эффекта электродинамической индукции осуществляется генерация и трансформация
природного электричества во все электропроводящие сферы планеты, и, в частности, зарядка подземных конденсаторов планеты. Далее электрическое поле путем эффекта электродинамической индукции образует в ионосфере и иных электропроводящих слоях мощный круговой ток. Этот ток создает суммарное магнитное поле планеты. Путем электродинамической индукции электрический заряд ионосферы и энергия полей планеты трансформируются в виде наведенной эдс и электроэнергии емкостных токов внутрь Земли.

В результате, происходит электрическая зарядка всех подземные и наземных природных электрических конденсаторов.

Электростатический планетарный генератор своими эдс порождают индуцированные круговые электрические токи во всех электропроводящих сферах планеты. Взаимодействие этих круговых токов с электрическим полем планеты порождает ее электромеханический момент вращения электростатического планетарного двигателя, который частично обеспечивает двигательный режим планеты.

Изменение солнечной активности и режимы работы планетного мотор-генератора

При изменении солнечной активности изменяются его напряжение, следовательно, изменяется и электромеханический момент вращения электростатического двигателя. Режимы этой совмещенной природной электрической машины изменчивы как в краткосрочном суточном цикле ее вращения так и в годовом и более длительных циклах. Это вызвано тем, что параметры магнитного и электрического полей планеты различны также в зависимости от положения планеты на ее эллипсной орбите относительно Солнца и от самой активности светила.

От этих параметров изменяется поток солнечной плазмы, пронизывающей магнитосферу планеты, что приводит к различным динамическим процессам и изменению момента вращения, напряжения и мощности этого природного униполярного мотор-генератора Земля. Циклические изменения магнитного поля планеты, ее орбитальной скорости вращения в периоды солнечной активности и разные геологические эпохи уже давно зарегистрированы учеными. В рамках предлагаемой теории электромеханического преобразования энергии планетой эта зависимость скорости вращения природного униполярного мотор-генератора от величин эдс и момента является логичной и вполне понятна. В полном соответствии с теорией униполярных электрических машин, можно смело утверждать, что в процессе инверсии геомагнитного поля, который уже начался, геомагнитное поле и далее будет снижаться, что приведет к замедлению суточного вращения планеты и в последующем к реверсу направления вращения планеты.

Поскольку многократная инверсия МПЗ уже доказана геофизиками, то за всю историю существования планеты, она уже многократно меняла свое направление осевого вращения в связи с реверсом МПЗ.

Таким образом, планета Земля – уникальная природная электрическая машина, которая и обеспечивает планете ее непрерывное ее вращение и протекание всех природных явлений. По конструкции и режиму работы она представляет собою совмещенный природный электрический индуктивноемкостной мотор-генератор.

Солнечный ветер является ее первичным источником энергии, а динамика солнечной активности существенно влияет на ее работу. Осевое вращение планеты обусловлено сразу двумя электромеханическими моментами (электромагнитным и электростатическим, действующими на нее тангенциально и согласно.

Благодаря возникновению силы Лоренца и эффекта МГД-двигателя существует целая совокупность взаимосвязанных электромеханических явлений переноса и глобального круговорота атмосферы и океанических вод и т.д.).

Метод преобразования энергии Земли в полезную электроэнергию

Как полезно использовать эту огромную возобновляемую энергию планеты и естественные природные процессы генерации природного электричества на планете для выработки дешевой электроэнергии? По мере более полного понимания геомагнитных электромеханических эффектов на планете и процессов генерации ею природного электричества и в связи с энергетическими и экологическими проблемами цивилизации эта научно- практическая задача использования этой чистой энергии в целях энергетики становится все более актуальной.

Использование природного электричества в целях энергетики

Предложен способ использования природного электричества, образующего вокруг планеты естественный околоземный постоянно подзаряжаемый электрический конденсатор «ионосфераЗемля» путем подключения одного конца электрической нагрузки к ионосфере планеты, заряженной положительно относительно поверхности планеты, через ионизирующий луч, направленный с поверхности Земли в ионосферу, причем другой конец электрической нагрузки надежно заземляют – Земля). В состав установки входит рентгеновский лазер с изолятором, кольцевой электрод, разрядник.

Благодаря огромному запасу электроэнергии природного электричества электрогенераторов планеты и наличию механизма его постоянного естественного возобновления данный способ может обеспечить электроэнергией либо отдельный электропотребитель ограниченной мощности либо вообще всю цивилизацию при условии безопасного размещения таких установок в пустынных безлюдных местах без ущерба для окружающей среды. В качестве источника ионизирующего излучения целесообразно использовать рентгеновский лазер. После надежного электрического пробоя ионосферы на нагрузку ионизирующий источник может быть отключен. Способ проверен в лабораторных условиях. Настоящий способ получения электроэнергии из природного электричества является экологически чистым и может служить альтернативой существующим энергозатратным способам традиционного получения электроэнергии.

Альтернативная контурная геомагнитная электроэнергетика

Поскольку магнитное и электрическое поле планеты неподвижны в пространстве, а поверхность планеты вращается относительно геомагнитных и геоэлектрических силовых линий, то униполярная и электродинамическая эдс наводится во всех токопроводящих контурах планеты, пересекающих геомагнитные силовые линии.

Вполне понятно, что в любом искусственном электропроводном проводнике и контуре также будет наводиться униполярная эдс. Ее величина зависит от протяжности проводника, параметров геомагнитного поля в месте его размещения и от ориентации проводника относительно геомагнитных силовых линий.

Оценочные расчет показывает, что в проводнике длиной 1 км., сооринтированном в направлении восток-запад, униполярная эдс от ГМПЗ составит десятки вольт в зависимости от широты планеты. В таком замкнутом контуре из дух проводников длиною 100 км и минимальным внутренним сопротивлением, размещенным перпендикулярно силовым геомагнитным линиям, с магнитным экранирование второго параллельного проводника, генерируемая мощность составит уже десятки Мвт. Принцип функционирования такой альтернативной энергетики уже вполне ясен и состоит в наведении униполярной индукции от ГМПЗ в любом искусственном электропроводящем контуре, который пересекают силовые геомагнитные линии. Проблема практической реализации такой нетрадиционной наземной контурной энергетики состоит в решении двух условий:
1. В необходимости правильной ориентации этих генераторных контуров средних широтах перпендикулярно геомагнитным силовым линиям и соответствующих устройств;
2. В магнитном экранировании обратного проводника этого замкнутого контура для исключения наведения в нем эдс от ГМПЗ.

В случае выполнения этих двух условий вполне реально получать электроэнергию в них путем электромеханического преобразования огромной кинетической энергии вращения планеты посредством униполярной электромагнитной индукции.

Для этого их необходимо размещать этот частично экранированный двойной токовый контур, перпендикулярно силовым геомагнитным линиям, т.е. с ориентацией плоскости этого контура в направлении восток-запад, поскольку силовые геомагнитные линии в средних широтах идут практически параллельно поверхности планеты.

Варианты выполнения и размещения геомагнитных контуров на планете

Эти искусственные генераторные электропроводные контура могут быть самых разных размеров и конструкций. Например, их можно выполнить в виде полых металлических труб, заливаемый водою, то одновременно от электротермического нагрева этих треб наведенными индукционными токами можно получить и тепловую энергию и горячую воду и пар. Регулирование электрической мощности осуществляем изменением сопротивления нагрузок, включенной в эти контура, или углом поворота контура.

Вполне пригодятся в качестве устройств контурной гэеомагнитоэлектроэнергетики, особенно в начальной период их внедрения и реализации, правильно спроектированные линии электропередач и даже магистральные трубопроводы.

Конструирование, проектирование и изготовление таких необычных и простых контурных геомагнитных электростанций не вызовет больших трудностей , потому что все основные параметры геомагнитного поля и самой планеты давно известны, и накоплен опыт проектирования униполярных
электромашин.

Перспективы и предельные мощности контурной геомагнитной энергетики

Поскольку кинетическая энергия вращения планеты во многие миллиарды раз больше всей вырабатываемой электроэнергии цивилизацией, то суммарная мощность такой контурной геомагнитной энергетики может в принципе быть огромной.

