Геомагнитный полюс
Геомагнитные полюса — это противоположные точки , в которых ось наиболее подходящего диполя пересекает поверхность Земли . Этот теоретический диполь эквивалентен мощному стержневому магниту в центре Земли и ближе, чем любая другая модель точечного диполя, подходит к описанию магнитного поля, наблюдаемого на поверхности Земли. Напротив, магнитные полюса реальной Земли не являются антиподами ; то есть линия, на которой они лежат, не проходит через центр Земли.
Земли Из-за движения жидкости во внешнем ядре настоящие магнитные полюса постоянно движутся (вековые вариации). Однако за тысячи лет их направление приближается к оси вращения Земли. Примерно раз в полмиллиона лет полюса меняются местами (т. е. север меняется на юг), хотя временные рамки этого переключения могут варьироваться от каждых 10 тысяч лет до каждых 50 миллионов лет. [2] Полюса также ежедневно раскачиваются по овалу диаметром около 50 миль (80 км) из-за солнечным ветром . отклонения магнитного поля [3]
Хотя геомагнитный полюс является лишь теоретическим и не может быть определен непосредственно, он, возможно, имеет более практическое значение, чем магнитный (наклонный) полюс. Это связано с тем, что полюса многое описывают о магнитном поле Земли, определяя, например, где полярные сияния можно наблюдать . Дипольная модель магнитного поля Земли состоит из расположения геомагнитных полюсов и дипольного момента, который описывает силу поля. [3]
| Год | 1990 (окончательный) | 2000 (окончательный) | 2010 (окончательный) | 2020 |
|---|---|---|---|---|
| Северный геомагнитный полюс | 79 ° 12' с.ш. 71 ° 06' з.д. / 79,2 ° с.ш. 71,1 ° з.д. | 79 ° 36' с.ш. 71 ° 36' з.д. / 79,6 ° с.ш. 71,6 ° з.д. | 80 ° 06' с.ш. 72 ° 12' з.д. / 80,1 ° с.ш. 72,2 ° з.д. | 80 ° 42' с.ш. 72 ° 42' з.д. / 80,7 ° с.ш. 72,7 ° з.д. |
| Южный геомагнитный полюс | 79 ° 12' ю.ш., 108 ° 54' в.д. / 79,2 ° ю.ш., 108,9 ° в.д. | 79 ° 36'ю.ш., 108 ° 24' в.д. / 79,6 ° ю.ш., 108,4 ° в.д. | 80 ° 06'ю.ш., 107 ° 48' в.д. / 80,1 ° ю.ш., 107,8 ° в.д. | 80 ° 42' ю.ш., 107 ° 18' в.д. / 80,7 ° ю.ш., 107,3 ° в.д. |
| Магнитный дипольный момент | 7.84 | 7.79 | 7.75 | 7.71 |
Определение
[ редактировать ]В качестве приближения первого порядка можно магнитное поле Земли смоделировать как простой диполь (похожий на стержневой магнит), наклоненный примерно на 9,6° по отношению к оси вращения Земли (которая определяет географический северный и географический южный полюса ) и с центром в точке центр Земли. [5] Северный и Южный геомагнитные полюса — это противоположные точки , в которых ось этого теоретического диполя пересекает поверхность Земли. Таким образом, в отличие от реальных магнитных полюсов, геомагнитные полюса всегда имеют одинаковую широту и дополнительные градусы долготы соответственно (2017 г.: 80,5 ° с.ш., 80,5 ° ю.ш.; 72,8 ° з.д., 107,2 ° в.д.). [4] Если бы магнитное поле Земли было идеальным диполем, силовые линии были бы вертикальны к поверхности на геомагнитных полюсах и совпадали бы с северным и южным магнитными полюсами, а северный магнитный полюс находился бы на южном конце диполя. Однако это приближение несовершенно, поэтому Магнитный и Геомагнитный полюса лежат на некотором расстоянии друг от друга. [6]
Расположение
[ редактировать ]Подобно Северному магнитному полюсу , Северный геомагнитный полюс притягивает северный полюс стержневого магнита и поэтому в физическом смысле фактически является южным магнитным полюсом. Это центр «открытых» силовых линий магнитного поля, которые соединяются с межпланетным магнитным полем и обеспечивают прямой путь солнечному ветру к достижению ионосферы . По состоянию на 2020 год [update], it was located at 80 ° 39' с.ш. 72 ° 41' з.д. / 80,65 ° с.ш. 72,68 ° з.д. , [7] на острове Элсмир , Нунавут , Канада , по сравнению с 2015 годом, когда он располагался в 80 ° 22' с.ш. 72 ° 37' з.д. / 80,37 ° с.ш. 72,62 ° з.д. , также на острове Элсмир. [5]
Южный геомагнитный полюс — это точка, где ось этого наиболее подходящего наклонного диполя пересекает поверхность Земли в южном полушарии. По состоянию на 2020 год [update], it is located at 80 ° 39'ю.ш., 107 ° 19' в.д. / 80,65 ° ю.ш., 107,32 ° в.д. , [7] тогда как в 2005 году было рассчитано, что он будет расположен в 79 ° 44'ю.ш., 108 ° 13' в.д. / 79,74 ° ю.ш., 108,22 ° в.д. , недалеко от станции Восток .
