Планета ЗЕМЛЯ




 
Исследование Солнечной Системы - Земля и Луна
Планета Земля
   Жизнь   
 Космическая защита
   Луна   
Фотографии
Главная
Магнитные полюса
Земная магнитосфера
Сияние земного щита
Астероидная угроза
Планета ЗЕМЛЯ
Взгдяд из космоса

Из истории открытий

     Знакомство человека с удивительными свойствами земного магнетизма состоялось еще на заре исторического времени. Уже в античную эпоху людям был известен магнитный железняк - магнетит. А вот кто и когда определил, что природные магниты всегда ориентируются одинаково в пространстве по отношению к географическим полюсам Земли, точно неизвестно. В китайских трактатах, датированных Х11 веком до н. э., встречаются фрагменты, которые можно истолковать как свидетельства применения компаса для целей навигации. Первые из известных описаний компаса появились в Китае лишь спустя 23 столетия - в ХI, а в Европе еще позже - в ХII веке. Первым же достоверным сообщением о магнитном компасе, появившемся в Европе, мы обязаны английскому монаху Александру Некэму. Он около 1187 года описал устройство, состоящее из стрелки, указывающей направление, причем в его компасе стрелка плавала, а не была подвешена на нити. Еще одной
Положение Северного полюса
Положение Южного полюса
Положение Северного полюса
Положение Южного полюса
Современное местонахождение Северного и Южного магнитных полюсов и их перемещение с 1900 по 2005 год.
важной вехой в истории геомагнетизма является письмо, написанное в 1269 году Пьером де Мерикуром. В этом послании, в частности, говорилось, что природный магнит имеет два полюса и что полюсы эти стремятся установиться вдоль географического меридиана, указывая на полюса 3емли - северный и южный. Однако в 1544 году Гартман, пастор из Нюрнберга, установил, что направление на географический и на магнитный полюсы отличаются, причем угол между этими направлениями (склонение) зависит от координат места наблюдений. Следующий важнейший шаг сделал Роберт Норман, открывший еще один параметр геомагнитного поля, а именно - наклонение. Норман обнаружил, что свободно подвешенная стрелка магнита не только устанавливается по направлению магнитных полюсов, но и наклоняется по отношению к горизонтальной плоскости. Благодаря этому наблюдению Норман сделал поистине фундаментальный вывод о том, что источник силы, направляющей стрелку, расположен внутри Земли, а не во вне ее.
      В 1600 году Уильям Гильберт, личный врач английской императрицы Елизаветы 1, на основе своих бесконечных опытов, которым он посвятил всю жизнь, пришел к мысли о том, что большим магнитом является сама Земля. XVII столетие ознаменовалось новыми открытиями в области геомагнетизма. И самым замечательным из них можно считать открытие явления «векового хода». Эдмунд Галлей, королевский астроном при Английском дворе, произведя многочисленные повторные измерения склонения как в Лондоне, так и в других пунктах, доказал, что оно подвержено систематическим закономерным изменениям. В XVIII - ХIХ веках проблемами геомагнетизма занимались такие выдающиеся ученые энциклопедисты, как Гумбольдт, Гей-Люссак, Максвелл и Гаусс. Среди проектов, организованных Гауссом и Гумбольдтом, был, в частности, беспрецедентный по масштабам в истории геомагнетизма «Геттингенский союз». В рамках этого проекта в 50 точках земного шара на протяжении 5 лет (с 1836 по 1841 год) в течение 28 интервалов времени проводились одновременные измерения геомагнитного поля.
      В начале ХХ века, в 1909 году, на воду была спущена плавучая магнитная лаборатория - яхта «Карнеги», принадлежавшая Отделу земного магнетизма Института Карнеги в Вашинстоне. На ней в течение почти 20 лет производились измерения магнитного поля в самых разных точках Мирового океана, а в 1953 году в свой первый рейс отправилась советская немагнитная шхуна «Заря», которая за три десятка лет постоянных экспедиций прошла все океаны, оставив за бортом 350 тысяч морских миль. В 1947 году советским физиком Я.И. Френкелем для объяснения причин возникновения магнитного поля была предложена гипотеза земного динамо, впоследствии развитая и существенно дополненная другими учеными и превратившаяся в стройную теорию происхождения геомагнитного поля. Эпохальным событием в истории магнитологии стало объяснение природы магнитныханомалий океана. Честь этого открытия принадлежит двум ученым - Д. Метьюзу и Ф. Вайну. В своей единственной совместной статье, опубликованной в 1963 году в журнале «Nature» под названием «Магнитные аномалии над океаническими хребтами», они предложили модель, которая объясняла все главные особенности океанических магнитных аномалий с необыкновенной легкостью и изяществом. Эта работа и легла в основу всех современных исследований геомагнитного поля.


Взгдяд из космоса

     Внешнее магнитное поле Земли - магнитосфера - распространяется в космическом пространстве более чем на 20
Магнитосфера
земных диаметров и надежно ограждает нашу планету от мощного потока космических частиц. Наиболее же ярким проявлением магнитосферы являются магнитные бури - быстрые хаотические колебания всех компонентов геомагнитного поля. Зачастую магнитные бури захватывают весь земной шар: они регистрируются всеми магнитными обсерваториями мира - от Антарктиды до Шпицбергена, причем вид магнитограмм, полученных в самых отдаленных точках Земли, удивительно схож. Поэтому не случайно такие магнитные бури называют глобальными.
     Амплитуда колебаний магнитного поля во время бури в сотни, а то и в тысячи раз превышает уровень колебаний в «спокойные» дни, однако по отношению к главному (внутреннему) магнитному полю Земли они обычно увеличиваются не более чем на 1-3%. Внешнее магнитное поле - это поле токов, текущих в ионосфере - внешней оболочке атмосферы Земли, расположенной примерно на расстоянии от 100 до 600 км от ее поверхности. Эта оболочка насыщена частично ионизированным газом - плазмой, которая пронизывается геомагнитным полем. Вращение Земли неизбежно приводит к вращению ее газовых внешних оболочек, которые, помимо земного тяготения, испытывают давление солнечного ветра.
СТРОЕНИЕ МАГНИТОСФЕРЫ: (1) Солнечный ветер, (2) фронт ударной волны, (3) межпланетное магнитное поле, (4) хвостовая часть магнитосферы, (5) магнитопауза (граница магнитосферы), (6) ночная сторона магнитопаузы, (7) дневная сторона магнитопаузы, (8) точка пересечения силовых линий, (9) ионосфера, (10) захваченные силовыми линиями частицы, (11) сфера плазмы, (12) овал полярных сияний.

(1) Сюрпризом для исследователей стало обнаружение магнитосферы Меркурий. Она была открыта в 1974 году при помощи космического аппарата «Маринер-10». Магнитное поле Меркурия оказалось, правда, весьма слабым - его напряженность на поверхности планеты почти в 100 раз меньше, чем на поверхности Земли, а расстояние, на которое простирается магнитосфера Меркурия, составляет лишь около 2,5 тысячи километров. Хотя, несмотря на свои миниатюрные размеры, меркурианская магнитосфера обнаруживает достаточно много общего с земной.

(2) Следующая за Меркурием Венера не располагает сколько-ни-будь заметным магнитным полем. Это стало ясно после многочисленных исследований планеты аппаратами серий «Венера» и «Маринер». Однако у Венеры имеется довольно плотная ионосфера, чье взаимодействие с электрическим полем межпланетного пространства и солнечным ветром создает зффект наведенной магнитосферы.

(3) Спутник 3емли - Луна не имеет ни магнитного поля, ни магнитосферы, способной противостоять солнечному ветру. Лунные поверхностные слои обладают весьма низкой электро-проводностью, а потому в них не удалось обнаружить и магнитных явлений, связанных с протеканием электрических токов через тело нашего спутника. Тем не менее магнитометры, оставленные экипажами «Аполлонов», так же как и приборы, размещенные на борту «Луноходов», обнаружили небольшие участки Луны, обладающие высокой магнитной активностью. Связаны такие локальные магнитные явления с вкраплениями в тело Луны намагниченных или хорошо проводящих масс.

(4) Очень слабое магнитное поле у Марса - его едва хватает на то, чтобы остановить поток солнечного ветра. Правда, в отличие от Меркурия Марс обладает еще и ионосферой, и потому магнитосфера Красной планеты сочетает в себе свойства как собственного, так и наведенного магнитного поля.

(5) Единственной планетой, существование магнитосферы которой было предсказано на основе наземных радиоастрономических наблюдений, оказался Юпитер. Анализ мощности и поляризации радиоизлучения, распределения яркости источника позволил не только предсказать сам факт наличия магнитного поля, но и оценить его величину, а также получить информацию о радиационном поясе Юпитера. Полеты аппаратов «Пионер-10» и «Пионер-11» расширили представления о магнитосфере этой планеты. Оказалось, что Юпитер обладает мощным магнитным полем - его магнитный момент в 50 000 раз превосходит магнитный момент Земли, а граница магнитосферы находится на расстоянии около 7 млн. км от поверхности планеты.

(6) Не вызывает сомнений и наличие магнитного поля Сатурн - доказательством тому стали данные, полученные в 1979 году в ходе исследований, использовавших аппарат «Пионер-11». Магнитное поле, замеренное над облачным поясом Саryрна, почти не отличается от магнитного поля на поверхности Земли. Ось вращения Сатурна практически совпадает с его магнитной осью, а форма магнитосферы этой планеты - гиганта обнаруживает гораздо большее сходство с земной, нежели с юпитерианской.

(7) Что касается Урана, то обнаружить магнитное поле этой планеты удалось с помощью аппарата «Вояджер-2», приборы которого зафиксировали крайнюю его переменчивость. Магнитная ось Урана наклонена к оси его вращения более чем на 55% (это больше, чем у любой другой планеты Солнечной системы). Напряженность его магнитного поля достаточно близка к земной, а вот полярность - обратная. Магнитосфера Урана по мере удаления от планеты закручивается в длинную спираль.

(8) Восьмая по удаленности от Солнца планета Нептун также обладает магнитным полем, обнаруженным приборами «Вояджера-2». Оно по некоторым параметрам схоже с урановым, в частности наклон его магнитной оси к оси вращения составляет 47%. Магнитосфера Нептуна сильно вытянута.

(9) Данных по наличию магнитного поля самой удаленной от Солнца планеты - Плутон - пока не существует.

Магнитосфера
     С момента гениальной догадки основателя магнитологии Уильяма Гильберта, высказавшего предположение о том, что сама Земля является магнитом, прошло уже более 400 лет, но до сих пор человечество смогло выработать лишь более или менее достоверную гипотезу, объясняющую механизм возникновения геомагнитного поля. На сегодняшний день этот механизм наиболее полно описывает модель самовозбуждающегося динамо, «работающего» во внешнем ядре Земли. С развитием геофизических методов исследований появилась возможность по-новому взглянуть на внутреннее строение нашей планеты. В частности, выяснилось, что внешняя оболочка ядра находится в жидком состоянии. Это обстоятельство, по мнению большинства ученых, и является ключом к пониманию природы земного магнетизма. Распад радиоактивных элементов внутри ядра приводит к разогреву его вещества, в то время как внешняя оболочка сохраняет несколько более низкую температуру. Естественно, при этом возникают конвективные потоки - холодные массы с периферии ядра стремятся опуститься к его центру, а им навстречу из глубины ядра поднимается горячее вещество. Вращение Земли по-разному сказывается на скорости движения масс в ядре. Причем на внешней оболочке вещество перемещается быстрее, чем в глубине ядра, поэтому жидкость, поднимающаяся от центра ядра, тормозит его периферийные слои, а нисходящие холодные потоки, напротив, сообщают ускорение внутренним слоям. За счет этого внутренняя часть ядра вращается быстрее внешней и в результате формируется подобие динамомашины, в которой происходит самовозбуждение электрических токов, создающих магнитное поле нашей планеты.
Шкала
Магнитосфера


Магнитные полюса          Сияние щита


Трупный запах дезинфекция после трупа dezecoclean.ru.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru