Введение
Магнитное поле Земли является непостоянным. С изменением магнитного поля Земли столкнулись еще древние мореплаватели, когда во время магнитных бурь компасы переставали правильно показывать направление на магнитные полюса. Позже было показано зависимость этого явления с количеством пятен на поверхности Солнца. Но механизм влияния различных факторов на геомагнитное поле Земли был не выяснен. Позже ученые создали теорию магнитного поля Земли, согласно которой планета являет собой динамо-машину, которая генерирует ток, создающий магнитное поле. После этого, опираясь на достижения солнечной астрономии, было объяснено влияние солнечной активности на геомагнитное поле планеты.
В работе мы рассмотрим влияние различных факторов (в основном фактора солнечной активности) на геомагнитное поле Земли, а также влияние электромагнитного импульса на параметры геомагнитного поля Земли.
Магнитное поле Земли и его характеристики
магнитный поле земля ядерный взрыв
Планета Земля является одним огромным магнитом, магнитная ось которой наклонена до оси вращения под углом 11,5º. Напряженность магнитного поля на полюсах достигает 0,63 Е, а на экваторе 0,31 Е [6, с 34]. Силовые линии магнитного поля Земли образуют своеобразные ловушки для потоков электронов и протонов, которые движутся к планете из межпланетного пространства. Захваченные магнитным полем земли, эти частицы образуют радиационные поля, которые охватывают планету по геомагнитному экватору. Ученые обнаружили три таких пояса радиации: первый на высотах от 2400 до 5600 км, второй на высоте от 12000 до 20000 км и третий на высоте от 50 до 60 тыс. км.
Вся зона вокруг планеты, заполненная заряженными частицами и радиационными поясами носит название магнитосферы. От межпланетного пространства она отделена магнитопаузой, по поверхности которой частицы солнечного ветра обтекают магнитосферу и образуют хвост магнитосферы. В магнитосфере происходят непрерывные процессы перестройки конфигурации магнитного поля и диссипации энергии. Эти процессы обусловлены потоками плазмы солнечного ветра, ядерными испытаниями, пусками ракет. Возмущения и нарушения структуры магнитного поля Земли мы воспринимаем в виде магнитных бурь.
Существует немало свидетельств воздействия магнитных бурь на технические системы и сооружения, особенно на протяженные электропроводящие системы, такие, как линии электропередач и металлические нефте- и газопроводы [4, с. 212]. Уже стали привычными сообщения о потере спутников во время сильных магнитных бурь из-за сбоев в работе электронных систем управления и связи, а также о преждевременном сходе ИСЗ с орбит и гибели в плотных слоях атмосферы. Во время магнитных бурь на поверхности металлических конструкций возникают наведенные электрические токи. Они и становятся причиной пожаров и взрывов на нефте- и газопроводах и повреждений в линиях электропередач. Наведенные токи на поверхности искусственных спутников Земли иногда вызывают сбои в работе гироскопов стабилизации, что приводит к сходу ИСЗ с орбит и их гибели в плотных слоях атмосферы. Сильные вариации магнитного поля Земли во время магнитных бурь создают наведенные токи не только в металлических проводниках, но также и на поверхности Земли [4, с. 234].
Понятие геомагнитных возмущений и их краткая характеристика
Геомагнитными возмущениями в литературе называют [1, с. 205] нарушения спокойного суточного хода, наиболее интенсивные возмущения определяются как магнитные бури. Их принято подразделять на два вида: вспышечные и рекуррентные, связанные с устойчивыми скоростными потоками и выявляющие тенденцию к повторению через 27 сут. Осреднение изменений магнитного поля по времени, отсчитываемому от начала бури, выявляет вариацию, названную шторм-тайм вариацией (Dst). Она характеризуется возрастанием северной компоненты в начальную фазу бури и ее уменьшением в последующую, главную фазу. Возрастания поля часто имеет вид скачка, с которого начинается возмущение. Бури, в которых этот значок отчетливо выражен, получили название бурь с внезапным началом (SC). Увеличенное значения поля после скачка длится 1 - 6ч до наступления главной фазы, характеризуемой прежде всего возникновением резких изменений магнитного поля, первоначально принятых просто за флуктуации. С началом этих изменений среднее значение северной составляющей уменьшается в течении 3 - 12ч и остается пониженным к концу активного периода. В следующую фазу, фазу восстановление, когда флуктуации уже затихли, среднее значение поля медленно (в течение от нескольких часов до нескольких суток) возвращается к норме.
Описание части бури типичны, но не обязательны; редко, но встречаются бури, состоящие из одной начальной фазы, чаще встречаются бури, начинающиеся без начальной фазы сразу с флуктуацией, амплитуда которых возрастает со временем; они определяются, как бури с постепенным началом (G). Наличие внезапного начала характерно для вспышечных бурь, возникающих через сутки или несколько суток после интенсивной вспышки на Солнце, обычно балла 3. Эти бури вызываются приходом плотного облака корпускул, выброшенного из Солнца во время вспышки [1, с. 207]. Скоростью этого потока определяется время задержки начала бури относительно вспышки в лучах Hα. Для рекуррентных бурь, как правило, характерно постепенное начало.