Магнитное поле земли

В Северном полушарии разворачивается научный детектив: от канадской Арктики к Сибири с невиданной скоростью движется Северный магнитный полюс. Почему так быстро? И в чем причины этого движения? Ученые высказывают версии.

Кирилл Журенков

Официальный информационный повод «пришел» в первых числах февраля: эксперты раньше срока обновили так называемую Мировую магнитную модель (WMM), описывающую основные параметры магнитного поля Земли.

За сложной формулировкой — напряженная интрига: оказывается, это было сделано потому, что Северный магнитный полюс движется и за последнее время сильно ускорился! Например, прямо сейчас он близок к географическому Северному полюсу, а там уж и до Сибири рукой подать.

Эффектные заголовки о том, что магнитный полюс «сбежал» от Канады к России, уже появились в ведущих мировых СМИ. Однако геополитика тут ни при чем: ученые в поисках ответов пытаются заглянуть под поверхность Земли, где происходят загадочные процессы. Попробуем разобраться.

Сначала — о самом Северном магнитном полюсе. Это некая условная точка, на которую указывает стрелка любого компаса, а интрига в том, что он находится в постоянном движении.

Впервые необычный дрейф заметил еще английский математик Генри Геллибранд 400 лет назад.

— Это было большим монументальным открытием: полюс не статичен, он находится в динамике,— цитирует The New York Times геофизика из Швейцарской высшей технической школы Цюриха Эндрю Джексона. Впрочем, сейчас речь о другом.

Как отмечает газета, полюс не просто движется — он движется так, что ученые не могут это предсказать.

Занятный факт: за пару столетий магнитный север перебывал на многих островах арктического архипелага и, наконец, двинулся в сторону Сибири.

Чем нынешняя ситуация принципиально отличается от того, что было, скажем, полвека назад? Очень просто: скорость движения полюса резко возросла. Судите сами: в течение XX века она составляла примерно 10 км в год, однако с 1980-х выросла до 55 км. А важно это потому, что магнитный полюс увязан с навигацией. «Огонек» обратился за разъяснениями в Институт физики Земли РАН.

Магнитное поле Земли

— Для навигации необходимо знать значение «местного склонения» в каждой конкретной точке на Земле или над ней,— поясняют в институте.

— Магнитное склонение — это угол между направлением на Северный географический полюс и направлением на Северный магнитный полюс (именно на него указывает магнитная стрелка компаса). Магнитное склонение, таким образом, используется как поправка к показаниям компаса.

Если ее не учесть, то путешественник прибудет не туда, куда надо. Величина магнитного склонения варьируется тем больше, чем ближе мы находимся к магнитным полюсам Земли.

Поскольку инструментально измерить магнитное склонение в каждой точке земной поверхности невозможно, то основные параметры магнитного поля Земли можно определить по заранее вычисленной модели магнитного поля, одной из которых и является модель WMM.

Вот факт: модель WMM сегодня используется во всех устройствах, оснащенных компасом (от GPS-навигаторов до смартфонов), то есть точные измерения важны, к примеру, для военных или гражданской авиации.

Но сложность в том, что оба магнитных полюса, и Северный, и Южный, находятся в постоянном движении: соответственно в каждой точке меняется и магнитное склонение, а значит, и модель WMM надо постоянно обновлять.

Обычно это делают раз в пять лет, но в этот раз, в связи с ускорением полюса, 2020 года не дождались.

Можно ли заметить сдвиг «невооруженным глазом»? Вопрос в том, где именно вы находитесь. Условно говоря, на Северном полюсе вы, использую «старую» модель, рискуете промахнуться с пунктом назначения, а в Москве разница заметна не будет.

И все же она важна: как сообщалось, в некоторых аэропортах мира даже приходится «переименовывать» полосы, это сделали, например, в Фэрбенксе, на Аляске, еще в 2009-м (большие белые цифры на краю взлетно-посадочной полосы как раз указывают на магнитный курс полосы). Эксперты, впрочем, отмечают: катастрофы нет, ведь саму модель вовремя обновили и теперь промахнуться никто не должен.

А для россиян и вовсе предусмотрен бонус: мы станем чаще наблюдать северное сияние, ведь оно возникает в стратосфере как раз вблизи магнитного полюса.

Ученые, в свою очередь, озабочены другим: они пытаются понять, почему движение магнитного полюса вдруг ускорилось.

Ну, например, одна из версий, изложенная в авторитетном научном журнале Nature, гласит: столь быстрое движение полюса может быть связано с высокоскоростным потоком расплавленного железа — как раз под Канадой.

По предположению ученых из Лидсского университета (Великобритания), этот поток, похоже, «размазывает» и ослабляет магнитное поле под Канадой, вот полюс и перетягивает к Сибири, где находится еще одна большая магнитная область.

При этом большинство ученых сходятся в главном: подземная жизнь Земли (особенно в связке с магнитным полем планеты) для нас во многом еще загадка.

Однако, пожалуй, самое драматичное, что связано с этим дрейфом,— в другом. Оказывается, движение магнитных полюсов может быть началом так называемой инверсии магнитного поля планеты, когда ее полюса просто поменяются местами.

Тут надо пояснить. Вообще-то смена полярности магнитного поля Земли — редкое явление. Она может не меняться, скажем, миллионы лет, но бывало и так, что этот срок значительно сокращался — до десятков тысяч. В среднем, как подсчитали ученые, за последнее время инверсии случались примерно каждые 200–250 тысяч лет.

Но именно сейчас пауза затянулась: инверсии не было уже 780 тысяч лет… Не пора ли? Специалисты предупреждают: при инверсии уменьшается защита планеты от космической радиации, так что повод для беспокойства все-таки есть. Конечно, ничего апокалиптического случиться не должно, ведь предыдущие инверсии не убили живые организмы на Земле.

Однако вопрос о том, как на нее может отреагировать, к примеру, наша техника, открыт и актуален.

Как актуален и другой вопрос: возможно, это никакая не инверсия, а всего лишь временные колебания? Впрочем, даже в этом вопросе единства у ученых пока что не наблюдается.

Магнитное поле Земли

  • Ждем и следим

Магнитное поле Земли

Причины движения Северного магнитного полюса кроются в механизме генерации магнитного поля нашей планеты, или геодинамо. Магнитное геодинамо «работает» во внешнем жидком ядре Земли на глубине от 2900 до 5150 км. Оно имеет сложный механизм, и мы вряд ли когда-то сможем познать его полностью.

И все же кое-что нам известно: главными условиями возникновения магнитного поля Земли является ее быстрое вращение вокруг своей оси и источник тепла в ее ядре. Существуют разные математические и даже физические модели геодинамо, но они лишь позволяют имитировать основные особенности поведения геомагнитного поля.

Предсказывать его мы, к сожалению, не умеем.

Впрочем, могу успокоить: если перемещение полюса вовремя обнаруживать и учитывать в моделях магнитного поля (WMM, IGRF), проблем быть не должно.

Что, собственно, и сделали в начале 2019-го: WMM была досрочно обновлена в той ее части, которая относится к приполярным областям (при смещении полюса именно там погрешность навигационных приборов будет максимальной). Дело, правда, не только в навигации.

Магнитное поле защищает нас от космического излучения, и его ослабление на порядки может привести к воздействию повышенной радиации на биосферу Земли. А это уже серьезно.

Возможно ли, что нынешнее движение Северного магнитного полюса связано с будущей инверсией (когда Северный и Южный магнитные полюса Земли меняются местами.— «О»)? Да, это возможно. Но вероятность того, что инверсия будет и что ее не будет — одинакова. Как я уже говорил, предсказывать поведение геомагнитного поля мы не можем.

Однако архео- и палеомагнитологи, то есть ученые, изучающие поведение и структуру магнитного поля Земли в прошлом, давно обнаружили: перед инверсией напряженность геомагнитного поля значительно уменьшается (поле практически «выключается»), а амплитуда и скорость перемещения магнитных полюсов возрастают.

Так вот в последние десятилетия мы действительно наблюдаем эти «признаки инверсии».

Согласно современным представлениям, процесс инверсии магнитного поля Земли может длиться от 200 до 8000 лет.

Так что теперь нужно последить за происходящим еще полвека, а то и пару веков. И уж потом определить, будет она или нет. Словом, ждем и следим.

А заодно ведем изыскания в области геомагнетизма, сегодня они в первую очередь направлены на понимание механизма генерации магнитного поля Земли.

Когда у нашей планеты возникло магнитное поле? Почему оно возникло? Каким оно было миллионы и миллиарды лет назад? Для этого ведутся активные палеомагнитные и археомагнитные исследования «ископаемого магнетизма» — изучение магнитных минералов, которые во время формирования породы «сохраняют» величину и направление магнитного поля Земли на тот момент времени.

Полученные данные используются для совершенствования математических моделей магнитного геодинамо, а эти модели, в свою очередь, позволяют лучше и точнее изучить эволюцию магнитного поля Земли в прошлом. Возможно, когда-нибудь это позволит нам заглянуть и в его будущее.

Магнитное поле Земли

Спецпроект «Огонька» о передовых достижениях физики

Читать далее

За изменения климата в масштабах сотен и тысяч лет отвечает магнитное поле Земли

21.04.2020 17:58:00

Магнитное поле Земли Предположительно последний раз смена магнитных полюсов Земли произошла около 780 тыс. лет назад. Иллюстрация Depositphotos/PhotoXPress.ru

Какие физические процессы могут быть ответственны за изменения климата? В масштабах десятков миллионов и более лет таковыми, безусловно, являются движения материков. За изменения климата в масштабах нескольких лет могут быть ответственны изменения активности Солнца и извержения вулканов. А вот причины изменений климата в масштабах веков не исследованы и остаются неведомы.

Ливермор и его команда

Никем не показано, что климат в масштабах столетий должен быть стационарным. Чередование ледниковых периодов и периодов потеплений может являться частью колебательного процесса, физику и геофизику которого еще только предстоит понять. Поэтому естественно обратиться к поиску физических процессов, которые ответственны за изменения климата. Кандидатов не так уж много.

1. Изменение активности Солнца в масштабах столетий и тысячелетий. Наиболее известен и лучше всего изучен солнечный цикл с длительностью около 11 лет (цикл Швабе).

Выделяют также удвоенный цикл Швабе длиной около 22 лет (цикл Хейла), имея в виду, что состояние глобального магнитного поля Солнца возвращается к исходному через два полных 11-летних цикла.

То есть циклы Хейла и Швабе определяются магнитным полем Солнца.

В поведении солнечной активности имеются также гораздо менее выраженные циклы большей длительности: например, цикл Гляйсберга с периодом около одного века, а также сверхдлинные циклы длиной в несколько тысяч лет.

Таким образом, изменения климата на Земле в масштабах сотен лет в принципе могут определяться циклом солнечной активности. Однако такие циклы пока изучены недостаточно, чтобы делать научные выводы об их влиянии на земной климат. Пока это только одна из гипотез.

2. Изменение орбиты Земли. Орбита нашей планеты теоретически могла бы меняться под влиянием притяжения к другим планетам Солнечной системы. Однако ни теоретических, ни экспериментальных данных о существенном изменении земной орбиты под влиянием тяготения в настоящее время нет. Поэтому данную гипотезу можно рассматривать как чистую спекуляцию.

3. Прецессия земной оси. Прецессия – процесс, который наблюдал каждый, вращая волчок. Полный цикл земной прецессии составляет около 2765 лет. Это явление, прецессия земной оси, ответственным за изменения климата в масштабах столетий не может быть.

Читайте также:  Русский свет павла яблочкова

Кроме того, в результате прецессии меняется освещенность Северного и Южного полушарий, когда льды таят на Северном полюсе, они наращивались бы на юге, и наоборот. Однако ледниковые периоды и потепления проходили по всей земле.

4. Изменения магнитного поля земли. При инверсии северный магнитный полюс и южный магнитный полюс меняются местами. Предположительно последний раз инверсия магнитных полюсов произошла около 780 тыс. лет назад. И она тоже ответственной за изменения климата за время существования Homo sapiens быть не могла.

Недавно при исследовании истории магнитного поля новейшими методами обнаружилось, что после последнего временного сдвига оси, который произошел около 40 тыс. лет назад, северная стрелка компаса еще несколько тысячелетий указывала на современный южный полюс.

А глобально полюса, напомню, менялись местами примерно 780 тыс. лет назад. Такое запаздывание (подобное эффекту гистерезиса) с точки зрения физики Земли само по себе интересно.

Но поскольку оно происходит не чаще чем раз в сотни тысяч лет, ответственным за изменения климата в масштабах десятилетий и столетий оно быть не может.

Однако возможен и более мягкий процесс, когда изменения магнитного поля Земли, как по его напряженности, так и в географическом положении полюсов, происходят на сравнительно небольшую величину, без смены северного магнитного полюса на южный магнитный, а южного на северный. Оба эти процесса детектированы в последнее время.

Показано, что за последние несколько сотен лет напряженность магнитного поля Земли плавно, но довольно заметно снизилась, а положение северного и южного магнитных полюсов значительно изменилось.

Как отметил руководитель этих исследований геофизик из Лидского университета доктор Фил Ливермор, ученых уже давно интересует, почему северный магнитный полюс, который ранее располагался в окрестностях островов Элсмир в канадской Арктике, в последние два десятилетия перемещается на север, сдвигаясь в сторону России примерно на 50–55 км каждый год.

Ливермор и его команда пытаются найти ответ на этот вопрос с ноября 2013 года – с тех пор, как Европейское космическое агентство запустило спутниковую космическую миссию Swarm, нацеленную на изучение магнитного поля Земли.

Три года назад исследователи заметили, что магнитное поле в северных приполярных районах сильно и быстро меняется, так что получалась своеобразная «ромашка» из чередующихся зон с аномально слабым и аномально сильным магнитным полем.

Иногда напряженность поля в «лепестках» всего за сезон менялась на значение, равное половине общей силы магнитного поля планеты.

Как предполагают ученые, в последнюю треть прошлого века такой «лепесток», расположенный под Канадой, резко поменял форму. Его границы сильно расширились, из-за чего сила его воздействия на магнитное поле Земли упала, а движение полюса в сторону России резко ускорилось.

В результате, отмечает Ливермор, два года назад северный магнитный полюс пересек линию перемены дат и официально оказался в Восточном полушарии. По последним прогнозам геофизиков, скорость и траектория его движения в ближайшие годы не изменятся, так что магнитный полюс сдвинется еще на 390–660 км к югу, но северных берегов Евразии не достигнет.

Причиной изменения напряженности магнитного поля и его положения могут быть струи расплавленного метала, двигающиеся с большой скоростью по близким к круговым орбитам под Северным полюсом планеты, увидеть которые стало возможным благодаря исследованиям со спутников.

Кто управляет Гольфстримом

Может ли изменение напряженности и географического положения магнитных полюсов Земли быть ответственным за изменения климата в масштабах веков и десятилетий? Теоретически ответ на этот вопрос, безусловно, является положительным.

Изменение положения магнитных полюсов планеты и напряженности магнитного поля может влиять на интенсивность и направление океанических течений, подобных Гольфстриму. Вспомним, что вода – это электролит. Даже чистая вода.

Концентрация положительных ионов водорода (H+) и отрицательных ионов гидроксильной группы (OH−) имеет порядок 10–7. Другими словами, в ионизированном состоянии находится одна десятимиллионая часть массы воды.

Величина как будто бы небольшая, но если речь идет о движениях громадных масс, масса ионов воды в них воистину колоссальна.

Так, Гольфстрим (протяженностью тысячи километров и шириной того же порядка) движет более тысяч кубических километров воды, а значит, в ионизированном состоянии находится порядка миллиарда кубометров катионов ионов водорода и анионов гидроксида. Под действием постоянно действующих на ионы воды сил в направлениях океанских течений могут происходить изменения.

Разумеется, для оценки влияния изменения напряженности магнитного поля Земли на течения типа Гольфстрима требуется проведение математического моделирования. Но из рассмотрения проблемы на качественном физическом уровне ясно, что такое влияние может быть очень серьезным, вплоть до изменения направления океанских течений.

Изменение положения магнитных полюсов планеты и напряженности магнитного поля при взаимодействии с ионизированной атмосферой Земли может влиять на интенсивность муссонов и их направление.

В верхних слоях атмосферы ионы возникают под действием коротковолнового солнечного излучения.

В нижних – ионизаторами нейтральных атомов и молекул являются главным образом радиоактивное излучение и космические лучи.

Взаимодействие магнитного поля Земли с ионами воздуха в нижних слоях (тропосфера и стратосфера) и в верхних слоях (мезосфера и термосфера) имеет разную физическую природу и различается по порядку величины.

Однако взаимодействие ионов воздуха с магнитным полем Земли и в том, и в другом случае существенно влияет на муссоны (ветры, возникающие на границе суши и океана), на хамсины (изнуряющие жаркие ветры в Африке и на Ближнем Востоке), а также на частоту, интенсивность и направление ураганов.

А значит, это может влиять на климат как в региональных масштабах, так и в масштабе планеты.

Возвращение к Птолемею

Другой результат изменения магнитного поля Земли – наложение на прецессию, определяемую вращением Земли вокруг Солнца и магнитным полем Солнца в орбите Земли, прецессии, определяемой изменением магнитного поля самой Земли.

В случае взаимодействия изменения магнитного поля Земли с прецессией, определяемой вращением Земли вокруг Солнца, может иметь место прецессия прецессии, имеющая частоту, определяемую движением магнитного поля Земли и изменением его интенсивности.

Если для простоты предположить, что обнаруженное Ливермором с соавторами движение северного магнитного полюса в действительности является круговым, то прецессия прецессии Земли по форме напоминает эпициклы – круговое движение вокруг двигающейся по кругу орбиты. Впервые эпициклы были введены 2 тыс. лет назад Клавдием Птолемеем для объяснения движения планет с учетом гравитации Солнца и других небесных тел.

Когда стало понятно, что, движения любых масс определяются законом всемирного тяготения, теория эпициклов Птолемея была признана ошибочной.

Однако в случае прецессии прецессии магнитного поля Земли эпициклы прецессии вращения Земли, а не траектория движения Земли, возможно, являются правильным описанием в достаточно неплохом приближении происходящих изменений оси магнитного поля Земли.

Которое, в свою очередь, может оказаться ответственным за изменения климата в масштабах тысячелетий, столетий и десятилетий.

Прецессия прецессии Земли, безусловно, может отвечать за изменение климата в масштабах десятков, сотен и тысяч лет. 

Нью-Йорк

Магнитное поле Земли

В последние дни на научных информационных сайтах появилось большое количество новостей, посвященных магнитному полю Земли.

Например, новость о том, что в последнее время оно существенно изменяется, или о том, что магнитное поле способствует утечке кислорода из земной атмосферы и даже про то, что вдоль линий магнитного поля ориентируются коровы на пастбищах. Что представляет собой магнитное поле и насколько важны все перечисленные новости?

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли – это область вокруг нашей планеты, где действуют магнитные силы. Вопрос о происхождении магнитного поля до сих пор окончательно не решен.

Однако большинство исследователей сходятся в том, что наличием магнитного поля Земля хотя бы отчасти обязана своему ядру. Земное ядро состоит из твердой внутренней и жидкой наружной частей. Вращение Земли создает в жидком ядре постоянные течения.

Как читатель может помнить из уроков физики, движение электрических зарядов приводит к появлению вокруг них магнитного поля.

Одна из самых распространенных теорий, объясняющих природу поля, — теория динамо-эффекта — предполагает, что конвективные или турбулентные движения проводящей жидкости в ядре способствуют самовозбуждению и поддержанию поля в стационарном состоянии.

Землю можно рассматривать как магнитный диполь. Его южный полюс находится на географическом Северном полюсе, а северный, соответственно, на Южном. На самом деле, географический и магнитный полюса Земли не совпадают не только по «направлению».

Ось магнитного поля наклонена по отношению к оси вращения Земли на 11,6 градуса. Из-за того что разница не очень существенная, мы можем пользоваться компасом. Его стрелка точно указывает на южный магнитный полюс Земли и почти точно на Северный географический.

Если бы компас был изобретен 720 тысяч лет назад, то он бы указывал и на географический и на магнитный северный полюс. Но об этом чуть ниже.

Магнитное поле защищает жителей Земли и искусственные спутники от губительного воздействия космических частиц. К таким частицам относятся, например, ионизированные (заряженные) частицы солнечного ветра.

Магнитное поле изменяет траекторию их движения, направляя частицы вдоль линий поля.

Необходимость наличия магнитного поля для существования жизни сужает круг потенциально обитаемых планет (если мы исходим из предположения, что гипотетически возможные формы жизни похожи на земных обитателей).

Ученые не исключают, что часть планет земного типа не имеют металлического ядра и, соответственно, лишены магнитного поля. До сих пор считалось, что планеты, состоящие из твердых скальных пород, как и Земля, содержат три основных слоя: твердую кору, вязкую мантию и твердое или расплавленное железное ядро.

В недавней работе ученые из Массачусетсткого технологического института предложили сразу два возможных механизма образования «скалистых» планет без ядра.

Если теоретические выкладки исследователей подтвердятся наблюдениями, то формулу для расчета вероятности встретить во Вселенной гуманоидов или хотя бы что-то, напоминающее иллюстрации из учебника биологии, придется переписать.

Земляне тоже могут лишиться своей магнитной защиты. Правда, точно сказать, когда это произойдет, геофизики пока не могут. Дело в том, что магнитные полюса Земли непостоянны. Периодически они меняются местами.

Не так давно исследователи установили, что Земля «помнит» о смене полюсов. Анализ таких «воспоминаний» показал, что за последние 160 миллионов лет магнитные север и юг менялись местами около 100 раз.

Последний раз это событие произошло около 720 тысяч лет назад.

Смена полюсов сопровождается изменением конфигурации магнитного поля. Во время «переходного периода» на Землю проникает существенно больше космических частиц, опасных для живых организмов. Одна из гипотез, объясняющих исчезновение динозавров, утверждает, что гигантские рептилии вымерли именно во время очередной смены полюсов.

Кроме «следов» плановых мероприятий по смене полюсов исследователи заметили в магнитном поле Земли опасные подвижки. Анализ данных о его состоянии за несколько лет показал, что в последние месяцы в нем начали происходить опасные изменения. Настолько резких «движений» поля ученые не регистрировали уже очень давно.

Вызывающая беспокойства исследователей зона находится в южной части Атлантического океана. «Толщина» магнитного поля в этом районе не превышает трети от «нормальной». Исследователи давно обратили внимание на эту «прореху» в магнитном поле Земли.

Читайте также:  Светильники с датчиком движения для квартиры и дома - особенности конструкции, выбора и применения

Собранные за 150 лет данные показывают, что за этот период поле здесь ослабло на десять процентов.

На данный момент трудно сказать, чем это грозит человечеству. Одним из последствий ослабления напряженности поля может стать увеличение (пусть и незначительное) содержания кислорода в земной атмосфере.

Связь между магнитным полем Земли и этим газом была установлена с помощью системы спутников Cluster – проекта Европейского космического агентства.

Ученые выяснили, что магнитное поле ускоряет ионы кислорода и «выбрасывает» их в космическое пространство.

Несмотря на то, что магнитное поле нельзя увидеть, обитатели Земли хорошо его чувствуют. Перелетные птицы, например, отыскивают дорогу, ориентируясь именно на него. Существует несколько гипотез, объясняющих, как именно они ощущают поле.

Одна из последних предполагает, что птицы воспринимают магнитное поле визуально. Особые белки – криптохромы – в глазах перелетных птиц способны менять свое положение под воздействием магнитного поля.

Авторы теории считают, что криптохромы могут выполнять роль компаса.

Мы знаем о магнитном поле Земли (геомагнитном поле), что оно ориентирует стрелку компаса в направлении север-юг, благодаря ему совершены великие физические открытия, до сих пор геомагнитное поле используется для воздушной, водной, подводной и космической навигации.

Однако далеко не все знают, что геомагнитное поле оказывает очень глубокое влияние на геофизические, биофизические и экологические процессы на Земле. Оно сыграло выдающуюся роль в эволюции Земли, в происхождении и защите жизни на Земле.

Поэтому ниже будет рассказано об основных свойствах геомагнитного поля и о его влиянии на эволюцию нашей планеты.

Напряжённость геомагнитного поля невелика, на поверхности Земли она изменяется от 0.3 эрстед на магнитном экваторе до 0.6 эрстед на магнитных полюсах, которые, не совпадают с соответствующими географическими полюсами.

Отклонение магнитных полюсов от географических в настоящее время достигает 2000-3000 км.

Геомагнитное поле пронизывает все три оболочки Земли: литосферу, гидросферу и атмосферу, воздействует на живую и неживую природу, на все четыре царства природы: растительное, животное, минеральное и, конечно, человеческое.

Магнитное поле Земли также оказывает существенное влияние на климат и погоду. Изменения его интенсивности могут привести к значительным колебаниям в температуре, в атмосферном давлении и в частоте выпадения осадков, а также к бурям, ураганам и другим стихийным бедствиям.

         Геомагнитное поле намагничивает все минералы и горные породы. Магнитную память о древнем геомагнитном поле сохраняют входящие в состав всех горных пород ферримагнитные минералы. Их естественная остаточная намагниченность появляется во время их образования и сохраняется полностью или частично до нашего времени.

Оно также намагничивает почвы, оказывая заметное влияние на плодородие последних. Проведённые эксперименты показали, что подмагничивание почв в более сильных, чем земное, полях может ускорить рост растений.

Этот любопытный факт прямой связи подмагничивания почв с их плодородием может иметь важное прикладное значение для сельского хозяйства.

Геомагнитное поле состоит из главного геомагнитного поля, источники которого находятся во внешнем электропроводящем ядре Земли, аномального, создаваемого намагниченными горными породами, и внешнего геомагнитных полей. Вклад главного геомагнитного поля составляет более 95%. В соответствии с общей теорией геомагнетизма Гаусса главное геомагнитное поле состоит из дипольной и недипольной частей.

В первом приближении теории геомагнитное поле является полем диполя, наклоненного к оси вращения Земли на угол 10-12 градусов. Аномальное поле составляет около 3% геомагнитного поля, а внешнее, связанное с солнечно-земными взаимодействиями, – менее 1%. Измерения магнитного поля Земли выполняются на магнитных обсерваториях, магнитные съемки бывают сухопутными, водными, воздушными и спутниковыми.

Силовые линии и напряжённость геомагнитного поля  находятся в непрерывном изменении. Изменения (вариации) геомагнитного поля имеют периоды как в сотни и тысячи лет, так и от нескольких месяцев, до долей секунд.

Кроме того, имеется тенденция смещения силовых линий геомагнитного поля на запад со скоростью 0.2 градуса в год (так называемый западный дрейф).

Длиннопериодные вариации с периодом от 60 до 1800 и более лет называются «вековыми», короткопериодные  (с периодом меньше одного года) очень различны как по своим периодам, так и по своей природе.

Источники вековых вариаций, по современным представлениям, находятся в ядре Земли, источники короткопериодных – в верхних слоях атмосферы, в ионосфере и магнитосфере. Интенсивность короткопериодных вариаций зависит от активности солнечно-земных взаимодействий.

На Земной поверхности существуют так называемые магнитные аномалии, напряженность которых существенно превышает среднее аномальное геомагнитное поле. Магнитные аномалии во многих случаях связаны с залежами полезных ископаемых. Таким образом, непосредственные измерения геомагнитного поля прямо связаны с поиском полезных ископаемых (включая алмазы) как на суше, так и на дне мирового океана.

Согласно современным представлениям, геомагнитное поле образовалось приблизительно через 1 миллиард лет после образования самой планеты Земля, возраст которой составляет около 4,5 миллиарда лет. В результате дифференциации вещества Земли возникла различные по физическим свойствам оболочки.

В результате Земля состоит из земной коры, мантии, внешнего жидкого электропроводящего металлического ядра и внутреннего твёрдого ядра. Геомагнитное поле оказало влияние на эволюцию и свойства тела Земли, биосферу и человека.

В последнее время было убедительно доказано, что у различных организмов – от бактерий до позвоночных – выявляются поведенческие реакции на изменения геомагнитного поля. Это свидетельствует о том, что геомагнитное поле воспринимается этими организмами и является существенным компонентом их среды обитания. Всё это в полной мере относится и к человеку.

Ведь нам известно, как люди реагируют на изменения магнитной активности, многие люди очень чувствительны к магнитным бурям. Поэтому магнитное поле Земли имеет огромное экологическое значение. Более того, оно делает возможной саму жизнь на Земле.

Последнее связано с тем, что геомагнитное поле образует магнитосферу Земли, которая является природным барьером на пути солнечного ветра и космического излучения к поверхности Земли.

Радиационные зоны магнитосферы захватывают и удерживают частицы высоких энергий солнечного и космического излучений за пределами атмосферы Земли.

Магнитосфера простирается на расстояние порядка десяти земных радиусов (радиус Земли составляет 6371 км) в направлении Солнца и на расстояние порядка 1000 земных радиусов в противоложном направлении.

Солнечный ветер представляет собой постоянный поток плазмы, состоящей из высокоэнергетических протонов, электронов, и небольшого количества ядер гелия, ионов кислорода, кремния, серы, железа и др., которые ежедневно с огромной скоростью приближаются к нашей планете. Скорости этих частиц у орбиты Земли достигают 350 и даже 700 километров в секунду, что в тысячи раз больше скорости звуковых волн в сухом воздухе.

         Итак, именно геомагнитное поле является одним из обязательных условий существования и развития жизни на Земле, потому что, как уже было сказано выше, оно, наравне с атмосферой, защищает Землю от пагубного разрушительного воздействия солнечного ветра и космических лучей.

Более того, жизнь на Земле могла возникнуть только после дифференциации вещества Земли, возникновения ядра и, соответственно, геомагнитного поля.

До появления геомагнитного поля поверхность Земли подвергалась непрерывному воздействию «стерилизующей» космической радиации, которая препятствовала началу биогенеза.

После возникновения жизни она миллиарды лет развивалась в присутствии различных геомагнитных явлений: магнитных вариаций и пульсаций разных периодов, магнитных бурь, полярных сияний. Ко всем этим магнитным эффектам живые организмы приспосабливались и эволюционировали таким образом, чтобы использовать их для улучшения своего существования.

Вспышки на солнце вызывают изменения интенсивности солнечного ветра, что в свою очередь является основной причиной возмущения геомагнитного поля и магнитосферы. А эти возмущения являются источником наиболее интенсивных геомагнитных сигналов на Земле – магнитных бурь и суббурь.

Суббурей называется магнитная буря, имеющая локальный географический характер и меньший в сравнении с магнитной бурей «размах».  Всем известно, что магнитные бури вызывают у многих людей плохое самочувствие, связанное с повышением или понижением давления, и другие побочные эффекты.

Учёные установили, что в состав человеческой крови и лимфы входят ионы железа, а, как известно, железо обладает магнитным моментом и способностью намагничиваться в магнитном поле.

Может быть именно поэтому человек так чувствителен к любому, даже самому незначительному изменению интенсивности геомагнитного поля.

         Любопытно отметить ещё один факт. При использовании биомагнитных изображений учёным удалось показать, что частота «мозговых» волн человека охватывает диапазон геомагнитных микропульсаций и осцилляций геомагнитных бурь.

Конечно, магнитное поле Земли более интенсивно, чем волны мозга, но вопрос о возможной реакции мозга на стимуляцию внешним магнитным полем остаётся открытым. Есть ещё много загадок, связанных с геомагнитным полем.

Некоторые исследования показали, что навигация птиц, пчел и других представителей фауны тесно связана с направлением геомагнитного поля.

Следует обратить особое внимание на то, что прямые измерения геомагнитного поля в магнитных обсерваториях проводятся только на протяжении последних 400 лет.

Полученных данных явно недостаточно для изучения вековых вариаций с периодами 600, 900, 1800 и более лет, а тем более для познания эволюции геомагнитного поля, которое существует не менее четырёх миллиардов лет.

В связи с этим в середине 50-ых годов ХХ века был разработан так называемый палеомагнитный метод исследования древнего геомагнитного поля.

Палеомагнитный метод основан на так называемой магнитной памяти горных пород: способности «запоминать» величину и направление древнего геомагнитного поля, в котором намагничивалась горная порода во время своего образования.

Палеомагнитные данные получаются при «считывании» магнитной информации, которую несёт горная порода и датирования горной породы радиоактивными методами, позволяющее примерно определить возраст исследуемой породы (эпоху её образования). При изучении большого числа разновозрастных горных пород и обобщении полученной таким образом палеомагнитной информации была создана так называемая магнито-хронологическая шкала инверсий, указывающая нам, в какие геологические эпохи направление древнего геомагнитного поля совпадало с современным, а когда оно было ему прямо противоположно.

Палеомагнитные исследования показали, что изменяется не только интенсивность геомагнитного поля, но и знак. То есть, регулярно происходят инверсии (переполюсовки) магнитного поля Земли, при которых северный и южный магнитный полюса меняются местами. За последние 600 миллионов лет геологической истории инверсий насчитывается более тысячи.

Инверсии магнитных полюсов не являются отличительной особенностью нашей планеты. На Солнце смены полярности магнитного поля происходят регулярно, каждые 11 лет. Это является доказанным фактом в физике космоса. Инверсии магнитного поля Земли в среднем происходят с периодом около 1 миллион лет, а продолжительность инверсии составляет в среднем 5000 лет.

Описанные выше палеомагнитные исследования привели также к созданию так называемой концепции тектоники литосферных плит, согласно которой восстановленное по палеомагнитным данным (наблюдаемое) движение магнитных полюсов Земли трактуется как движение в противоположную сторону соответствующих блоков земной коры (континентов, литосферных плит и т.п.) при неподвижных магнитных и географических полюсах. Согласно концепции вся литосфера Земли состоит из 10-12 крупных плит, которые перемещаются относительно друг друга со скоростью от одного до десяти сантиметров в год. При масштабном раздвижении литосферных плит возникают океаны, при сжатии – горные массивы. Концепция объясняет современную структуру материков как следствие раскола древнего праматерика Пангеи и раздвижения его отдельных частей под действием силы вращения Земли. При раздвижении обломков Пангеи (современных материков) между ними образовались Атлантический, Индийский и др. океаны.

Читайте также:  Использование электротехнических плинтусов - назначение, виды, достоинства, монтаж

Кстати, учёные обнаружили интереснейший факт: на континентах слои с прямо и обратно намагниченными горными породами чередуются вглубь по вертикали, а на океанском дне такое чередование происходит по горизонтали, по обе стороны от срединных океанских хребтов.

То есть если по одну сторону от океанского хребта есть обратнонамагниченный слой горных пород, то по другую сторону океанского хребта есть такой же «слой-близнец», расположенный симметрично относительно хребта. Аналогично для прямонамагниченных слоёв.

Это было установлено при исследовании аномального геомагнитного поля океана в окрестности подводных срединных океанских хребтов.

Измерения показали, что по обе стороны подводного хребта наблюдаются симметричные системы положительных и отрицательных геомагнитных аномалий, источниками которых и являются прямо и обратно намагниченные слои подводных пород.

Такую магнитную структуру дна мирового океана в рамках тектоники плит можно объяснить, связав образование в центрах срединных хребтов новых горных пород в результате магмоизвержений и их движение в стороны от хребтов с инверсиями геомагнитного поля.

То есть, на осях подводных срединно-океанских хребтов в результате магмоизвержений происходит образование новой океанской коры, которая симметрично растекается в стороны. Эта кора намагничивается в действующем в эпоху её образования геомагнитном поле. Если после этого происходит инверсия геомагнитного поля, то следующий, образованный в результате нового магмоизвержения, слой океанской коры будет намагничен противоположно предыдущему. Отсюда такая интересная магнитная структура дна мирового океана, которая может образоваться, если наряду с инверсией геомагнитного поля происходит и расширение (спрединг) дна мирового океана.

Однако, следует отметить, что с точки зрения геомагнетизма концепцию тектоники литосферных плит нельзя считать окончательно научно обоснованной, так как все расчеты движения плит выполнялись при предположении, что магнитные полюса Земли неподвижны и совпадают с географическими.

Однако, в настоящее время северный магнитный полюс смещен на 2000 км от географического, а южный магнитный – на 3000 км от южного географического.

Кроме того, измерения показывают, что силовые линии магнитного поля непрерывно перемещаются по поверхности Земли, при этом изменяются и напряженность геомагнитного поля и положения магнитных полюсов.

Во время инверсий геомагнитного поля, продолжительность которых составляет тысячи лет, напряжённость магнитного поля близка к нулю.

Как было сказано выше, в отсутствие геомагнитного поля деструктивные высокоэнергетические частицы солнечного ветра смогут достигнуть поверхности Земли и уничтожить всё живое.

Конечно, в отсутствие магнитного поля частицы солнечного и космического излучений могут частично тормозиться в верхних слоях атмосферы и, при достижении поверхности Земли, частично терять свои разрушающие свойства. Но, тем не менее, магнитный барьер в верхней атмосфере отсутствует.

         Инверсии геомагнитного поля, в процессе протекания которых могут произойти непредсказуемые изменения в  живой и неживой природе на поверхности Земли, являются своеобразными революциями и могут оказывать огромное влияние на ход эволюции Земли. Значит ли это, что во время следующей инверсии геомагнитного поля на Земле исчезнет вся биосфера и прекратится всякая жизнь?…

Здесь следует упомянуть, что за время прямых измерений геомагнитного поля (последние 400 лет) ни одной инверсии мы пока не наблюдали. Все инверсии были восстановлены по косвенным признакам: измерениям магнитного сигнала древних горных пород.

При этом предполагается, что этот магнитный сигнал остаётся неизменным в течение тысяч и миллионов лет со времени формирования и намагничивания горной породы в древнем геомагнитном поле и что он несёт нам информацию о величине и направлении древнего геомагнитного поля соответствующей геологической эпохи. Эти предположения не всегда выполняются.

Помимо прочего в некоторых случаях благодаря своим физико-химическим свойствам горная порода намагничивается в направлении, обратном направлению намагничивающего поля, то есть прямо противоположно приложенному полю. Это необычное, но, тем не менее, реально встречающееся явление получило название самообращения намагниченности.

В связи с существованием феномена самообращения, палеомагнитные данные, несущие информацию об обратнонамагниченных горных породах и трактующиеся как инверсии геомагнитного поля, требует более тщательной проверки.

Геомагнитное поле «пронизывает» все сферы жизни человека. Стоит ли говорить, что вся современная морская и воздушная навигация осуществляется при использовании компаса, который, как известно, всегда ориентируется по направлению юг-север.

Конечно, помимо компаса при навигации  используются и геодезические измерения. А вот подводные лодки при движении ориентируются только на направление геомагнитного поля.

Измерения геомагнитного поля также широко используются в сейсмологии в качестве предвестников землетрясений.

Список рекомендуемой литературы:

В.И. Трухин и др. Магнетизм почв. Ярославль, 1995.

В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын. Общая и экологическая геофизика, Москва, Физматлит, 2005.

Дж. Джекобс. Земное ядро, Москва, Мир, 1979.

Jacobs. Reversals of the Earth’s magnetic field. Cambridge, Cambridge University Press, 1994.

декан физического факультета МГУ профессор В.И.Трухин

Магнитное поле земли и здоровье человека

Сейфулла Р.Д.  М.: ООО «Самполиграфист», 2013. 120 с.

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюса которого располагаются рядом с полюсами планеты. Магнитное поле – разновидность электромагнитного поля, создаваемого движущимися электрическими зарядами или токами и оказывающая силовое воздействие на движущиеся заряды или токи.

Поле определяет магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах – двух концентрических областях в форме экватора вокруг Земли. Около магнитных поясов эти частицы могут «высыпаться» в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний.

Нашу планету окружает магнитное поле, которое существует с момента её формирования. Всё, что находится на Земле подвержено действию невидимых силовых линий этого поля.

Именно это обстоятельство заинтересовало нас в большей степени, так как структура и функция Земли, а также и человеческого организма тесным образом связана с наличием электрических зарядов, которые определяют все процессы, связанные с жизнедеятельностью всех организмов, находящихся на её поверхности, в воде, в почве, в воздухе.

Земля обладает электрическим и магнитным полем. Вся планета имеет отрицательный заряд, а ионосфера положительный. Линии напряженности электрического поля направлены сверху (от ионосферы) вниз (к Земле). Напряженность поля порядка Е = 120 – 130 в/м. Проведя несложные вычисления был сделан вывод, что в электромагнитном поле Земли заключена колоссальная энергия.

Проблема получения энергии из магнитного поля Земли весьма актуальна для человечества. Такой приёмник — генератор был сделан ещё в 1889 году Николой Тесла, но правительство США запретило разглашать эту тайну по коммерческим соображениям. В теле человека имеется своё силовое поле, вследствие протекания крови по сосудам.

В здоровом теле человека и в нормальных атмосферных условиях имеется полное соответствие и взаимодействие внешнего и внутреннего магнитных полей. Кроме того, существует магнитное поле Солнца, космических галактик и Земли, которые оказывают своё действие на поведение человека и животных (перелётных птиц, рыб, членистоногих, насекомых), которые безошибочно определяют направления движения на тысячи километров.

Оказалось, что изменение магнитного поля Земли является причиной многих заболеваний, которые лечатся другими способами, что требует особого внимания специалистов и лечащих врачей.

Так называемые магнитные бури, в которых принимают участие Солнце, солнечный ветер, а также магнитное поле Земли создают много проблем и являются причиной ненормального поведения человека, в том числе и криминального, а также тяжелейших заболеваний: инсультов мозга, инфарктов миокарда, психических расстройств, ДТП и другого криминального и суицидального поведения, о чем пойдёт речь ниже. Японский врач – исследователь Киочи Накагава обратил внимание в середине ХХ века на то, что дефицит магнитного поля Земли является причиной многочисленных заболеваний, которые он объединил общим названием синдром дефицита магнитного поля Земли . Накагава, а также другие ученые поддержали это открытие и предложили проводить коррекцию магнитного поля при его дефиците, при помощи магнитотерапии, что позволило проводить профилактику и лечение многих заболеваний при помощи компенсации недостающего магнитного поля. Это касается, прежде всего, сердечно-сосудистой системы, которая занимает в настоящее время первое место среди других заболеваний. Дело в том, что каждая молекула в магнитном поле вытягивается и поляризуется. Один её конец становится северным магнитным полюсом, а другой — южным. В таком виде каждая молекула легче вступает в электрохимические реакции и в организме идёт правильный обмен веществ. Резкое усиление магнитного поля при магнитной буре или геомагнитной зоне всегда отрицательно сказывается на самочувствии человека. Однако, отсутствие или ослабление магнитного поля является для организма критической ситуацией. Дополнительным фактором риска является электромагнитный смог (создаваемый компьютерными дисплеями, электробытовыми приборами, TV и другими) уменьшают воздействие на наш организм геомагнитного поля Земли. У вернувшихся из космического полёта космонавтов обнаруживали остеопороз, тяжелую депрессию и другие патологические состояния. Важной составляющей для нормализации физиологических функций является восстановление полярности клеток и активизация работы ферментных систем, а также улучшения кровообращения. Автор в течение 33 лет занимается проблемами спортивной фармакологии со спортсменами высшей квалификации, что требует нестандартных, недопинговых подходов (к подготовке спортсменов экстра — класса) особенно восстановления. Поэтому нас заинтересовала, в своё время, проблема дефицита магнитного поля Земли и соответствующие меры её коррекции для того, чтобы повысить работоспособность физически одарённых спортсменов без применения искусственных стимуляторов. Автор не ставил перед собой задачи процитировать всех авторов, которые занимались проблемами магнитного поля Земли, так как их существует многие тысячи как в нашей стране, так и за рубежом, а попытался продемонстрировать основные тенденции этой проблемы, касающихся здоровья человека.

Издание носит научно-популярный характер. В космосе постоянно работают и накапливают необходимый опыт для межпланетных полётов коллективы отечественных и зарубежных ученых исследователей для перспективы создания постоянно действующих обитаемых станций с человеком и разработки полезных ископаемых.  

Часть I. Природа магнитного поля Земли и влияние его на человека

Глава 1. Вселенная и строение солнечной системы Глава 2. Солнечная система во вселенной Глава 3. Напряженность магнитного поля Земли Глава 4. Позитивные свойства магнитного поля Земли Глава 5. Роль магнитного поля в жизнедеятельности человека Глава 6. Атмосфера Земли

  • Глава 7. Влияние магнитных бурь на организм человека
  • Часть II. Электрические и магнитные свойства при передаче нервного импульса

Глава 8. Поляризация мембраны живой клетке Глава 9. Живые ткани как источник энергетических потенциалов Глава 10. Синдром дефицита магнитного поля Земли Глава 11. Коррекция магнитного поля спортсменов при помощи магнитотерапии Глава 12. Естественный баланс дефицита магнитного поля Земли Глава 13. Влияние магнитного поля Земли на космонавтов Глава 14.

Биоэлектрические явления (при эпилепсии) в процессах передачи информации в организме Глава 15. Патофизиологические причины эпилепсии Глава 16. Межнейронные связи при передаче информации в организме  Глава 17. Необходимые условия для нормальной работы ЦНС Глава 18. Профилактическое действие магнитотерапии при дефиците магнитного поля Глава 19.

О пользе магнитов при дефиците магнитного поля Земли

Глава 20. Перспективы развития цивилизаций

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector