И элементы вектора геомагнитного поля
В первом приближении магнитное поле Земли подобно полю магнитного диполя (рис. 3.1), вектор магнитной индукции Т в точках магнитного экватора горизонтален, а на магнитных полюсах вертикален. На северном полюсе он направлен вниз, на южном - вверх. Модуль вектора увеличивается от экватора к каждому из полюсов примерно от 42 до 70 мкТл. Модуль соответствующего ему вектора напряженности магнитного поля Т изменяется от 33,4 до 55,7 А/м. Наилучшее совпадение поля диполя с фактическим наблюдается при условии, если магнитную ось диполя считать отклоненной от оси вращения Земли на 11,5°
Рис. 3.1. Магнитное поле Земли как поле диполя
Следует обратить внимание на то, что в северном полушарии, поскольку здесь вектор Т направлен вниз, расположен южный полюс диполя (по физической сущности у постоянных магнитов силу взаимного притяжения испытывают всегда разноименные полюсы). Несмотря на это, магнитный полюс северного полушария принято называть северным.
Из сказанного следует, что при переходе от одной точки поверхности Земли к другой вектор Т будет изменять и величину, и направление.
Если считать земное магнитное поле полем диполя, то для него потенциал определится по формуле:
U = (M/r2)cos (90-φ), (3.1)
Где М – магнитный момент Земли, равный 8,3 1022 А*м2 или 8.3 1025 ед. СГС, r – радиус Земли (6371 км), φ – магнитная широта.
Составляющие полного вектора индукции можно определить как производные по соответствующему направлению:
-(dU/dr) = Z = (2M/r3) cos (90 – φ)
-(dU/rd(90 – φ)) = H = (M/r3)/sin(90 – φ). (3.2)
Полный вектор определится, как
T = (M/r3)[1+ 3cos2(90 – φ)]1/2 , (3.3)
а магнитное наклонение
I0 =arctg (Z/H) = 2 tgφ. (3.4)
При изучении геомагнитного поля условились использовать единую систему прямоугольных координат Ох, Оу, Оz, у которой оси Ох и Оу горизонтальны (ось Ох направлена на север, ось Оу - на восток), а ось Оz - вертикальна (направлена вниз) (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Элементы вектора геомагнитного поля
Полный вектор Т в большинстве точек земной поверхности не совпадает ни с одной из осей. Вертикальную плоскость, проходящую через вектор Т, называют плоскостью магнитного меридиана. Проекцию вектора Т на горизонтальную плоскость называют горизонтальной составляющей магнитной индукции и обозначают через Н. Очевидно, Н всегда располагается в плоскости магнитного меридиана. Иногда вместо Н рассматривают ее проекции на оси Ох и Оу, т.е. Н заменяют северной Х- и восточной Y- составляющими. Угол от географического меридиана до магнитного или от оси Ох до Н, отсчитанный по часовой стрелке, называют магнитным склонением или просто склонением и обозначают через D. Угол между вектором Т и Н - составляющей или угол наклона T к горизонту называют наклонением и обозначают через I. Эти составляющие и углы принято называть элементами земного магнетизма или элементами вектора геомагнитного поля.
Для полной характеристики поля достаточно знать три из них, например D, I,. и Н, или D, Н и Z, или X, У и Z. Часто измеряют D, I, и Н, по которым можно вычислить все другие элементы по формулам
Х=НсоsD, Y=НsinD, Z=HtgI, Т=Н/соsI (3.5)
В магниторазведке при решении некоторых задач оперируют вектором напряженности поля. Будем обозначать модули вектора магнитной индукции и его составляющих через Т, Z, Н, Х, Y, а модули элементов вектора напряженности геомагнитного поля и его составляющих через Т0, Z0 , Н0, X0, Y0.
Единицы измерения магнитных величин
Таблица 3.1.
Величина | Ед. СИ | Ед. СГС | Связь |
Магнитный потенциал | Ампер | Ед. СГС | 1ед. СГС =10/4π А |
Магнитная индукция | Тесла | Гаусс | 1 Гс = 10-4 Тл |
Поток магнитной индукции | Вебер | Максвелл | 1 Мкс = 10-8 Вб |
Напряженность поля | Ампер/метр | Эрстед | 1 Э = 1000/4π А/м |
Абсолютная магнитная проницаемость | Генри/метр | Ед. СГС | μ0μ (СГС) = μА (СИ) |
Магнитная восприимчивость | Ед. Си | Ед.СГС | 1 ед. СГС = 4π ед. СИ |
Магнитный момент | А/м2 | Ед. СГС | 1 ед. СГС = 10-3 А/м |
Намагниченность | А/м | Ед. СГС | 1 ед.СГС = 1000 А/м |
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 3053;