Jordens magnetfält

Jordens magnetfält eller geomagnetiska fält är ett magnetfält som genereras av inomjordiska källor. Ämnet för studie av geomagnetism . Dök upp för 4,2 miljarder år sedan [1] .

Strukturen och egenskaperna hos jordens magnetfält

Jordens eget magnetfält (geomagnetiskt fält) kan delas in i följande huvuddelar [2] :

huvudfält,
områden av världens anomalier,
yttre magnetfält.

Huvudfält

Mer än 90 % av det består av ett fält, vars källa är inne i jorden, i den flytande yttre kärnan - denna del kallas huvud-, huvud- eller normalfältet [3] [4] [5] . Den är approximerad som en serie i övertoner - en gaussisk serie , och i den första approximationen nära jordens yta (upp till tre av dess radier) är den nära fältet för en magnetisk dipol , det vill säga det ser ut som att jordklotet är en bandmagnet med en axel riktad ungefär från norr till söder [2] [6] [3] [7] [8] . Mitten av denna dipol är förskjutet i förhållande till jordens centrum, och axeln lutar mot jordens rotationsaxel med en vinkel på cirka 10°. I samma vinkel är de geomagnetiska polerna separerade från motsvarande geografiska poler - dipolaxelns skärningspunkter med jordens yta [4] . Deras position vid olika tidpunkter beräknas inom ramen för en eller annan modell av magnetfältet, som på ett eller annat sätt bestämmer de tre första koefficienterna i Gauss-serien [3] . Dessa globala modeller, såsom International Geomagnetic Reference Field (IGRF) [9] och World Magnetic Model (WMM) [10] , produceras av olika internationella geofysiska organisationer och valideras vart femte år. och uppdaterade uppsättningar av Gaussiska koefficienter publiceras, som bestämmer all data om det geomagnetiska fältets tillstånd och dess parametrar [4] . Så enligt WMM2015-modellen har den nordliga geomagnetiska polen (i själva verket är det magnetens sydpol) koordinater på 80,37° N. sh. och 72,62° W D., sydlig geomagnetisk pol - 80,37 ° S. latitud, 107,38° Ö etc., dipolaxelns lutning i förhållande till jordens rotationsaxel är 9,63° [3] [11] . Omkretsen av jordens yta vinkelrätt mot den magnetiska axeln, på vilken en tydligt balanserad magnetisk nål förblir absolut horisontell, kallas den magnetiska ekvatorn .

Fält för världens anomalier

De verkliga fältlinjerna i jordens magnetfält, även om de i genomsnitt ligger nära dipolens kraftlinjer, skiljer sig från dem i lokala oregelbundenheter i samband med närvaron av magnetiserade stenar i jordskorpan , som ligger nära ytan. På grund av detta, på vissa ställen på jordens yta, skiljer sig fältparametrarna kraftigt från värdena i närliggande områden och bildar de så kallade magnetiska anomalierna [2] [4] [7] [8] . De kan läggas ovanpå varandra om de magnetiserade kropparna som orsakar dem ligger på olika djup [5] .

Förekomsten av magnetfält i utvidgade lokala områden av jordens yttre skal leder till det faktum att de sanna magnetiska polerna - punkter (eller snarare små områden) där magnetfältslinjerna är absolut vertikala - inte sammanfaller med de geomagnetiska polerna ettor, medan de inte ligger på själva jordens yta. , och under den [4] [3] [6] . Koordinaterna för de magnetiska polerna vid ett eller annat tillfälle beräknas också inom ramen för olika modeller av det geomagnetiska fältet genom att hitta alla koefficienter i Gaussserien med en iterativ metod. Således, enligt den nuvarande WMM-modellen, var den nordliga magnetiska polen 2015 vid 86° N. latitud, 159° W D., och den södra - 64 ° S. latitud, 137° Ö [3] . Värdena för den nuvarande IGRF12-modellen är något annorlunda: 86,3°N. latitud, 160° W för nordpolen, 64,3°S latitud, 136,6° Ö för den södra [11] .

Följaktligen passerar den magnetiska axeln - en rät linje som går genom de magnetiska polerna - inte genom jordens mitt och är inte dess diameter [6] [7] .

Positionerna för alla polerna förskjuts hela tiden - den geomagnetiska polen precesserar i förhållande till den geografiska med en period på cirka 1200 år [2] .

I början av 2000-talet ökade förskjutningshastigheten för den nordmagnetiska polen från 15 km/år till 55 km/år ( 2 mm/s ) [12]

Externt magnetfält

Det bestäms av källor i form av strömsystem belägna utanför jordens yta, i dess atmosfär [2] [4] . I den övre delen av atmosfären (100 km och uppåt) - jonosfären - joniseras dess molekyler och bildar en tät kall plasma som stiger högre, därför en del av jordens magnetosfär ovanför jonosfären och sträcker sig till ett avstånd på upp till tre av dess radier, kallas plasmasfären . Plasman hålls av jordens magnetfält, men dess tillstånd bestäms av dess interaktion med solvinden - solkoronans plasmaflöde [13] .

Således, på ett större avstånd från jordens yta, är magnetfältet asymmetriskt, eftersom det förvrängs under inverkan av solvinden: från solens sida komprimeras det och i riktning från solen förvärvar det en "svans" som sträcker sig över hundratusentals kilometer och går bortom månens bana [2 ] . Denna märkliga "svansformade" form uppstår när plasma från solvinden och solkroppsströmmar strömmar runt jordens magnetosfär - en region nära jordens yttre rymden, fortfarande kontrollerad av jordens magnetfält, och inte av solen och andra interplanetära källor [2] [4] [7] [8] ; den skiljs från det interplanetära rymden av magnetopausen , där det dynamiska trycket från solvinden balanseras av trycket från dess eget magnetfält. Magnetosfärens subsolära punkt ligger i genomsnitt på ett avstånd av 10 jordradier R ⊕ ; vid svag solvind når detta avstånd 15–20 R ⊕ , och under perioden med magnetiska störningar på jorden kan magnetopausen gå utanför den geostationära omloppsbanan (6,6 R ⊕ ) [2] . Den långsträckta svansen på nattsidan är cirka 40 R⊕ i diameter och över 900 R⊕ lång ; utgående från ett avstånd av cirka 8 R ⊕ , delas den i delar av ett platt neutralt skikt, i vilket fältinduktionen är nära noll [2] [4] [7] [8] .

Det geomagnetiska fältet, på grund av den specifika konfigurationen av induktionsledningarna, skapar en magnetisk fälla för laddade partiklar - protoner och elektroner. Den fångar och håller ett stort antal av dem, så att magnetosfären är en slags reservoar av laddade partiklar. Deras totala massa, enligt olika uppskattningar, varierar från 1 kg till 10 kg. De bildar det så kallade strålningsbältet , som täcker jorden från alla sidor, förutom polarområdena. Den är villkorligt uppdelad i två - intern och extern. Den nedre gränsen för det inre bältet ligger på en höjd av cirka 500 km, dess tjocklek är flera tusen kilometer. Det yttre bältet ligger på en höjd av 10-15 tusen km. Partiklar av strålningsbältet under påverkan av Lorentz-kraften gör komplexa periodiska rörelser från norra halvklotet till södra halvklotet och vice versa, medan de långsamt rör sig runt jorden i azimut. Beroende på energin gör de ett fullständigt varv runt jorden på en tid från flera minuter till ett dygn [7] .

