Основные сведения о земном магнетизме

Для курсоуказания на судне используются гироскопические и магнитные компасы. Работа магнитного компаса основана на использовании магнитного поля Земли, которое в каждой точке характеризуется напряжённостью Т, называемой полной магнитной силой. Сила Т совпадает с направлением магнитных силовых линий и направлена под некоторым углом I к плоскости истинного горизонта, называемым магнитным наклонением (рис.1.16).

Проекция вектора Т на плоскость истинного горизонта называется горизонтальной составляющей Н, а проекция вектора Т на отвесную линию называется вертикальной составляющей магнитного поля Земли:

; H = T cosI; Z = T sinI (1.13)

Устройство магнитного компаса основано на свойстве магнитной стрелки устанавливаться под действием магнитного поля Земли по направлению горизонтальной составляющей Земного магнетизма Н. Поэтому именно сила Н играет главную роль в работе магнитного компаса. Из формул (1.13) видно, что на магнитных полюсах Z = T, H = 0 , а на магнитном экваторе Н = Т, Z = O. Поэтому в приполярных областях близких к магнитным полюсам магнитный компас работает ненадёжно.

Вертикальная плоскость, содержащая векторы Т, Н, Z и I называется плоскостью магнитного меридиана. Именно в этой плоскости устанавливается картушка магнитного компаса. Поэтому плоскость магнитного меридиана можно сформулировать, как вертикальную плоскость, проходящую через геометрическую ось магнитной стрелки, подвешенной за центр тяжести на берегу.

След от пересечения плоскости истинного горизонта плоскостью магнитного меридиана называется магнитным меридианом.

Плоскость магнитного меридиана составляет двугранный угол с плоскостью истинного меридиана наблюдателя, который называется магнитным склонением d.

Магнитное склонение отсчитывается от северной части истинного меридиана от 0 до 180° к Е или W. Остовое склонение в расчётных формулах имеет знак “+”, вестовое - знак “-”.

Магнитное склонение d показывает, куда и насколько N_М отклоняется от N_И (рис. .17).

Величины Т, Н, Z, I и d называются элементами земного магнетизма.

В плоскости истинного горизонта магнитным склонением называется угол между северными частями истинного (N_И) и магнитного меридианов (N_М).

Издаются специальные магнитные карты. Кривые, соединяющие точки с одинаковой напряжённостью, называются изодинами. Кривые, соединяющие точки с одинаковым склонением, называются изогонами. Кривая, соединяющая точки с нулевым склонением, называется агоной. Кривые, соединяющие точки с одинаковым наклонением, называются изоклинами. Они представляют собой приблизительно параллельные кривые, идущие примерно земным параллелям. Нулевая изоклина называется магнитным экватором.

Линиями магнитных меридианов являются кривые, направление которых в каждой точке на карте определяется направлением горизонтальной составляющей Н в этой точке.

Координаты магнитных полюсов Земли в настоящее время таковы:

северный магнитный полюс - j = 76° N, l = 100° W,

южный магнитный полюс - j = 68° S, l = 144°E.

Магнитное поле Земли непрерывно изменяется. Изменение элементов магнитного поля Земли во времени называется вариациями. Вариации магнитного склонения делятся на периодические - вековые и суточные - и апериодические магнитные бури. Суточные вариации склонения имеют период солнечных суток. В Санкт‑Петербурге их амплитуда »16¢. В судовых условиях они по малости не учитываются. Период вековых вариаций составляет несколько сотен лет, их амплитуда достигает 30-35°. Причём в различных пунктах Земли она различна.

В Лондоне магнитное склонение наблюдается с 1540г., в Санкт-Петербурге с 1720 года. В таблице 1.1. показаны изменения магнитного склонения в этих городах.

Таблица 1.1

Кривые, соединяющие точки с одинаковым изменением магнитного склонения называются изопорами.

Именно вековые вариации магнитного склонения учитываются в судовождении. Поэтому на всех морских навигационных картах указывается величина магнитного склонения и его наименование (знак), к какому году оно приведено и величина годового изменения склонения (увеличение или уменьшение).

Прежде чем приступить к работе на навигационной карте, необходимо привести склонение к году плавания. Для чего надо найти разность лет между годом плавания и годом, к которому склонение приведено по карте. Эту разность надо умножить на величину годового изменения. Полученная поправка прибавляется к величине склонения, указанной на карте, если годовое “увеличение” или отнимается от неё, если годовое “уменьшение”.

Надо твёрдо помнить, что термины “увеличение” и “уменьшение” соответствуют изменению абсолютной величины магнитного склонения.

Пример. На карте магнитное склонение отнесено к 1995г. d₉₅ = 0,8° W, годовое уменьшение Dd= 0,2°. Определить склонение в 2002 году.

Решение:

d₀₂ = d₉₅ - Dd´Dt = |0,8°| - 0,2°´7 = +0,6° = 0,6°E

Западное склонение, ежегодно уменьшаясь на 0,2°, дошло до 0, а затем изменило наименование на восточное.

-0,8° 0° +0,6°

W ||®|®|®|®|®|®|®|®||®|®|®|®|®|®||E

На некоторых картах величина годового изменения указывается к Е или к W. Соответственно с этим рассчитывается и величина склонения на год плавания, т.е. правило изменения величины магнитного склонения по его абсолютной величине в этом случае не действует.

Пример. На карте магнитное склонение отнесено к 1998г. d₉₈ = 0,5° Е, годовое изменение Dd = 0,1° к W. Определить склонение в 2001 году.

Решение:

d₀₁ = d₉₈ - Dd´Dt = +0,5° - 0,1°´3 = +0,2° = 0,2°E

Магнитное склонение изменяется в зависимости от района плавания и может быть различным в пределах одной карты. В этом случае после приведения склонения к году плавания во всех точках карты, рассчитывают величину склонения на середину курса.

Пример. Магнитное склонение на карте в точке А после приведения к году плавания d_A = -10,2°, в точке В d_B = -11,0°. Путь судна проходит между точками А и В на расстоянии от точки А, равном 1/4 расстояния АВ. Найти величину склонения на данном отрезке пути.

Решение: Изменение склонения между точками А и В составляет

На расстоянии 1/4 между этими точками

Следовательно, на линии пути

В отдельных частях Мирового океана имеются места, где магнитное склонение резко отличается от его значения, указанного в заголовке карты или на самой карте. Такие искажения называются магнитными аномалиями. Границы районов аномалий на морских навигационных картах показаны чёрными жирными линиями с указанием пределов изменения склонения или отмечены звёздочками. Крупная магнитная аномалия находится у западных берегов Австралии, где на расстоянии 1 кб склонение изменяется от +56° до - 26° .В районах магнитных аномалий надо внимательно следить за работой магнитного компаса, больше полагаясь на показания гирокомпаса.