Поэтому в перспективе такая контурная геоэлектроэнергетика может покрыть практически все текущие потребности цивилизации в электроэнергии без угрозы ощутимого торможения осевого вращения планеты. Усиление эффекта естественной генерации электроэнергии в искусственных контурах возможно путем размещения их в зонах магнитных аномалий планеты.

Характеристики и свойства магнитного пола. Проявления магнитного поля в жизни

Давайте вместе разбираться в том, что такое магнитное поле. Ведь многие люди живут в этом поле всю жизнь и даже не задумываются о нем. Пора это исправить!

Магнитное поле

Магнитное поле – особый вид материи. Оно проявляется в действии на движущиеся электрические заряды и тела, которые обладают собственным магнитным моментом (постоянные магниты).

Важно: на неподвижные заряды магнитное поле не действует! Создается магнитное поле также движущимися электрическими зарядами, либо изменяющимся во времени электрическим полем, либо магнитными моментами электронов в атомах. То есть любой провод, по которому течет ток, становится также и магнитом!

 

Магнит

 

Магнит – тело, обладающее собственным магнитным полем.

У магнита есть полюса, называемые северным и южным. Обозначения “северный” и “южный” даны лишь для удобства (как “плюс” и “минус” в электричестве).

Магнитное поле изображается посредством силовых магнитных линий. Силовые линии непрерывны и замкнуты, а их направление всегда совпадает с направлением действия сил поля. Если вокруг постоянного магнита рассыпать металлическую стружку, частицы металла покажут наглядную картину силовых линий магнитного поля, выходящих из северного и входящих в южный полюс. Графическая характеристика магнитного поля – силовые линии.

 

Картина магнитного поля

 

Характеристики магнитного поля

Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток и магнитная проницаемость. Но давайте обо всем по порядку.

Сразу отметим, что все единицы измерения приводятся в системе СИ.

Магнитная индукция B – векторная физическая величина, являющаяся основной силовой характеристикой магнитного поля. Обозначается буквой B. Единица измерения магнитной индукции – Тесла (Тл).

Магнитная индукция показывает, насколько сильно поле, определяя силу, с которой оно действует на заряд. Данная сила называется силой Лоренца.

Здесь q – заряд, v – его скорость в магнитном поле, B – индукция, F – сила Лоренца, с которой поле действует на заряд.

Магнитный поток Ф –  физическая величина, равная произведению магнитной индукции на площадь контура и косинус между вектором индукции и нормалью к плоскости контура, через который проходит поток. Магнитный поток – скалярная характеристика магнитного поля.

Можно сказать, что магнитный поток характеризует количество линий магнитной индукции, пронизывающих единицу площади. Магнитный поток измеряется в Веберах (Вб).

 

Магнитный поток

 

Магнитная проницаемость – коэффициент, определяющий магнитные свойства среды. Одним из параметров, от которых зависит магнитная индукция поля, является магнитная проницаемость.

Магнитное поле Земли

Наша планета на протяжении нескольких миллиардов лет является огромным магнитом. Индукция магнитного поля Земли изменяется в зависимости от координат. На экваторе она равна примерно 3,1 на 10 в минус пятой степени Тесла. К тому же существуют магнитные аномалии, где значение и направление поля существенно отличаются от соседних областей. Одни из самых крупных магнитных аномалий на планете – Курская и Бразильская магнитные аномалии.

Происхождение магнитного поля Земли до сих пор остается загадкой для ученых. Предполагается, что источником поля является жидкое металлическое ядро Земли.  Ядро движется, значит, движется расплавленный железо-никелевый сплав, а движение заряженных частиц – это и есть электрический ток, порождающий магнитное поле. Проблема в том, что эта теория (геодинамо) не объясняет того, как поле сохраняется устойчивым.

 

Магнитное поле земли

 

Земля – огромный магнитный диполь. Магнитные полюса не совпадают с географическими, хотя и находятся в непосредственной близости. Более того, магнитные полюса Земли движутся. Их смещение регистрируется с 1885 года. Например, за последние сто лет магнитный полюс в Южном полушарии сместился почти на 900 километров и сейчас находится в Южном океане. Полюс арктического полушария движется через Северный Ледовитый океан к Восточно-Сибирской магнитной аномалии, скорость его передвижения (по данным 2004 года) составила около 60 километров в год. Сейчас наблюдается ускорение движения полюсов – в среднем скорость растет на 3 километра в год.

Каково значение магнитного поля Земли для нас? В первую очередь магнитное поле Земли защищает планету от космических лучей и солнечного ветра. Заряженные частицы из далекого космоса не падают прямо на землю, а отклоняются гигантским магнитом и движутся вдоль его силовых линий. Таким образом, все живое оказывается защищенным от пагубной радиации.

 

Магнитное поле Земли

 

За историю Земли происходило несколько инверсий (смен) магнитных полюсов. Инверсия полюсов – это когда они меняются местами. Последний раз это явление произошло около 800 тысяч лет назад, а всего геомагнитных инверсий в истории Земли было более 400. Некоторые ученые полагают, что с учетом наблюдающегося ускорения движения магнитных полюсов следующей инверсии полюсов следует ожидать в ближайшие пару тысяч лет.

К счастью, в нашем веке смены полюсов пока не ожидается. А значит, можно думать о приятном и наслаждаться жизнью в старом добром постоянном поле Земли, рассмотрев основные свойства и характеристики магнитного поля. А чтобы Вы могли это делать, существуют наши авторы, которым можно с уверенностью в успехе поручить часть учебных хлопот! Курсовая работа международное и национальное право и другие типы работ вы можете заказать по ссылке.

Типичные величины (практические величины) индукции магнитного поля некоторых реальных объектов в теслах (Т) и гауссах (Гс)

	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Индукция магнитного поля  / / Типичные величины (практические величины) индукции магнитного поля некоторых реальных объектов в теслах (Т) и гауссах (Гс) Поделиться:    Типичные величины (практические величины) индукции магнитного поля некоторых реальных объектов в теслах (Т) и гауссах (Гс) Объект (СИ, Т) (СГС, Гс) Наименьшая величина в магнитоэкранируемой комнате 10-14 10-10 Межзвездное пространство 10-10 10-06 Магнитное поле Земли 5*10-05 0,5 Небольшой магнит (феррит) 0,01 100 Магнитное поле солнечного пятна 0,15 1500 Небольшой магнит (Nd-Fe-B) 0,2 2000 Большой электромагнит 1,5 15 000 Сильный лабораторный магнит 10 100 000 Поверхность нейтронной звезды 108 1012 Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Магнитное поле Земли

Магнитосфера защищает поверхность Земли от заряженных частиц солнечного ветра и генерируется электрическими токами, расположенными во многих различных частях Земли. Он сжимается на дневной (солнечной) стороне из-за силы приходящих частиц и расширяется на ночной стороне. (Изображение не в масштабе.) Разница между магнитным севером и «истинным» севером.

Магнитное поле Земли (и поверхностное магнитное поле ) приблизительно представляет собой магнитный диполь с S-полюсом магнитного поля вблизи географического северного полюса Земли (см. Северный магнитный полюс) и другим северным полюсом магнитного поля рядом с географическим географическим полюсом Земли. южный полюс (см. Южный магнитный полюс).Благодаря этому компас можно использовать для навигации. Причину возникновения поля можно объяснить теорией динамо. Магнитное поле распространяется бесконечно, но ослабевает по мере удаления от источника. Магнитное поле Земли, также называемое геомагнитным полем , которое эффективно распространяется на несколько десятков тысяч километров в космос, формирует магнитосферу Земли. Палеомагнитное исследование австралийского красного дацита и подушечного базальта оценило возраст магнитного поля как минимум 3,5 миллиарда лет. ^{[1] [2]}

Предметное значение

Моделирование взаимодействия магнитного поля Земли с межпланетным магнитным полем.

