Влияние магнитных полей на климат на земле

Магнитное поле и климат

Влияние солнечной активности на климат современной науке хорошо известно. Имеются очень много статистически значимых периодов в жизни Земли, когда рост солнечной активности совпадал с потеплениями климата и наоборот спад солнечной активности совпадал с похолоданиями климата. Но до настоящего времени очень мало известно о механизме этого влияния, хотя в последние десятилетия кое-что сделано в этом направлении. В первую очередь хотел бы отметить открытую доктором физико-математических наук Сидоренковым Н.С. межполярную тепловую машину [1]. Очень логично предположить, что именно через нее солнечная активность влияет на климат Земли. Потому как всплеск солнечной активности вызывает увеличение потока солнечного ветра, захватываемого магнитным полем Земли, а это в свою очередь вызывает увеличение потока электрических частиц в районе магнитных полюсов на Землю (так работает магнитное поле) и как следствие увеличившегося потока энергии разогрев верхних слоев атмосферы над полюсами.
В связи с выстроенной логической цепочкой очень любопытно было бы посмотреть, а каково влияние изменения самого магнитного поля Земли на данные процессы. Ведь по той же логике вещей, только часть полученной от солнечного ветра энергии оперативно должна попадать на Землю, а часть должна аккумулироваться самим магнитным полем, ведь хорошо известно о огромных масштабах радиационных полюсов Земли и их энерговместимости. Не могут всплески солнечного ветра не вызывать изменений содержания электрических частиц в радиационных поясах, а значит они не только сглаживают колебания энергии солнечного ветра, падающего на Землю, защищая тем самым все живое, но и аккумулируют энергию. Тогда любые изменения самого магнитного поля Земли также должны приводить к изменению вместимости радиационных поясов, а иначе и быть не может, достаточно рассмотреть только крайний теоретически возможный вариант, исчезни магнитное поле, исчезнут и радиационные пояса. Таким образом, мы пришли к выводу, что изменения магнитного поля Земли должны, наравне с солнечной активностью, влиять на климат Земли
В последние десятилетия магнитное поле Земли ослабевает, следовательно, вместимость радиационных поясов Земли должна уменьшаться, а Земля должна получать дополнительную энергию от этих поясов. Тогда нынешнее потепление климата – результат не антропогенной деятельности человека, а результат, в том числе, и изменения магнитного поля Земли.
Было бы очень любопытно посмотреть, как соотносятся ледниковые периоды на Земле с изменениями намагниченности магнитного поля. Еще очень полезно было бы оценить научными методами аккумулирующие возможности магнитного поля. Все это одному человеку сделать не по силам, вот я и призываю ученых приложить руку к данной теме, тем более что тема очень злободневна, так как нынешние изменения магнитного поля не имеют аналогов как минимум за последние несколько столетий, а может и тысячелетий.
Еще один факт, который не уменьшает интерес к данной теме, а наоборот увеличивает, совсем недавно обнародованы данные о том, что оледенение в Южном полушарии в2012 году достигло пика как минимум с 1979 года, и это все наблюдается при чрезвычайно бурном таянии льдов Северного полушария. Как здесь не вспомнить об асимметрии радиационных поясов относительно Северного и Южного полушарий.

Источник

Магнитные полюса Земли и погода

07.12.2007 13:58

Автор текста Татьяна Дмитриевна Михайленко — синоптик Отдела метеопрогнозов.

Необычные сюрпризы погоды ежегодно происходят в разных районах планеты. Разрушительные наводнения летом-осенью 2002 года в Европе, небывало холодная зима 2002-2003 годов в Средиземноморье и над европейской частью России, рождают не только вопросы о причинах этих катаклизмов, но и теории их объяснения. Характерное свойство атмосферы – ее нестабильность, рожденная не только неоднородностью подстилающей поверхности Земли и прецессией равноденствия (концы земной оси прецессируют – движутся по окружности наподобие концов оси вращающегося волчка), но и еще многими-многими факторами.

