3.5. Магнитное поле Земли
Геомагнетизм, земной магнетизм, магнитное поле Земли и околоземного
космического пространства. Земля обладает магнитным полем дипольного
типа, как будто бы в ее центре расположен гигантский полосовой магнит.
Конфигурация этого поля медленно изменяется, вероятно в результате движе-
ния расплавленного материала во внешнем ядре Земли на глубинах более 2900
км. Главное магнитное поле обусловлено источниками, расположенными в
глубинах Земли. На медленные вариации главного магнитного поля наклады-
ваются быстрые, но слабые изменения, вызванные электрическими токами в
ионосфере. Электрические свойства ионосферы связаны с присутствием в ней
заряженных частиц, возникающих при ионизации атмосферы солнечным из-
лучением. Ветры, дующие в ионосфере в присутствии постоянного магнитного
поля Земли, приводят к возникновению электрических токов, которые, в свою
очередь, создают дополнительное изменяющееся магнитное поле.
Кроме этих регулярных магнитных вариаций, наблюдаются также возму-
щения, обусловленные происходящими время от времени солнечными вспыш-
ками — источниками ультрафиолетовых и рентгеновских лучей и возмущен-
ного потока заряженных частиц солнечного ветра. Эта радиация увеличивает
ионизацию и вызывает дополнительные электрические токи в ионосфере. Вре-
менами солнечный ветер настолько эффективно взаимодействует с геомагнит-
ным полем, что формирует кольцевой электрический ток на расстоянии в
несколько радиусов земного шара; это приводит к уменьшению главного
магнитного поля; такие магнитные возмущения ощущаются во всем мире, но
наиболее сильно проявляются в полярных районах. В периоды сильных маг-
нитных возмущений происходят особенно интенсивные полярные сияния, а
также часто нарушается дальняя радиосвязь.
Исследования магнитного поля Земли используются для изучения физи-
ческого состояния глубоких недр и процессов, происходящих в высоких слоях
атмосферы. Наблюдения магнитных вариаций проводятся на земной поверх-
ности, в океанах, а также с воздуха и из космоса с помощью самолетов и
спутников. Магнитное поле играет также важную роль в областях, отстоящих
от поверхности Земли на тысячи и более километров; в их пределах интенсив-
ный поток частиц, захваченных магнитным полем, создает серьезные пробле-
мы для аэрокосмических исследований. Солнечные и галактические космичес-
кие лучи, несмотря на их высокую энергию, отклоняются магнитным полем
Земли до того, как попадут в пределы атмосферы.
Историческая справка. Если полосовой магнит свободно подвесить на
нити, прикрепленной к его центру, ось магнита в первом приближении сори-
ентируется в направлении север — юг. Точно не известно, когда было впервые
обнаружено такое свойство магнита. Возможно, китайцы были знакомы с ним
уже в 1100, однако практическое использование этого явления началось лишь
200 лет спустя. В Западной Европе магнитный компас применяется в навига-
ции с 1187.
189