Магнитное поле Земли

Магнитное поле охватывает огромные пространства, отдаляясь от поверхности Земли на 80—90 тыс. км и более, образуя магнитосферу. Примерно до 43 тыс. км величина поля убывает пропорционально кубу расстояния, далее расположена область неустойчивого магнитного поля. Природа поля в значительной степени не изучена. Известно лишь, что планеты с крупным ядром, по плотности близким металлическому и имеющие высокую скорость вращения вокруг своей оси, обладают более высоким полем, чем планеты с малыми скоростями вращения (Венера), или с малым ядром. Это дает основание предполагать, что магнитное поле Земли генерируется как суммарный эффект электрических токов в металлизированном ядре, связанных прямой зависимостью с вращением Земли.

Внешнее магнитное поле Земли по форме силовых линий приближается к полю диполя — элементарного бесконечно малого магнита, смещенного относительно центра нашей планеты на 430 км и находящегося в восточном полушарии. Ось диполя смещена относительно оси вращения Земли на угол 11°26', поэтому магнитные полюса не совпадают с географическими. Северный магнитный полюс (74° с. ш. и 100° в. д.) находится на о. Беотил у берегов Северной Гренландии, а Южный полюс — в Антарктиде вблизи российской станции «Восток» (Земля Виктории).

Магнитное поле Земли характеризуется тремя элементами: магнитным склонением, наклонением и напряженностью. Магнитное склонение — угол между направлением магнитной стрелки и географическим меридианом. Линии, соединяющие точки с одинаковым магнитным склонением, называются изогонами. Изогона с нулевым магнитным склонением разделяет земную поверхность на две области: в одной из которых магнитное склонение западное, в другой — восточное.

Магнитное наклонение — угол наклона магнитной стрелки к горизонту. В северном полушарии магнитная стрелка наклонена своим северным концом, а в южном — южным концом. Поэтому отличают северное и южное магнитные наклонения. Магнитное наклонение возрастает к магнитным полюсам, где оно составляет 90°. Линии, соединяющие точки с одинаковым магнитным наклонением, называются изоклинами, нулевая изоклина — магнитный экватор. Третьим элементом магнитного поля Земли является его напряженность, которая в соответствии с его дипольным характером увеличивается по направлению к магнитным полюсам. Элементы магнитного поля Земли в каждой точке изменяются со временем, что возможно связано с изменением положения магнитных полюсов.

Существует предположение, что положение магнитных полюсов в геологическом прошлом не соответствовало настоящему. Это предположение основано на новом многообещающем методе геологии, основанном на изучении остаточной намагниченности минералов. Он получил название метода палеомагнитных исследований. В основе метода лежит постулат о том, что ферромагнитные минералы в процессе образования породы ориентируются в строгом соответствии с магнитными силовыми линиями, как магнитная стрелка. Естественно, что эти минералы должны либо осаждаться из среды, обеспечивающей их свободное выпадение (расплав, жидкость), либо в процессе кристаллизации сохранять «память» о магнитном поле, т. е. их рост осуществляется в строгом соответствии со всеми внешними параметрами минералообразующей среды, одним из которых является магнитное поле. Определив ориентировку ферромагнитных минералов, можно восстановить существовавшую во время образования породы направленность магнитного поля, а следовательно, положение магнитных полюсов. Этими работами установлено, что в период 550—400 млн лет Северный полюс «блуждал» в Австралии. Затем он быстро мигрировал на территорию нынешнего Охотского моря, оставаясь в этом регионе до рубежа 240 млн лет. В период 240—200 млн лет он переместился в нынешнюю полярную область. Такое перемещение магнитных полюсов неизбежно сопровождалось перемещением географических полюсов, т. е. значительным изменением положения оси вращения Земли, что мало вероятно. Естественнее предположить перемещение литосферы относительно магнитных и географических полюсов. В этом случае поверхностью, по которой могло бы такое перемещение происходить, является астеносфера, характеризующаяся, как отмечено выше, значительным разуплотнением вещества мантии.

Большую информацию дают многолетние замеры магнетизма магнитометрическими станциями. Они позволили выявить магнитные вариации во времени: периодические и временные — магнитные бури. Периодические вариации имеют вековые, многолетние, годовые и суточные изменения, отличающиеся стабильной закономерностью.

Известны аномальные отклонения магнитной напряженности в отдельных регионах земной поверхности, обусловленные залеганием в земной коре огромных ферромагнитных масс или же неоднородностью геологического строения. Такие отклонения от фоновых значений получили название магнитных аномалий.

Примером такого положительного отклонения за счет близпо-верхностных скоплений магнетитсодержащих руд является Курская магнитная аномалия. Крупные аномалии второго типа наблюдаются в месте сочленения континентальной и океанской литосфер в районах азиатского Тихоокеанского побережья. Наблюдаются и магнитные отрицательные аномалии. Они характерны для крупных бассейнов горючих полезных ископаемых и гигантских гранитных тел — батолитов.