Еще в начале ХХ века Эдгар Кейс предсказал смещение полюсов Земли, которое могло бы произойти зимой 1998 года. Благодаря этому предсказанию, некоторые ученые занялись исследованиями проблемы и предположили, что в этом случае должно измениться и положение магнитных полюсов. Проверить это можно было изучив древние отложения лавы в районах с вулканической активностью. Железные включения обнаружены в большинстве вулканических пород по всему миру, и они имеют иную точку плавления, чем сама лава. В то время как лава все еще течет, эти включения затвердевают и, будучи металлом, выстраиваются в линию в направлении магнитных полюсов. Благодаря этому можно точно определить, где находились магнитные полюса во время затвердения лавы.

Американское геологическое общество в 1984 году опубликовало обзор исследования кернов, взятых со дна океана. Было обнаружено, что магнитные полюса не только смещались, но и просто менялись местами, северный становился южным и наоборот. Последний аналогичный случай состоялся примерно 780 тысяч лет назад и длился несколько тысяч лет. Группа ученых из парижского института наук о Земле под руководством Готье Хуло (Gauthier Hulot) изучала данные об аномалиях магнитного поля, полученные с помощью датского спутника «Orsted». Этот спутник стал первым космическим аппаратом, позволившим получать данные о местных особенностях магнитного поля Земли.

До сегодняшнего дня многие пытались понять, что могло послужить причиной смещения полюсов? Существует несколько теорий, две из них основные. Первая заключается в том, что на южном полюсе интенсивно нарастает масса льда. Если масса льда будет продолжать расти, то Земля не сможет продолжать вращаться с обычной прецессией оси и найдет новые положения полюсов.

Чарльз Хэпгуд выдвинул другую гипотезу . Он, и работающие с ним ученые, обнаружили под земной корой по крайней мере два пласта необычной горной породы, которая при определенных условиях превращается в жидкость. Опытным путем установлено, что кора Земли может скользить над основной массой, а Земля будет вращаться так, как будто ничего не происходит, хотя полюса уже будут в других местах.

Пусковой механизм смещения полюсов связан с геомагнетизмом Земли. Известно, что за последние 500 лет магнитное поле Земли постоянно ослабевало, а с недавнего времени претерпевает неслыханные изменения. Сейчас магнитное поле представляется довольно прямыми линиями, переплетающимися в узоры. Обычно линии магнитного поля не перемещаются, но если поле ослабевает, то они начинают двигаться и меняться.

Изменения магнитного поля влияют на жизнь человека и его эмоции, на жизнь животного мира и окружающей природы, на погоду. Результаты последних исследований палеомагнитологов позволяют сделать вывод о том, что пробои в магнитном поле Земли могут происходить все с меньшим и меньшим разрывом, пока не произойдет тотальное разрушение поля и сдвиг полюсов.

Солнце поистине является центром нашего мира. Миллиарды лет оно удерживает планеты около себя и обогревает их. Земля остро чувствует изменения солнечной активности. Тем не менее, существует ряд косвенных доказательств, приведенных в книгах А.Л. Чижевского, свидетельствующих о реальном солнечном влиянии на климат и погоду. Отмечается выраженная цикличность различных погодных вариаций с периодами, близкими к 11- и 22-летними периодами. Эта периодичность отражается на объектах живой природы, например, сильно заметна по изменению годовых колец у деревьев.

В настоящее время широкое распространение получили прогнозы влияния геомагнитной активности на состояние здоровья людей. Мнение о зависимости самочувствия людей от магнитных бурь уже твердо устоялось и даже подтверждается некоторыми статистическими данными: количество людей, госпитализированных “скорой помощью”, и число обострений сердечно-сосудистых заболеваний возрастает после магнитной бури.

