Тема 3.2. Магнитное поле Земли, его параметры

Магнитное поле Земли (геомагнитное поле) исследовано по наблюдениям на её поверхности, при аэросъёмках и съёмках с помощью спутников.

Пересечение магнитной оси Земли с земной поверхностью происходит в двух точках, именуемых магнитными полюсами. Магнитные полюсы - это точки наибольшей интенсивности магнитных сил.

Магнитная ось процессирует вокруг вращения планеты, отклоняясь то в одну, то в другую сторону.

Установлено, что магнитное поле Земли за 3,5млрд лет существования несколько раз меняло полярность на противоположную, т.е. северный и южный полюс меняются местами (рис.4). Современную эпоху «нормальной по­лярности», длящуюся около 800 млн. лет называют эпохой Брюнес.

В настоящее время магнитная ось диполя отклоняется от вращения Земли примерно на 11,5° (рис.3)

Сила каждого магнита определяется его магнитным моментом. Магнитный момент Земли составляет р^-7м = 8x10²² Ам². Важное значение в теории магнитометрии имеет понятие напряженности геомагнитного поля. Полную напряженность магнитного поля Земли «Т» разлагают на составляющие, ко­торые называют элементами магнитного поля.

Н - горизонтальная составляющая

Д- угол между ОН и ОХ - магнитное

склонение «Д»

угол между «Т» и плоскостью ХОУ называется магнитным наклонением.

Магнитное склонение - угол между географическим и магнитным меридианами.

Магнитное наклонение - вертикальный угол между магнитной стрелкой, двигающейся по вертикали и плоскостью горизонта. На экваторе она равна нулю, на полюсах - 90°.

Дипольное магнитное поле Земли называется нормальным. Отклонения магнитного поля от нормальных его значений называются аномальными. Отклонения фактического поля от диполя на очень больших площадях называются материковыми или континентальными аномалиями.

Фактическое поле «Т» в некоторой точке наблюдения, приведенное к определенному моменту времени, отличается от нормального поля «То» на разность Т_А = Т-Т₀ магнитной аномалией «Т_А» Вектор «Т_А» характеризует величину аномального магнитного поля, создаваемого геологическими неоднородностями земной коры. Это поле является главным объектом исследова­ний в магниторазведке. При этом фактическое поле «Т» измеряется с помо­щью приборов, а нормальные значения снимаются с карт нормального маг­нитного поля.

Карты нормального магнитного поля составляют каждые пять лет.

Изменения геомагнитного поля во времени называются магнитными вариациями. Причинами вариаций являются солнечный ветер, магнитосфера, ионосфера и внутренние процессы в ядре Земли. Короткопериодные вариации с периодом 0,2 - 5с. до 30мин, имеют амплитуду по модулю «Т» от 0,5 до 5-1 ОнТл. Суточные - период 1 сутки, от10-15 до 40-60 нТл. Годовые -до 30нТл. Лунно-суточные - 1-5нТл.

Одиннадцатилетние связаны с солнечной активностью. Амплитуда их различная.

Апериодические вариации высокой частоты и интенсивности, дости­гающей нескольких тысяч, называются магнитными бурями. Интенсивность и продолжительность их до 2-5 суток связывают с солнечной активностью - с рождением огромного числа частиц при взрывах на солнце.

Вековые вариации представляют собой плавные изменения поля с периодом 500-800лет, интенсивность их достигает 100нТл

Первые космические аппараты обнаружили над атмосферой Земли обширные радиационные пояса, состоящие в основном их свободных протонов и электронов, испускаемых Солнцем и захваченных магнитным полем Земли. Потоки этих частиц выстраиваются между магнитными полюсами, повторяя форму силовых линий магнитного поля Земли. Их сгущения приходятся на приполярные районы. Частицы ударяют по частицам атмосферных газов, вы­зывая их свечение. Полярные сияния возникают на высотах от 8 до 100км, имеют различные оттенки и форму.

Основными характеристиками магнитных свойств горных пород явля­ются общая намагниченность « », магнитная восприимчивость « , естест­венная остаточная намагниченность « », μ – относительная магнитная проницаемость.

Все вещества делятся по магнитным свойствам на:

диамагнитные ( Н<оμ<1) - золото, висмут, цинк, медь, фосфор, сера, галит, гипс и др.;

парамагнитные ( >оμ>1) - платина, гранаты, турмалин, мусковит, окислы, сульфиды;

ферромагнитные ( Н ≥оμ≥1) - магнетит, титаномагнетит, гематит, пирротен.

Большинство горных пород относятся к слабомагнитным или практи­чески немагнитным. Магнитное Поле над такими комплексами имеет спокойный характер. Повышенная намагниченность горных пород обуславливает интенсивные аномальные поля. Изучая их можно определить контуры, фор­му, размеры этих геологических тел.

Применяется при поисках железных руд, цветных металлов (бокситов, медных руд), благородных металлов ( молибдена, урана, золота, платины и др.), месторождений алмазов ( кимберлитовых трубок), горного хрусталя и др.