Магнитное поле Земли - Википедия - Earths magnetic field

Компьютерное моделирование земной шар Поле в период нормальной полярности между переворотами.[1] Линии представляют собой силовые линии магнитного поля: синие, когда поле направлено к центру, и желтые, когда поле находится далеко. Ось вращения Земли центрирована и вертикальна. Плотные группы линий находятся внутри ядра Земли.[2]

Магнитное поле Земли, также известный как геомагнитное поле, это магнитное поле что простирается от Недра земли в космос, где он взаимодействует с Солнечный ветер, поток заряженные частицы исходящий из солнце. Магнитное поле создается электрические токи из-за движения конвекционные потоки смеси расплавленного железа и никеля в Внешнее ядро ​​Земли: эти конвекционные токи вызваны выходом тепла из сердечника, естественным процессом, называемым геодинамо. Величина магнитного поля Земли на ее поверхности колеблется от 25 до 65мкТл (От 0,25 до 0,65гаусс ).[3] В качестве приближения он представлен полем магнитный диполь в настоящее время наклонен под углом около 11 градусов по отношению к Ось вращения Земли, как если бы был огромный стержневой магнит помещенный под этим углом через центр Земли. В Северный геомагнитный полюс фактически представляет собой южный полюс магнитного поля Земли, и наоборот Южный геомагнитный полюс соответствует северному полюсу магнитного поля Земли (поскольку противоположные магнитные полюса притягиваются, а северный конец магнита, как стрелка компаса, указывает на южное магнитное поле Земли, то есть северный геомагнитный полюс около географического северного полюса). По состоянию на 2015 год Северный геомагнитный полюс находился на Остров Элсмир, Нунавут, Канада.

Пока Север и Юг магнитные полюса обычно расположены около географических полюсов, они медленно и непрерывно перемещаются в геологических временных масштабах, но достаточно медленно для обычных компасы чтобы оставаться полезным для навигации. Однако через нерегулярные промежутки времени, в среднем несколько сотен тысяч лет, поле Земли меняется на противоположное и Север и Южные магнитные полюса соответственно резко поменялись местами. Эти развороты геомагнитные полюса оставить запись в камнях, которые представляют ценность для палеомагнетики при расчете геомагнитных полей в прошлом. Такая информация, в свою очередь, полезна при изучении движений континентов и океанов в процессе тектоника плит.

В магнитосфера это область над ионосфера что определяется степенью магнитного поля Земли в космосе. Он простирается на несколько десятков тысяч километров в Космос, защищая Землю от заряженных частиц Солнечный ветер и космические лучи которые иначе лишили бы верхних слоев атмосферы, в том числе озоновый слой что защищает Землю от вредное ультрафиолетовое излучение.

Значимость

Магнитное поле Земли служит для отражения большей части солнечного ветра, заряженные частицы которого в противном случае разрушили бы озоновый слой, защищающий Землю от вредного ультрафиолетового излучения.[4] Один из механизмов снятия изоляции заключается в улавливании газа пузырьками магнитного поля, которые срываются солнечными ветрами.[5] Расчеты потерь углекислого газа из атмосферы Марс, возникающие в результате поглощения ионов солнечным ветром, указывают на то, что рассеяние магнитного поля Марса вызвало почти полную потерю его атмосферы.[6][7]

Изучение прошлого магнитного поля Земли известно как палеомагнетизм.[8] Полярность магнитного поля Земли записывается в Магматические породы, и развороты поля таким образом обнаруживаются как "полосы" в центре срединно-океанические хребты где морское дно распространяется, в то время как стабильность геомагнитных полюсов между инверсиями позволила палеомагнетизму проследить движение континентов в прошлом. Разворот также обеспечивает основу для магнитостратиграфия, способ знакомства горные породы и отложения.[9] Поле также намагничивает кору, и магнитные аномалии может использоваться для поиска залежей металла руды.[10]

Люди использовали компасы для определения направления с 11 века нашей эры, а для навигации - с 12 века.[11] Хотя магнитное склонение действительно смещается со временем, это блуждание достаточно медленное, поэтому простой компас может оставаться полезным для навигации. С помощью магниторецепция различные другие организмы, от некоторых видов бактерий до голубей, используют магнитное поле Земли для ориентации и навигации.

Характеристики

Описание

В любом месте магнитное поле Земли может быть представлено трехмерным вектором. Типичная процедура измерения его направления - использование компаса для определения направления магнитного севера. Его угол относительно истинного севера равен склонение (D) или же вариация. Если смотреть на магнитный север, то угол между полем и горизонталью равен склонность (я) или же магнитное падение. В интенсивность (F) поля пропорционально силе, которую оно оказывает на магнит. Другое распространенное представление находится в Икс (Север), Y (Восток) и Z (Вниз) координаты.[12]

Общие системы координат, используемые для представления магнитного поля Земли.

Интенсивность

Напряженность поля часто измеряется в гаусс (G), но обычно сообщается в нанотеслас (нТл), где 1 G = 100000 нТл. Нанотесла также называется гаммой (γ). Поле Земли колеблется от 25 000 до 65 000 нТл (0,25–0,65 Гс).[13] Для сравнения: сильный магнит на холодильник имеет поле около 10 000 000 нанотесла (100 G).[14]

Карта изолиний интенсивности называется изодинамическая диаграмма. Поскольку Магнитная модель мира Как видно, интенсивность имеет тенденцию к уменьшению от полюсов к экватору. Минимальная интенсивность наблюдается в Южноатлантическая аномалия над Южной Америкой, в то время как максимумы наблюдаются над северной Канадой, Сибирью и побережьем Антарктиды к югу от Австралии.[15]

Наклон

Основная статья: Магнитное падение

Наклон задается углом, который может принимать значения от -90 ° (вверх) до 90 ° (вниз). В северном полушарии поле направлено вниз. Это прямо на Северный магнитный полюс и поворачивается вверх по мере уменьшения широты, пока не станет горизонтальным (0 °) на магнитном экваторе. Он продолжает вращаться вверх, пока не окажется прямо у Южного магнитного полюса. Наклон можно измерить с помощью круг падения.

An изоклиническая карта (карта изолинии наклона) для магнитного поля Земли. ниже.

Склонение

Основная статья: Магнитное склонение

Наклонение положительное для отклонения поля на восток относительно истинного севера. Его можно оценить, сравнив направление магнитного севера / юга на компасе с направлением небесный полюс. Карты обычно включают информацию о склонении в виде угла или небольшой диаграммы, показывающей взаимосвязь между магнитным севером и истинным севером. Информация о склонении для региона может быть представлена ​​в виде диаграммы с изогоническими линиями (контурные линии, каждая из которых представляет фиксированное склонение).

Географические вариации

Компоненты магнитного поля Земли у поверхности от Магнитная модель мира на 2015 год.[15]

  • Интенсивность

  • Наклон

  • Склонение

Диполярное приближение

Взаимосвязь полюсов Земли. A1 и A2 - географические полюса; B1 и B2 - геомагнитные полюса; C1 (юг) и C2 (север) - магнитные полюса.
Смотрите также: Дипольная модель магнитного поля Земли.