В качестве альтернативного механизма воздействия магнитных бурь на живой организм часто рассматривают инфразвуковые колебания – звуковые волны с частотами менее одного герца, близкими к собственной частоте многих внутренних органов. Инфразвук, возможно, излучаемый активной ионосферой, может резонансным образом воздействовать на сердечно-сосудистую систему человека. Остается заметить, что вопросы зависимости космической погоды и биосферы еще ждут своего полного исследования и результаты могут оказаться очень интересными. В целом магнитосфера и ионосфера Земли неплохо нас защищают от космических угроз. Однако, в настоящее время отмечается тенденция к увеличению влияния солнечной активности, связанная с ослаблением нашего щита – магнитного поля Земли – более чем на 10 процентов за последние полвека и одновременным удвоением магнитного потока Солнца, служащего основным посредником при передаче солнечной активности.

Для исследования Солнца, магнитосферы и ионосферы Земли развернута сеть солнечных обсерваторий и геофизических станций, а в околоземном космосе парит целая флотилия научно-исследовательских спутников. Основываясь на наблюдения, ученые предупреждают нас о солнечных вспышках и магнитных бурях.

Источник

Доказано изменение климата из-за нарушения магнитного поля Земли

Временное нарушение магнитного поля Земли 42 000 лет назад привело к глобальным изменениям окружающей среды и массовым вымираниям. Причем некоторых ученых беспокоит и текущее быстрое движение северного магнитного полюса через северное полушарие, сообщает phys.org.

Исследователи из UNSW в Сиднее назвали этот опасный период «событием Адамса» как дань уважения писателю-фантасту Дугласу Адамсу, который написал в «Автостопом по Галактике», что «42» был ответом на «Жизнь, Вселенная и все такое».

«Впервые в истории мы смогли точно датировать время и воздействие на окружающую среду последнего переключателя магнитных полюсов», — рассказал Крис Терни, профессор UNSW Science и соавтор исследования.

Открытие стало возможными благодаря древним новозеландским деревьям каури, которые хранились в отложениях более 40 000 лет. Исследуя кольца этих деревьев, ученые смогли датировать всплеск уровня радиоуглерода в атмосфере, вызванный коллапсом магнитного поля Земли.

Было обнаружено, что рост ледяных щитов и ледников над Северной Америкой, большие сдвиги в основных ветровых поясах и системах тропических штормов и одновременное вымирание фауны 42 000 лет совпали с событием Адамса.

Примерно 42 000 лет полюса земли полностью поменялись местами, сила магнитного поля упала до шести процентов от его современной силы. Ионизированный воздух, не встречая больше препятствий, «поджарил» озоновый слой, вызвав волну изменения климата по всему миру.

Резкие изменения окружающей среды, возможно, заставили первых людей искать дополнительное убежище. Это могло объяснить внезапное появление наскального искусства по всему миру примерно 42 000 лет назад. Отпечатки охры на стенах пещер могут указывать на то, что это вещество использовалось в качестве солнцезащитного крема.

За последние 170 лет магнитное поле Земли ослабло примерно на девять процентов, северный магнитный полюс быстро смещается через северное полушарие. Профессор Терни отметил, что это вкупе с серьезными изменениями на Солнце и повышением выбросов углерода в атмосферу может существенно изменить климат.

Источник

Геомагнитное поле и его основные свойства

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 25.06.2018 2018-06-25

Статья просмотрена: 1118 раз

Библиографическое описание:

Натрадзе, А. Т. Геомагнитное поле и его основные свойства / А. Т. Натрадзе, А. А. Ярошенко. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 25 (211). — С. 132-134. — URL: https://moluch.ru/archive/211/51687/ (дата обращения: 16.02.2023).

Магнитное поле Земли или геомагнитное поле — магнитное поле, генерируемое внутри земными источниками. Геомагнитное поле оказывает довольно глубокое воздействие на геофизические, биофизические и экологические процессы на Земле. Оно сыграло выдающуюся роль в эволюции Земли, в происхождении и защите жизни на Земле.

Геомагнитное поле пронизывает все три оболочки Земли: литосферу, гидросферу и атмосферу, воздействует на живую и неживую природу, на все четыре царства природы: растительное, животное, минеральное и, конечно, человеческое. Магнитное поле Земли также оказывает существенное влияние на климат и погоду. Изменения его интенсивности могут привести к значительным колебаниям в температуре, в атмосферном давлении и в частоте выпадения осадков, а также к бурям, ураганам и другим стихийным бедствиям.

Геомагнитное поле намагничивает все минералы и горные породы. Магнитную память о древнем геомагнитном поле сохраняют входящие в состав всех горных пород ферримагнитные минералы. Их естественная остаточная намагниченность появляется во время их образования и сохраняется полностью или частично до нашего времени [1–2].

Геомагнитное поле состоит из главного геомагнитного поля, источники которого находятся во внешнем электропроводящем ядре Земли, аномального, создаваемого намагниченными горными породами, и внешнего геомагнитных полей. В соответствии с общей теорией геомагнетизма Гаусса главное геомагнитное поле состоит из дипольной и недипольной частей. В первом приближении теории геомагнитное поле является полем диполя, наклоненного к оси вращения Земли на угол 10–12 градусов. Аномальное поле составляет около 3 % геомагнитного поля, а внешнее, связанное с солнечно-земными взаимодействиями, — менее 1 %. Измерения магнитного поля Земли выполняются на магнитных обсерваториях, магнитные съемки бывают сухопутными, водными, воздушными и спутниковыми [2].

Силовые линии и напряжённость геомагнитного поля находятся в непрерывном изменении. Изменения (вариации) геомагнитного поля имеют периоды как в сотни и тысячи лет, так и от нескольких месяцев, до долей секунд. Кроме того, имеется тенденция смещения силовых линий геомагнитного поля на запад со скоростью 0.2 градуса в год (так называемый западный дрейф). Длиннопериодные вариации с периодом от 60 до 1800 и более лет называются «вековыми», короткопериодные (с периодом меньше одного года) очень различны как по своим периодам, так и по своей природе. Источники вековых вариаций, по современным представлениям, находятся в ядре Земли, источники короткопериодных — в верхних слоях атмосферы, в ионосфере и магнитосфере. Интенсивность короткопериодных вариаций зависит от активности солнечно-земных взаимодействий.

На Земной поверхности существуют так называемые магнитные аномалии, напряженность которых существенно превышает среднее аномальное геомагнитное поле. Магнитные аномалии во многих случаях связаны с залежами полезных ископаемых. Таким образом, непосредственные измерения геомагнитного поля прямо связаны с поиском полезных ископаемых (включая алмазы) как на суше, так и на дне мирового океана.

Геомагнитное поле, в первом приближении, можно рассматривать как магнитное поле однородно намагниченного шара — планеты Земля. Такое представление утвердилось в науке с 1600 г. — со времени выхода в свет книги В. Гильберта «О магнитах, магнитных телах и большом магните Земля, новая физиология, доказываемая множеством опытов и рассуждений» и удовлетворительно отражает характер изменения магнитного поля Земли на акватории Мирового океана [3].

Для описания глобальных явлений вблизи земной поверхности и геомагнитного поля, в частности, обычно используется система ортогональных сферических географических координат, несколько отличная от сферической системы координат. В этой системе координат r — расстояние до центра Земли (на земной поверхности r  R₀ — радиус Земли), — географическая широта и  — географическая долгота, при этом = 0 на экваторе,   на северном полюсе, =-/2 на южном;    на Гринвичском меридиане и    на тихоокеанском меридиане, лежащим в одной плоскости с Гринвичским. Декартова система координат Земли ₁ ₂ ₃, с центром в центре Земли, ось ₁ которой направлена вдоль оси вращения Земли к северному полюсу, а ось ₂ в точку пересечения Гринвичского меридиана и экватора, связана с системой сферических географических координат следующими соотношениями:

.

В декартовой системе координат Земли скалярный потенциал () магнитного поля Земли, рассматриваемой как равномерно намагниченный шар, при , представляет собой потенциал точечного магнитного диполя с магнитным моментом , расположенного в начале координат:

, (1)

где _i — направляющие косинусы вектора магнитного момента ;

— его компоненты; .

По современным данным магнитный момент Земли равен M₀ = 8.25 10 22 А∙м 2 . Направляющие косинусы определяют декартовы координаты Северного магнитного полюса Земли:

который находится в Антарктиде и определяется условием ортогональности направления геомагнитного поля поверхности Земли, при этом:

,

где — географические координаты Северного магнитного полюса.

В сферической географической системе координат скалярный потенциал будет иметь вид:

(2)

где cos = sin₀ sin + cos₀ coscos ( — ₀),

Орты сферической системы координат в каждой точке пространства образуют ортогональную систему и направлены. В этих ортах напряженность геомагнитного поля, определяемого скалярным потенциалом (2) будет равна:

,

где — элементы длины вдоль направлений , соответственно. Компоненты напряженности:

(3)

Величина радиуса Земли R₀ несоизмеримо велика по сравнению с размерами зданий, кораблей и других сооружений и объектов, создаваемых человеком, поэтому для описания координат точек этих объектов обычно пользуются локальной географической системой декартовых координат, начало которой обычно помещают в центр тяжести объекта, ось х направляется на географический север по касательной к меридиану, проходящему через данную точку, ось у — на восток по касательной к широтной линии, ось z — вертикально вниз по направлению к центру Земли. Эта локальная географическая система координат является правой, и ее орты связаны с ортами глобальной сферической системы в точке расположения ее центра следующим образом:

следовательно, в локальной географической системе координат:

Формулы (3) при в локальной географической системе координат удобно представить в виде:

(4)

где коэффициенты определяются следующими выражениями:

(5)

В ряде случаев удобно пользоваться локальной геомагнитной декартовой системой координат, которая получается из локальной географической поворотом на угол D вокруг оси Z, так, что ось Х геомагнитной системы совпадает с направлением горизонтальной проекции вектора , или, как иногда говорят, с направлением магнитного меридиана.

Несмотря на простейшие предположения о геомагнитном поле как о поле равномерно намагниченного шара, на основании которых были написаны формулы (1) — (4), эти формулы позволяют описывать геомагнитное поле на акватории океана и на тех участках суши, на которых нет выходов магнитных руд, с погрешностью порядка 25 %, т. е. вполне удовлетворительно передают характер глобального изменения компонент геомагнитного поля как функции  и . Например, согласно (4), на магнитных полюсах получаем = 49.70 А/м в то время как среднее значение на полюсах составляет 50.9 А/м; на магнитном экваторе , в то время как максимальное значение на магнитном экваторе составляет 32.6 А/м (погрешность 23 %).

Следует отметить, что согласно (4) изменение при перемещении точки на 1 км составляет величину порядка 8·10– 3 А/м, таким образом, в пределах рукотворных объектов геомагнитное поле можно считать практически однородным [2–3].

Как уже отмечалось ранее, фундаментальный вклад в описание геомагнитного поля был сделан великим немецким математиком К. Ф. Гауссом, в 1839г. построившим аналитическую модель геомагнитного поля, существенно уточнившую простейшую модель, основанную на представлении магнитного потенциала Земли в виде (4).

Таким образом, Геомагнитное поле является одним из обязательных условий существования и развития жизни на Земле, потому что, как уже было сказано выше, оно, наравне с атмосферой, защищает Землю от пагубного разрушительного воздействия солнечного ветра и космических лучей. Более того, жизнь на Земле могла возникнуть только после дифференциации вещества Земли, возникновения ядра и, соответственно, геомагнитного поля.

1. Дема Р. Р., Молочкова О. С., Нефедьев С. П. «Материаловедение», 2014.
2. Краснов И. П. «Основы классической теории намагничения тел» намагничения тел» Центральный НИИ им. академика А. Н. Крылова. — СПб., 2008.
3. Сандомирский С. Г. «Магнитный контроль структуры стальных и чугунных изделий. Современное состояние». Литье и металлургия, 2008.

Источник