Земля в значительной степени защищена от солнечного ветра, потока энергичных заряженных частиц, исходящих от Солнца, своим магнитным полем, которое отклоняет большинство заряженных частиц. Некоторые из заряженных частиц солнечного ветра находятся в ловушке и в радиационном поясе Ван Аллена.Меньшему количеству частиц солнечного ветра удается перемещаться, как по линии передачи электромагнитной энергии, в верхние слои атмосферы и ионосферу Земли в зонах полярных сияний. Единственный раз, когда солнечный ветер наблюдается на Земле, – это когда он достаточно силен, чтобы вызывать такие явления, как полярное сияние и геомагнитные бури. Яркие полярные сияния сильно нагревают ионосферу, заставляя ее плазму расширяться в магнитосферу, увеличивая размер плазменной геосферы и вызывая утечку атмосферного вещества в солнечный ветер.Геомагнитные бури возникают, когда давление плазмы, содержащейся внутри магнитосферы, достаточно велико, чтобы раздуваться и тем самым искажать геомагнитное поле.

Солнечный ветер отвечает за общую форму магнитосферы Земли, и колебания ее скорости, плотности, направления и увлекаемого магнитного поля сильно влияют на локальную космическую среду Земли. Например, уровни ионизирующего излучения и радиопомех могут варьироваться от сотен до тысяч раз; а форма и расположение магнитопаузы и головной ударной волны перед ней могут изменяться на несколько радиусов Земли, подвергая геосинхронные спутники прямому солнечному ветру.Эти явления собирательно называются космической погодой. Механизм атмосферного разрыва вызван захватом газа пузырьками магнитного поля, которые срываются солнечными ветрами. ^[3] Изменения напряженности магнитного поля коррелировали с изменением количества осадков в тропиках. ^[4]

Магнитные полюса и магнитный диполь

Основные статьи: Северный магнитный полюс и Южный магнитный полюс Магнитное склонение от истинного севера в 1700

Положение магнитных полюсов можно определить как минимум двумя способами ^[5] .

Часто магнитный (наклонный) полюс рассматривается как точка на поверхности Земли, где магнитное поле полностью вертикально. Другими словами, угол наклона поля Земли составляет 90 ° на северном магнитном полюсе и -90 ° на южном магнитном полюсе. На магнитном полюсе компас, удерживаемый в горизонтальной плоскости, указывает случайным образом, в то время как в противном случае он указывает почти на северный магнитный полюс или от Южного магнитного полюса, хотя существуют местные отклонения. Два полюса перемещаются независимо друг от друга и не находятся в прямо противоположных положениях на земном шаре.Магнитный полюс падения может быстро перемещаться, для Северного магнитного полюса ^[6] проводились наблюдения до 40 км в год.

Магнитное поле Земли можно точно описать полем магнитного диполя, расположенного рядом с центром Земли. Ориентация диполя определяется осью. Два положения, в которых ось диполя, которая лучше всего соответствует геомагнитному полю, пересекает поверхность Земли, называются Северным и Южным геомагнитными полюсами. Для наилучшего соответствия диполь, представляющий геомагнитное поле, должен быть размещен примерно в 500 км от центра Земли.Это заставляет внутренний радиационный пояс опускаться ниже в южной части Атлантического океана, где поверхностное поле является самым слабым, создавая то, что называется южноатлантической аномалией.

Если бы магнитное поле Земли было абсолютно дипольным, геомагнитный и магнитный полюса падения совпадали. Однако важные недиполярные члены в точном описании геомагнитного поля приводят к тому, что положения двух типов полюсов находятся в разных местах.

Характеристики поля

Напряженность поля у поверхности Земли составляет менее 30 микротеслов (0.3 гаусса) на территории, включающей большую часть Южной Америки и Южной Африки, до более чем 60 микротеслов (0,6 гаусс) вокруг магнитных полюсов в северной Канаде и на юге Австралии, а также в части Сибири. Средняя напряженность магнитного поля во внешнем ядре Земли составила 25 Гаусс, что в 50 раз сильнее, чем магнитное поле на поверхности. ^{[9] [10]}

Поле аналогично полю стержневого магнита. Магнитное поле Земли в основном вызвано электрическими токами в жидком внешнем ядре.Ядро Земли горячее, чем 1043 К, температура точки Кюри, выше которой ориентация спинов в железе становится случайной. Такая рандомизация приводит к потере намагниченности вещества.

Конвекция расплавленного железа во внешнем жидком ядре, наряду с эффектом Кориолиса, вызванным общим вращением планеты, имеет тенденцию организовывать эти «электрические токи» в валки, выровненные вдоль полярной оси север-юг. Когда проводящая жидкость течет через существующее магнитное поле, индуцируются электрические токи, которые, в свою очередь, создают другое магнитное поле.Когда это магнитное поле усиливает исходное магнитное поле, создается динамо-машина, которая поддерживает себя. Это называется теорией динамо, и она объясняет, как поддерживается магнитное поле Земли.

Еще одна особенность, которая магнитно отличает Землю от стержневого магнита, – это ее магнитосфера. На больших расстояниях от планеты преобладает поверхностное магнитное поле. Электрические токи, индуцированные в ионосфере, также создают магнитные поля. Такое поле всегда создается вблизи того места, где атмосфера находится ближе всего к Солнцу, вызывая ежедневные изменения, которые могут отклонять поверхностные магнитные поля на величину до одного градуса.Типичные суточные колебания напряженности поля составляют около 25 нанотесла (нТл) (т.е. ~ 1: 2 000), с вариациями в течение нескольких секунд, как правило, около 1 нТл (т.е. ~ 1: 50 000). ^[11]

Вариации магнитного поля

Геомагнитные вариации с момента последнего обращения.

Токи в ядре Земли, создающие ее магнитное поле, возникли по крайней мере 3 450 миллионов лет назад. ^{[12] [13]}

Магнитометры обнаруживают мельчайшие отклонения в магнитном поле Земли, вызванные железными артефактами, печами, некоторыми типами каменных построек и даже канавами и мусором в археологической геофизике.С помощью магнитных инструментов, адаптированных на основе бортовых детекторов магнитных аномалий, разработанных во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок, были нанесены на карту магнитные вариации на дне океана. Базальт – богатая железом вулканическая порода, составляющая дно океана – содержит сильно магнитный минерал (магнетит) и может локально искажать показания компаса. Искажение было признано исландскими мореплавателями еще в конце 18 века. Что еще более важно, поскольку присутствие магнетита придает базальту измеримые магнитные свойства, эти магнитные вариации предоставили еще один способ изучения глубоководного дна океана.Когда вновь образованная порода охлаждается, такие магнитные материалы регистрируют магнитное поле Земли.

Часто магнитосфера Земли поражается солнечными вспышками, вызывающими геомагнитные бури, вызывающие проявления полярных сияний. Кратковременная нестабильность магнитного поля измеряется с помощью K-индекса.

Недавно в магнитном поле были обнаружены утечки, которые взаимодействуют с солнечным ветром Солнца способом, противоположным первоначальной гипотезе. Во время солнечных бурь это может привести к крупномасштабным отключениям электроэнергии и сбоям в работе искусственных спутников. ^[14]

См. Также Магнитная аномалия

Инверсия магнитного поля

Основная статья: Геомагнитная инверсия

Основываясь на изучении лавовых потоков базальта во всем мире, было предложено, что магнитное поле Земли меняет направление на противоположное. с интервалами от десятков тысяч до многих миллионов лет, со средним интервалом примерно 300 000 лет. ^[15] Однако последнее такое событие, получившее название инверсия Брюнес – Матуяма, произошло примерно 780 000 лет назад.

Нет четкой теории относительно того, как могли произойти геомагнитные инверсии. Некоторые ученые создали модели ядра Земли, в которых магнитное поле лишь квазистабильно, а полюса могут самопроизвольно перемещаться из одной ориентации в другую в течение от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Другие ученые предполагают, что геодинамо сначала отключается самопроизвольно или из-за какого-то внешнего воздействия, такого как удар кометы, а затем перезапускается с магнитным «северным» полюсом, указывающим либо на север, либо на юг.Внешние события вряд ли будут обычными причинами инверсий магнитного поля из-за отсутствия корреляции между возрастом ударных кратеров и временем инверсий. Независимо от причины, когда магнитный полюс переключается из одного полушария в другое, это называется инверсией, тогда как временные изменения наклона диполя, которые перемещают ось диполя через экватор, а затем возвращаются к исходной полярности, известны как отклонения.