Вблизи поверхности Земли ее магнитное поле можно точно описать полем магнитного диполя, расположенного в центре Земли и наклоненного под углом примерно 11 ° по отношению к оси вращения Земли.[13] Диполь примерно эквивалентен мощному стержню. магнит, с южным полюсом, направленным на северный геомагнитный полюс.[16] Это может показаться удивительным, но северный полюс магнита определяется таким образом, потому что, если ему позволить свободно вращаться, он указывает примерно на север (в географическом смысле). Поскольку северный полюс магнита притягивает южные полюса других магнитов и отталкивает северные полюса, он должен быть притянут к южному полюсу земного магнита. Диполярное поле составляет 80–90% поля в большинстве мест.[12]

Магнитные полюса

Основная статья: Геомагнитный полюс
Движение Северного магнитного полюса Земли через канадскую Арктику.

Исторически сложилось так, что северный и южный полюса магнита сначала определялись магнитным полем Земли, а не наоборот, поскольку одно из первых применений магнита было в качестве стрелки компаса. Северный полюс магнита определяется как полюс, который притягивается Северным магнитным полюсом Земли, когда магнит подвешен, чтобы он мог свободно вращаться. Поскольку противоположные полюса притягиваются, Северный магнитный полюс Земли на самом деле является южным полюсом ее магнитного поля (местом, где поле направлено вниз, в Землю).[17][18][19][20]

Положение магнитных полюсов можно определить как минимум двумя способами: локально или глобально.[21] Локальное определение - это точка, в которой магнитное поле вертикально.[22] Это можно определить, измерив наклон. Наклон поля Земли составляет 90 ° (вниз) на Северном магнитном полюсе и -90 ° (вверх) на Южном магнитном полюсе. Два полюса перемещаются независимо друг от друга и не находятся прямо напротив друг друга на земном шаре. Для Северного магнитного полюса наблюдались движения со скоростью до 40 км (25 миль) в год. В течение последних 180 лет Северный магнитный полюс перемещался на северо-запад от мыса Аделаида в Полуостров Бутия в 1831 г. до 600 км (370 миль) от Решительный залив в 2001.[23] В магнитный экватор - линия с нулевым наклоном (магнитное поле горизонтально).

Глобальное определение поля Земли основано на математической модели. Если через центр Земли провести линию, параллельную моменту наиболее подходящего магнитного диполя, два положения, в которых он пересекает поверхность Земли, называются Северным и Южным геомагнитными полюсами. Если бы магнитное поле Земли было абсолютно дипольным, геомагнитные полюса и магнитные полюса падения совпадали бы, и компасы указывали бы на них. Однако поле Земли имеет значительную недиполярный вклад, поэтому полюса не совпадают, и компасы обычно не указывают ни на что.

Магнитосфера

Художественная передача структуры магнитосферы. 1) Лук-шок. 2) Магнитоэпид. 3) Магнитопауза. 4) Магнитосфера. 5) Северная мочка хвоста. 6) Южная мочка хвоста. 7) Плазмосфера.
Основная статья: Магнитосфера

Магнитное поле Земли, преимущественно дипольное на ее поверхности, еще больше искажается солнечным ветром. Это поток заряженных частиц, покидающих Корона Солнца и разгоняется до скорости от 200 до 1000 километров в секунду. Они несут с собой магнитное поле, межпланетное магнитное поле (МВФ).[24]

Солнечный ветер оказывает давление, и, если бы он достиг атмосферы Земли, он разрушил бы ее. Однако его удерживает давление магнитного поля Земли. В магнитопауза, область баланса давлений - граница магнитосферы. Несмотря на название, магнитосфера асимметрична, с направленной к Солнцу стороной около 10 °.Радиусы Земли но другая сторона протягивается в магнитосферный хвост что простирается за пределы 200 радиусов Земли.[25]К Солнцу от магнитопаузы ударная волна, область, где резко замедляется солнечный ветер.[24]

Внутри магнитосферы находится плазмосфера, область в форме пончика, содержащая заряженные частицы с низкой энергией, или плазма. Эта область начинается на высоте 60 км, простирается на 3–4 радиуса Земли и включает ионосферу. Этот регион вращается вместе с Землей.[25] Есть также две концентрические области в форме шины, называемые Радиационные пояса Ван Аллена, с ионами высоких энергий (от 0,1 до 10 млн. электрон-вольт (МэВ)). Внутренний пояс находится на расстоянии 1-2 радиуса Земли, а внешний пояс - на расстоянии 4-7 радиусов Земли. Плазмосфера и пояса Ван Аллена частично перекрываются, причем степень перекрытия сильно варьируется в зависимости от солнечной активности.[26]

Магнитное поле Земли не только отклоняет солнечный ветер, но и отклоняет космические лучи, заряженные частицы высоких энергий, которые в основном находятся за пределами Солнечная система. Многие космические лучи не попадают в Солнечную систему магнитосферой Солнца или гелиосфера.[27]) Напротив, астронавты на Луне рискуют подвергнуться радиации. Любой, кто побывал на поверхности Луны во время особенно сильного солнечного извержения в 2005 году, получил бы смертельную дозу.[24]

Некоторые заряженные частицы попадают в магнитосферу. Они вращаются по спирали вокруг силовых линий, подпрыгивая между полюсами несколько раз в секунду. Кроме того, положительные ионы медленно дрейфуют на запад, а отрицательные - на восток, вызывая кольцевой ток. Этот ток уменьшает магнитное поле у ​​поверхности Земли.[24] Частицы, которые проникают в ионосферу и сталкиваются с атомами, вызывают свет полярные сияния а также испускать Рентгеновские лучи.[25]

Различные условия в магнитосфере, известные как космическая погода, во многом обусловлены солнечной активностью. Если солнечный ветер слаб, магнитосфера расширяется; в то время как если он сильный, он сжимает магнитосферу, и больше ее проникает внутрь. Периоды особенно интенсивной активности, называемые геомагнитные бури, может произойти, когда выброс корональной массы извергается над Солнцем и посылает ударную волну через Солнечную систему. Такая волна может достичь Земли всего за два дня. Геомагнитные бури могут вызвать серьезные неудобства; «Хеллоуинская» буря 2003 г. повредили более трети спутников НАСА. Самый крупный задокументированный шторм произошел в 1859 году. Он вызвал токи, достаточно сильные, чтобы закоротить телеграфные линии, а полярные сияния были зарегистрированы на юге, вплоть до Гавайев.[24][28]

Зависимость от времени

Краткосрочные вариации

Фон: набор трасс магнитных обсерваторий, показывающий магнитная буря в 2000 г.
Глобус: карта, показывающая расположение обсерваторий и контурных линий, дающих горизонтальную магнитную напряженность в μ Т.

Геомагнитное поле изменяется во временных масштабах от миллисекунд до миллионов лет. Более короткие временные масштабы в основном возникают из-за токов в ионосфере (область ионосферного динамо ) и магнитосферы, а некоторые изменения можно отнести к геомагнитным бурям или суточным колебаниям течений. Изменения в масштабе времени от года и более в основном отражают изменения в Земля внутри, особенно богатые железом основной.[12]

Часто магнитосфера Земли поражается солнечные вспышки вызывая геомагнитные бури, провоцируя проявления полярных сияний. Кратковременная нестабильность магнитного поля измеряется с помощью K-индекс.[29]

Данные из ФЕМИДА показывают, что магнитное поле, которое взаимодействует с солнечным ветром, уменьшается, когда магнитная ориентация выровнена между Солнцем и Землей, что противоречит предыдущей гипотезе. Во время предстоящих солнечных бурь это может привести к затемнения и сбои в искусственные спутники.[30]

Светская вариация

Основная статья: Геомагнитная вековая вариация
Предполагаемые изолинии склонения по годам, с 1590 по 1990 год (щелкните, чтобы увидеть изменения).
Сила осевой дипольной составляющей магнитного поля Земли с 1600 по 2020 гг.