Magnetosfären tillåter inte strömmar av kosmiska partiklar att nå jorden [8] . Men i svansen, på stora avstånd från jorden, försvagas styrkan hos det geomagnetiska fältet, och därmed dess skyddande egenskaper, och vissa partiklar i solplasman får möjlighet att komma in i magnetosfären och magnetfällor av strålningen. bälten. Svansen fungerar alltså som en plats för bildandet av strömmar av utfällande partiklar som orsakar norrsken och norrskensströmmar [2] . I polarområdena invaderar en del av solplasmaflödet de övre skikten av atmosfären från jordens strålningsbälte och kolliderar med syre- och kvävemolekyler, exciterar eller joniserar dem, och under den omvända övergången till det oexciterade tillståndet avger syreatomer. fotoner med λ = 0,56 μm och λ \u003d 0,63 μm, medan joniserade kvävemolekyler under rekombination framhäver de blå och violetta banden i spektrumet. Samtidigt observeras norrsken, särskilt dynamiska och ljusa under magnetiska stormar . De uppstår vid störningar i magnetosfären orsakade av en ökning av solvindens täthet och hastighet med en ökning av solaktiviteten [8] [7] .

Fältalternativ

En visuell representation av positionen för linjerna för magnetisk induktion av jordens fält ges av en magnetisk nål, fixerad på ett sådant sätt att den fritt kan rotera både runt den vertikala och runt den horisontella axeln (till exempel i en kardanupphängning ), - vid varje punkt nära jordens yta installeras den på ett visst sätt längs dessa linjer.

Eftersom de magnetiska och geografiska polerna inte stämmer överens, indikerar magnetnålen nord-sydlig riktning endast ungefär. Det vertikala planet i vilket den magnetiska nålen är installerad kallas planet för den magnetiska meridianen för den givna platsen, och linjen längs vilken detta plan skär med jordens yta kallas magnetisk meridian [6] [8] . Således är magnetiska meridianer projektioner av jordens magnetiska fältlinjer på dess yta, som konvergerar vid de nordliga och sydliga magnetiska polerna [14] . Vinkeln mellan de magnetiska och geografiska meridianernas riktningar kallas magnetisk deklination . Den kan vara västerländsk (ofta betecknad med tecknet "−") eller östlig (tecken "+"), beroende på om magnetnålens nordpol avviker västerut eller österut från den geografiska meridianens vertikalplan [6] [7] [8] .

Vidare är linjerna i jordens magnetfält generellt sett inte parallella med dess yta. Det betyder att den magnetiska induktionen av jordens fält inte ligger i horisontplanet för en given plats, utan bildar en viss vinkel med detta plan - det kallas magnetisk lutning [6] [8] . Den är nära noll endast vid den magnetiska ekvatorns punkter - omkretsen av en storcirkel i ett plan som är vinkelrät mot den magnetiska axeln [3] .

Magnetisk deklination och magnetisk lutning bestämmer riktningen för den magnetiska induktionen av jordens fält på varje enskild plats. Och det numeriska värdet av denna kvantitet kan hittas, med kännedom om lutningen och en av projektionerna för den magnetiska induktionsvektorn - på den vertikala eller horisontella axeln (den senare visar sig vara mer praktiskt i praktiken). Således karaktäriserar dessa tre parametrar - magnetisk deklination, lutning och absolutvärde för den magnetiska induktionsvektorn B (eller magnetfältets styrka ) - det geomagnetiska fältet på en given plats. Deras exakta kunskap om största möjliga antal punkter på jorden är extremt viktig [6] [8] . Särskilda magnetiska kartor sammanställs med isogoner (linjer med samma deklination) och isokliner (linjer med samma lutning) nödvändiga för orientering med hjälp av en kompass [8] . $\mathbf {B}$ $\mathbf {H}$

I genomsnitt sträcker sig intensiteten av jordens magnetfält från 25 till 65 µT (0,25-0,65 gauss ) och beror starkt på den geografiska platsen [3] . Detta motsvarar en genomsnittlig fältstyrka på cirka 0,5 Oe (40 A / m ) [2] . Vid den magnetiska ekvatorn är dess värde cirka 0,34 Oe , och vid de magnetiska polerna är det cirka 0,66 Oe. I vissa områden (magnetiska anomalier) ökar intensiteten kraftigt: i området för Kursk magnetiska anomali når den 2 Oe [7] .

Jordens magnetiska dipolmoment 2015 var 7,72⋅10 25 G cm³ (eller 7,72⋅10 22 A m²), och minskade i genomsnitt under de senaste decennierna med 0,007⋅10 25 G cm³ per år [11] .

Naturen hos jordens magnetfält

För första gången försökte J. Larmor förklara existensen av jordens och solens magnetfält 1919 [19] genom att föreslå konceptet en dynamo , enligt vilket magnetfältet i en himlakropp upprätthålls under påverkan av den hydrodynamiska rörelsen hos ett elektriskt ledande medium. Men 1934 bevisade T. Cowling [20] ett teorem om omöjligheten att upprätthålla ett axelsymmetriskt magnetfält med hjälp av en hydrodynamisk dynamomekanism. Och eftersom de flesta av de studerade himlakropparna (särskilt jorden) ansågs axiellt symmetriska, kunde man utifrån detta anta att deras fält också skulle vara axiellt symmetriskt, och då skulle dess generering enligt denna princip vara omöjlig enligt denna sats [21] . Till och med Albert Einstein var skeptisk till genomförbarheten av en sådan dynamo med tanke på omöjligheten av existensen av enkla (symmetriska) lösningar. Först långt senare visades det att inte alla ekvationer med axiell symmetri som beskriver processen att generera ett magnetfält har en axiellt symmetrisk lösning, och på 1950-talet. icke-symmetriska lösningar har hittats [21] [16] .

Sedan dess har dynamoteorin utvecklats framgångsrikt, och idag är den mest allmänt accepterade mest troliga förklaringen till ursprunget till jordens och andra planeters magnetfält en självexciterad dynamomekanism baserad på genereringen av en elektrisk ström i en ledaren när den rör sig i ett magnetfält som genereras och förstärks av dessa strömmar själva. De nödvändiga förhållandena skapas i jordens kärna : i den flytande yttre kärnan , huvudsakligen bestående av järn vid en temperatur av storleksordningen 4-6 tusen kelvin, som leder utmärkt ström, skapas konvektiva flöden som tar bort värme från det fasta ämnet inre kärna (genereras på grund av sönderfall av radioaktiva grundämnen eller frigörande av latent värme under stelning av materia vid gränsen mellan den inre och yttre kärnan när planeten gradvis svalnar). Corioliskrafterna vrider dessa flöden till karakteristiska spiraler och bildar de så kallade Taylor-kolonnerna . På grund av skiktens friktion får de en elektrisk laddning och bildar slingströmmar. Således skapas ett system av strömmar som cirkulerar längs en ledande krets i ledare som rör sig i ett (inledningsvis närvarande, om än mycket svagt) magnetfält, som i en Faraday-skiva . Det skapar ett magnetfält, som, med gynnsam geometri hos flödena, förstärker det initiala fältet, och detta i sin tur förstärker strömmen, och förstärkningsprocessen fortsätter tills förlusterna på grund av Joule-värme, som ökar med ökande ström, balanserar energiinflödena på grund av hydrodynamiska rörelser [15] [22] [17] [23] . Det har föreslagits att dynamo kan exciteras på grund av precession eller tidvattenkrafter, det vill säga att energikällan är jordens rotation, men den vanligaste och mest utvecklade hypotesen är att detta fortfarande är termokemisk konvektion [18] .

Matematiskt beskrivs denna process av den magnetohydrodynamiska induktionsekvationen [17] [18] [24]

{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t))=\mathbf {\nabla } \times (\mathbf {u} \times \mathbf {B} )+\eta \mathbf { \nabla } ^{2}\mathbf {B}

där u är vätskeflödeshastigheten, B är den magnetiska induktionen , η = 1/μσ är den magnetiska viskositeten (magnetisk diffusionskoefficient), σ är vätskans elektriska ledningsförmåga och μ är den magnetiska permeabiliteten , som vid en så hög kärntemperatur är praktiskt taget detsamma som μ 0 - vakuumpermeabilitet. Den första termen på höger sida motsvarar bildandet av magnetfältet och den andra till dess undertryckande. För u=0 (utan dynamo) är lösningen av denna ekvation ett fält som helt dör ut efter 6⋅10 4 år [24] .

Men för en fullständig beskrivning är det nödvändigt att skriva ner ett system av magnetohydrodynamiska ekvationer. I Boussinesq-approximationen (där den så kallade sekulära kylningen försummas och alla fysiska egenskaper hos vätskan antas vara konstanta, förutom Archimedeskraften , som tar hänsyn till förändringar i densitet på grund av temperaturskillnader och i det allmänna fall, koncentrationen av lätta element), detta är [17] [ 18] [24] :

Navier-Stokes ekvation , som innehåller termer som uttrycker den kombinerade verkan av rotation och magnetfält:

\rho _{0}\left({\frac {\partial \mathbf {u} }{\partial t))+\mathbf {u} \cdot \mathbf {\nabla } \mathbf {u} \ höger)=-\nabla P+\rho _{0}\nu \mathbf {\nabla} ^{2}\mathbf {u} +\rho {\bar {\mathbf {g} }}-2\rho _{ 0}\mathbf {\Omega } \times \mathbf {u} +\mathbf {J} \times \mathbf {B}

Här är ρ densiteten, ν är den kinematiska viskositeten , är det "effektiva" trycket, med hänsyn till centrifugalkraften (även om den i vissa modeller antas vara försumbar), är gravitationskraften (R 0 är radien för yttre kärnan), Ω är vinkelhastigheten för mantelrotationen , antagen lika med rotationshastigheten för den inre kärnan, är strömtätheten enligt Ampères lag , indexet "0" anger överallt värdena vid gränsen av den yttre kärnan. Den vänstra sidan av ekvationen är derivatan av rörelsemängden per volymenhet, det vill säga tidsderivatan av värdet ρ 0 V, medbringad av vätskans rörelse; den högra sidan är summan av krafterna som orsakar denna förändring i momentum: tryckgradient , viskositet , gravitation ( Archimedes kraft ), rotation ( Coriolis kraft ) och magnetfält ( Lorentz kraft ) [17] . $P=p-{\frac {\rho _{0}}{2}}|\mathbf {\Omega } \times \mathbf {r} |^{2}$ ${\displaystyle {\bar {\mathbf {g} }}=g_{0}{\frac {\mathbf {r} }{R_{0))))$ $\mathbf {J} ={\frac {1}{\mu }}\nabla \times \mathbf {B}$

Jordens rotation är en av de viktigaste faktorerna i bildandet av det geomagnetiska fältet, och dess mekanism liknar processerna i jordens atmosfär, vilket leder till virveln av luftmassor motsols på norra halvklotet och i motsatt riktning på södra halvklotet - cykloner och anticykloner . Liknande virvlar av konvektionsflöden i kärnan leder till det faktum att individuella turbulenta konvektionsrörelser får en storskalig (vid medelvärde över hastighetsfluktuationer) spegelasymmetri och tillsammans leder till generering av en dynamo i makroskopisk skala på grund av elektromotoriken. kraft riktad längs, snarare än vinkelrät mot, medelvärdet (som bestäms genom att medelvärdet av det verkliga fältet över dess möjliga statistiska realiseringar) magnetfält , där ε är EMF och α är proportionalitetskoefficienten, på grund av vilken denna mekanism kallades för alfaeffekt [23] [25] . I det allmänna fallet är α en tensor , men spegelantisymmetri ger en pseudoskalär , vilket denna formel kräver genom konstruktion, eftersom ε är en sann vektor och B är en pseudovektor [26] . En dynamo baserad enbart på α-effekten kallas en α 2 -dynamo, eftersom dess verkan uttrycks av produkten av två termer som innehåller denna koefficient [24] - den kännetecknas av ett nästan stationärt fält som upplever små kortsiktiga variationer (i storleksordningen hundratals år för jorden) och långvariga fullständiga inversioner (i storleksordningen en miljon år för jorden). En mekanism med inverkan av omega-effekten (mer betydelsefull för solen än för jorden, men nödvändig för att förklara arten av den observerade driften av geomagnetiska inhomogeniteter) är också möjlig - detta är en differentiell rotation mätt med en hastighetsgradient, som från ett poloidalt (förlängt längs meridianerna, B S ) skapar magnetfält ett toroidalt (förlängt längs parallellerna, B T ) fält gömt i planetens ledande kärna. Alfaeffekten stänger genereringscykeln — omvandlar toroidfältet till ett poloidalt på grund av virvlar som kännetecknas av negativ helicitet (denna egenskap uttrycks av förhållandet och är direkt relaterad till värdet av α) på norra halvklotet och positiv på södra halvklotet Hemisfär: stigande och fallande flöden i konvektionscylindrar sträcker sig och vänder B T -linjer i S-riktning [27] [21] [16] [18] . Ett sådant schema brukar kallas αω-effekten , det ger variabla fält, och samtidigt B T >>B S , medan dessa komponenter för α 2 -mekanismen är jämförbara (experimentellt, hittills, endast en grov uppskattning av |B S |<|B T |<100|B S |). Och om bara alfaeffekten kan vara källan till det poloidala fältet, så kan båda vara källan till det toroidala fältet, och om båda ger ett signifikant bidrag, betecknas motsvarande mekanism ibland som α 2 ω. De flesta av de teoretiska modellerna av den magnetiska dynamo är av α 2 - typen . I båda fallen, både alfa- och omegaeffekter, är begränsningarna för Cowlings sats [17] [24] alltså borttagna . Det finns dock ett antal flödesgeometrier för vilka en dynamo också är omöjlig (till exempel ett rent toroidalt hastighetsfält [24] [28] ), samtidigt är det under vissa förhållanden också möjligt med noll total virvel och noll helicitet; andra effekter är också möjliga, vilket leder till uppkomsten av en emk parallell med magnetfältet [26] . $\langle \mathbf {\varepsilon } \rangle =\alpha \langle \mathbf {B} \rangle$ $\mathbf {u} \cdot \mathbf {\nabla } \times \mathbf {u}$ $\mathbf {\nabla } \times \mathbf {u}$

Värmeekvation som uttrycker lagen om energibevarande :

{\frac {\partial T}{\partial t))+\mathbf {u} \cdot \mathbf {\nabla } T=\kappa \mathbf {\nabla } ^{2}T+\epsilon

där T är temperaturen, κ = k/(ρc p ) är den termiska diffusiviteten (koefficient för termisk diffusion), k är den termiska konduktiviteten , c p är den specifika värmen hos mediet vid konstant tryck. Den sista termen, ε, är proportionell mot frigörandet av värme som genereras av olika källor lösta i vätskan (som radioaktivt sönderfall), per massenhet. I modeller som tar hänsyn till överföringen av inte bara värme utan också materia skrivs motsvarande liknande ekvation för variabeln ξ - massfraktionen av lätta element (man tror att dessa är svavel och syre ) i sammansättningen av kärna:

{\frac {\partial \xi }{\partial t))+\mathbf {u} \cdot \mathbf {\nabla } \xi =\kappa _{\xi }\mathbf {\nabla } ^{ 2}\xi +\epsilon _{\xi }

där κ ξ är (molekylär) diffusionskoefficienten . I de flesta dynamomodeller kombineras dock skillnaden i temperatur och koncentrationer av lätta element för enkelhets skull till en variabel som ansvarar för flytkraften.

Kontinuitetsekvation :

\mathbf {\nabla } \cdot \mathbf {u} =0

Gauss sats måste också hålla.

\mathbf {\nabla } \cdot \mathbf {B} =0

Slutligen, tillståndsekvationen ; olika modeller använder olika former av det, t.ex.