Исследования потоков лавы на горе Стинс, штат Орегон, показывают, что магнитное поле могло смещаться со скоростью до 6 градусов в день в какой-то момент истории Земли, что значительно усложняет популярное понимание того, как работает магнитное поле Земли. . ^[16]

Палеомагнитные исследования, подобные этим, обычно состоят из измерений остаточной намагниченности вулканических пород. Осадки, отложенные на дне океана, ориентируются в соответствии с местным магнитным полем, сигнал, который может быть записан по мере их затвердевания. Хотя залежи магматических пород в основном парамагнитны, они действительно содержат следы ферри- и антиферромагнитных материалов в виде оксидов железа, что дает им способность обладать остаточной намагниченностью.Фактически, эта характеристика довольно часто встречается во многих других типах горных пород и отложений, обнаруженных по всему миру. Одним из наиболее распространенных оксидов, обнаруживаемых в природных отложениях горных пород, является магнетит.

В качестве примера того, как это свойство магматических пород позволяет нам определить, что поле Земли в прошлом менялось, рассмотрим измерения магнетизма на океанских хребтах. Прежде чем магма выйдет из мантии через трещину, она имеет чрезвычайно высокую температуру, превышающую температуру Кюри любого закиси железа, который она может содержать.Лава начинает остывать и затвердевать, когда попадает в океан, позволяя этим оксидам железа в конечном итоге восстановить свои магнитные свойства, в частности, способность удерживать остаточную намагниченность. Если предположить, что единственное магнитное поле, присутствующее в этих местах, связано с самой Землей, эта затвердевшая порода становится намагниченной в направлении геомагнитного поля. Несмотря на то, что напряженность поля довольно мала, а содержание железа в типичных образцах горных пород невелико, относительно небольшая остаточная намагниченность образцов находится в пределах разрешающей способности современных магнитометров.Затем можно измерить возраст и намагниченность застывших образцов лавы, чтобы определить ориентацию геомагнитного поля в древние эпохи.

Обнаружение магнитного поля

Отклонения модели магнитного поля от данных измерений, данных, созданных спутниками с чувствительными магнитометрами

Напряженность магнитного поля Земли была измерена Карлом Фридрихом Гауссом в 1835 году и с тех пор неоднократно измерялась, показывая относительное ослабление около 10% за последние 150 лет. ^[17] Спутник Magsat и более поздние спутники использовали 3-осевые векторные магнитометры для исследования трехмерной структуры магнитного поля Земли. Более поздний спутник Эрстеда позволил провести сравнение, показывающее динамическое геодинамо в действии, которое, по-видимому, порождает альтернативный полюс под Атлантическим океаном к западу от Южной Африки. ^[18]

Правительства иногда используют подразделения, специализирующиеся на измерении магнитного поля Земли. Это геомагнитные обсерватории, обычно входящие в состав национальной геологической службы, например, обсерватория Эскдалемуир Британской геологической службы.Такие обсерватории могут измерять и прогнозировать магнитные условия, которые иногда влияют на связь, электроэнергию и другую деятельность человека. (См. Магнитную бурю.)

Международная сеть магнитных обсерваторий в реальном времени, включающая более 100 взаимосвязанных геомагнитных обсерваторий по всему миру, с 1991 года регистрирует магнитное поле Земли.

Военные определяют характеристики местного геомагнитного поля по порядку. для обнаружения аномалий на естественном фоне, которые могут быть вызваны значительным металлическим объектом, например, затопленной подводной лодкой.Как правило, эти детекторы магнитных аномалий используются в самолетах, таких как британский Nimrod, или буксируются в качестве инструмента или набора инструментов с надводных кораблей.

В коммерческих целях геофизические разведочные компании также используют магнитные детекторы для выявления естественных аномалий рудных тел, таких как Курская магнитная аномалия.

Животные, включая птиц и черепах, могут обнаруживать магнитное поле Земли и использовать это поле для навигации во время миграции. ^[19] Коровы и дикие олени склонны выстраивать свои тела с севера на юг во время отдыха, но не тогда, когда животные находятся под высоковольтными линиями электропередачи, что заставляет исследователей полагать, что причиной этого является магнетизм. Дайсон, П.Дж. (2009). «Биология: электрические коровы». Природа 458 (7237): 389. DOI: 10.1038 / 458389a. PMID 19325587.

Внешние ссылки

• Уильям Дж. Брод, Будет ли компас указывать на юг? . New York Times, 13 июля 2004 г.
• John Roach, Почему меняется магнитное поле Земли? . National Geographic, 27 сентября 2004 г.
• Когда север идет на юг . Проекты в области научных вычислений, 1996.
• Трехмерный имитатор заряженных частиц в магнитном поле Земли . Инструмент, предназначенный для трехмерного моделирования заряженных частиц в магнитосфере. [Требуется подключаемый модуль VRML]
• Великий Магнит, Земля , История открытия магнитного поля Земли Дэвидом П. Стерном.
• Исследование магнитосферы Земли , Образовательный веб-сайт Дэвида П. Стерна и Маурисио Передо

Создание карты магнитного поля Земли · Границы для молодых умов

Абстракция

Земля имеет твердое внутреннее ядро ​​и жидкое внешнее ядро, оба из которых сделаны из железа и никеля.По металлу проходит электрический ток, который питается от движения жидкости. Электрический ток создает магнитное поле, которое распространяется от ядра на поверхность Земли и за ее пределы. Ожидается, что магнитное поле, сформированное ядром Земли, будет выровнено с осью вращения, но оно немного отклоняется по причинам, которые не совсем понятны. Стрелка компаса обычно указывает не на истинный север (ось вращения Земли), а на магнитный северный полюс. Угол между истинным севером и магнитным севером в любом конкретном месте на Земле называется углом склонения.Карты угла склонения очень сложны, и из-за потока внешнего ядра положение магнитного севера смещается во времени.

Введение

Внешнее ядро ​​Земли

Планету Земля можно разделить на четыре слоя: твердое внутреннее ядро ​​в центре, жидкое внешнее ядро ​​, , каменистую мантию и кору на поверхности, на которой мы живем. Ядро Земли имеет ширину около 6800 км и начинается примерно на полпути к центру планеты (рис. 1b).Он на девять десятых состоит из железа и никеля [1]. Внутреннее ядро ​​размером с Луну. Он очень горячий (> 5000 ° C) и твердый из-за чрезвычайно высокого давления, создаваемого весом материала над ним.

• Рис. 1 – (a) Иллюстрация силовых линий магнитного поля от простого стержневого магнита, аналогичного магнитному полю Земли.
• Как и Земля, южный полюс (обозначенный буквой «S») на самом деле находится в северном полушарии. (b) Ядро Земли видно в центре планеты.Скалистая мантия и кора на этом снимке прозрачны. Внешнее ядро ​​показано оранжевым цветом, а внутреннее ядро ​​показано более темной сферой в центре. Магнитное поле (синие линии) создается во внешнем сердечнике. Справа – вид художника на магнитный спутник Swarm, который чувствует изменение направления компаса, когда он летит через магнитное поле Земли по своей орбите (серая линия). ^© ESA / ATG Medialab. Рисунок 1a, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Earth’s_mintage_field_pole.svg

Еще дальше от центра Земли находится жидкое внешнее ядро ​​размером с Марс. Металл все еще очень горячий (> 3000 ° C), но, несмотря на высокое давление, внешнее ядро ​​на самом деле очень жидкое, так как тепло преодолевает влияние давления. Внешнее ядро ​​течет так же легко, как вода на поверхности Земли. Это означает, что металл постоянно движется и течет, как океаны. Подобно тому, что происходит, когда вы быстро размешиваете чашку чая, быстрое вращение Земли один раз в день заставляет жидкость во внешнем ядре тоже вращаться.