Изменения магнитного поля Земли в масштабе времени от года и более называются светская вариация. На протяжении сотен лет наблюдается изменение магнитного склонения на десятки градусов.[12] Анимация показывает, как глобальные тенденции изменились за последние несколько столетий.[31]

Направление и интенсивность диполя со временем меняются. За последние два столетия дипольная сила уменьшалась примерно на 6,3% в столетие.[12] При такой скорости уменьшения поле будет незначительным примерно через 1600 лет.[32] Однако эта сила является средней за последние 7 тысяч лет, и нынешняя скорость изменения не является чем-то необычным.[33]

Характерной чертой недиполярной части вековой вариации является дрейф на запад со скоростью около 0,2 градуса в год.[32] Этот дрейф не везде одинаков и со временем менялся. Глобально усредненный дрейф происходил на запад примерно с 1400 года нашей эры, но на восток между примерно 1000 и 1400 годами нашей эры.[34]

Изменения, произошедшие до магнитных обсерваторий, зафиксированы в археологических и геологических материалах. Такие изменения называются палеомагнитная вековая вариация или же палеосекулярная вариация (ПСВ). Записи обычно включают в себя длительные периоды небольших изменений, а иногда и большие изменения, отражающие геомагнитные экскурсии и развороты.[35]

В июле 2020 года ученые сообщают, что анализ симуляций и недавняя модель поля наблюдений показывают, что максимальная скорость изменения направления магнитного поля Земли достигала ~ 10 ° в год - почти в 100 раз быстрее, чем текущие изменения, и в 10 раз быстрее, чем считалось ранее.[36][37]

Исследования лавовых потоков на Steens Mountain, Орегон, указывают на то, что магнитное поле могло смещаться со скоростью до 6 градусов в день в какой-то момент истории Земли, что значительно ставит под сомнение распространенное понимание того, как работает магнитное поле Земли.[38] Позднее один из авторов исследования 1995 года приписал это открытие необычным магнитным свойствам изучаемого лавового потока, а не быстрому изменению поля.[39]

Инверсии магнитного поля

Геомагнитная полярность в конце Кайнозойская эра. Темные области обозначают периоды, когда полярность соответствует сегодняшней полярности, светлые области обозначают периоды, когда полярность меняется на противоположную.
Основная статья: Геомагнитная инверсия

Хотя обычно поле Земли примерно диполярное, с осью, которая почти совпадает с осью вращения, иногда север и юг. геомагнитные полюса торговые места. Доказательства для этих геомагнитные инверсии можно найти в базальты, керны отложений, взятые со дна океана, и магнитные аномалии морского дна.[40] Развороты случаются почти случайно во времени, с интервалами между инверсиями в пределах от менее 0,1 миллиона лет до целых 50 миллионов лет. Самая последняя геомагнитная инверсия, названная Разворот Брюнес – Матуяма, произошло около 780 000 лет назад.[23][41] Связанное с этим явление, геомагнитное экскурсия, переводит ось диполя через экватор, а затем возвращается к исходной полярности.[42][43] В Лашамп событие это пример экскурсии, произошедшей во время последнего ледникового периода (41 000 лет назад).

Магнитное поле прошлого регистрируется в основном сильномагнитные минералы, особенно оксиды железа Такие как магнетит, который может нести постоянный магнитный момент. Этот остаточная намагниченность, или же остроту, можно получить более чем одним способом. В потоки лавы, направление поля «замораживается» в мелких минералах по мере их остывания, вызывая термоостаточная намагниченность. В отложениях ориентация магнитных частиц приобретает небольшой сдвиг в сторону магнитного поля, поскольку они осаждаются на дне океана или озера. Это называется остаточная намагниченность обломков.[8]

Термоостаточная намагниченность - главный источник магнитных аномалий вокруг срединно-океанических хребтов. Когда морское дно расширяется, магма колодец из мантия, охлаждается, образуя новую базальтовую кору по обе стороны хребта, и уносится от нее за счет растекания морского дна. По мере охлаждения он фиксирует направление поля Земли. Когда поле Земли меняет направление, новый базальт записывает обратное направление. В результате получается серия полос, симметричных относительно гребня. Корабль, буксирующий магнитометр на поверхности океана, может обнаружить эти полосы и определить возраст дна океана. Это дает информацию о скорости распространения морского дна в прошлом.[8]

Радиометрическое датирование лавовых потоков был использован для создания шкала времени геомагнитной полярности, часть которого показана на изображении. Это составляет основу магнитостратиграфия, метод геофизической корреляции, который можно использовать для датирования как осадочных, так и вулканических последовательностей, а также магнитных аномалий морского дна.[8]

Самое раннее появление

Палеомагнитные исследования Палеоархей лава в Австралии и конгломерат в Южной Африке пришли к выводу, что магнитное поле присутствует по крайней мере с 3,450 миллион лет назад.[44][45][46]

Будущее

Изменения виртуального осевого дипольного момента с момента последнего изменения направления.

В настоящее время общее геомагнитное поле становится все слабее; нынешнее сильное ухудшение соответствует снижению на 10–15% за последние 150 лет и ускорилось в последние несколько лет; геомагнитная интенсивность почти непрерывно снижалась с максимального значения на 35% по сравнению с современным значением, достигнутым примерно 2000 лет назад. Скорость уменьшения и сила тока находятся в пределах нормального диапазона колебаний, как показывают записи прошлых магнитных полей, записанных в горных породах.

Природа магнитного поля Земли - одна из гетероскедастический колебание. Мгновенное ее измерение или несколько измерений на протяжении десятилетий или столетий недостаточны для экстраполяции общей тенденции в напряженности поля. В прошлом по неизвестным причинам он менялся вверх и вниз. Кроме того, учет локальной напряженности дипольного поля (или его флуктуации) недостаточен для характеристики магнитного поля Земли в целом, поскольку это не является строго дипольным полем. Дипольная составляющая поля Земли может уменьшаться, даже если общее магнитное поле остается прежним или увеличивается.

Северный магнитный полюс Земли дрейфует с северной Канада к Сибирь с нынешними темпами ускорения - 10 километров (6,2 мили) в год в начале 20-го века, до 40 километров (25 миль) в год в 2003 году,[23] и с тех пор только ускорился.[47][48]

Физическое происхождение

Основная статья: Теория динамо

Ядро Земли и геодинамо

Считается, что магнитное поле Земли создается электрическими токами в проводящих сплавах железа в ее ядре, создаваемыми конвекционными токами из-за тепла, уходящего из ядра. Однако этот процесс сложен, и компьютерные модели, воспроизводящие некоторые его особенности, были разработаны только в последние несколько десятилетий.

