Вековые вариации магнитного поля Земли. Научно-популярное издание

В системе наук о Земле эти научные направления являются одними из самых интересных, они поражают наше воображение и помогают понять и оценить совершенство законов окружающего нас мира.

В книге в простой и доступной форме рассказывается об этих удивительных свойствах нашей планеты. Надеюсь, что читателям эта книга понравится, и в ней они найдут много нового и интересного.

Виктор Харебов

(Торонто, 2023)

Магнитное поле Земли

Источники магнитного поля

Наша планета состоит из трех основных слоев: земной коры, мантии и ядра (рис.

1).

Земная кора – это внешняя оболочка толщиной несколько десятков километров. На долю этого слоя приходится примерно 5% объема и менее 1% массы всей Земли.

Под земной корой находится мантия – это слой толщиной примерно 2900 км, на долю мантии приходится 83% объема и примерно 70% массы всей планеты.

На глубине порядка 2900 км от земной поверхности располагается земное ядро. Ядро имеет форму шара радиусом 3500 км, состоящее из железа с примесью других металлов.

Ядро является самой плотной частью планеты, на его долю приходится всего 15% общего объема и 35% массы Земли.

Ядро Земли состоит из двух частей – твердого внутреннего ядра, радиус которого примерно 1300 км, и жидкой внешней оболочки ядра толщиной примерно 2200 км.

Внешняя жидкая оболочка холоднее внутреннего ядра, поэтому происходит тепловое перемешивание жидких потоков (конвекционные течения).

Рис. 1 – Строение Земли и силовые линии

геомагнитного поля

Ближние к внутреннему ядру слои жидкой оболочки вращаются вокруг земной оси быстрее, чем слои, расположенные дальше от ядра.

В результате градиента скорости вращения на слои жидкого железа начинает действовать сила Кориолиса, которая заставляет эти слои отклоняться и образовывать спиралевидные траектории, а слабое внешнее поле следует за этими траекториями, постепенно образуя искаженные кольца. Таким образом возникают электрические контуры, которые, в свою очередь, усиливают внешнее поле (динамо-эффект).

Малейшего теплового движения во внешней оболочке земного ядра достаточно для возникновения начального электрического контура, создающего внешнее магнитное поле, которое впоследствии усиливается динамо-эффектом, и в конечном итоге образует магнитное поле Земли. Дополнительный усиливающий эффект могут создавать слабые внешние (в том числе и космические) поля, пронизывающие электрические контуры.