Ядро пытается остыть. Однако каменистая мантия между ядром и поверхностью действует как покров, не позволяя ядру остыть слишком быстро. Ядро пытается найти другие способы избавиться от избыточного тепла и энергии. Один из способов сделать это – создать магнитное поле. Магнитное поле может проходить до поверхности Земли, позволяя ядру выделять небольшое количество энергии.

Электричество создает магнитное поле

Магнетизм и электричество физически связаны – вы обычно получаете одно, когда создается другое, и это также происходит внутри ядра.Жидкий металл сердечника слишком горячий для постоянного магнита, такого как магнит на холодильник, но это электропроводящий материал , как медная проволока. Подобно проводам в вашем доме, жидкое ядро ​​пропускает очень большой электрический ток, который, в свою очередь, создает сильное магнитное поле.

Электричество создается за счет движения жидкого металла, подобно ветряной турбине, которая создает электричество из движения лопастей. Электричество течет вокруг экватора планеты по очень большой петле и создает сильное магнитное поле, выходящее за пределы внешнего ядра.Магнитное поле проходит до поверхности Земли и выходит в космос.

Он создает магнитное поле в форме стержня в форме магнита (рис. 1а). Магнитное поле распространяется в космос, образуя «пузырь», в котором находится Земля. Этот магнитный пузырь защищает атмосферу планеты от магнитного поля Солнца, которое в противном случае лишило бы атмосферу Земли за миллиарды лет.

Способ создания магнитного поля Земли очень сложен и не совсем понятен сегодняшним ученым.Считается, что петля электрического тока в сердечнике не образует идеального круга, проходящего вокруг экватора, поэтому магнитное поле на самом деле несколько «наклонено» примерно на 11 ° от оси вращения Земли. Сила электрического тока также изменяется со временем, что приводит к изменению магнитного поля на поверхности Земли. Наконец, поток жидкого металла «увлекает» магнитное поле на запад. Все эти различные процессы в совокупности делают магнитное поле очень сложным, и трудно предсказать, как оно изменяется с течением времени.Примерно четыре раза каждые миллион лет магнитное поле меняется на противоположное, когда полюса «переворачиваются», хотя для этого требуются тысячи лет.

Магнитное поле на поверхности Земли

Хотя общая форма магнитного поля Земли похожа на простой стержневой магнит, когда вы смотрите на магнитное поле в деталях, все становится намного сложнее. Обычно стрелка компаса указывает приблизительно на север, но не на истинный север (точку, вокруг которой вращается Земля).Угол между истинным севером и направлением стрелки компаса называется , склонением . Стрелка компаса указывает на место, называемое магнитным северным полюсом .

Магнитное поле очень полезно для навигации. Китайцы использовали базовые компасы еще в 1100-х годах, чтобы определять направление. Первую карту сделал Эдмунд Галлей, прославившийся кометой Галлея, для использования кораблями, плывущими по Атлантическому океану в 1699 году. Он понял, что магнитное поле постоянно меняется, и предположил, что в центре Земли есть слой жидкости.Северный магнитный полюс был открыт Джеймсом Клерком Россом в 1831 году в Канаде. Однако, что еще больше усложняет ситуацию, магнитный северный полюс не остается на одном месте, а вместо этого все время перемещается из-за потока внешнего ядра.

В настоящее время (в 2019 году) северный магнитный полюс все еще находится на севере Канады, но он движется со скоростью около 50 км в год и пересечет север России где-то в следующем десятилетии. На рисунке 2 показано расположение Северного и Южного магнитных полюсов с 1900 по 2020 годы.Обратите внимание, как быстро двигался Северный полюс с 2000 года, в то время как Южный полюс не сильно сдвинулся по сравнению с этим.

• Рис. 2. Расположение магнитных полюсов показано каждые пять лет (красные точки) с 1900 по 2020 год для северного магнитного полюса (a) и южного магнитного полюса (b) .
• Обратите внимание, что с 1900 года северный магнитный полюс переместился намного дальше и быстрее, чем южный магнитный полюс.

Создание карты

Теоретически составить карту магнитного поля достаточно просто.Все, что вам нужно, это устройство GPS (например, смартфон), чтобы определить ваше точное местоположение и помочь вам определить направление на истинный север. Вам также понадобится компас. Во-первых, используйте GPS, чтобы определить направление на истинный север. Это можно сделать, поместив две палки в землю вдоль линии постоянной долготы. Встаньте между палками и определите угол между стрелкой компаса и истинной линией севера, которую вы провели с помощью двух палок. Поздравляем, вы измерили склонение! Чтобы составить карту, повторите это измерение в другом месте и в другом.Сделайте это несколько миллионов раз по всему миру, включая океаны и пустыни, и ваша работа будет завершена … по крайней мере, на несколько лет, пока магнитный Север не сдвинется. Очевидно, что это невозможно для человека, но для спутника это возможно.

С 1999 года было три европейских спутника для очень точных измерений магнитного поля Земли. На рисунке 1b показано, как спутник воспринимает магнитное поле, исходящее от внешнего ядра. Нынешнее трио спутников, получившее название Swarm, летает на высоте от 450 до 500 км над поверхностью Земли и движется со скоростью 8 км в секунду.Им требуется около 90 минут, чтобы облететь Землю, и они совершают 15 оборотов в день. Через 4 месяца они производят достаточно измерений по всему миру, чтобы создать карту [2].

Измерения спутников собираются в компьютер, где математический процесс, называемый инверсией, используется для создания карты (или снимка) магнитного поля в фиксированный момент времени. На рисунке 3 показана карта угла склонения на январь 2019 года, показывающая, насколько сложным является магнитное поле на самом деле.

• Рисунок 3 – Угол Склонение за 2019 год (в градусах), из модели геомагнитного Международного опорного поля (IGRF-12).
• Цвета показывают угол между Магнитным Севером и Истинным Севером. Белые области – это места, где компас указывает почти точно на север. Синие цвета показывают регионы, где компас указывает к западу от истинного севера, а красные цвета показывают, где компас указывает к востоку от истинного севера. Вы можете увидеть очень сложную картину углов склонения по всему миру [3].

Поскольку изменение магнитного поля не предсказуемо дольше 10 лет, эти карты магнитного поля регулярно обновляются каждые 5 лет.Некоторые карты создаются бесплатно группой ученых со всего мира, и известны как Международный геомагнитного справочном поле или IGRF [3]. Создание хорошей карты требует больших усилий и требует нескольких месяцев работы. Последняя версия была выпущена в 2015 году, а следующая будет готова к 2020 году.

Магнитная карта на вашем смартфоне

Вы, вероятно, больше всего знакомы с использованием магнитного поля Земли для навигации – подумайте о кораблях, плывущих по океану, или о людях, идущих по горам.Однако, если вы когда-либо использовали карту на смартфоне, чтобы найти, куда хотите отправиться, то вы также использовали карту магнитного поля Земли.

Когда вы открываете приложение карты, ваше местоположение обычно отображается в виде маленькой точки со стрелкой или треугольником, указывающим направление, в котором вы смотрите. Смартфоны используют встроенный цифровой компас для определения направления магнитного севера. Однако, поскольку карты выровнены по истинному северу, программное обеспечение телефона должно корректировать разницу склонения.Телефон использует ваше местоположение по GPS для определения правильного угла по карте склонений, например IGRF. Из рисунка 3 видно, что в некоторых частях света этот угол может достигать 45 °.

Заключение

Создание карт магнитного поля Земли – сложный процесс, который необходимо повторять не реже одного раза в 5 лет, чтобы карты оставались актуальными. Карты могут рассказать нам о внешнем ядре Земли, и они также полезны для многих практических приложений, которые вы, вероятно, испытали, например, для навигации по городу с помощью смартфона.

Глоссарий

Внешнее ядро ​​: ↑ Слой жидкого металла внутри Земли, начинающийся примерно на полпути к центру.

Электропроводящий материал : ↑ Материал, который позволяет электричеству легко проходить через него.

Склонение : ↑ Угол между магнитным севером и истинным севером.

Магнитный север : ↑ Точка на поверхности Земли, где магнитное поле направлено прямо к центру Земли.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

---

Список литературы

[1] ↑ Lowrie, W. 2007. Основы геофизики, 2-е изд. . Кембридж: Издательство Кембриджского университета.

[2] ↑ Олсен, Н., Юло, Г., Лесур, В., Финли, К. К., Бегган, К., Чуллиат А. и др. 2015. Модель начального поля Swarm для геомагнитного поля 2014 года. Geophys. Res. Lett . 42: 1092–8. DOI: 10.1002 / 2014GL062659

[3] ↑ Thébault, E., Finlay, C. C., Beggan, C. D., Alken, P., Aubert, J., Barrois, O., et al. 2015. Международного геомагнитное поле ссылки (IGRF): поколение 12. Земля Планеты Космос 67:79. DOI: 10.1186 / s40623-015-0228-9

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли похоже на стержневой магнит наклонен на 11 градусов от ось вращения Земной шар.Проблема с этой картинкой заключается в том, что температура Кюри железо около 770 С. Ядро Земли горячее, чем это, и, следовательно, не намагничен. Так как же Земля получила свое магнитное поле?

Магнитные поля окружают электрические токи, поэтому мы предполагаем, что циркулирующие электрические токи в расплавленном металлическом ядре Земли являются источником магнитного поля. Токовая петля дает поле, подобное земному. Величина магнитного поля, измеренная на поверхности Земли, составляет около половины Гаусса и падает в сторону Земли в северном полушарии.Величина колеблется по поверхности Земли в пределах от 0,3 до 0,6 Гаусса.

Магнитное поле Земли объясняется динамо-эффектом циркулирующего электрического тока, но оно не является постоянным по направлению. Образцы горных пород разного возраста в одинаковых местах имеют разное направление постоянной намагниченности. Сообщалось о 171 инверсии магнитного поля за последние 71 миллион лет.

Хотя детали динамо-эффекта подробно не известны, вращение Земли играет роль в генерировании токов, которые, как предполагается, являются источником магнитного поля. Маринер 2 обнаружил, что Венера не имеет такого магнитного поля, хотя содержание железа в ее ядре должно быть таким же, как и на Земле. Период вращения Венеры в 243 земных дня слишком медленный, чтобы вызвать эффект динамо.

Взаимодействие магнитного поля Земли с частицами солнечного ветра создает условия для явлений полярных сияний вблизи полюсов.

Северный полюс стрелки компаса – это северный магнитный полюс. Его привлекает географический Северный полюс, который является южным магнитным полюсом (притягиваются противоположные магнитные полюса).

9.3 Магнитное поле Земли – Физическая геология

Глава 9 Внутренние части Земли

Тепло также передается от твердого внутреннего ядра к жидкому внешнему ядру, что приводит к конвекции жидкого железа внешнего ядра.Поскольку железо является металлом и проводит электричество (даже в расплавленном состоянии), его движение создает магнитное поле.

Магнитное поле Земли определяется Северным и Южным полюсами, которые обычно совпадают с осью вращения (рис. 9.13). Магнитные силовые линии текут на Землю в северном полушарии и выходят из Земли в южном полушарии. Из-за формы силовых линий магнитная сила движется под разными углами к поверхности в разных местах (красные стрелки на Рисунке 9.13). На Северном и Южном полюсах сила вертикальная. В любом месте на экваторе сила горизонтальна, а повсюду между ними магнитная сила находится под некоторым промежуточным углом к ​​поверхности. Как мы увидим в главе 10, различия в этих ориентациях являются важным свидетельством понимания дрейфа континентов как аспекта тектоники плит.

Магнитное поле Земли создается во внешнем ядре за счет конвективного движения жидкого железа, но, как мы обнаружили в главе 8, магнитное поле нестабильно в течение геологического времени.По причинам, которые до конца не изучены, магнитное поле периодически спадает, а затем восстанавливается. Когда он действительно восстанавливается, он может быть ориентирован так, как был до распада, или он может быть ориентирован с обратной полярностью. За последние 250 млн лет произошло несколько сотен инверсий магнитного поля, и их время было совсем не регулярным. Самые короткие из них, которые геологи смогли определить, длились всего несколько тысяч лет, а самые длинные – более 30 миллионов лет в меловом периоде (рис.9.14).

Рис. 9.13. Изображение магнитного поля Земли в виде стержневого магнита, совпадающего с ядром. Южный полюс такого магнита указывает на Северный полюс Земли. Красные стрелки показывают ориентацию магнитного поля в различных точках на поверхности Земли. [SE после: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/ 1/17 / Earths_Mintage_Field_ Confusion.svg]

Exercise 9.3 Что вам говорит ваш магнитный измеритель угла падения?

Обычные компасы указывают только на северный магнитный полюс, но если у вас есть измеритель магнитного угла наклона (или iPhone с соответствующим приложением *), вы также можете измерить угол магнитного поля в вашем местоположении в вертикальном направлении. смысл.Для выполнения этого упражнения не нужно покупать приложение (или iPhone)!

Используя рисунок 9.13 в качестве руководства, опишите, где бы вы были на Земле, если вертикальные углы будут следующими:

Вверх под небольшим углом Параллельно земле

Вертикальная ориентация	Общее местонахождение	Вертикальная ориентация	Общее местонахождение
Прямо вниз
Вниз под крутым углом

* См. Приложение для определения магнитного наклона по адресу: http: // www.hotto.de/mobileapps/iphonemintageinclinationmeter.html

Рис. 9.14. Хронология инверсии магнитного поля за последние 170 млн лет. Первые 5 млн лет магнитной хронологии более подробно показаны на рис. 9.15. [SE после: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/c/c0/Geomintage_polarity_0-169_Ma.svg]

Изменения в магнитном поле Земли были изучены с помощью математической модели, и было показано, что инверсии имеют место, когда модель использовалась для моделирования периода в несколько сотен тысяч лет.Тот факт, что произошли инверсии поля, показывает, что модель является достаточно точным представлением Земли. По словам ведущего автора исследования, Гэри Глатцмайера из Калифорнийского университета в Санта-Круз: «Наше решение показывает, как конвекция во внешнем жидком ядре постоянно пытается обратить поле вспять, но твердое внутреннее ядро ​​препятствует инверсии магнитного поля, потому что поле в внутреннее ядро ​​может измениться только в гораздо более длительном временном масштабе диффузии. Только один раз из многих попыток инверсия оказывается успешной, что, вероятно, является причиной того, что времена между инверсиями поля Земли длинные и распределены случайным образом.Изображение силовых линий магнитного поля Земли в стабильный период и во время переворота показано на рисунке 9.15. Чтобы узнать больше об этих явлениях, посетите сайт Глатцмайера «Геодинамо» по адресу: http://es.ucsc.edu/~glatz/geodynamo.html.

Рис. 9.15. Изображение магнитного поля Земли между инверсиями (слева) и во время инверсии (справа). Линии представляют собой силовые линии магнитного поля: синие, когда поле направлено к центру Земли, и желтые, где оно указывает в сторону. Ось вращения Земли вертикальна, а контур ядра показан в виде белого пунктирного круга.[из: http://en.wikipedia.org/wiki/Geomintage_reversal]

Происхождение магнитного поля Земли остается загадкой | MIT News

Микроскопические минералы, извлеченные из древнего обнажения Джек-Хиллз в Западной Австралии, были предметом интенсивных геологических исследований, поскольку они, похоже, несут на себе следы магнитного поля Земли, существовавшие еще 4,2 миллиарда лет назад. Это почти на 1 миллиард лет раньше, чем предполагалось, когда возникло магнитное поле, и почти во времена образования самой планеты.

Но какой бы интригующей ни была эта история происхождения, команда под руководством Массачусетского технологического института нашла доказательства обратного. В статье, опубликованной сегодня в журнале Science Advances , команда исследователей исследовала кристаллы того же типа, называемые цирконами, которые были извлечены из того же обнажения, и пришла к выводу, что собранные ими цирконы ненадежны в качестве регистраторов древних магнитных полей.

Другими словами, до сих пор не решено, существовало ли магнитное поле Земли раньше, чем 3,5 миллиарда лет назад.

«Нет надежных доказательств существования магнитного поля до 3,5 миллиардов лет назад, и даже если бы поле существовало, было бы очень трудно найти доказательства его существования в цирконах Jack Hills», – говорит Кауэ Борлина, аспирантка. в Департаменте наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (EAPS). «Это важный результат в том смысле, что мы знаем, чего больше не искать».

Борлина – первый автор статьи, в которую также входят профессор EAPS Бенджамин Вайс, главный научный сотрудник Эдуардо Лима и научный сотрудник Джахандар Рамезан из Массачусетского технологического института, а также другие сотрудники из Кембриджского университета, Гарвардского университета, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Университет Алабамы и Принстонский университет.

Возбужденное поле

Считается, что магнитное поле Земли играет важную роль в обеспечении обитаемости планеты. Магнитное поле не только задает направление стрелок компаса, но и действует как своего рода щит, отражающий солнечный ветер, который в противном случае мог бы разъедать атмосферу.

Ученые знают, что сегодня магнитное поле Земли создается за счет затвердевания жидкого железного ядра планеты. Охлаждение и кристаллизация ядра приводит в движение окружающее жидкое железо, создавая мощные электрические токи, которые создают магнитное поле, простирающееся далеко в космос.Это магнитное поле известно как геодинамо.

Многочисленные доказательства показали, что магнитное поле Земли существовало по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад. Однако считается, что ядро ​​планеты начало затвердевать всего 1 миллиард лет назад, а это означает, что магнитное поле должно было быть вызвано каким-то другим механизмом до 1 миллиарда лет назад. Уточнение того, когда именно сформировалось магнитное поле, может помочь ученым с самого начала выяснить, что его сгенерировало.

Борлина говорит, что происхождение магнитного поля Земли может также пролить свет на ранние условия, в которых зародились первые формы жизни на Земле.

«В первый миллиард лет Земли, между 4,4 миллиардами и 3,5 миллиардами лет, именно тогда зарождалась жизнь», – говорит Борлина. «Наличие магнитного поля в то время имеет разные последствия для окружающей среды, в которой на Земле зародилась жизнь. Это мотивация нашей работы ».

«Не могу доверять циркону»

Ученые традиционно использовали минералы в древних породах для определения ориентации и интенсивности магнитного поля Земли во времени.По мере образования и охлаждения горных пород электроны в отдельных зернах могут смещаться в направлении окружающего магнитного поля. Как только горная порода остывает до определенной температуры, известной как температура Кюри, ориентация электронов, так сказать, устанавливается в камне. Ученые могут определить свой возраст и использовать стандартные магнитометры для измерения их ориентации, оценки силы и ориентации магнитного поля Земли в данный момент времени.

С 2001 года Вайс и его группа изучают намагниченность горных пород и зерен циркона в Джек-Хиллз с непростой целью установить, содержат ли они древние записи магнитного поля Земли.

«Цирконы Джек-Хиллз – одни из самых слабомагнитных объектов, изученных в истории палеомагнетизма», – говорит Вайс. «Кроме того, эти цирконы включают самые старые из известных материалов Земли, а это означает, что существует множество геологических событий, которые могли бы сбросить их магнитные записи».

В 2015 году отдельная исследовательская группа, которая также начала изучать цирконы Джек-Хиллз, утверждала, что они нашли доказательства наличия магнитного материала в цирконах, возраст которых составляет 4,2 миллиарда лет – первое свидетельство того, что магнитное поле Земли могло существовать до 3.5 миллиардов лет назад.

Но Борлина отмечает, что команда не подтвердила, действительно ли обнаруженный ими магнитный материал сформировался во время или после образования кристалла циркона 4,2 миллиарда лет назад – цель, которую он и его команда взяли на себя в своей новой статье.

Борлина, Вайс и их коллеги собрали породы на том же обнажении Джек-Хиллз и из этих образцов извлекли 3754 зерна циркона, каждое около 150 микрометров в длину – это примерно ширина человеческого волоса. Используя стандартные методы датирования, они определили возраст каждого зерна циркона, который колебался от 1 миллиарда до 4 лет.2 миллиарда лет.

Около 250 кристаллов были старше 3,5 миллиардов лет. Команда изолировала и визуализировала эти образцы, ища признаки трещин или вторичных материалов, таких как минералы, которые могли отложиться на кристалле или внутри него после того, как он полностью сформировался, и искала доказательства того, что они значительно нагреваются за последние несколько миллиардов. лет с момента их образования. Из этих 250 они идентифицировали только три циркона, которые были относительно свободны от таких примесей и, следовательно, могли содержать подходящие магнитные записи.

Затем команда провела подробные эксперименты с этими тремя цирконами, чтобы определить, какие виды магнитных материалов они могут содержать. В конце концов они определили, что магнитный минерал под названием магнетит присутствует в двух из трех цирконов. Используя квантовый алмазный магнитометр высокого разрешения, команда исследовала поперечные сечения каждого из двух цирконов, чтобы отобразить расположение магнетита в каждом кристалле.

Они обнаружили магнетит, лежащий вдоль трещин или поврежденных зон внутри цирконов.По словам Борлина, такие трещины – это пути, по которым вода и другие элементы попадают внутрь породы. Такие трещины могли пропускать вторичный магнетит, который оседал в кристалле намного позже, чем когда первоначально образовался циркон. В любом случае, говорит Борлина, доказательства очевидны: эти цирконы нельзя использовать в качестве надежных регистраторов магнитного поля Земли.

«Это свидетельство того, что мы не можем доверять этим измерениям циркона для регистрации магнитного поля Земли», – говорит Борлина. «Мы показали это до 3.5 миллиардов лет назад мы до сих пор не знаем, когда возникло магнитное поле Земли ».

«Для меня эти результаты вызывают большие сомнения в способности цирконов Джека Хиллса достоверно регистрировать интенсивность палеомагнитного поля до 3,5 миллиардов лет», – говорит Энди Биггин, профессор палеомагнетизма Ливерпульского университета. не участвовал в исследовании. «Тем не менее, эти дебаты бушуют, как палеомагнитный эквивалент Brexit, с 2015 года, и я был бы очень удивлен, если бы это было последнее слово по этому поводу.Практически невозможно доказать отрицательный результат, и ни методы, ни интерпретации не подлежат сомнению ».

Несмотря на эти новые результаты, Вайс подчеркивает, что предыдущие магнитные анализы этих цирконов все еще очень ценны.

«Команда, которая сообщила о первоначальном магнитном исследовании циркона, заслуживает большой похвалы за попытку решить эту чрезвычайно сложную проблему», – говорит Вайс. «В результате всей работы обеих групп мы теперь намного лучше понимаем, как изучать магнетизм древних геологических материалов.Теперь мы можем начать применять эти знания к другим минеральным зернам и зернам с других планетных тел ».

Это исследование частично поддержано Национальным научным фондом.

геомагнитного поля | Определение, сила и факты

Представление поля

Электрические и магнитные поля создаются фундаментальным свойством материи – электрическим зарядом. Электрические поля создаются зарядами, находящимися в состоянии покоя относительно наблюдателя, тогда как магнитные поля создаются движущимися зарядами.Эти два поля представляют собой разные аспекты электромагнитного поля, которое является силой, заставляющей электрические заряды взаимодействовать. Электрическое поле E в любой точке вокруг распределения заряда определяется как сила на единицу заряда, когда в эту точку помещается положительный испытательный заряд. Для точечных зарядов электрическое поле направлено радиально от положительного заряда в сторону отрицательного заряда.

Магнитное поле создается движущимися зарядами, т. Е. Электрическим током. Магнитная индукция B может быть определена аналогично E как пропорциональная силе на единицу силы полюса, когда испытательный магнитный полюс приближается к источнику намагничивания.Однако чаще его определяют уравнением силы Лоренца. Это уравнение утверждает, что сила, воспринимаемая зарядом q , движущимся со скоростью v, определяется выражением F = q (vx B ).

В этом уравнении жирным шрифтом обозначены векторы (величины, которые имеют как величину, так и направление), а жирным шрифтом обозначены скалярные величины, такие как B , длина вектора B. Символ x указывает на перекрестное произведение (т. Е. Вектор справа углы как к v, так и к B, с длиной v B sin θ).Тета – это угол между векторами v и B. (B обычно называют магнитным полем, несмотря на то, что это название зарезервировано для величины H, которая также используется при изучении магнитных полей). Для простого линейного тока. вокруг тока поле имеет цилиндрическую форму. Смысл поля зависит от направления тока, который определяется как направление движения положительных зарядов. Правило правой руки определяет направление B, утверждая, что оно указывает в направлении пальцев правой руки, когда большой палец указывает в направлении тока.

В Международной системе единиц (СИ) электрическое поле измеряется скоростью изменения потенциала, вольт на метр (В / м). Магнитные поля измеряются в единицах тесла (Тл). Тесла – это большая единица для геофизических наблюдений, и обычно используется меньшая единица, нанотесла (нТл; одна нанотесла равна 10 ⁻⁹ тесла). Нанотесла эквивалентна одной гамме, единице, первоначально определенной как 10 ⁻⁵ гаусс, которая является единицей магнитного поля в системе сантиметр-грамм-секунда.И гаусс, и гамма все еще часто используются в литературе по геомагнетизму, хотя они больше не являются стандартными единицами измерения.

Как электрическое, так и магнитное поля описываются векторами, которые могут быть представлены в различных системах координат, таких как декартова, полярная и сферическая. В декартовой системе вектор раскладывается на три компонента, соответствующих проекциям вектора на три взаимно ортогональных оси, которые обычно обозначаются как x , y , z .В полярных координатах вектор обычно описывается длиной вектора в плоскости x – y , его азимутальным углом в этой плоскости относительно оси x и третьей декартовой компонентой z . В сферических координатах поле описывается длиной вектора полного поля, полярным углом этого вектора относительно оси z и азимутальным углом проекции вектора в плоскости x – y . В исследованиях магнитного поля Земли широко используются все три системы.

Номенклатура, используемая при изучении геомагнетизма для различных компонентов векторного поля, представлена ​​на рисунке. B – векторное магнитное поле, а F – величина или длина B. X , Y и Z – три декартовых компонента поля, обычно измеряемых относительно географической системы координат. X – север, Y – восток, и, завершая правостороннюю систему, Z – вертикально вниз к центру Земли.Величина поля, проецируемого в горизонтальной плоскости, называется H . Эта проекция составляет угол D (для склонения), измеренный положительным с севера на восток. Угол падения, I (для наклона), представляет собой угол, который общий вектор поля составляет по отношению к горизонтальной плоскости, и является положительным для векторов ниже плоскости. Это дополнение к обычному полярному углу сферических координат. (Географический и магнитный север совпадают по «линии агонии».”)

Компоненты вектора магнитной индукции B показаны в трех системах координат: декартовой, полярной и сферической.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Электроэнергия из магнитного поля Земли

3 августа 2016 г. & bullet; Physics 9, 91

Лазейка в результате классического электромагнетизма может позволить простому устройству на поверхности Земли генерировать крошечный электрический ток из магнитного поля планеты.

P. Reid / Univ. Эдинбурга

Отслеживание вращения Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, есть компонент поля, который симметричен относительно этой оси. Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом, будет извлекать энергию из вращения Земли для производства электроэнергии. Вращение Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, есть компонент поля, который симметричен относительно этой оси.Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом … Показать еще

P. Reid / Univ. Эдинбурга

Отслеживание вращения Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, есть компонент поля, который симметричен относительно этой оси. Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом, будет извлекать энергию из вращения Земли для производства электроэнергии. ×

Может показаться, что классическая электромагнитная теория преподнесет немного сюрпризов, но два исследователя утверждают, что один аспект полученной мудрости неверен.Теоретически они показывают, что устройство, пассивно сидящее на поверхности Земли, может генерировать электрический ток за счет взаимодействия с магнитным полем Земли. Мощность предлагаемого устройства будет измеряться в нановаттах, но, в принципе, ее можно увеличить.

Эксперимент столетней давности показал, что если какой-либо электромагнит с цилиндрической симметрией (симметрией стержневого магнита) вращается вокруг своей длинной оси, его магнитное поле не вращается [1]. В магнитном поле Земли есть компонент, симметричный относительно оси вращения (который не совмещен с магнитными полюсами), поэтому согласно этому старому принципу осесимметричный компонент не вращается.Любой неподвижный объект на поверхности Земли проходит через эту составляющую поля, которая постоянна на любой заданной широте.

Другой основной результат электромагнетизма гласит, что электрический ток не будет развиваться внутри проводящего объекта, движущегося через однородное магнитное поле. Заряды внутри материала испытывают боковую силу, которая, в принципе, может производить ток. Но смещения электронов и ядер атомов быстро создают статическое электрическое поле, противодействующее магнитной силе.Равновесие между электрическими и магнитными силами устанавливается быстро, поэтому после небольшой начальной перестройки нет чистого движения заряда.

Этот принцип, кажется, подавляет любую идею о том, что стационарное устройство на поверхности Земли, движущееся с постоянной скоростью через невращающуюся часть поля Земли, может генерировать любую электрическую энергию. Но Крис Чиба из Принстонского университета и Кевин Хэнд из Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния, увидели путь вперед.

Чтобы создать ток в проводнике, им нужно было создать магнитную силу на электронах, которую нельзя было полностью нейтрализовать электрической силой. Используя то, что они называют лазейкой в ​​традиционном аргументе о невозможности, теоретики показывают, что существуют конфигурации магнитных полей, которые нельзя устранить электрически; однако для этих конфигураций требуются особые условия.

Исследователи показывают, что такая конфигурация магнитного поля возможна в проводящей цилиндрической оболочке из материала с необычными магнитными свойствами.Во-первых, они указывают, что (как показали другие) магнитное поле внутри такой оболочки, расположенной на поверхности Земли, скажем, ориентированной вертикально на экваторе, значительно меньше поля снаружи. По мере того, как этот объект пронизывает поле планеты, он постоянно сталкивается с однородным полем Земли и искажает его в некоторую неоднородную конфигурацию, при которой поле подавляется во внутреннем пространстве. Если магнитные свойства материала оболочки препятствуют быстрому искажению входящего поля, то поле никогда не достигнет той конфигурации, в которой оно находилось бы в состоянии покоя.Чиба и Хэнд утверждают, что возникающая магнитная сила не может быть нейтрализована возникающим электрическим полем. Команда показывает, что в этой ситуации электрический ток может течь по определенным замкнутым путям внутри цилиндрической оболочки. Электроды могут подключаться к этому источнику энергии, который, как доказывают Чиба и Хэнд, в конечном итоге исходит из энергии вращения Земли.

Чтобы разработать свое новое устройство, Чибе и Хэнд понадобился проводящий материал с таким необычным магнитным откликом – сложная комбинация.В качестве примера такого материала они обнаружили марганцево-цинковый феррит под названием MN60, который имеет нужные свойства, будучи, по словам Чибы, «плохим проводником, проводимость которого составляет примерно одну десятую проводимости морской воды».

Во многом из-за плохой проводимости мощность, которую прогнозирует команда, мала. Цилиндр длиной 20 см и диаметром 2 см будет генерировать десятки нановатт при десятках микровольт. Чиба думает, что есть способы увеличить эти цифры, но подчеркивает, что первая задача – это экспериментальное испытание, чтобы показать, что механизм действительно работает.

Филип Хьюз, радиоастроном из Мичиганского университета в Анн-Арборе, изучающий магнитогидродинамику астрофизических объектов, говорит, что механизм Чибы и Хэнда «основан на физике звука», но менее оптимистично смотрит на возможность масштабирования. Чиба говорит, что если механизм окажется правильным – а он непреклонен в том, что только эксперименты могут сказать наверняка, – он надеется, что инженеры поработают над улучшением результатов. Одна возможность, которую стоит изучить, предполагает он, – это двухслойный цилиндр, в котором медленный магнитный материал индуцирует геометрию поля, генерирующего ток, в соседнем материале с более высокой проводимостью.