Схема, иллюстрирующая взаимосвязь между движением проводящей жидкости, организованной в рулоны под действием силы Кориолиса, и магнитным полем, создаваемым движением.[49]

Земля и большинство планет Солнечной системы, а также Солнце и другие звезды генерируют магнитные поля за счет движения электрического поля. проведение жидкости.[50] Поле Земли берет начало в ее ядре. Это область железных сплавов, простирающаяся примерно на 3400 км (радиус Земли 6370 км). Он разделен на твердую Внутреннее ядро, радиусом 1220 км, а жидкая внешнее ядро.[51] Движение жидкости во внешнем ядре вызывается тепловым потоком от внутреннего ядра, который составляет около 6000 К (5730 ° C; 10340 ° F), к граница ядро-мантия, что составляет около 3800 К (3530 ° C; 6380 ° F).[52] Тепло генерируется потенциальной энергией, выделяемой более тяжелыми материалами, опускающимися к сердцевине (планетарная дифференциация, то железная катастрофа ), а также распад радиоактивный элементы в интерьере. Картина течения определяется вращением Земли и наличием твердого внутреннего ядра.[53]

Механизм, с помощью которого Земля генерирует магнитное поле, известен как динамо.[50] Магнитное поле создается петлей обратной связи: токовые петли генерируют магнитные поля (Обходной закон Ампера ); изменяющееся магнитное поле порождает электрическое поле (Закон Фарадея ); электрические и магнитные поля действуют на заряды, протекающие токами ( Сила Лоренца ).[54] Эти эффекты можно объединить в уравнение в частных производных для магнитного поля, называемого уравнение магнитной индукции,

куда ты - скорость жидкости; B - магнитное B-поле; и η = 1 / σμ это коэффициент магнитной диффузии, что обратно пропорционально произведению электрическая проводимость σ и проницаемость μ .[55] Период, термин ∂B/∂т - производная поля по времени; ∇2 это Оператор Лапласа и ∇× это оператор curl.

Первый член в правой части уравнения индукции - это распространение срок. В неподвижной жидкости магнитное поле уменьшается, и любые концентрации поля распространяются. Если динамо Земли отключится, дипольная часть исчезнет через несколько десятков тысяч лет.[55]

В идеальном дирижере () диффузии не было бы. К Закон Ленца, любому изменению магнитного поля немедленно противодействуют токи, поэтому поток через данный объем жидкости не может измениться. Когда жидкость движется, магнитное поле будет следовать за ней. Теорема, описывающая этот эффект, называется теорема о замороженном поле. Даже в жидкости с конечной проводимостью новое поле создается за счет растяжения силовых линий, когда жидкость движется таким образом, что деформирует ее. Этот процесс мог бы продолжать генерировать новое поле бесконечно, если бы не то, что по мере того, как магнитное поле увеличивается в силе, оно сопротивляется движению жидкости.[55]

Движение жидкости поддерживается конвекция, движение, управляемое плавучесть. Температура увеличивается к центру Земли, и более высокая температура жидкости ниже делает ее плавучей. Эта плавучесть увеличивается за счет химического разделения: по мере охлаждения ядра часть расплавленного железа затвердевает и осаждается на внутреннем ядре. При этом в жидкости остаются более легкие элементы, что делает ее легче. Это называется композиционная конвекция. А Эффект Кориолиса, вызванный общим вращением планеты, имеет тенденцию организовывать поток в валки, выровненные вдоль полярной оси север-юг.[53][55]

Динамо-машина может усиливать магнитное поле, но для ее запуска требуется «затравочное» поле.[55] Для Земли это могло быть внешнее магнитное поле. В начале своей истории Солнце прошло через Фаза Т-Тельца в котором солнечный ветер имел бы магнитное поле на несколько порядков больше, чем нынешний солнечный ветер.[56] Однако большая часть поля могла быть закрыта мантией Земли. Альтернативный источник - токи на границе ядро-мантия, вызванные химическими реакциями или изменениями тепловой или электрической проводимости. Такие эффекты могут по-прежнему давать небольшую погрешность, которая является частью граничных условий геодинамо.[57]

Среднее магнитное поле во внешнем ядре Земли было рассчитано равным 25 гаусс, что в 50 раз сильнее, чем поле у ​​поверхности.[58]

Численные модели

Моделирование геодинамо на компьютере требует численного решения системы нелинейных уравнений в частных производных для магнитогидродинамика (МГД) недр Земли.Моделирование уравнений МГД выполняется на трехмерной сетке точек, а размер сетки, отчасти определяющий реалистичность решений, ограничен в основном мощностью компьютера. На протяжении десятилетий теоретики ограничивались созданием кинематическая динамо компьютерные модели, в которых движение жидкости выбирается заранее и рассчитывается влияние на магнитное поле. Теория кинематического динамо заключалась в основном в испытании различных геометрий потока и проверке того, сможет ли такая геометрия выдержать динамо-машину.[59]

Первый самосогласованный Модели динамо, которые определяют как движение жидкости, так и магнитное поле, были разработаны двумя группами в 1995 году, одна в Японии.[60] и один в Соединенных Штатах.[1][61] Последний привлек внимание, потому что он успешно воспроизводит некоторые характеристики поля Земли, включая геомагнитные инверсии.[59]

Токи в ионосфере и магнитосфере

Электрические токи, индуцируемые в ионосфере, создают магнитные поля (область ионосферного динамо). Такое поле всегда создается вблизи того места, где атмосфера находится ближе всего к Солнцу, вызывая ежедневные изменения, которые могут отклонять поверхностные магнитные поля на величину до одного градуса. Типичные ежедневные колебания напряженности поля составляют около 25 нанотесла (нТл) (одна часть в 2000 году), с вариациями в течение нескольких секунд, как правило, около 1 нТл (одна часть из 50 000).[62]

Измерение и анализ

Обнаружение

Напряженность магнитного поля Земли измерялась методом Карл Фридрих Гаусс в 1832 г.[63] и с тех пор неоднократно измерялся, показывая относительное распад около 10% за последние 150 лет.[64] В Магсат Спутник и более поздние спутники использовали 3-осевые векторные магнитометры для исследования трехмерной структуры магнитного поля Земли. Позже Эрстед спутник позволили провести сравнение, показывающее динамическое геодинамо в действии, которое, по-видимому, порождает альтернативный полюс под Атлантическим океаном к западу от Южной Африки.[65]

Правительства иногда используют подразделения, специализирующиеся на измерении магнитного поля Земли. Это геомагнитные обсерватории, как правило, является частью национального Геологические изыскания, например Британская геологическая служба с Обсерватория Эскдалемуир. Такие обсерватории могут измерять и прогнозировать магнитные условия, такие как магнитные бури, которые иногда влияют на связь, электроэнергию и другую деятельность человека.

В Международная сеть магнитных обсерваторий в реальном времени с более чем 100 взаимосвязанными геомагнитными обсерваториями по всему миру, регистрирует магнитное поле Земли с 1991 года.

Военные определяют характеристики местного геомагнитного поля, чтобы обнаружить аномалии на естественном фоне, что может быть вызвано значительным металлическим объектом, например, затопленной подводной лодкой. Обычно эти детекторы магнитных аномалий летают на самолетах, таких как британские Нимрод или буксируемый как инструмент или набор инструментов с надводных кораблей.

Коммерчески, геофизический разведка компании также используют магнитные детекторы для выявления естественных аномалий от руда тела, такие как Курская магнитная аномалия.

