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 магнитное 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° относительно 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 поверхности на геомагнитных полюсах и совпадали бы с северным и южным магнитными полюсами, причем 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 точно 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 и магнитные аномалии в земной коре . в локальное поле вносят вклад [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.
- ^ Jump up to: а б Наир, Манодж К. «Блуждание геомагнитных полюсов | NCEI» . www.ngdc.noaa.gov .
- ^ Jump up to: а б «Магнитный Север: Геомагнитные и магнитные полюса» . Мировой центр данных по геомагнетизму. Киото, Япония: Киотский университет . Проверено 11 июня 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с «Часто задаваемые вопросы по геомагнетизму» . Национальный центр геофизических данных . Проверено 1 июня 2016 г.
- ^ Jump up to: а б Меррилл, МакЭлхинни и Макфадден 1996 , Глава 2
- ^ Jump up to: 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 .