Земной магнетизм

Для определения и выдерживания курса самолета наиболее ши­рокое применение находят магнитные компасы, принцип действия которых основан на использовании магнитного поля Земли.

Земля представляет собой большой естественный магнит, вокруг которого существует магнитное поле. Магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими и располагаются не на поверхности Земли, а на некоторой глубине. Условно принимают, что северный магнитный полюс, расположенный в северной части Канады, обла­дает южным магнетизмом, т. е. притягивает северный конец маг­нитной стрелки, а южный магнитный полюс, расположенный в Ан­тарктиде, обладает северным магнетизмом, т. е. притягивает к себе южный конец магнитной стрелки (рис. 3.1).

Магнитные силовые линии выходят из южного магнитного по­люса и входят в северный. Свободно подвешенная магнитная стрел­ка устанавливается вдоль магнитных силовых линий.

Элементами земного магнетизма являются: напряженность, на­клонение и склонение.

В любой точке Земли напряженность магнитного поля Т можно разложить на горизонтальную Н и вертикальную Z составляющие. Последние определяются по формулам:

Н = ТcosΘ; Z = ТsinΘ.

Напряженность Т на магнитном экваторе наименьшая, а на магнитных полюсах наибольшая. Вертикальная составляющая Z равна 0 на магнитном экваторе и максимальной величине на магнитных полюсах.

Горизонтальная составляющая Н является той силой, которая устанавливает магнитную стрелку в направлении магнитных сило­вых линий. На магнитном экваторе эта сила наибольшая, а на магнитных полюсах она равна нулю. Поэтому в полярных районах магнитные компасы работают неустойчиво, что ограничивает, а порой и исключает их применение.

Магнитным наклонением Θ называется угол, на кото­рый магнитная стрелка наклоняется относительно плоскости гори­зонта. На магнитном экваторе наклонение равно 0, а на магнит­ных полюсах 90°. Для устранения наклона магнитной стрелки в авиационных компасах в Северном полушарий утяжеляют южный конец стрелки, а в Южном — северный или смещают точку подвес­ки магнитной стрелки.

Магнитное склонение. Вследствие того, что магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими, магнитная стрел­ка устанавливается не по истинному, а по магнитному меридиану (рис. 3.2).

Магнитным меридианом называется линия, вдоль ко­торой устанавливается свободно подвешенная магнитная стрелка под действием земного магнетизма. Угол, заключенный между се­верным направлением истинного (географического) меридиана и северным направлением магнитного меридиана, называется маг­нитным склонением Δ_м. Они измеряется от 0 до±180° и от­считывается от истинного меридиана к магнитному к востоку (впра­во) со знаком плюс, к западу (влево) со знаком минус. Магнит­ное склонение для различных пунктов Земли неодинаковое по вели­чине и знаку; оно всегда определяется и учитывается экипажем самолета при подготовке и выполнении полета.

Карта магнитных склонений. Распределение элементов магнит­ного поля Земли принято представлять в виде магнитных карт: горизонтальной и вертикальной составляющих магнитного поля Земли, а также карт магнитного склонения. На мировой карте магнитных склонений указаны величина и знак склонения. Кривые линии, соединяющие точки на земной поверхности с одинаковым магнитным склонением, называются изогонами. Изогоны на­носятся также на полетные и бортовые карты.

Все элементы земного магнетизма изменяются с течением вре­мени. Магнитное склонение имеет вековые, годовые, суточные и эпизодические

изменения. Суточные и годовые изменения достига­ют в среднем 4—10', вековые 6—15°. Карта магнитного склонения составляется с учетом годовых изменений относительно среднего значения определенного отрезка времени в пять-шесть лет, назы­ваемого эпохой магнитной карты. Это избавляет от необходимо­сти каждый раз учитывать годовые изменения магнитного склоне­ния.

Эпизодические или внезапные изменения магнитного склонения носят временный характер с продолжительностью от нескольких часов до нескольких суток. Эти явления называют магнитными бурями. Они вызываются солнечной активностью и чаще наблю­даются в полярных районах.

Кроме изогон, на полетных и бортовых картах указываются магнитные аномалии — районы с резкими и значительными изменениями всех элементов земного магнетизма.

Наличие магнитных аномалий связано с залежами магнитных руд в недрах Земли. Наиболее мощными аномалиями являются Курская, Криворожская, Магнитогорская, Сарбайская и др. В рай­онах аномалий есть точки, где магнитное склонение доходит до ±180°. Аномалия влияет на работу магнитного компаса до высоты 1500—2000 м, а в районе Курской магнитной аномалии отмеча­ются случаи ее воздействия на компас на высотах более 2000 м.