Поскольку фактическое магнитное поле Земли не является точным диполем, (расчетные) Северный и Южный геомагнитные полюса не совпадают с Северным и Южным магнитными полюсами. Если бы магнитные поля Земли были в точности диполярными, северный полюс магнитной стрелки компаса указывал бы прямо на Северный геомагнитный полюс. На практике этого не происходит, поскольку геомагнитное поле, зарождающееся в ядре, имеет более сложную недиполярную часть, а магнитные аномалии в земной коре . в локальное поле вклад вносят и [5]
Положения геомагнитных полюсов рассчитываются путем статистической подгонки к измерениям поля Земли на спутниках и в геомагнитных обсерваториях. Это может быть Международное геомагнитное опорное поле (охватывающее широкий исторический период). [8] США или Мировая магнитная модель (охватывающая только пятилетний период).
Движение
[ редактировать ]Геомагнитные полюса движутся со временем, потому что геомагнитное поле создается движением расплавленных железных сплавов во внешнем ядре Земли . (См. геодинамо .) За последние 150 лет полюса сместились на запад со скоростью от 0,05° до 0,1° в год и приблизились к истинным полюсам на 0,01° в год. [6]
За несколько тысяч лет среднее расположение геомагнитных полюсов совпадает с географическим. Палеомагнетисты долгое время полагались на гипотезу геоцентрического осевого диполя (GAD) , которая утверждает, что — за исключением периодов геомагнитных инверсий — усредненное по времени положение геомагнитных полюсов всегда совпадало с географическими полюсами. Существуют значительные палеомагнитные свидетельства, подтверждающие эту гипотезу. [9]
Геомагнитный инверсия
[ редактировать ]За время существования Земли ориентация магнитного поля Земли менялась много раз: геомагнитный север становился геомагнитным югом и наоборот – событие, известное как геомагнитная инверсия . Свидетельства инверсии геомагнитного поля можно увидеть на срединно-океанических хребтах , где тектонические плиты расходятся. Когда магма просачивается из мантии и затвердевает, образуя новое дно океана, магнитные минералы в нем намагничиваются в направлении магнитного поля. Изучение этой остаточной намагниченности называется палеомагнетизмом . Таким образом, начиная со дна океана, образовавшегося совсем недавно, можно определить направление магнитного поля в предыдущие моменты времени по мере продвижения к более старому дну океана.
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ «Магнитный север, геомагнитные и магнитные полюса» . wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp . Проверено 18 декабря 2019 г.
- ^ «Правда ли, что магнитное поле Земли иногда меняет свою полярность?» . www.usgs.gov . Проверено 16 сентября 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б Наир, Манодж К. «Блуждание геомагнитных полюсов | NCEI» . www.ngdc.noaa.gov .
- ^ Перейти обратно: а б «Магнитный Север: Геомагнитные и магнитные полюса» . Мировой центр данных по геомагнетизму. Киото, Япония: Киотский университет . Проверено 11 июня 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Часто задаваемые вопросы по геомагнетизму» . Национальный центр геофизических данных . Проверено 1 июня 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б Меррилл, МакЭлхинни и Макфадден, 1996 , Глава 2.
- ^ Перейти обратно: а б «Мировая магнитная модель – ограничения модели» . www.ngdc.noaa.gov . Проверено 17 января 2020 г.
- ^ Рабочая группа Отдела V IAGA V-MOD. «Международное геомагнитное эталонное поле» . Проверено 20 декабря 2016 г.
- ^ Меррилл, МакЭлхинни и Макфадден 1996 , Глава 6
Ссылки
[ редактировать ]- МакЭлхинни, Майкл В.; Макфадден, Филипп Л. (2000). Палеомагнетизм: континенты и океаны . Академическая пресса . ISBN 0-12-483355-1 .
- Меррилл, Рональд Т. (2010). Наша магнитная Земля: наука геомагнетизма . Издательство Чикагского университета . ISBN 978-0-226-52050-6 .
- Меррилл, Рональд Т.; МакЭлхинни, Майкл В.; Макфадден, Филипп Л. (1996). Магнитное поле Земли: палеомагнетизм, ядро и глубокая мантия . Академическая пресса . ISBN 978-0-12-491246-5 .