\rho =\rho _{0}\left[1-\alpha (T-T_{0})\right]

där α är koefficienten för linjär termisk expansion (notationen är densamma som proportionalitetsfaktorn i ekvationen för alfaeffekten). I det allmänna fallet, när man tar hänsyn till massöverföring, finns det också en term inom hakparenteser . Här , . $\alpha _{\xi }(\xi -\xi _{0})$ $\alpha =-{\frac {1}{\rho }}\left({\frac {\partial \rho }{\partial T}}\right)_{P,\xi }$ $\alpha _{\xi }=-{\frac {1}{\rho }}\left({\frac {\partial \rho }{\partial \xi }}\right)_{P,T }$

Naturligtvis är också gränsvillkor för flödeshastighet, magnetfält och temperaturskillnad nödvändiga, och mycket beror på hur de är inställda i en viss modell. Den största spridningen uppstår i förhållande till flödet av värme och materia vid gränserna mellan den inre och yttre kärnan, samt mellan den yttre kärnan och manteln, och heterogeniteten hos manteln och processer i den på grund av plattektoniken spelar en betydande roll [17] [18] [29] , vilket, viktigare, går långsammare i storleksordningar än i kärnan, vilket i hög grad komplicerar den komplexa analysen av problemet.

Det är bekvämare att lösa detta ekvationssystem i en dimensionslös form, genom att introducera de karakteristiska kvantiteterna längd, tid, hastighet, magnetfält, etc.; då kommer de att inkludera följande dimensionslösa parametrar [17] [18] [30] :

Parameter	Formel	Definition	Värde i jordens kärna	Notera
Inmatningsparametrar
Rayleigh nummer	$Ra={\frac {g_{0}\alpha \beta _{0}R_{0}^{3}}{\nu \kappa }}$ där β 0 är temperaturgradienten vid gränsen för den yttre kärnan (vid r=R 0 ). Beroende på modell finns det andra definitioner: ${\frac {g_{0}\alpha \beta _{0}D}{\Omega \kappa ))$ (D är tjockleken på den yttre kärnan), ${\frac {g_{0}\alpha Q_{0}}{2k\kappa \Omega }}$ ( är det totala värmeflödet), ${\displaystyle Q_{0}=4\pi R_{0}^{2}\kappa \beta _{0))$ ${\frac {g_{0}\alpha \beta _{1}R_{0}^{2}}{\eta \Omega }}$ (β 1 är temperaturgradienten vid gränsen för den inre och yttre kärnan), etc. [17]	förhållandet mellan intensiteten av flytkraft och viskositet, som bestämmer mängden energi som är tillgänglig för systemet för implementering av konvektion: konvektionsmekanismen för värmeöverföring kommer att råda över värmeledningsförmåga, när Ra är större än ett visst kritiskt värde	10 24 -10 30 , beroende på definitionen [17] [24]
Ekman nummer	${\displaystyle E={\frac {\nu }{2\Omega R_{0}^{2))))$	förhållandet mellan viskositet (inre friktion) och Corioliskraft: ett mindre värde motsvarar en snabbare rotation och vice versa	10 -15
Prandtl nummer , och även (med hänsyn till massöverföring) mass Prandtl-numret	$Pr={\frac {\nu }{\kappa }}$ , ${\displaystyle Pc={\frac {\nu }{\kappa _{\xi ))))$	förhållandet mellan de karakteristiska diffusionstiderna för viskös och termisk, det vill säga kinematisk viskositet och termisk diffusivitet	~10 -1	antagligen, när turbulent diffusion dominerar, tenderar alla Prandtl-tal till 1, även om frågan om turbulens i kärnan ännu inte har studerats tillräckligt
Magnetisk Prandtl-nummer	$Pm={\frac {\nu }{\eta }}$	förhållandet mellan de karakteristiska tiderna för diffusion av magnetiska och viskösa, det vill säga magnetiska krafter och krafterna för inre friktion	10-6 _
Taylor nummer	$Ta=\left({\frac {2\Omega R_{0}^{2}}{\nu }}\right)^{2}={\frac {1}{E^{2}} }$	förhållandet mellan Corioliskraften och krafterna av viskös friktion
Ändrade Rayleigh-nummer	$Ra_{M}={\frac {\alpha \beta _{0}g_{0}R_{0}^{2}}{2\Omega \kappa }}=E\cdot Ra$	förhållandet mellan Arkimedesstyrkan och Coriolisstyrkan
Ekman magnetiskt nummer	$E_{M}={\frac {\eta }{2\Omega R_{0}^{2}}}={\frac {E}{Pm}}$	förhållandet mellan rotationsperioden och den karakteristiska tiden för magnetisk interaktion
Förhållandet mellan diffusionskoefficienterna för magnetisk och termisk	$q={\frac {\kappa }{\eta }}={\frac {Pm}{Pr}}$		1,7⋅10 -5 [24] , 2⋅10 -7 [17]
Beräknade värden
Magnetisk Reynolds nummer	$Rm={\frac {u_{0}R_{0}}{\eta }}$ , där u 0 är den karakteristiska flödeshastigheten. Lokalt vid varje punkt definieras kvantiteten som $Rm={\frac {\|\mathbf {u} \times \mathbf {B} \|}{\|\eta \mathbf {\nabla } \times \mathbf {B} \|))$	förhållandet mellan den karakteristiska kinetiska tiden och koefficienten för magnetisk diffusion, det vill säga magnetisk induktion och diffusion	10 2 -10 3 [17] [30] [24]	Dynamon är möjlig endast när tröskelvärdet Rm uppnås, det vill säga under förutsättning att intensiteten av ökningen av magnetfältets energi på grund av dynamos arbete mot Lorentzkraften − u •( J × B ) överstiger värdet μ 0 ηJ 2 , intensiteten av förlusten av magnetisk energi till värme , — detta motsvarar Rm>1, men detta är långt ifrån tillräckligt: värdet - u •( J × B ) bör inte alltid vara negativt [17] . Ibland introduceras även magnetiska Reynolds-tal för alfaeffekten och omegaeffekten för att karakterisera bidragen från dessa mekanismer [24] . $Rm_{\alpha }={\frac {\alpha R_{0}}{\eta }}$ $Rm_{\omega }={\frac {\omega R_{0}^{2}}{\eta }}$
Elsasser nummer	${\displaystyle \Lambda ={\frac {B_{0}^{2}}{2\Omega \eta \mu _{0}\rho _{0))))$ , där B 0 är det karakteristiska värdet för magnetfältet,	förhållandet mellan Lorentz-styrkan och Coriolis-styrkan	$O$ (tio)	är lika med 1 för ett magnetfält lika med 1 i dimensionslösa enheter
Rossby nummer	$Ro={\frac {u_{0}}{\Omega R_{0}}}$	förhållandet mellan tröghetskraft och Corioliskraft	10-6 _

På grund av dess komplexitet kan detta system med partiella differentialekvationer endast lösas exakt numeriskt, och en sådan möjlighet har tekniskt sett dykt upp först relativt nyligen. Uppgiften med numerisk simulering är att ta reda på om lösningen beskriver den observerade dynamiken i det geomagnetiska fältet [17] . Det magnetiska fältet som erhålls som ett resultat av lösningen måste kunna excitera strömmar som genererar ett magnetfält ytterligare etc. Svårigheten ligger i bristen på information om den inre kärnan, i synnerhet om värmekällor som orsakar konvektion [23] . Stora svårigheter orsakas av beskrivningen av småskaliga strukturer och beräkningen av egenskaper för dem, till exempel Ekmanskiktet med en tjocklek av 10 cm (även 10 m) på kärnans yta med en radie av 3500 km [17] . Den exceptionella litenheten hos de dimensionslösa parametrarna E och Pm och, omvänt, det stora värdet på Rm är fortfarande ouppnåeliga i numeriska simuleringar [18] .

Ett genombrott i detta avseende uppnåddes 1995 av grupper från Japan [32] och USA [33] [31] . Med utgångspunkt från detta ögonblick återger resultaten av ett antal numeriska simuleringar på ett tillfredsställande sätt de kvalitativa egenskaperna hos det geomagnetiska fältet i dynamik, inklusive omkastningar [16] [34] . Referensmodellen anses vara det kumulativa resultatet av sex vetenskapliga gruppers arbete i slutet av 90-talet. [35] , där de dimensionslösa nyckelparametrarna antogs vara Ra=10 5 , E=10 −3 , Pr=1, Pm=5, vilket är mycket långt ifrån de verkliga värdena, men det är viktigt att inom det ändå , det finns en stabil lösning, och den används ofta för att bedöma träffsäkerheten hos andra metoder [18] .

Istället för en exakt numerisk lösning är det dock möjligt att konstruera ett system av vanliga differentialekvationer av låg ordning som grovt speglar huvuddragen i det ursprungliga icke-linjära problemet för att approximera systemets beteende ur synvinkel dynamisk systemteori [30] [16] . Det är också möjligt att analytiskt utvärdera systemets beteende i den asymptotiska gränsen [18] [21] . Detta gör det möjligt att simulera olika moder av dynamo, för att analysera förhållandet mellan parametrarna [24] .

En experimentell studie av dynamoeffekten är också förknippad med enorma svårigheter, eftersom det i laboratorieförhållanden naturligtvis är extremt svårt att reproducera de förhållanden som skapas inuti jorden eller andra astronomiska objekt - stjärnor och planeter. Huvudproblemet är det lilla magnetiska Prandtl-talet som kännetecknar experimentellt tillgängliga vätskor [26] [18] . Sedan mitten av 1900-talet har därför endast tre framgångsrika implementeringar av den hydromagnetiska dynamo genomförts av vetenskapliga grupper i Riga [36] [37] , Karlsruhe [38] och Cadarache [39] [40] , och strängt taget , ingen av dem kan betraktas som en direkt analog till den naturliga processen [26] . För närvarande utförs de största studierna vid University of Maryland med flytande natrium och vid University of Wisconsin , där de villkor som krävs för att generera en dynamo simuleras på en het plasma [41] .

Problemet med modern geomagnetism är den så kallade New core-paradoxen [42] Inom ramen för den traditionella dynamoteorin behövs en solid inre kärna för att generera ett självuppehållande magnetfält. Men i början av 2010-talet visade studier att den fasta kärnan kunde ha bildats för bara cirka 1,5 miljarder år sedan [43] [44] , medan magnetfältet fanns redan för 3,4 miljarder år sedan [45] , och enligt vissa uppgifter till och med 4,2 miljarder år sedan [46] , det vill säga kort efter själva planetens bildande. Följaktligen bildades antingen den fasta kärnan ändå mycket tidigare [47] [48] , eller i de tidiga stadierna realiserades dynamo enligt någon annan mekanism [49] [50] , till exempel tror vissa forskare [51] att paradox kan förklaras en stor värmeöverföring från kärnan och en mindre från manteln (i detta fall är värmekonvektion möjlig även innan bildandet av en solid kärna), men även de ändrade värdena för värmeledningsförmåga inte förklara paradoxen till fullo. Hypoteser utvecklas också om att jordens magnetfält i de tidiga stadierna av dess existens tillhandahålls av kristalliseringen av ett mineralämne - kiseldioxid [52] eller magnesiumoxid [53] . Från och med 2017 är frågan om den fasta kärnans och magnetfältets ålder under tidiga geologiska perioder öppen [34] .

Förändringar i jordens magnetfält

Studier av den kvarvarande magnetiseringen som förvärvats av magmatiska stenar, när de svalnar under Curie pekar , indikerar upprepade omkastningar av jordens magnetfält , registrerat i magnetiska anomalier av remsor av den oceaniska skorpan , parallellt med axlarna för de mitten av oceanryggarna . Således registreras alla förändringar i jordens magnetfält under de senaste 180 miljoner åren i havsskorpan. Genom att jämföra områden med samma magnetisering på olika sidor av oceanryggarna är det möjligt att avgöra när dessa områden började divergera.

Förskjutningen av jordens magnetiska poler

För första gången bestämdes koordinaterna för den magnetiska polen på norra halvklotet 1831, igen - 1904, sedan 1948 och 1962, 1973, 1984, 1994; på södra halvklotet - 1841, igen - 1908 [54] . Förskjutningen av de magnetiska polerna har registrerats sedan 1885. Under de senaste 100 åren har den magnetiska polen på södra halvklotet flyttat sig [55] nästan 900 km och kommit in i södra oceanen [56] . De senaste uppgifterna [57] om tillståndet för den arktiska magnetiska polen (som rör sig mot den östsibiriska världens magnetiska anomali genom Ishavet ) visade att från 1973 till 1984 var dess löpning 120 km, från 1984 till 1994 - mer än 150 km. Även om dessa data är beräknade, bekräftas de genom mätningar av den nordmagnetiska polen.

Efter 1831, när stolpens position registrerades för första gången, har stolpen redan 2019 förskjutits mer än 2300 km mot Sibirien och fortsätter att röra sig med acceleration. Dess hastighet har ökat från 15 km per år 2000 till 55 km per år 2019. En sådan snabb drift leder till att det behövs mer frekventa justeringar av navigationssystem som använder jordens magnetfält, till exempel i kompasser i smartphones eller i reservnavigeringssystem för fartyg och flygplan [58] .

Intensiteten på jordens magnetfält sjunker, och det är ojämnt. Under de senaste 22 åren har den minskat med i genomsnitt 1,7 % och i vissa regioner - till exempel i södra Atlanten - med 10 %. På vissa ställen ökade magnetfältets styrka, i motsats till den allmänna trenden, till och med.

Accelerationen av polernas rörelse (med i genomsnitt 3 km/år) och deras rörelse längs korridorerna för magnetisk polomkastning (dessa korridorer gjorde det möjligt att identifiera mer än 400 paleoinversioner) antyder att denna polernas rörelse bör vara ses inte som en utflykt, utan som ytterligare en vändning av jordens magnetfält [59] .

Detta bekräftas också av den nuvarande ökningen av öppningsvinkeln för cusps (polära slitsar i magnetosfären i norr och söder), som nådde 45° i mitten av 1990-talet. Strålningsmaterialet från solvinden, det interplanetära rummet och de kosmiska strålarna rusade in i de expanderade sprickorna, vilket resulterade i att en större mängd materia och energi kommer in i polarområdena, vilket kan leda till ytterligare uppvärmning av polarlocken. .

Geomagnetiska koordinater ( McIlwain coordinates )

Inom kosmisk strålfysik används i stor utsträckning specifika koordinater i det geomagnetiska fältet, uppkallade efter vetenskapsmannen Carl McIlwain , som först föreslog deras användning [60] , eftersom de är baserade på invarianter av partikelrörelse i ett magnetfält. En punkt i ett dipolfält kännetecknas av två koordinater (L, B), där L är det så kallade magnetiska skalet , eller McIlwain-parameter ( engelska L-shell, L-value, McIlwain L-parameter ), B är den magnetiska fältinduktion (vanligtvis i Gs ). Värdet L tas vanligtvis som parametern för det magnetiska skalet, lika med förhållandet mellan medelavståndet för det verkliga magnetiska skalet från jordens mitt i den geomagnetiska ekvatorns plan till jordens radie. [61]

Forskningshistoria

För några årtusenden sedan i det forntida Kina var det känt att magnetiserade föremål är placerade i en viss riktning, i synnerhet upptar kompassnålen alltid en viss position i rymden. Tack vare detta har mänskligheten länge kunnat använda en sådan pil (kompass) för att navigera på det öppna havet långt från kusten. Men före Columbus resa från Europa till Amerika (1492) visade ingen särskild uppmärksamhet åt studiet av ett sådant fenomen, eftersom forskare på den tiden trodde att det inträffade som ett resultat av attraktionen av pilen av North Star . I Europa och haven som omger den installerades kompassen vid den tiden nästan längs den geografiska meridianen. När han korsade Atlanten märkte Columbus att ungefär halvvägs mellan Europa och Amerika avvek kompassnålen nästan 12 ° västerut. Detta faktum gav omedelbart upphov till tvivel om riktigheten av den tidigare hypotesen om attraktionen av pilen av Polar Star, gav impuls till en seriös studie av det nyupptäckta fenomenet: information om jordens magnetfält behövdes av navigatörer. Från det ögonblicket började vetenskapen om jordmagnetism, omfattande mätningar av magnetisk deklination , det vill säga vinkeln mellan den geografiska meridianen och den magnetiska nålens axel, det vill säga den magnetiska meridianen, började. År 1544 upptäckte den tyske vetenskapsmannen Georg Hartmann ett nytt fenomen: den magnetiska nålen avviker inte bara från den geografiska meridianen utan, eftersom den är upphängd i tyngdpunkten, tenderar den att stå i någon vinkel mot horisontalplanet, kallad magnetisk lutning [5] .

Från det ögonblicket, tillsammans med studiet av fenomenet avböjning, började forskare också studera lutningen av den magnetiska nålen. José de Acosta (en av geofysikens grundare , enligt Humboldt ) hade i sin History (1590) först teorin om fyra linjer utan magnetisk deklination. Han beskrev användningen av kompassen, avvikelsens vinkel, skillnaden mellan den magnetiska och nordpolen, samt fluktuationen av avvikelser från en punkt till en annan, identifierade platser med noll avvikelse, till exempel på Azorerna [62 ] .

Som ett resultat av observationer fann man att både deklination och lutning har olika värden på olika punkter på jordens yta. Samtidigt följer deras förändringar från punkt till punkt något komplext mönster. Hennes forskning gjorde det möjligt för den engelska drottning Elizabeths hovläkare och naturfilosofen William Gilbert att år 1600 i sin bok "On the Magnet" ("De Magnete") framföra hypotesen att jorden är en magnet, vars poler sammanfaller med de geografiska polerna. Med andra ord trodde W. Gilbert att jordens fält liknar fältet för en magnetiserad sfär. W. Hilbert baserade sitt uttalande på ett experiment med en modell av vår planet, som är en magnetiserad järnkula, och en liten järnpil. Huvudargumentet till förmån för hans hypotes, Gilbert trodde att den magnetiska lutningen som mättes på en sådan modell visade sig vara nästan densamma som lutningen som observerades på jordens yta. Diskrepansen mellan jordens deklination och deklinationen i modellen, förklarade Gilbert av kontinenternas avböjande verkan på den magnetiska nålen. Även om många fakta som fastställdes senare inte överensstämde med Hilberts hypotes, har den inte förlorat sin betydelse till denna dag. Hilberts grundtanke om att orsaken till jordmagnetism skulle sökas inuti jorden visade sig vara korrekt, liksom det faktum att jorden i den första approximationen verkligen är en stor magnet, som är en likformigt magnetiserad boll [5] .

År 1634 fann den engelske astronomen Henry Gellibrand att Londons magnetiska deklination förändrades med tiden. Detta var det första registrerade beviset på sekulära variationer - regelbundna (från år till år) förändringar i de genomsnittliga årliga värdena för de geomagnetiska fältkomponenterna [5] [62] .

M. V. Lomonosov gav 1759 i sin rapport "Diskurs om sjövägens stora noggrannhet" värdefulla råd om hur man kan öka noggrannheten i kompassavläsningarna. För att studera jordmagnetism rekommenderade han att organisera ett nätverk av permanenta punkter (observatorier) där man kan göra systematiska magnetiska observationer; Sådana observationer bör också utföras i stor utsträckning till havs. Lomonosovs idé om att organisera magnetiska observatorier förverkligades bara 60 år senare i Ryssland [62] .

Deklinations- och lutningsvinklarna bestämmer riktningen i rymden för intensiteten av jordens magnetfält, men kan inte ge dess numeriska värde. Fram till slutet av XVIII-talet. mätningar av intensitetens storlek gjordes inte av den anledningen att lagarna för interaktion mellan magnetfältet och magnetiserade kroppar inte var kända. Först efter 1785-1789. Den franske fysikern Charles Coulomb upprättade en lag uppkallad efter honom , och möjligheten till sådana mätningar dök upp. Sedan slutet av 1700-talet började, tillsammans med observationen av deklination och lutning, utbredda observationer av den horisontella komponenten, som är en projektion av magnetfältets styrka vektor på ett horisontellt plan (med att känna till deklinationen och inklinationen kan man också beräkna värdet av vektorn för den totala magnetiska fältstyrkan) [5] .

Det första teoretiska arbetet om vad som utgör jordens magnetfält, det vill säga vad som är storleken och riktningen för dess styrka vid varje punkt på jordens yta, tillhör den tyske matematikern Carl Gauss . 1834 gav han ett matematiskt uttryck för spänningskomponenterna som funktion av koordinater - observationsplatsens latitud och longitud. Med hjälp av detta uttryck är det möjligt att för varje punkt på jordens yta hitta värdena för någon av komponenterna som kallas elementen för jordens magnetism. Detta och andra verk av Gauss blev grunden på vilken den moderna vetenskapen om jordmagnetism är byggd [5] . I synnerhet 1839 bevisade han att huvuddelen av magnetfältet kommer ut ur jorden, och orsaken till små, korta avvikelser av dess värden måste sökas i den yttre miljön [62] .

År 1831 upptäckte den engelske polarforskaren John Ross den nordliga magnetiska polen i den kanadensiska skärgården - området där den magnetiska nålen upptar en vertikal position, det vill säga lutningen är 90 °. Och 1841 nådde James Ross (brorson till John Ross) jordens andra magnetiska pol , belägen i Antarktis [62] .

Se även

Anteckningar

↑ Forskare i USA finner att jordens magnetfält är 700 miljoner år äldre än trott . Hämtad 2 augusti 2015. Arkiverad från original 3 augusti 2015. (obestämd)
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Edward Kononovich. Jordens magnetfält . http://www.krugosvet.ru/ . Encyclopedia Around the World: Universell populärvetenskaplig onlineuppslagsverk. Hämtad: 2017-04-26 . Arkiverad från originalet den 21 mars 2009. (obestämd)
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Geomagnetism Vanliga frågor . https://www.ngdc.noaa.gov/ngdc.html _ Nationella centra för miljöinformation (NCEI). Hämtad 23 april 2017. Arkiverad från originalet 2 april 2019.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 A. I. Dyachenko. Jordens magnetiska poler . - Moscow: Publishing House of the Moscow Center for Continuous Mathematical Education, 2003. - 48 sid. - ISBN 5-94057-080-1 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 A. V. Vikulin. VII. Jordens geomagnetiska fält och elektromagnetism // Introduktion till jordens fysik. Lärobok för geofysiska specialiteter vid universitet. - Kamchatka State Pedagogical Universitys förlag, 2004. - 240 sid. — ISBN 5-7968-0166-X .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 Elektricitet och magnetism // Elementär lärobok i fysik / red. G.S. Landsberg . - 16. - Fizmatlit, 2016. - T. 2. - 488 sid. - ISBN 978-5-9221-1610-7 , 978-5-9221-1501-8.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 V.V. Zhilko, L.G. Markovich. 47. Jordens magnetfält. Jordens strålningsbälten // Fysik: lärobok. bidrag för 11:e klass. Allmän utbildning institutioner med ryska. lang. utbildning med en 12-årig studietid (grundläggande och avancerad). - Minsk: Nar. Asveta, 2008. - S. 189-192.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino. Jordens magnetfält. Jordens strålningsbälten // Fysik i gymnasiet: Teori. Uppgifter. Tester: Proc. ersättning för institutioner som tillhandahåller allmänt. miljöer, utbildning / Ed. K.S. Farino. - Minsk: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - S. 356-359.
↑ Internationellt geomagnetiskt referensfält . http://www.iugg.org/ . International Union of Geodesy and Geophysics (22 december 2014). Hämtad: 2017-04-26 . Arkiverad från originalet den 1 maj 2017.
↑ Världsmagnetmodellen . _ https://www.ngdc.noaa.gov/ngdc.html _ Nationella centra för miljöinformation (NCEI). Hämtad 26 april 2017. Arkiverad från originalet 30 april 2017.
↑ 1 2 3 Magnetiska nord- , geomagnetiska och magnetiska poler . http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/ . World Data Center for Geomagnetism, Kyoto. Hämtad 27 april 2017. Arkiverad från originalet 9 februari 2019.
↑ Den magnetiska nordpolen tenderar till Sibirien. Vad betyder det? . Hämtad 23 november 2021. Arkiverad från originalet 23 november 2021. (obestämd)
↑ D.L. Gallagher. Jordens plasmasfär . NASA. Hämtad 23 april 2017. Arkiverad från originalet 22 januari 2017.
↑ Magnetisk meridian (otillgänglig länk) . Ordlista.ru . Ordbok för naturvetenskap. Hämtad: 2010-07-20. Arkiverad från originalet den 21 januari 2012. (obestämd)
↑ 1 2 Hur genererar jordens kärna ett magnetfält? (inte tillgänglig länk) . USGS vanliga frågor . United States Geological Survey. Hämtad 30 april 2017. Arkiverad från originalet 18 januari 2015. (obestämd)
↑ 1 2 3 4 5 Nigel Weiss. Dynamos i planeter, stjärnor och galaxer (engelska) // A&G. - 2002. - 1 juni ( vol. 43 , utg. 3 ). - P. 3,9-3,14 . - doi : 10.1029/2000RG000102 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Kono, M. och P. H. Roberts. Nya geodynamo-simuleringar och observationer av det geomagnetiska fältet // Recensioner av geofysik. - 2002. - T. 40 , nr. 4 . - S. 4-1 - 4-53 . - doi : 10.1029/2000RG000102 .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Chris A. Jones. Planetära magnetfält och vätskedynamos // Årlig översyn av vätskemekanik. — Annual Reviews , 2011. — Vol. 43 . - s. 583-614 .
↑ Larmor, J. Hur kunde en roterande kropp som solen bli en magnet // Reports of the British Association. - 1919. - T. 87 . - S. 159-160 .
↑ Cowling T. Det magnetiska fältet av solfläckar // Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society . - Oxford University Press , 1934. - Vol. 94 . - S. 39-48 . - doi : 10.1093/mnras/94.1.39 . - .
↑ 1 2 3 4 Popova E. P. Moderna resultat av asymptotiska studier av dynamomodeller // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 2016. - Juni ( vol. 186 , nr 6 ). - S. 577-596 . - doi : 10.3367/UFNr.2016.02.037727 . (ryska)
↑ Bakulin P. I., Kononovich E. V., Moroz V. I. § 131. Jordens magnetfält, norrsken och strålningsbälten. Kommunikation av sol- och markfenomen // Kurs för allmän astronomi. - 4. - Moskva: Nauka, 1977. - 544 s.
↑ 1 2 3 David P. Stern. Den självförsörjande dynamo i jordens kärna: ursprunget till jordens magnetism . Utbildningswebbplatser om astronomi, fysik, rymdfärd och jordens magnetism . Hämtad 30 april 2017. Arkiverad från originalet 17 april 2015.
↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 P. H. Roberts och E. M. King. Om tillkomsten av jordens magnetism // Reports on Progress in Physics. - 2013. - 4 september ( vol. 76 ). — S. 096801 . - doi : 10.1088/0034-4885/76/9/096801 .
↑ Eugene N. Parker. Hydromagnetic Dynamo Models // The Astrophysical Journal . - IOP Publishing , 1955. - September ( vol. 122 ). - s. 293-314 . - doi : 10.1086/146087 . - .
↑ 1 2 3 4 D.D. Sokolov, R.A. Stepanov, P.G. Frick. Dynamo: på väg från astrofysiska modeller till laboratorieexperiment // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 2014. - Mars ( vol. 184 , nummer 3 ). - S. 313-335 . - doi : 10.3367/UFNr.0184.201403g.0313 . (ryska)
↑ Starchenko S.V. Generering av ett magnetfält i jordens och planeternas djupa tarmar (engelska) . http://www.izmiran.ru . IZMIRAN (2014). Hämtad 5 maj 2017. Arkiverad från originalet 12 juli 2017.
↑ FH Busse. Homogena dynamos i planetkärnor och i laboratoriet // Annual Review of Fluid Mechanics. - Annual Reviews , 2000. - 11 april ( vol. 32 ). - s. 383-408 . - doi : 10.1146/annurev.fluid.32.1.383 .
↑ C. Kutzner, UR Christensen. Från stabil dipolär till omvänd numeriska dynamo // Physics of the Earth and Planetary Interiors. - 2002. - 11 april ( vol. 131 , utg. 1 ). - S. 29-45 . - doi : 10.1016/S0031-9201(02)00016-X .
↑ 1 2 3 A. V. Gusev, I. N. Kitiashvili. Analys av de olinjära effekterna av magnetokonvektion vid gränserna för jordens yttre kärna // Georesources. - 2001. - 2 december ( nr 2 (6) ). - S. 38-40 .
↑ 1 2 Glatzmaiers, Gary A.; Roberts, Paul H. En tredimensionell självkonsekvent datorsimulering av en omkastning av geomagnetiskt fält // Nature . - 1995. - 21 september ( vol. 377 , iss. 6546 ). - S. 203-209 . - doi : 10.1038/377203a0 . — .
↑ Kageyama, A., T. Sato och komplexitetssimuleringsgruppen. Datorsimulering av en magnetohydrodynamisk dynamo, II (engelska) // Physics of Plasmas. - 1995. - 1 januari ( vol. 2 , utgåva 5 ). - P. 1421-1431 . - doi : 10.1063/1.871485 . - .
↑ Glatzmaier, G. A. och P. H. Roberts. En tredimensionell konvektiv dynamolösning med roterande och ändligt ledande inre kärna och mantel // Physics of the Earth and Planetary Interiors. - 1995. - Vol. 91 , iss. 1-3 . - S. 63-75 . - doi : 10.1016/0031-9201(95)03049-3 . - .
↑ 1 2 Peter E. Driscoll. Simulerar 2 Ga av geodynamo historia // Geophys . Res. Lett.. - 2016. - 6 juni ( vol. 43 , utg. 11 ). - P. 5680-5687 . - doi : 10.1002/2016GL068858 .
↑ U. R. Christensen et al. Ett numeriskt dynamoriktmärke // Jordens fysik och planeternas inre. - 2001. - 10 december ( vol. 128 , utg. 1-4 ). - S. 25-34 . - doi : 10.1016/S0031-9201(01)00275-8 .
↑ Agris Gailit, Olgerts Lielausis, Sergej Dement'ev, et al. Detektion av ett flödesinducerat magnetfälts egenmode i Riga Dynamo Facility // Phys . Varv. Lett.. - 2000. - Vol. 84 . — S. 4365 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.84.4365 . - arXiv : fysik/9912026v1 .
↑ Agris Gailit, Olgerts Lielausis, Ernests Platacis, et al. Magnetic Field Saturation in the Riga Dynamo Experiment // Phys . Varv. Lett. . - 2001. - Vol. 86 . — S. 3024 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.86.3024 .
↑ Stieglitz R., Müller U. Experimentell demonstration av en homogen tvåskalig dynamo // Phys . vätskor. - 2001. - Vol. 13 . — S. 561 . - doi : 10.1063/1.1331315 .
↑ R. Monchaux, M. Berhanu, M. Bourgoin, et al. Generering av ett magnetfält av Dynamo Action i ett turbulent flöde av flytande natrium // Phys . Varv. Lett. . - 2007. - Vol. 98 , iss. 4 . — S. 044502 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.98.044502 .
↑ F. Ravelet, M. Berhanu, R. Monchaux, et al. Kaotisk dynamo genererad av ett turbulent flöde av flytande natrium // Phys . Varv. Lett. . - 2008. - Vol. 101 . — S. 074502 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.101.074502 .
↑ Alexandra Witze. Spinning the Core: Laboratoriedynamon försöker generera magnetiska fält på samma sätt som planeter och stjärnor gör // Science News. - 2013. - 18 maj ( vol. 183 , nr 10 ). — S. 26 .
↑ Peter Olson. The New Core Paradox (engelska) // Science. - 2013. - 25 oktober ( vol. 342 , iss. 6157 ). - s. 431-432 . - doi : 10.1126/science.1243477 .
↑ Monica Pozzo, Chris Davies, David Gubbins & Dario Alfe. Termisk och elektrisk ledningsförmåga hos järn vid jordens kärnförhållanden // Natur . - 2012. - 17 maj ( vol. 485 ). - s. 355-358 . - doi : 10.1038/nature11031 .
↑ N. de Koker, G. Steinle-Neumann, V. Vlček. Elektrisk resistivitet och värmeledningsförmåga hos flytande Fe-legeringar vid högt P och T, och värmeflöde i jordens kärna // Proc . Natl. Acad. sci. USA. - 2012. - 03 13 ( vol. 109 , utg. 11 ). — S. 4070 . - doi : 10.1073/pnas.1111841109 .
↑ JA Tarduno et al. Geodynamo, solvind och magnetopaus för 3,4 till 3,45 miljarder år sedan // Vetenskap . - 2010. - 5 mars ( vol. 327 ). — S. 1238 .
↑ John A. Tarduno, Rory D. Cottrell, William J. Davis, Francis Nimmo, Richard K. Bono. En Hadean till Paleoarchean geodynamo inspelad av enkla zirkonkristaller // Vetenskap . - 2015. - 31 juli ( vol. 349 , iss. 6247 ). - s. 521-524 . - doi : 10.1126/science.aaa9114 .
↑ AJ Biggin, EJ Piispa, LJ Pesonen, R. Holme, G.A. Paterson, T. Veikkolainen & L. Tauxe. Paleomagnetiska fältintensitetsvariationer tyder på mesoproterozoisk kärnbildning i kärnan // Nature . - 2015. - 8 oktober ( vol. 526 ). - S. 245-248 . - doi : 10.1038/nature15523 .
↑ Zuzana Konôpková, R. Stewart McWilliams, Natalia Gómez-Pérez & Alexander F. Goncharov. Direkt mätning av värmeledningsförmåga i fast järn vid planetariska kärnförhållanden // Nature . - 2016. - 2 juni ( vol. 534 ). - S. 99-101 . - doi : 10.1038/nature18009 .
↑ Kenji Ohta, Yasuhiro Kuwayama, Kei Hirose, Katsuya Shimizu & Yasuo Ohishi. Experimentell bestämning av järns elektriska resistivitet vid jordens kärnförhållanden (engelska) // Nature . - 2016. - 2 juni ( vol. 534 ). - S. 95-98 . - doi : 10.1038/nature17957 .
↑ Le Bars, M., Cébron, D. & Le Gal, P. Flöden drivna av libration, precession och tidvatten // Annual Review of Fluid Mechanics. — Årsrecensioner , 2015. — Vol. 47 . - S. 163-193 .
↑ Driscoll, P.; Bercovici, D. Om jordens och Venus termiska och magnetiska historier: Influenser av smältning, radioaktivitet och konduktivitet // Jordens fysik och planeternas inre. - 2014. - November ( iss. 236 ). - S. 36-51 . - doi : 10.1016/j.pepi.2014.08.004 .
↑ Kei Hirose, Guillaume Morard, Ryosuke Sinmyo, Koichio Umemoto, John Hernlund, George Helffrich & Stéphane Labrosse. Kristallisering av kiseldioxid och sammansättningsutveckling av jordens kärna (engelska) // Nature. - 2017. - Vol. 543 . - S. 99-102 . - doi : 10.1038/nature21367 .
↑ O'Rourke, JG & Stevenson, DJ Powering. Jordens dynamo med magnesiumutfällning från kärnan // Nature . - 2016. - Vol. 529 .
↑ Tarasov L. V. Jordens magnetiska poler - tidsresor Arkivkopia daterad 7 februari 2019 på Wayback Machine // Science and Life . - 2017. - Nr 5. - S. 108-113
↑ Södra magnetiska fältrörelse . Tillträdesdatum: 24 december 2009. Arkiverad från originalet den 17 juni 2006. (obestämd)
^ USGS - Nationellt geomagnetismprogram . Hämtad 24 september 2021. Arkiverad från originalet 22 oktober 2018. (obestämd)
↑ Hastigheten för de norra och södra dippolerna enligt tre fältmodeller
↑ Associerad press . Polarexpress: magnetisk nordpol som rör sig "ganska snabbt" mot Ryssland (eng.) , The Guardian (5 februari 2019). Arkiverad från originalet den 13 februari 2019. Hämtad 5 februari 2019.
↑ 3D-modell av strukturen av jordens magnetfält och scenarier för polaritetsomkastning
↑ McIlwain CE-koordinater för kartläggning av fördelningen av geomagnetiskt fångade partiklar // J. Geophys. Res. - 1961. - V. 66, nr 11. - P. 3681-3691.
↑ S. V. Murzin. Introduktion till kosmiska strålars fysik. — M.: Atomizdat , 1979.
↑ 1 2 3 4 5 Geovetenskap: Jordens magnetfält. Solens inverkan på magnetosfären (otillgänglig länk)

Litteratur

Petrov V. Jordens magnetfält: historia, evolution och prognoser // Vetenskap och liv . - 2021. - Nr 8 . - S. 74-89 . (ryska)
Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Handbok i elementär fysik. — M .: Nauka , 1976.
Sivukhin DV Allmän kurs i fysik. - Ed. 4:a, stereotypt. — M .: Fizmatlit ; MIPT Publishing House, 2004. - Volym III. Elektricitet. — 656 sid. - ISBN 5-9221-0227-3 ; ISBN 5-89155-086-5 ..

Länkar

Koronovsky NV Magnetfältet från jordens geologiska förflutna. // Soros Educational Journal , nr 5, 1996, sid. 56-63

Länkar

Kartor över förskjutningen av jordens magnetiska poler under perioden 1600 till 1995

Annan relaterad information

Magnetfältsvängningar i jordens geologiska historia
Inverkan av magnetfältsomkastning på klimatet och utvecklingen av livet på jorden .
Brounov P. I. Magnetic observations // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 volymer (82 volymer och 4 ytterligare). - St Petersburg. 1890-1907.
Aktuell information om tillståndet för jordens magnetfält på Ukrainas territorium
Ryska forskare har vänt idén om jordens struktur

Ordböcker och uppslagsverk

I bibliografiska kataloger
BNE : XX524537 BNF : 11932393m GND : 4015173-6 J9U : 987007543554005171 LCCN : sh85079763 NDL : 00573127

Jorden
Jordens historia	Jordens ålder Jordens geologiska historia Geologisk skala Historien om livet på jorden Jordens nedisning Den svaga unga solparadoxen jätteeffektteori Evolutionens tidslinje
Jordens fysiska egenskaper	Vikt Tyngdkraftsfält Ett magnetfält jordfigur Jordellipsoid Geoid oblateness
Jordens skal	Jordens struktur Kärna Bark Atmosfär Hydrosfär Biosfär
Geografi och geologi	Australien Antarktis Afrika Eurasien Asien Europa Amerika Nordamerika Sydamerika Atlanten indiska oceanen Arktiska havet Stilla havet Sydhavet Kontinentaldrift Kontinent Mantel Hav superkontinenten Platttektonik
Miljö	Biome biologisk mångfald vilda djur och växter Klimat Global uppvärmning Väder Natur naturområde ekologisk nisch Ekologi Ekosystem
se även	Jordens framtid Hypotetiska naturliga satelliter på jorden Jordens dag Jordens flagga Värld Katastrof Jordens dagliga rotation Jordens ringar
Kategori " Natur " Portal "Science"