Магнитные аномалии земной коры

Модель коротковолновых характеристик магнитного поля Земли, связанных с литосферными аномалиями.[66]

Магнитометры обнаруживать мельчайшие отклонения в магнитном поле Земли, вызванные железом артефакты, печи, некоторые виды каменных конструкций и даже канавы и кучи в археологическая геофизика. Используя магнитные инструменты, адаптированные из бортовых детекторов магнитных аномалий, разработанных во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок,[67] были нанесены на карту магнитные вариации дна океана. Базальт - богатая железом вулканическая порода, составляющая дно океана.[68] - содержит сильномагнитный минерал (магнетит) и может локально искажать показания компаса. Искажение было признано исландскими мореплавателями еще в конце 18 века.[69] Что еще более важно, поскольку присутствие магнетита придает базальту измеримые магнитные свойства, эти магнитные вариации предоставили еще один способ изучения глубоководного дна океана. Когда вновь образованная порода охлаждается, такие магнитные материалы регистрируют магнитное поле Земли.[69]

Статистические модели

Каждое измерение магнитного поля происходит в определенном месте и в определенное время. Если требуется точная оценка поля в каком-то другом месте и в другое время, измерения необходимо преобразовать в модель, а модель используется для прогнозирования.

Сферические гармоники

Смотрите также: Многополюсное расширение
Схематическое изображение сферических гармоник на сфере и их узловых линий. пℓ м равно 0 вдоль м большие круги проходя через полюса, и по ℓ-м круги равной широты. Функция меняет знак каждый раз, когда пересекает одну из этих линий.
Пример квадрупольного поля. Его также можно построить, сдвинув два диполя вместе.

Наиболее распространенный способ анализа глобальных вариаций магнитного поля Земли - подгонка измерений к набору сферические гармоники. Впервые это сделал Карл Фридрих Гаусс.[70] Сферические гармоники - это функции, которые колеблются по поверхности сферы. Они являются продуктом двух функций, одна из которых зависит от широты, а другая - от долготы. Функция долготы равна нулю вдоль нуля или более больших окружностей, проходящих через Северный и Южный полюса; количество таких узловые линии абсолютное значение порядок м. Функция широты равна нулю вдоль нуля или более кругов широты; это плюс заказ равен степень ℓ. Каждая гармоника эквивалентна определенному расположению магнитных зарядов в центре Земли. А монополь представляет собой изолированный магнитный заряд, который никогда не наблюдался. А диполь эквивалентно двум противоположным обвинениям, сближенным, и квадруполь к двум сведенным диполям. Квадрупольное поле показано на нижнем рисунке справа.[12]

Сферические гармоники могут представлять любые скалярное поле (функция положения), удовлетворяющая определенным свойствам. Магнитное поле - это векторное поле, но если он выражен в декартовых компонентах X, Y, Z, каждая компонента является производной той же скалярной функции, называемой магнитный потенциал. При анализе магнитного поля Земли используется модифицированная версия обычных сферических гармоник, которые отличаются мультипликативным коэффициентом. Подгонка методом наименьших квадратов к измерениям магнитного поля дает поле Земли как сумму сферических гармоник, каждая из которых умножена на наиболее подходящую Коэффициент Гаусса грамммℓ или же часмℓ.[12]

Коэффициент Гаусса наименьшей степени, грамм00, дает вклад изолированного магнитного заряда, поэтому он равен нулю. Следующие три коэффициента - грамм10, грамм11, и час11 - определить направление и величину дипольного вклада. Лучше всего подходящий диполь наклоняется под углом примерно 10 ° по отношению к оси вращения, как описано ранее.[12]

Радиальная зависимость

Анализ сферических гармоник можно использовать для отделения внутренних источников от внешних, если измерения доступны на более чем одной высоте (например, наземные обсерватории и спутники). В этом случае каждый член с коэффициентом грамммℓ или же часмℓ можно разделить на два члена: один, который уменьшается с радиусом как 1/рℓ + 1 и тот, который увеличивается с радиусом как рℓ. Возрастающие члены соответствуют внешним источникам (токам в ионосфере и магнитосфере). Однако в среднем за несколько лет внешние взносы в среднем равны нулю.[12]

Остальные члены предсказывают, что потенциал дипольного источника (ℓ = 1) падает как 1/р2. Магнитное поле, являющееся производной от потенциала, спадает как 1/р3. Члены квадруполя убывают как 1/р4, и члены более высокого порядка быстро убывают с увеличением радиуса. Радиус внешнего ядра составляет примерно половину радиуса Земли. Если поле на границе ядро-мантия соответствует сферическим гармоникам, дипольная часть будет меньше примерно в 8 раз на поверхности, квадрупольная часть в 16 раз и так далее. Таким образом, на поверхности могут быть заметны только компоненты с большими длинами волн. Исходя из множества аргументов, обычно предполагается, что только члены до степени 14 или менее берут начало в ядре. Они имеют длину волны около 2000 километров (1200 миль) или меньше. Более мелкие детали приписываются аномалиям земной коры.[12]

Глобальные модели

В Международная ассоциация геомагнетизма и аэрономии поддерживает стандартную глобальную модель месторождения, называемую Международное геомагнитное поле Reference. Он обновляется каждые пять лет. Модель 11-го поколения, IGRF11, была разработана с использованием данных со спутников (Ørsted, ЧЕМПИОН и SAC-C ) и всемирная сеть геомагнитных обсерваторий.[71] Расширение сферических гармоник было усечено до степени 10 со 120 коэффициентами до 2000 года. Последующие модели были усечены до степени 13 (195 коэффициентов).[72]

Другая модель глобального поля, названная Магнитная модель мира, производится совместно США Национальные центры экологической информации (бывший Национальный центр геофизических данных) и Британская геологическая служба. Эта модель усечена до степени 12 (168 коэффициентов) с приблизительным пространственным разрешением 3000 километров. Это модель, используемая Министерство обороны США, то Министерство обороны (Соединенное Королевство), Соединенные Штаты Федеральная авиационная администрация (FAA), Организация Северо-Атлантического Договора (НАТО), а Международное гидрографическое бюро а также во многих гражданских навигационных системах.[73]

Третья модель, выпускаемая Центр космических полетов Годдарда (НАСА и GSFC ) и Датский институт космических исследований, использует подход «комплексного моделирования», который пытается согласовать данные с сильно различающимся временным и пространственным разрешением из наземных и спутниковых источников.[74]

Для пользователей с более высокими требованиями к точности в США Национальные центры экологической информации разработала усовершенствованную магнитную модель (EMM), которая охватывает градусы и порядка 790 градусов и разрешает магнитные аномалии вплоть до длины волны 56 километров. Он составлен на основе спутниковых, морских, аэромагнитных и наземных магнитных съемок. По состоянию на 2018 год, последняя версия EMM2017 включает данные спутниковой миссии Swarm Европейского космического агентства.[75]

Влияние океанских приливов

Магнитное поле Земли создается из многих источников, от ядра планеты до магнитосферы в космосе. Распутывание и идентификация различных источников позволяет геомагнитологам собирать информацию об отдельных процессах, которые в совокупности создают полное поле. Один из участников - океан. Но как приливы влияют на магнитное поле Земли? Морская вода является проводником электричества и поэтому взаимодействует с магнитным полем. Когда приливы и отливы проходят вокруг океанских бассейнов, океанская вода по существу пытается тянуть за собой силовые линии геомагнитного поля. Поскольку соленая вода является хорошим, но не отличным проводником, взаимодействие относительно слабое. Самый сильный компонент - из обычного лунный прилив (M2), что происходит примерно два раза в день (фактически 12,42 часа). Другой вклад вносят океанские волны, водовороты и даже цунами.[76]

Глобальная высота поверхности океанических приливов M2 (НАСА)[76]
Магнитные поля на уровне моря, наблюдаемые со спутников (НАСА)[76]

Сила взаимодействия зависит также от температуры воды в океане. Все тепло, хранящееся в океане, от вершины волн до морского дна, теперь можно вывести из наблюдений магнитного поля Земли.[77][76]

Биомагнетизм

Основная статья: Магниторецепция

Животные, включая птиц и черепах, могут обнаруживать магнитное поле Земли и использовать это поле для навигации во время миграция.[78] Некоторые исследователи обнаружили, что коровы и дикие олени склонны выстраивать свое тело с севера на юг во время отдыха, но не тогда, когда животные находятся под высоковольтными линиями электропередач, предполагая, что это связано с магнетизмом.[79][80] Другие исследователи сообщили в 2011 году, что они не могут воспроизвести эти результаты, используя другие Гугл Земля изображений.[81]

Исследователи выяснили, что очень слабые электромагнитные поля нарушают работу магнитного компаса, используемого европейскими малиновками и другими певчими птицами для навигации с использованием магнитного поля Земли. Ни линии электропередач, ни сигналы сотовых телефонов не виноваты в воздействии электромагнитного поля на птиц;[82] вместо этого виновники имеют частоты от 2 кГц до 5 МГц. К ним относятся радиосигналы AM и обычное электронное оборудование, которое можно найти на предприятиях или в частных домах.[83]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Glatzmaier, Gary A .; Робертс, Пол Х. (1995). «Трехмерное самосогласованное компьютерное моделирование разворота геомагнитного поля». Природа. 377 (6546): 203–209. Bibcode:1995Натура 377..203G. Дои:10.1038 / 377203a0. S2CID  4265765.
  2. ^ Глацмайер, Гэри. «Геодинамо». Калифорнийский университет Санта-Крус. Получено 20 октября 2013.
  3. ^ Finlay, C.C .; Maus, S .; Beggan, C.D .; Бондарь, Т. Н .; Chambodut, A .; Чернова, Т. А .; Chulliat, A .; Головков, В. П .; Гамильтон, В .; Hamoudi, M .; Holme, R .; Hulot, G .; Kuang, W .; Langlais, B .; Lesur, V .; Lowes, F.J .; Lühr, H .; Macmillan, S .; Mandea, M .; McLean, S .; Manoj, C .; Menvielle, M .; Михаэлис, I .; Olsen, N .; Rauberg, J .; Rother, M .; Sabaka, T. J .; Tangborn, A .; Tøffner-Clausen, L .; Thébault, E .; Thomson, A. W. P .; Wardinski, I .; Wei, Z .; Зверева Т.И. (декабрь 2010 г.). «Международная геомагнитное поле ссылки: одиннадцатое поколение». Международный геофизический журнал. 183 (3): 1216–1230. Bibcode:2010GeoJI.183.1216F. Дои:10.1111 / j.1365-246X.2010.04804.x.
  4. ^ Шлермелер, Квирин (3 марта 2005 г.). «Солнечный ветер бьет озоновый слой». Новости @ nature. Дои:10.1038 / news050228-12.
  5. ^ "Солнечный ветер срывает с Марса куски". Космос Онлайн. 25 ноября 2008 г. Архивировано с оригинал 4 марта 2016 г.. Получено 21 октября 2013.
  6. ^ Луман, Джонсон и Чжан 1992
  7. ^ Строение Земли В архиве 2013-03-15 в Wayback Machine. Scign.jpl.nasa.gov. Проверено 27 января 2012.
  8. ^ а б c d МакЭлхинни, Майкл В .; Макфадден, Филип Л. (2000). Палеомагнетизм: континенты и океаны. Академическая пресса. ISBN  978-0-12-483355-5.
  9. ^ Opdyke, Neil D .; Ченнелл, Джеймс Э. Т. (1996). Магнитная стратиграфия. Академическая пресса. ISBN  978-0-12-527470-8.
  10. ^ Mussett, Alan E .; Хан, М. Афтаб (2000). Взгляд в Землю: Введение в геологическую геофизику. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-78085-8.
  11. ^ Темпл, Роберт (2006). Гений Китая. Андре Дойч. ISBN  978-0-671-62028-8.
  12. ^ а б c d е ж грамм час я j Merrill, McElhinny & McFadden, 1996 г., Глава 2
  13. ^ а б «Часто задаваемые вопросы о геомагнетизме». Национальный центр геофизических данных. Получено 21 октября 2013.
  14. ^ Пальма, Эрик (2011). «Тесла». Национальная лаборатория сильного магнитного поля. Архивировано из оригинал 21 марта 2013 г.. Получено 20 октября 2013.
  15. ^ а б Chulliat, A .; Macmillan, S .; Alken, P .; Beggan, C .; Наир, М .; Гамильтон, В .; Woods, A .; Ридли, В .; Maus, S .; Томсон, А. (2015). Магнитная модель мира США / Великобритании на 2015-2020 годы (PDF) (Отчет). Национальный центр геофизических данных. Получено 21 февраля 2016.
  16. ^ Кассельман, Анна (28 февраля 2008 г.). «У Земли более одного северного полюса». Scientific American. Получено 21 мая 2013.
  17. ^ Serway, Raymond A .; Крис Вуйль (2006). Основы физики в колледже. США: Cengage Learning. п. 493. ISBN  978-0-495-10619-7.
  18. ^ Эмилиани, Чезаре (1992). Планета Земля: космология, геология и эволюция жизни и окружающей среды. Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 228. ISBN  978-0-521-40949-0.
  19. ^ Манеры, радость (2000). Статические поля и потенциалы. США: CRC Press. п. 148. ISBN  978-0-7503-0718-5.
  20. ^ Нейв, Карл Р. (2010). "Стержневой магнит". Гиперфизика. Кафедра физики и астрономии, Университет штата Джорджия. Получено 2011-04-10.
  21. ^ Кэмпбелл, Уоллес А. (1996). ""Магнитные «положения полюсов на глобальных картах неверны». Eos, Transactions American Geophysical Union. 77 (36): 345. Bibcode:1996EOSTr..77..345C. Дои:10.1029 / 96EO00237. S2CID  128421452.
  22. ^ «Магнитный Северный полюс». Океанографическое учреждение Вудс-Хоул. Архивировано из оригинал 19 августа 2013 г.. Получено 21 октября 2013.
  23. ^ а б c Филлипс, Тони (29 декабря 2003 г.). "Непостоянное магнитное поле Земли". Наука @ НАСА. Получено 27 декабря 2009.
  24. ^ а б c d е Меррилл 2010, страницы 126–141
  25. ^ а б c Парки, Джордж К. (1991). Физика космической плазмы: введение. Редвуд-Сити, Калифорния: Аддисон-Уэсли. ISBN  978-0201508215.
  26. ^ Даррузе, Фабьен; Де Кейзер, Йохан; Эскубе, К. Филипп (10 сентября 2013 г.). «Кластер показывает взаимодействие плазмосферы с поясами Ван Аллена» (Пресс-релиз). Европейское космическое агентство. Получено 22 октября 2013.
  27. ^ "Щиты вверх! Ветер межзвездных атомов гелия дует через солнечную систему". Наука @ НАСА. 27 сентября 2004 г.. Получено 23 октября 2013.
  28. ^ Оденвальд, Стен (2010). «Великая солнечная супер-буря 1859 года». Технологии сквозь время. 70. Получено 24 октября 2013.
  29. ^ «К-индекс». Центр прогнозов космической погоды. Архивировано из оригинал 22 октября 2013 г.. Получено 20 октября 2013.
  30. ^ Стейгервальд, Билл (16 декабря 2008 г.). "Солнце часто" рвет стену "в солнечном штормовом щите Земли". ФЕМИДА: понимание космической погоды. НАСА. Получено 20 августа 2011.
  31. ^ Джексон, Эндрю; Jonkers, Art R.T .; Уокер, Мэтью Р. (2000). «Четыре века геомагнитных вековых вариаций из исторических записей». Философские труды Королевского общества A. 358 (1768): 957–990. Bibcode:2000RSPTA.358..957J. CiteSeerX  10.1.1.560.5046. Дои:10.1098 / рста.2000.0569. JSTOR  2666741. S2CID  40510741.
  32. ^ а б «Светская вариация». Геомагнетизм. Канадская геологическая служба. 2011 г.. Получено 18 июля 2011.
  33. ^ Констебль, Кэтрин (2007). «Вариация дипольного момента». У Губбинса, Дэвида; Эрреро-Бервера, Эмилио (ред.). Энциклопедия геомагнетизма и палеомагнетизма. Springer-Verlag. С. 159–161. Дои:10.1007/978-1-4020-4423-6_67. ISBN  978-1-4020-3992-8.
  34. ^ Дамберри, Матье; Финли, Кристофер С. (2007). «Дрейф магнитного поля Земли на восток и запад за последние три тысячелетия» (PDF). Письма по науке о Земле и планетах. 254 (1–2): 146–157. Bibcode:2007E и PSL.254..146D. Дои:10.1016 / j.epsl.2006.11.026. Архивировано из оригинал (PDF) в 2013-10-23. Получено 2013-10-22.
  35. ^ Tauxe 1998, Глава 1
  36. ^ «Моделирование показывает, что магнитное поле может изменяться в 10 раз быстрее, чем считалось ранее». Phys.org. Получено 16 августа 2020.
  37. ^ Дэвис, Кристофер Дж .; Констебль, Кэтрин Г. (6 июля 2020 г.). «Быстрые геомагнитные изменения на основе наблюдений Земли и численного моделирования». Nature Communications. 11 (1): 3371. Дои:10.1038 / s41467-020-16888-0. ISSN  2041-1723. ЧВК  7338531. PMID  32632222.
  38. ^ Coe, R. S .; Прево, М .; Кэмпс, П. (20 апреля 1995 г.). «Новое свидетельство необычайно быстрого изменения геомагнитного поля во время инверсии». Природа. 374 (6524): 687–692. Bibcode:1995Натура 374..687C. Дои:10.1038 / 374687a0. S2CID  4247637. (также доступно на сайте es.ucsc.edu )
  39. ^ Coe, R. S .; Jarboe, N.A .; Ле Гофф, М .; Петерсен, Н. (15 августа 2014 г.). «Отказ от гипотезы быстрого изменения поля в Steens Mountain: решающая роль непрерывного теплового размагничивания». Письма по науке о Земле и планетах. 400: 302–312. Bibcode:2014E и PSL.400..302C. Дои:10.1016 / j.epsl.2014.05.036.
  40. ^ Вакье, Виктор (1972). Геомагнетизм в морской геологии (2-е изд.). Амстердам: Elsevier Science. п. 38. ISBN  9780080870427.
  41. ^ Merrill, McElhinny & McFadden 1996, Глава 5
  42. ^ Merrill, McElhinny & McFadden 1996, стр. 148–155
  43. ^ «Изменение полярности ледникового периода было глобальным событием: чрезвычайно кратковременное изменение геомагнитного поля, изменчивости климата и супервулкана». ScienceDaily. 16 октября 2012 г. Bibcode:2012E и PSL.351 ... 54N. Дои:10.1016 / j.epsl.2012.06.050. Получено 21 марта 2013.
  44. ^ McElhinney, T. N. W .; Сенанаяке, В. Э. (1980). «Палеомагнитные доказательства существования геомагнитного поля 3,5 млрд лет назад». Журнал геофизических исследований. 85 (B7): 3523. Bibcode:1980JGR .... 85.3523M. Дои:10.1029 / JB085iB07p03523.
  45. ^ Усуи, Йоичи; Тардуно, Джон А .; Уоткис, Майкл; Хофманн, Аксель; Коттрелл, Рори Д. (2009). «Свидетельства магнитной остаточной способности возрастом 3,45 миллиарда лет: намёки на древнее геодинамо из конгломератов Южной Африки». Геохимия Геофизика Геосистемы. 10 (9): н / д. Bibcode:2009GGG .... 1009Z07U. Дои:10.1029 / 2009GC002496.
  46. ^ Tarduno, J. A .; Cottrell, R.D .; Watkeys, M. K .; Hofmann, A .; Doubrovine, P. V .; Mamajek, E.E .; Liu, D .; Sibeck, D. G .; Neukirch, L.P .; Усуи, Ю. (4 марта 2010 г.). «Геодинамо, солнечный ветер и магнитопауза от 3,4 до 3,45 миллиардов лет назад». Наука. 327 (5970): 1238–1240. Bibcode:2010Sci ... 327.1238T. Дои:10.1126 / science.1183445. PMID  20203044. S2CID  23162882.
  47. ^ Ловетт, Ричард А. (24 декабря 2009 г.). «Северный магнитный полюс, движущийся из-за потока в ядре».
  48. ^ Витце, Александра (9 января 2019 г.). «Магнитное поле Земли усиливается, и геологи не знают почему». Природа. 565 (7738): 143–144. Дои:10.1038 / d41586-019-00007-1. PMID  30626958.
  49. ^ «Как ядро ​​Земли генерирует магнитное поле?». Часто задаваемые вопросы о USGS. Геологическая служба США. Архивировано из оригинал 18 января 2015 г.. Получено 21 октября 2013.
  50. ^ а б Вайс, Найджел (2002). «Динамо в планетах, звездах и галактиках». Астрономия и геофизика. 43 (3): 3.09–3.15. Bibcode:2002A & G .... 43c ... 9 Вт. Дои:10.1046 / j.1468-4004.2002.43309.x.
  51. ^ Джордан, Т. Х. (1979). «Структурная геология недр Земли». Труды Национальной академии наук. 76 (9): 4192–4200. Bibcode:1979PNAS ... 76.4192J. Дои:10.1073 / pnas.76.9.4192. ЧВК  411539. PMID  16592703.
  52. ^ Европейский центр синхротронного излучения (25 апреля 2013 г.). «Центр Земли на 1000 градусов горячее, чем предполагалось ранее, - показывают эксперименты с синхротронным рентгеновским излучением». ScienceDaily. Получено 21 октября 2013.
  53. ^ а б Баффетт Б.А. (2000). «Ядро Земли и Геодинамо». Наука. 288 (5473): 2007–2012. Bibcode:2000Sci ... 288.2007B. Дои:10.1126 / science.288.5473.2007. PMID  10856207.
  54. ^ Фейнман, Ричард П. (2010). Лекции Фейнмана по физике (Новое тысячелетие ред.). Нью-Йорк: BasicBooks. С. 13–3, 15–14, 17–2. ISBN  9780465024940.
  55. ^ а б c d е Merrill, McElhinny & McFadden 1996, Глава 8
  56. ^ Merrill, McElhinny & McFadden, 1996 г., Глава 10
  57. ^ Merrill, McElhinny & McFadden 1996, Глава 11
  58. ^ Баффет, Брюс А. (2010). «Приливная диссипация и сила внутреннего магнитного поля Земли». Природа. 468 (7326): 952–954. Bibcode:2010Натура.468..952Б. Дои:10.1038 / природа09643. PMID  21164483. S2CID  4431270. Сложить резюме – Наука 20.
  59. ^ а б Коно, Масару; Робертс, Пол Х. (2002). «Последние модели геодинамо и наблюдения за геомагнитным полем». Обзоры геофизики. 40 (4): 1–53. Bibcode:2002RvGeo..40.1013K. Дои:10.1029 / 2000RG000102. S2CID  29432436.
  60. ^ Кагеяма, Акира; Сато, Тэцуя; Группа моделирования сложности (1 января 1995 г.). «Компьютерное моделирование магнитогидродинамического динамо. II». Физика плазмы. 2 (5): 1421–1431. Bibcode:1995ФПЛ .... 2,14 21К. Дои:10.1063/1.871485.
  61. ^ Glatzmaier, Gary A .; Робертс, Пол Х. (1995). «Трехмерное конвективное динамо-решение с вращающимся и конечно проводящим внутренним ядром и мантией». Физика Земли и планетных недр. 91 (1–3): 63–75. Bibcode:1995PEPI ... 91 ... 63G. Дои:10.1016/0031-9201(95)03049-3.
  62. ^ Степишник, Янез (2006). «Спектроскопия: ЯМР до ​​Земли». Природа. 439 (7078): 799–801. Bibcode:2006Натура 439..799С. Дои:10.1038 / 439799a. PMID  16482144.
  63. ^ Гаусс, К.Ф. (1832). «Интенсивность магнитной силы Земли, приведенная к абсолютным измерениям» (PDF). Получено 2009-10-21.
  64. ^ Куртильо, Винсент; Ле Муэль, Жан Луи (1988). "Временные изменения магнитного поля Земли: от повседневного к вековому". Ежегодный обзор наук о Земле и планетах. 1988 (16): 435. Bibcode:1988AREPS..16..389C. Дои:10.1146 / annurev.ea.16.050188.002133.
  65. ^ Hulot, G .; Eymin, C .; Langlais, B .; Mandea, M .; Ольсен, Н. (апрель 2002 г.). «Мелкомасштабная структура геодинамо по спутниковым данным Эрстеда и Магсата». Природа. 416 (6881): 620–623. Bibcode:2002Натура 416..620Х. Дои:10.1038 / 416620a. PMID  11948347. S2CID  4426588.
  66. ^ Фрей, Герберт. «Спутниковые магнитные модели». Комплексное моделирование геомагнитного поля.. НАСА. Получено 13 октября 2011.
  67. ^ Уильям Ф. Ханна (1987). Геологические приложения современных аэромагнитных исследований (PDF). USGS. п. 66. Получено 3 мая 2017.
  68. ^ Г. Д. Николлс (1965). «Базальты со дна глубокого океана» (PDF). Минералогический журнал. 34 (268): 373–388. Bibcode:1965минМ ... 34..373Н. Дои:10.1180 / минмаг.1965.034.268.32. Архивировано из оригинал (PDF) 16 июля 2017 г.. Получено 3 мая 2017.
  69. ^ а б Жаклин В. Киус; Роберт И. Тиллинг (1996). Эта динамическая Земля: история тектоники плит. USGS. п. 17. ISBN  978-0160482205. Получено 3 мая 2017.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  70. ^ Кэмпбелл 2003, п. 1.
  71. ^ Finlay, C.C .; Maus, S .; Beggan, C.D .; Hamoudi, M .; Lowes, F.J .; Olsen, N .; Тебо Э. (2010). «Оценка возможных моделей геомагнитного поля для ИГРФ-11» (PDF). Земля, планеты и космос. 62 (10): 787–804. Bibcode:2010EP&S ... 62..787F. Дои:10.5047 / eps.2010.11.005. S2CID  530534.
  72. ^ «Международная геомагнитная Ссылка Поле:„Здоровье“Предупреждение». Национальный центр геофизических данных. Январь 2010 г.. Получено 13 октября 2011.
  73. ^ «Магнитная модель мира». Национальный центр геофизических данных. Получено 14 октября 2011.
  74. ^ Герберт, Фрей. «Комплексное моделирование геомагнитного поля». НАСА. Архивировано из оригинал на 2011-10-20.
  75. ^ «Улучшенная магнитная модель». Соединенные Штаты Национальные центры экологической информации. Получено 29 июн 2018.
  76. ^ а б c d «Океанские приливы и магнитные поля». НАСА. Студия научной визуализации. 2016-12-30. Эта статья включает текст из этого источника, который находится в всеобщее достояние.
  77. ^ Иррганг, Кристофер; Сайниш, Ян; Томас, Майк (2019). «Оценка содержания тепла в глобальном океане по данным спутниковых наблюдений за приливными магнитами». Научные отчеты. 9 (1): 7893. Bibcode:2019НатСР ... 9.7893I. Дои:10.1038 / s41598-019-44397-8. ЧВК  6536534. PMID  31133648.
  78. ^ Deutschlander, M .; Phillips, J .; Борланд, С. (1999). «Случай светозависимой магнитной ориентации у животных». Журнал экспериментальной биологии. 202 (8): 891–908. PMID  10085262.
  79. ^ Burda, H .; Бегалл, С .; Cerveny, J .; Neef, J .; Немец, П. (2009). «Чрезвычайно низкочастотные электромагнитные поля нарушают магнитное выравнивание жвачных животных». Труды Национальной академии наук. 106 (14): 5708–13. Bibcode:2009ПНАС..106.5708Б. Дои:10.1073 / pnas.0811194106. ЧВК  2667019. PMID  19299504.
  80. ^ «Биология: электрические коровы». Природа. 458 (7237): 389. 2009. Bibcode:2009 Натур.458Q.389.. Дои:10.1038 / 458389a.
  81. ^ Херт, Дж; Елинек, L; Пекарек, Л; Павличек, А (2011). «Не обнаружено выравнивания скота по силовым линиям геомагнитного поля». Журнал сравнительной физиологии. 197 (6): 677–682. arXiv:1101.5263. Дои:10.1007 / s00359-011-0628-7. PMID  21318402. S2CID  15520857. [1]
  82. ^ Энгельс, Свенья; Шнайдер, Нильс-Лассе; Лефельдт, Неле; Хайн, Кристин Майра; Запка, Мануэла; Михалик, Андреас; Эльберс, Дана; Киттель, Ахим; Хор, П. Дж. (15 мая 2014 г.). «Антропогенный электромагнитный шум нарушает ориентацию магнитного компаса у перелетной птицы». Природа. 509 (7500): 353–356. Bibcode:2014Натура.509..353E. Дои:10.1038 / природа13290. ISSN  0028-0836. PMID  24805233. S2CID  4458056.
  83. ^ Сюй, Джереми (9 мая 2014 г.). «Электромагнитные помехи мешают навигации птиц, намекают на квантовые действия». IEEE Spectrum. Получено 31 мая 2015.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка