Направление полюсов: Невидимый сдвиг: как климатические изменения сместили земную ось

Невидимый сдвиг: как климатические изменения сместили земную ось

26 апреля 2021

Автор фото, Getty Images

Хотя увидеть, а тем более потереться спиной о земную ось, как это делали белые медведи в популярной песенке, невозможно, поскольку она воображаемая, тем не менее вычислить ее предполагаемое местонахождение легко: если бы она выходила на поверхность, то это было бы на Южном и Северном полюсах.

Известно и то, что ось эта может смещаться, что приводит к блужданию полюсов. Это случается, когда масса Земли перераспределяется в силу таких природных явлений, как изменения океанских течений или конвекция магмы в глубинах планеты.

Однако, как выяснили исследователи из Института географии и природных ресурсов Китайской академии наук, заметное смещение оси по сравнению с началом 1990-х годов впервые произошло в результате рукотворных климатических изменений, а точнее — массового таяния материковых ледников.

Ученые обнаружили, что направление сдвига полюсов в 1995 году сменилось с южного на восточное, а скорость самого смещения оси в период между 1995 и 2020 годами увеличилась в 17 раз по сравнению с промежутком между 1981 и 1995 годом.

В общей же сложности с 1980 года полюса сместились на 4 метра.

Свои выводы ученые подкрепляют данными, полученными миссией НАСА GRACE по изучению гравитационного поля Земли и его изменений, связанных в том числе с процессами изменения климата.

«Чем быстрее таяли ледники в связи с глобальным потеплением, тем с большей вероятностью это влияло на смещение полюсов, — объясняет руководительница исследований Шаньшань Дэн в работе, опубликованной в издании Geophysical Research Letters. — Другими возможными причинами могут быть изменения объемов запасов воды в районах, где нет ледников, в результате климатических изменений и чрезмерного потребления грунтовых вод для полива и иной человеческой деятельности».

Действительно, подземные воды, которые выкачиваются для орошения полей и иных нужд, рано или поздно попадают в мировой океан, перераспределяя вес по поверхности Земли. За последние 50 лет, согласно подсчетам, человечество выкачало из подземных источников 18 триллионов тонн воды, ничем не возместив эту потерю в массе.

Угол смещения оси пока что столь мал, что это никак не сказывается на нашей повседневной жизни, разве что продолжительность дня изменится на какие-то миллисекунды, однако ускоряющееся таяние континентальных ледников вкупе с варварским использованием подземных вод повлияет на дальнейшее смещение масс, и к чему это может привести, никто пока не может с уверенностью сказать.

Геологи выяснили, как быстро перевернулись полюса Земли в последний раз

https://ria.ru/20190807/1557272812.html

Геологи выяснили, как быстро перевернулись полюса Земли в последний раз

Геологи выяснили, как быстро перевернулись полюса Земли в последний раз — РИА Новости, 07.08.2019

Геологи выяснили, как быстро перевернулись полюса Земли в последний раз

Анализ «намагниченности» древних вулканических пород показал, что последний переворот полюсов Земли затянулся примерно на 22 тысячи лет, что в разы больше… РИА Новости, 07.08.2019

2019-08-07T21:00

2019-08-07T21:00

2019-08-07T21:00

наука

сша

южная корея

открытия — риа наука

северный полюс

геология

земля

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn23.img.ria.ru/images/148095/67/1480956767_38:0:4493:2506_1920x0_80_0_0_2bf0dc9fb5cdf730921c50601d865a88.jpg

МОСКВА, 7 авг — РИА Новости. Анализ «намагниченности» древних вулканических пород показал, что последний переворот полюсов Земли затянулся примерно на 22 тысячи лет, что в разы больше прошлых оценок. Это говорит о том, что наша планета останется без магнитного щита на протяжении необычно долгого времени, пишут ученые в журнале Science Advances.Положение полюсов и то, куда указывает стрелка компаса, не является постоянным для нашей планеты. Периодически, примерно раз в 450 тысяч или миллион лет, северный и южный полюса Земли меняются местами, а еще чаще происходят временные перевороты магнитной оси. Следы этих процессов ученые часто находят в древних глинах и в отложениях вулканических пород.К примеру, недавно они обнаружили, что после последнего временного сдвига оси, что произошло около 40 тысяч лет назад, северная стрелка компаса несколько тысяч лет указывала на современный южный полюс. Кроме того, примерно 780 тысяч лет назад полюса постоянно были направлены в эти стороны, а впоследствии их положение резко поменялось. Сегодня многие обыватели и некоторые ученые считают, что нечто подобное должно произойти в самое ближайшее время по геологическим меркам, так как сила поля плавно, но достаточно сильно снизилась за последние несколько сотен лет, а северный и южный магнитные полюса сдвигаются все быстрее.В реальности это событие действительно произойдет достаточно быстро, но не по человеческим, а геологическим меркам — в ближайшие несколько тысяч или десятков тысяч лет. Вдобавок сам переворот полюсов будет не мгновенным, и поэтому у наших потомков будет время подготовиться к этому событию и оценить все возможные риски.Сингер и его коллеги детально исследовали и раскрыли обстоятельства последнего подобного переворота, собрав и изучив магматические горные породы, которые извергали наземные и подводные вулканы в самых разных уголках мира примерно 800-770 тысяч лет назад.Авторы статьи решили эту проблему, собрав несколько сотен образцов древних излияний магмы и объединив их в общую картину того, как менялись сила, направление и структура магнитного поля Земли непосредственно до и после переворота полюсов. Для этого ученые вычислили их возраст, замерив доли изотопов аргона и бериллия, после чего сопоставили их намагниченность между собой.Эти породы показали, что прежние магнитные полюса перестали существовать примерно 785 тысяч лет назад. В то время в недрах Земли существовало не два, а множество слабых очагов магнитной активности, возникавших и исчезавших каждые несколько тысяч лет. Ситуация нормализовалась лишь примерно через 22 тысячи лет, когда полюса окончательно поменялись местами и приобрели свой текущий вид.Подобные оценки, как отмечает Сингер, примерно в два раза выше предыдущих попыток замерить продолжительность этого периода «междуцарствия». С одной стороны, это говорит о том, что флора и фауна Земли будут подвергаться действию космической радиации заметно дольше, чем считали ученые.С другой стороны, подобная неторопливость полюсов говорит о том, что переворот магнитной оси планеты вряд ли произойдет очень быстро, за несколько десятков или сотен лет, чего опасались некоторые геологи. Это даст человечеству больше времени на то, чтобы приспособиться к подобной «смене координат» и оценить все последствия данных перемен, заключает геолог.

https://ria.ru/20190516/1553542208.html

https://ria.ru/20180821/1526939485.html

сша

южная корея

северный полюс

земля

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn22.img.ria.ru/images/148095/67/1480956767_595:0:3936:2506_1920x0_80_0_0_701b091c280f0bb2b5ab443ae434f4cc.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

сша, южная корея, открытия — риа наука, северный полюс, геология, земля

МОСКВА, 7 авг — РИА Новости. Анализ «намагниченности» древних вулканических пород показал, что последний переворот полюсов Земли затянулся примерно на 22 тысячи лет, что в разы больше прошлых оценок. Это говорит о том, что наша планета останется без магнитного щита на протяжении необычно долгого времени, пишут ученые в журнале Science Advances.

«Перевороты полюсов происходят в глубинных недрах Земли, однако они проявляют себя во всех ее слоях, и в особенности на поверхности. Если мы не будем понимать, как выглядят следы этого события на поверхности, то мы никогда не сможем понять, что именно служит причиной подобных сдвигов», — отмечает Брэд Сингер (Brad Singer) из университета штата Висконсин в Мэдисоне (США).

Положение полюсов и то, куда указывает стрелка компаса, не является постоянным для нашей планеты. Периодически, примерно раз в 450 тысяч или миллион лет, северный и южный полюса Земли меняются местами, а еще чаще происходят временные перевороты магнитной оси. Следы этих процессов ученые часто находят в древних глинах и в отложениях вулканических пород.

К примеру, недавно они обнаружили, что после последнего временного сдвига оси, что произошло около 40 тысяч лет назад, северная стрелка компаса несколько тысяч лет указывала на современный южный полюс. Кроме того, примерно 780 тысяч лет назад полюса постоянно были направлены в эти стороны, а впоследствии их положение резко поменялось.

16 мая 2019, 14:11НаукаУченые объяснили, почему северный магнитный полюс «переезжает» в Россию

Сегодня многие обыватели и некоторые ученые считают, что нечто подобное должно произойти в самое ближайшее время по геологическим меркам, так как сила поля плавно, но достаточно сильно снизилась за последние несколько сотен лет, а северный и южный магнитные полюса сдвигаются все быстрее.

В реальности это событие действительно произойдет достаточно быстро, но не по человеческим, а геологическим меркам — в ближайшие несколько тысяч или десятков тысяч лет. Вдобавок сам переворот полюсов будет не мгновенным, и поэтому у наших потомков будет время подготовиться к этому событию и оценить все возможные риски.

Сингер и его коллеги детально исследовали и раскрыли обстоятельства последнего подобного переворота, собрав и изучив магматические горные породы, которые извергали наземные и подводные вулканы в самых разных уголках мира примерно 800-770 тысяч лет назад.

«Потоки лавы представляют собой идеальные записывающие устройства, в которых сохраняются следы древнего магнитного поля. Внутри них присутствует большое количество минералов, богатых железом, в которых навсегда «отпечатываются» свойства поля по мере того, как они остывают. Проблема заключалась в том, что на Земле нет вулканов, которые бы извергались постоянно», — продолжает геолог.

Авторы статьи решили эту проблему, собрав несколько сотен образцов древних излияний магмы и объединив их в общую картину того, как менялись сила, направление и структура магнитного поля Земли непосредственно до и после переворота полюсов. Для этого ученые вычислили их возраст, замерив доли изотопов аргона и бериллия, после чего сопоставили их намагниченность между собой.

Эти породы показали, что прежние магнитные полюса перестали существовать примерно 785 тысяч лет назад. В то время в недрах Земли существовало не два, а множество слабых очагов магнитной активности, возникавших и исчезавших каждые несколько тысяч лет. Ситуация нормализовалась лишь примерно через 22 тысячи лет, когда полюса окончательно поменялись местами и приобрели свой текущий вид.

21 августа 2018, 15:18НаукаУченые назвали последствия от переворота полюсов Земли

Подобные оценки, как отмечает Сингер, примерно в два раза выше предыдущих попыток замерить продолжительность этого периода «междуцарствия». С одной стороны, это говорит о том, что флора и фауна Земли будут подвергаться действию космической радиации заметно дольше, чем считали ученые.

С другой стороны, подобная неторопливость полюсов говорит о том, что переворот магнитной оси планеты вряд ли произойдет очень быстро, за несколько десятков или сотен лет, чего опасались некоторые геологи. Это даст человечеству больше времени на то, чтобы приспособиться к подобной «смене координат» и оценить все последствия данных перемен, заключает геолог.

Северный полюс Земли смещается из-за деятельности человека

Учёные из Академии наук Китая выяснили, что человеческая деятельность незримо влияет даже на положение земной оси.

Звучит удивительно и даже невероятно, однако исследователи пришли к выводу, что быстрое таяние арктических льдов стало причиной ускоренного смещения северного магнитного полюса Земли.

Отметим, что расположение северного и южного магнитных полюсов планеты изменчиво. Это не какие-то статичные точки на карте. В этом смысле не стоит путать северный магнитный полюс и географический Северный полюс Земли.

Это важное уточнение, потому что небольшое смещение магнитного полюса – нормальное и совсем не катастрофическое явление. В истории Земли неоднократно случалась даже инверсия полюсов: событие, когда магнитные полюса полностью меняются местами.

До середины 90-х годов XX века северный магнитный полюс понемногу дрейфовал в южном направлении. Однако в 1995 году учёные заметили, что полюс начал смещаться на восток, условно говоря, «переезжая» с территории Канады в Россию. Также с годами начала сильно расти скорость его движения: средняя скорость дрейфа полюса в 1995-2020 годах стала выше в 17 раз по сравнению с периодом 1981-1995 годов.

В новом исследовании, опубликованном в научном журнале Geophysical Research Letters, учёные делают вывод, что причиной перемещения северного магнитного полюса Земли на восток стало… перераспределение водной массы от тающих ледников.

Если представить, что Земля вращается вокруг своей оси подобно волчку, то смещение её центра тяжести вызовет и изменение оси вращения. Перераспределение тяжести водной массы запускает именно такой процесс.

Исследователи использовали данные совместной спутниковой миссии NASA и Германского центра авиации и космонавтики GRACE. Эта миссия собирала информацию о распределении массы на планете, измеряя изменения гравитации в разных её частях.

Предыдущие исследования дрейфа полюсов, основанные на данных миссии GRACE, выявили, что одной из его причин могут быть изменения во внешнем ядре Земли, состоящем из жидкого железа и никеля. Другие зафиксированные сдвиги в распределении массы были частично вызваны изменениями в запасах воды на Земле, кроме подземных вод включающих также замёрзшую воду в ледниках.

Эти изменения вызваны не только таянием льдов, но и промышленным выкачиванием грунтовых вод. Исследователи предположили, что именно эти антропогенные (вызванные человеком) изменения были одной из причин перемены направления и скорости дрейфа северного магнитного полюса.

Используя данные о таянии ледников и масштабах выкачивания грунтовых вод, исследователи рассчитали, как менялось распределение воды на Земле до начала миссии GRACE. Таким образом они выяснили, что причиной дрейфа полюса является не только потеря воды в арктическом регионе, но и истощение её запасов в других регионах.

Конечно, эти изменения в земной оси не влияют на нашу повседневную жизнь. Учёные говорят, что это может изменить продолжительность дня, но разве что на незаметные для нас миллисекунды.

Главной проблемой, к которой хотели бы привлечь внимание исследователи, является масштабное и не всегда контролируемое использование человеком земных запасов воды. Даже если выкачивание грунтовых вод происходит в Техасе или Индии, в масштабах планеты это влияет даже на движение северного магнитного полюса.

Напомним, ранее мы писали о том, что на вращение Земли влияли древние микробы.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим«.

Чем опасна смена магнитных полюсов Земли — Российская газета

Среди глобальных угроз человечеству замаячила еще одна. В последнее время все чаще ученые говорят о смене «прописки» магнитных полюсов. И если южный уже много лет стабильно движется со скоростью около 10 километров в год, то северный, который ранее перемещался с такой скоростью, сейчас резко прибавил и достиг 65 километров в год. Но самое тревожное, что эта скорость только нарастает. Полюс уже вышел за пределы 200-мильной зоны Канады и уверенно движется к российскому арктическому побережью. Если ничего не изменится, северный магнитный полюс через 50 лет достигнет архипелага Северная Земля.

А в перспективе может произойти инверсия южного и северного магнитных полюсов. Существует мнение, что в момент смены полярности резко падает напряженность магнитного поля Земли. А вот это уже тревожно. Дело в том, что может вообще исчезнуть магнитная защита планеты от потока ионизированных частиц, идущих от Солнца. И хотя прежняя напряженность поля восстанавливается, по геологическим меркам, очень быстро — за первые десятки тысяч лет, этого вполне достаточно, чтобы на Земле погибло все живое. Некоторые ученые считают, что именно инверсии магнитного поля были много лет назад одной из причин массовых вымираний.

— Сегодня наука знает, что в истории Земли инверсии происходили сотни раз, — сказал корреспонденту «РГ» кандидат физико-математических наук Владимир Павлов из Института физики Земли РАН. — Причем в этом явлении нет никакой явной периодичности. Были периоды стабильности и в 20 миллионов лет, и в 40, и даже в 70 миллионов, а были, когда полюса менялись местами через 30-40 тысяч лет. Правда, за последние несколько миллионов лет частота инверсий составляла 4-5 раз за один миллион лет, то есть в среднем каждые 200-250 тысяч лет. В то же время ближайшая к нам смена произошла около 780 тысяч лет назад.

Такая задержка — повод для тревоги. Может, смена полюсов должна вот-вот произойти. По словам Павлова, сегодня никто не может дать однозначного прогноза, так как поведение полюсов трудно предсказуемо. Нельзя сказать, что инверсия явно назрела и вот-вот должна «выстрелить».

Инверсии магнитного поля Земли много лет назад могли быть причиной массовых вымираний

В то же время есть тревожные тенденции. Известно, что в периоды инверсий напряженность магнитного поля Земли падала в 8-10 раз ниже нормы. И сейчас она стабильно падает, за последние 150 лет примерно на 10 процентов. Это дает повод задуматься, а может, инверсия действительно надвигается. Но есть и противники того, что мы на пороге ближайшей инверсии. Они согласны, что сейчас напряженность стремительно падает, но ранее был подъем, то есть процесс циклический. Поэтому волноваться, видимо, не стоит. Словом, сегодня наука не имеет достаточно данных, чтобы предсказать, когда произойдет очередная инверсия. Но каковы причины этого необычного явления?

— Смещение полюсов связано с процессами, которые протекают в недрах планеты, — говорит Павлов. — Как известно, у Земли есть твердое внутреннее ядро и внешнее, состоящее из жидких металлов. Их движение создает электрический ток, а он в свою очередь порождает магнитное поле планеты. Как в этой системе происходит инверсия полюсов, пока у науки нет полной ясности. Поэтому сложно делать какие-либо прогнозы о сроках инверсий. Одно можно сказать точно: в ближайшее время ничего страшного не случится. Ведь переполюсовка — процесс очень долгоиграющий, длится несколько тысяч лет. Так что и мы с вами, и наши дети, и внуки его вряд ли ощутят.

Но чего ждать потомкам? Не обрушатся ли на них вместе с инверсией полюсов вселенские катастрофы? Ученые отмечают, что хотя Земля пережила множество инверсий, никакими заметными катастрофическими последствиями на планете они не отметились. И в биосфере каких-либо массовых вымираний, которые бы оставили свой след в истории, не выявлено.

Конечно, сегодня ситуация несколько иная. Ведь человек создал мощную техносферу, крайне чувствительную к различным природным катаклизмам. Поэтому при инверсии полюсов совсем не исключен коллапс электросистем со всеми вытекающими отсюда неприятностями для многих технических систем. Кроме того, ослабление магнитного поля, которое защищает планету от солнечной радиации, все же может существенно сказаться на человечестве. Но к тому времени наверняка наука создаст эффективные методы защиты.

Справка «РГ»

1 июня 1831 года английский ученый Джеймс Росс в Канадском архипелаге открыл магнитный полюс Северного полушария. Здесь магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть магнитное наклонение равно 90 градусам. В 2005 году сотрудник канадского министерства природных ресурсов Ларри Ньюит заявил, что северный магнитный полюс Земли, примерно с начала XVII века располагавшийся подо льдами в границах нынешней канадской Арктики, вышел за пределы 200-мильной зоны Канады. По некоторым прогнозам, если сохранится нынешнее направление и скорость, полюс может достичь побережья России к середине этого века.

Изменение климата могло изменить направление дрейфа Северного полюса

Новое исследование предполагает, что внезапный поворот Северного полюса в 1990-х годах, вероятно, во многом был вызван таянием ледников, связанным с изменением климата, — пишет sciencenews.org.

Расположение географических полюсов Земли, где ось планеты пронизывает поверхность, не фиксировано. Они блуждают в сезонных и почти годовых циклах, в значительной степени обусловленных погодными условиями и океанскими течениями. Но в дополнение к движению относительно плотных завихрений всего в несколько метров в поперечнике, полюса с течением времени дрейфуют, поскольку распределение веса планеты смещается и изменяет ее вращение вокруг своей оси.

До середины 1990-х годов Северный полюс смещался к западной окраине канадского острова Элсмир. Но затем полюс повернул на восток примерно на 71 градус в сторону северо-восточной оконечности Гренландии. Он продолжал двигаться в том же направлении, перемещаясь примерно на 10 сантиметров в год. Ученые не совсем понимают, почему произошел этот сдвиг, говорит Суксия Лю — гидролог из Института географических наук и исследований природных ресурсов в Пекине.

Лю и его коллеги проверили, насколько хорошо тенденции полярного дрейфа совпадают с данными предыдущих исследований таяния ледников во всем мире. В частности, таяние ледников на Аляске, в Гренландии и южных Андах ускорилось в 1990-х годах. Время этого таяния, а также влияние, которое оно могло бы оказать на распределение массы Земли, предполагают, что таяние ледников, вызванное изменением климата, помогло вызвать изменение полярного дрейфа, сообщает группа в письмах от 16 апреля о геофизических исследованиях.

Анализ команды показывает, что, хотя таяние ледников может объяснить большую часть изменений полярного дрейфа, оно не объясняет всего этого. Так что здесь должны быть задействованы и другие факторы. Например, при обильном орошении грунтовые воды, откачиваемые из водоносных горизонтов в одном регионе, могут оказаться в далеком океане. Команда сообщает, что, как и таяние, управление водными ресурсами само по себе не может объяснить направление движения Северного полюса, но оно может существенно подтолкнуть ось Земли.

«Результаты показывают, насколько человеческая деятельность может повлиять на изменение массы воды, хранящейся на суше, — говорит Винсент Хамфри, ученый-климатолог из Цюрихского университета, не участвовавший в этом исследовании. — И они показывают, насколько большими могут быть эти массовые сдвиги – настолько, что могут изменять ось Земли».

[Фото: sciencenews.org]

Что нового узнали учёные о дрейфе магнитного полюса Земли и магнитного поля Мирового океана

Осипов О.Д. 1, д.т.н Минлигареев В.Т.2, д.ф.-м.н Копытенко 3,

к.ф.-м.н Меркурьев С.А.3,4, Арутюнян Д.А.2,5, к.т.н Кузнецов К. М.5,

д.ф.-м.н Максимочкин В.И.5, Григорьев Е.К.6

Исследование дрейфа Южного магнитного полюса Земли и магнитного поля Мирового океана в кругосветной экспедиции    

ОИС ВМФ «Адмирал Владимирский»

Введение

Для Земли магнитное поле является жизненно важным в глобальном смысле, выступает как магнитный щит от солнечных и галактических космических лучей (СКЛ и ГКЛ) для всего живого и для созданной человечеством инфраструктуры технических средств и систем по всей планете. Магнитное поле Земли (МПЗ) с древних времен привлекает внимание человечества и используется им для решения широкого круга задач. Первоначально это было связано с мореплаванием и необходимостью решения навигационной задачи с помощью морского компаса, история которого насчитывает уже более двух тысячелетий. В настоящее время характеристики магнитного поля используют для навигации судов, летательных аппаратов, космических кораблей, для добычи полезных ископаемых. Магнитные датчики есть практически в каждом мобильном телефоне.

Поэтому наблюдение за магнитным полем Земли (МПЗ), его «поведением» и постоянный мониторинг его полюсов является особенно важным на протяжении всего периода солнечной активности.

1. Главное магнитное поле Земли. Магнитные вариации

По современным представлениям МПЗ в любой точке земной поверхности и в околоземном пространстве можно представить в виде трёх составляющих: главного (нормального) поля — диполя, полей вариаций и магнитных аномалий (Рис. 1 и 2).

     

Главное магнитное поле, простирающееся на несколько радиусов Земли, защищает нас от влияния потока протонов и электронов, идущих от солнечных вспышек, а также от галактических лучей, приходящих из далекого космоса. Состояние магнитного поля в околоземном космическом пространстве контролируют наземные средства и многочисленные космические аппараты, в частности российские геостационарные спутники гидрометеорологического и гелиогеофизического назначения серии «Электро-Л».

Потоки СКЛ и ГКЛ, возмущая ионосферу и магнитосферу Земли, «доносят» вариации магнитного поля до поверхности Земли. Вклад поля вариаций в общее МПЗ может достигать 5–10 % и определяется по данным сети магнитовариационных станций, основной из которых является государственная наблюдательная сеть Росгидромета. Головным учреждением по магнитным наблюдениям на государственной наблюдательной сети является Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова (ФГБУ «ИПГ»). Необходимо отметить, что значительные изменения магнитного поля, происходящие, в первую очередь, во время интенсивных солнечных вспышек, провоцируют на Земле магнитные бури, относящиеся к категории опасных гелиогеофизических явлений (ОГЯ). Магнитные бури по интенсивности развития, продолжительности или моменту возникновения могут представлять серьёзную угрозу энергетическим системам, протяжённым трубопроводам, системам связи, навигации, космическим аппаратам, другим высокотехнологичным системам и могут наносить значительный материальный ущерб. Как результат воздействия — магнитные бури в отдельных случаях могут влиять и на здоровье людей. Поэтому роль магнитных наблюдений в мониторинге и прогнозе ОГЯ чрезвычайно важна и её нельзя недооценивать. Магнитные наблюдения являются важнейшей частью государственной наблюдательной сети. Кроме того, необходимо наблюдение за перемещением магнитных полюсов, так как важно знать их место расположения при определении магнитного склонения для навигации, определении степени опасности полярных районов при сильных магнитных возмущениях. 

Источники главного магнитного поля находятся в земном ядре. Вклад главного поля в МПЗ для большинства районов Земли является определяющим и варьируется от 80 до 98 %. Исследования показали, что главное поле изменяется со временем, для него характерно наличие вековых вариаций. В последнее время эти изменения сильно ускорились. Фундаментальные исследования в этом направлении проводят академические институты, в частности Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН и его Санкт-Петербургский филиал (ИЗМИРАН).

Определение параметров главного поля (Рис.3) производится по международным моделям, основными из которых являются IGRF (International geomagnetic reference field) и WMM (World Magnetic Model).

Среди проблем, решаемых фундаментальной геофизикой, особо следует выделить задачи по определению возраста океанической коры, изучению её строения, механизмов формирования и эволюции. Происхождение магнитного поля Земли рассматривалось ещё Альбертом Эйнштейном как одна из трёх наиболее важных нерешённых проблем в физике. Хотя теперь мы знаем, что магнитное поле создаётся в результате конвекции в металлическом внешнем жидком ядре Земли, где самогенерирующее действие динамо не даёт полю затухнуть. Но детальная физика работы геодинамо не вполне изучена.

В настоящее время наблюдается тенденция уменьшения дипольного магнитного момента Земли, которая отчасти связана с магнитной аномалией в Южной Атлантике, где поле на поверхности Земли сейчас примерно на 35% слабее среднего. Если эта тенденция сохранится, то это может привести к распаду дипольного поля. Ответ на вопрос, как долго будет сохраняться текущая скорость распада дипольного поля, последует ли за этим инверсия главного магнитного поля, представляет более чем академический интерес.  Как отмечалось ранее — именно дипольное магнитное поле (главное поле) защищает нашу планету от СКЛ и ГКЛ.

При исследовании пространственной структуры главного магнитного поля Земли и динамики его изменений особую роль следует отвести проведению измерений на акватории Мирового океана, поскольку там практически отсутствуют магнитные обсерватории. Более 30 лет (с 1953 по 1991 гг.) на борту немагнитной шхуны «Заря» (ИЗМИРАН) проводились систематические измерения четырёх компонент геомагнитного поля — модуля вектора напряженности, горизонтальной и вертикальной составляющих, магнитного склонения, на основании которых была создана обширная база данных. В ходе этих исследований были заложены морские пункты векового хода, которые помогли отслеживать динамику изменения МПЗ в некоторых точках Мирового океана. Ключевыми районами, где проведение измерений помогает корректировать глобальные модели геомагнитного поля, являются приполярные  области, то есть области близкие к Южному и Северному магнитным полюсам.

Таким образом, определение положения Северного и Южного магнитного полюсов и их движение является важной и актуальной фундаментальной и прикладной задачей. Исследование особенностей миграции магнитных полюсов Земли способствует пониманию природы генерации главного магнитного поля.

2. Аномальное магнитное поле Земли

Аномальная составляющая магнитного поля Земли (АМПЗ) — магнитное поле региональных и локальных магнитных аномалий, источники которого находятся в земной коре (Рис.2 и 4). АМПЗ обусловлено неоднородностью магнитных свойств горных пород, слагающих земную кору, и отражает особенности её строения, историю формирования и развития. АМПЗ фактически стабильная во времени составляющая магнитного поля, которая может измениться только в результате тектонических процессов или крупной антропогенной деятельности.

Исследование параметров АМПЗ проводится для геологоразведочных работ, изучения в области наук о Земле, а также используется для применения в системах автономной навигации по геофизическим полям Земли.

Для изучения параметров магнитного поля Мирового океана применяются буксируемые (забортные) морские магнитометры. Магнитометрические системы подобного типа традиционно, помимо решения академических научных задач, активно используются для проведения геологоразведочных, инженерных и археологических изысканий на акватории Мирового океана ведущими отечественными и зарубежными сервисными и научно-производственными компаниями (Рис.5). Одним из отечественных предприятий по выполнению морских магнитометрических изысканий является предприятие АО «Южморгеология», стоящее у истоков становления метода морской магнитной съёмки в нашей стране. Только за последние пять лет (2015–2020 гг.) компанией (холдинг АО «Росгеология») было выполнено более 100 000 погонных километров магнитометрических измерений на акватории российского шельфа, зарубежных государств и Мирового океана.

3. Исследования дрейфа магнитных полюсов

Магнитный полюс — это блуждающая точка на поверхности северного и южного полушария Земли, где геомагнитное поле направлено вертикально (горизонтальная составляющая равна нулю). Несмотря на то, что все линии равного магнитного склонения сходятся на магнитном полюсе, склонение на самом полюсе не определено. Все компасы направлены к Южному или Северному магнитным полюсам, но в силу наличия недипольной составляющей МПЗ, стрелки непосредственно на полюса не указывают. И даже в полярных областях сходимость линий магнитного склонения не является радиальной.

До 2019 г. для расчёта главного поля использовались модели эпохи 2015 г. Во все эпохи шёл дрейф магнитных полюсов. Скорость дрейфа Северного магнитного полюса в 1970-х годах составила 10 км/год, в 2001 г. — 40 км/год, в 2004 г. — 60 км/год, в 2015 г. — 48 км/год. Начиная с 2016 г. необычно большая скорость, с которой смещается Северный магнитный полюс Земли, привела к серьёзным ошибкам в расчётах модели 2015 г. В начале 2019 г. невязка определения Северного магнитного полюса составила порядка 40 км. Для устранения такого рода ошибок с начала 2019 г. началось досрочное обновление международных моделей МПЗ. В феврале — WMM — Национальным геофизическим центром данных США (NGDC), а в декабре вышла обновлённая версия WMM 2020 (Рис.6).  

В том же декабре 2019 г. Международной ассоциацией геомагнетизма и аэрономии (IAGA) выпущена очередная версия модели IGRF-13. Эти модели необходимы для функционирования как профессиональных навигационных систем, так и бытовых навигаторов, в том числе для мобильных телефонов. С меньшими скоростями и несоосно изменялось и положение Южного магнитного полюса (ЮМП). На рисунке 6 хорошо виден узел схождения изогон (линий равного магнитного склонения) между Австралией и Антарктидой. Это и есть ЮМП.

Задача определения положения Южного магнитного полюса имеет длинную историю. Первые геомагнитные измерения (измерения склонения) в Антарктическом регионе были выполнены в ходе второй кругосветной экспедиции Дж. Кука (1772–1775). Однако оценок местоположения ЮМП не делалось. Первое экспериментальное определение местоположения ЮМП было выполнено в ходе кругосветной антарктической экспедиции русских мореплавателей Ф. Беллинсгаузена и М. Лазарева (1819–1821). Вскоре после экспедиции к Северному магнитному полюсу немецкий физик К. Гаусс рассчитал на основе сферического гармонического анализа нахождение ЮМП в точке с координатами 66 ° ю.ш., 146 ° в.д. Достичь этой точки и провести инструментальные измерения удалось только 16 января 1909 г. Британской антарктической экспедицией под руководством Эрнеста Шеклтона (экспедиция на «Нимроде»). Далее ЮМП определялся в 1912, 1931, 1951, 1962 гг. (Рис.7).

Продолжая традиции русских мореплавателей и первооткрывателей Антарктиды М. Лазарева и Ф. Беллинсгаузена, моряки ВМФ СССР при участии сотрудников СПбФ ИЗМИРАН определяли местоположение Южного магнитного полюса во время первой кругосветной экспедиции на ОИС «Адмирал Владимирский» и ОИС «Фаддей Беллинсгаузен» (1982-1983). Было пройдено несколько галсов в районе ЮМП с целью определения его местоположения. Научный руководитель работ — контр-адмирал Л. Митин. (Рис.8).

Последнее инструментальное определение Южного магнитного полюса проведено австралийской геологической службой на судне «Sir Hubert Wilkins» в 2000 г.

4. Кругосветная экспедиция ВМФ ОИС «Адмирал Владимирский» 2019-2020 гг.

В 2019-2020 гг. по решению министра обороны РФ в честь 200-летия открытия Антарктиды и 250-летия со дня рождения адмирала И.Ф. Крузенштерна успешно проведена кругосветная экспедиция на океанографическом исследовательском судне (ОИС) ВМФ «Адмирал Владимирский».

Одной из задач антарктической экспедиции являлось измерение параметров магнитного поля отдельных участков Мирового океана по маршруту следования и инструментальное определение координат Южного магнитного полюса в море Дюрвиля (около Земли Адели Антарктиды) и определение невязки магнитного полюса по мировым моделям. Эту задачу на ОИС выполняла объединённая геофизическая группа в составе ФГБУ «ИПГ», МГУ имени М.В. Ломоносова (физический и геологический факультеты), ИЗМИРАН и АО «Южморгеология» при поддержке Русского географического общества, Гидрометеорологической службы ВС РФ, Гидрографической службы ВМФ.

В составе геофизической группы по измерениям параметров магнитного поля проводили работы: Илья Грушников — кафедра физики Земли физического факультета МГУ (г. Москва), Вадим Солдатов — ИЗМИРАН (Санкт-Петербург), Михаил Кузякин — «Южморгеология» (г. Геленджик) (Рис.10).

Программу исследований, координацию съёмок формировали специалисты и руководство ФГБУ «ИПГ», ИЗМИРАН, геологического факультета МГУ. Определение характеристик МПЗ (модуля и полного вектора индукции магнитного поля) в Мировом океане является сложной задачей. Собственное и наведённое магнитное поле корабля требует применения буксируемых морских магнитометров. Кроме того, отсутствие в океане магнитовариационных станций затрудняет учёт переменной составляющей МПЗ. Для решения измерительных задач в экспедиции использовалось два типа приборов. Первый — классический буксируемый магнитометр. В настоящее время большинство магнитометрических измерений на акватории Мирового океана выполняется морскими протонными буксируемыми магнитометрами, а измеряемой величиной является модуль полного вектора магнитного поля. 

Для выполнения задач экспедиции компанией АО «Южморгеология» был предоставлен комплект магнитометрического оборудования и опытный квалифицированный оператор, сопровождавший ход выполнения работ. Важным фактором, повлиявшим на успешное завершение работ по уточнению положения ЮМП, стало наличие у компании обширного опыта и понимание специфики выполнения магнитометрических измерений в приполярных областях (Рис.11).

Модульные площадные съёмки выполнялись с помощью протонных буксируемых морских магнитометров для измерения модуля индукции магнитного поля. Их работа осуществлялась в дифференциальном режиме для наблюдений и учёта вариаций магнитного поля. Измерения параметров МПЗ производились двумя гондолами с датчиками, работающими на эффекте Оверхаузера, буксируемыми последовательно друг за другом на расстояние не менее 300–400 м за судном, чтобы минимизировать влияние магнитного поля корабля.

Для определения положения ЮМП чрезвычайно важно знание компонент магнитного поля, поэтому в ходе съёмки были дополнительно использованы трёхкомпонентные магнитометры.

Компонентные измерения проводились с помощью магнитовариационного комплекса MVC-2, разработанного ИЗМИРАН и состоящего из трёх датчиков торсионного типа. Параллельно с этим комплексом использовался компонентный магнитометр с датчиками, основанными на магниторезистивном эффекте. Датчики были ориентированы вдоль продольной, поперечной и вертикальной оси корабля. Вся магнитометрическая аппаратура находилась в лаборатории, расположенной на корме судна таким образом, чтобы датчики находились максимально удалённо от корпуса судна с целью уменьшения влияния  магнитного поля корабля на показания датчиков (Рис.12).

Эта работа велась научным сотрудником лаборатории морских геомагнитных исследований СПбФ ИЗМИРАН В. Солдатовым. Компонентные магнитометрические измерения проводились практически непрерывно на всех этапах экспедиции, что позволило выполнить десятки тысяч линейных километров морской компонентной магнитной съёмки. Это имеет большую ценность для исследования магнитного поля Земли, поскольку забортные измерения иногда не проводились в силу погодных условий. Общий объём измерений составляет несколько терабайт и требует тщательной камеральной обработки, которая будет выполнена сотрудниками лаборатории. 

В ходе экспедиции проводились измерения магнитометрами обоих видов, что позволило проводить анализ и сопоставление этих измерений и постоянно контролировать работу аппаратуры. В ходе рейса несколько раз проводились исследования собственного и наведённого магнитного поля судна (девиационные работы). Для этого необходимо было определить районы и методику, согласовать предложения с руководством экспедиции. Этим в экспедиции занимался магистрант кафедры физики Земли физического факультета МГУ Грушников И.Ю. (Рис.13 и 14).  

Работы по инструментальному определению ЮМП были в начале апреля 2020 г. по плану экспедиции. Несмотря на сильные шторма в Южном океане — ветер более 30 метров в секунду и 7-метровые волны, — команда «Адмирала Владимирского» выполнила одну из основных задач экспедиции.

6 апреля 2020 года судно «Адмирал Владимирский» прибыло в район съёмки магнитного поля Земли в море Дюрвиля в районе Земли Адели Антарктиды для определения положения ЮМП. Более 48 часов специалисты, члены команды в сложных метеоусловиях непрерывно проводили съёмки параметров магнитного поля.  Для определения положения магнитного полюса экспедицией были проведены площадные морские магнитометрические работы с использованием трёхкомпонентного и протонного морского буксируемого магнитометра (Рис.15 и 16).

Экспериментальное определение положения магнитного полюса подразумевает проведение магнитной съёмки, по результатам которой можно определить область, где поле направлено практически вертикально. О том, что корабль находился непосредственно в районе местонахождения МПЗ, свидетельствовала, например, и «сошедшая с ума» стрелка компаса, которая меняла направление вместе с судном, разворачивалась на 180 градусов, беспричинно крутилась во все стороны.

Для параметрического определения положения ЮМП заранее была спроектирована площадная сеть наблюдений. На рисунке 17 отмечены положения полюса по данным международной модели геомагнитного поля IGRF-13 в 2020 году, а также за предыдущие годы и прогнозируемое положение. Наряду с данными модели IGRF-13 на рисунке представлены положения ЮМП по данным модели IGRF-12 и модели WMM. Если обратить внимание на историю дрейфа ЮМП, то можно заметить, что его траектория описывается не прямой, а кривой линией (Рис. 16). В 2019 и 2020 гг. направление его смещения было в направлении запад-юго-запад. Основываясь на положении полюса по данным различных моделей и тренду его смещения в прошлых годах, проектная сеть наблюдений расширена на юго-запад относительно положения полюса по данным модели IGRF-13.

На рисунке 17 показано положение галсов детальной морской магнитной съёмки акватории Южного океана у берегов Антарктиды, выполненных ОИС «Адмирал Владимирский» с целью определения положение ЮМП (справа). Жёлтые кружки — положение полюса на эпоху, обозначенную цифрами, зелёные звёздочки — положение ЮМП по моделям WMM и IGRF-12.

В полученные данные также будут внесены поправки по магнитным вариациям на день проведения съёмок, взятые с ближайших магнитных обсерваторий, — Дюмон-Дюрвиль (Франция) в Антарктиде и на острове Маккуори (Новая Зеландия). Данные магнитных измерений в море Дюрвиля в районе ЮМП будут переданы в организации участников экспедиции, где пройдут камеральную обработку, сравнение с другими параметрами и пройдут процедуру окончательного уточнения положения Южного магнитного полюса Земли. Сводный заключительный отчёт по исследованиям МПЗ будет представлен на заседании Русского географического общества в конце 2020 г.

Заключение

Таким образом, команда ОИС «Адмирал Владимирский» спустя 20 лет после последнего инструментального уточнения магнитного полюса провела работы в районе нахождения Южного магнитного полюса вблизи берегов Антарктиды. Этот факт является серьёзным вкладом российской науки (при безусловной поддержке Военно-морского флота России и Русского географического общества) в мировую копилку достижений в познании основополагающих геофизических процессов, происходящих на нашей планете для фундаментальных и прикладных задач.

Принимая во внимание важность и глобальность подобных исследований, необходимо определить перспективы исследований и мониторинга магнитного поля Земли. Целесообразно объединение наземных наблюдательных сетей и отдельных магнитных обсерваторий Росгидромета, РАН, Минобрнауки и Росгеологии.

В международном сотрудничестве в рамках Международной ассоциации геомагнетизма и аэрономии  IAGA, в связи с ускорением движения магнитных полюсов необходимо достигнуть договоренностей по регулярному инструментальному контролю магнитных полюсов для уточнения мировых моделей.

Используя опыт проведения Международного геофизического года — МГГ (в самый разгар холодной войны — в 1957-1958 гг.), в преддверии нового 25 солнечного цикла и в условиях непростых международных отношений, целесообразно провести Международный год магнитного поля (или новый МГГ) в целях исследования и прогнозирования «здоровья» и состояния нашей планеты.

________

Примечания

        1. Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова Росгидромета (ФГБУ «ИПГ»).

2. Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН).

3. Санкт-Петербургский государственный университет.

4. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова.

5. АО «Южморгеология», Росгеология.

Благодарности

Коллектив авторов выражает благодарность всем, кто принимал участие в подготовке специалистов, обработке результатов измерений, доставке оборудования для экспедиции, оперативно организовывал передачу информации, обеспечивал связь и координацию по маршруту следования ОИС «Адмирал Владимирский», кто осуществлял поддержку и проведение научных консультаций.

1. Руководителю экспедиции ОИС «Адмирал Владимирский», заместителю начальника Управления навигации и океанографии МО РФ Осипову Олегу Дмитриевичу.

2. Директору Института прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова Росгидромета (ФГБУ «ИПГ»), докт. физ.-мат. наук Репину Андрею Юрьевичу, сотрудникам института.

3. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Физический факультет. Заведующему кафедрой физики Земли докт. физ.-мат. наук, профессору Смирнову Владимиру Борисовичу и сотрудникам кафедры.

4. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Геологический факультет. Заведующему кафедрой геофизических методов исследования земной коры, докт. физ.-мат. наук, профессору Булычеву Андрею Александровичу; доценту кафедры, канд. геол.-минерал. наук Лыгину Ивану Владимировичу; сотрудникам и студентам кафедры.

5. Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН). Научным сотрудникам отдела геомагнитных исследований: канд. физ.-мат. наук Дёминой И.М., канд. физ.-матем. наук Иванову С.А., канд. техн. наук Сергушину П.А., Зайцеву Д.Б., Леваненко В.А., Петленко А.В.

6. Управляющему директору АО «Южморгеология» Красинскому Егору Михайловичу (Российский геологический холдинг «Росгеология»).

7. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт Росгидромета (ФГБУ «ААНИИ»). Директору института, докт. географ. наук Макарову Александру Сергеевичу, руководителю Российской антарктической экспедиции (РАЭ), канд. физ.-мат. наук Клепикову Александру Вячеславовичу, руководителю отдела геофизики, канд. техн. наук Калишину Алексею Сергеевичу.

8. Начальнику Гидрометеорологической службы Вооруженных Сил Российской Федерации Удришу Владимиру Викторовичу и сотрудникам службы.

 9. Управление навигации и океанографии МО РФ.  Канд. техн. наук Процаенко Сергею Владимировичу.

Фотографии с ОИС «Адмирал Владимирский» предоставлены членами экспедиции, пресс-службой РГО и РИА Новости.

Литература

1. Баткова Л.А., Боярских В.Г., Демина И.М. Комплексная база данных геомагнитного поля по результатам съёмок на немагнитной шхуне «Заря» // Геомагнетизм и аэрономия. 2007. Т. 47. С. 571-576.
2. Карасик А.М. Магнитные аномалии океана и гипотеза разрастания океанического дна // Геотектоника. 1971. № 2. С. 3-18.
3. Касьяненко Л.Г., Пушков А.Н. Магнитное поле, океан и мы. Л., Гидрометеоиздат, 1987, 192 с.
4. Кузнецов В.В. Причина ускорения дрейфа Северного магнитного полюса: джерк или инверсия? // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. № 2. С. 280-288.
5. Кузнецов В.В. Положение Северного магнитного полюса в 1994 г. ДАН. 1996. Т. 348, №.3. С. 397-399.
6. Кузнецов В.В. Прогноз положения Южного магнитного полюса на 1999 г. ДАН. 1998-б. Т. 361. № 2. С. 348-251.
7. Морские геомагнитные исследования на НИС «Заря» // Сб. под ред. В.И. Почтарева. М., Наука, 1986, 184 с.
8. Решетняк М.Ю., Павлов В.Э. Эволюция дипольного геомагнитного поля. Наблюдения и модели, Геомагнетизм и аэрономия 2016. Том 56. № 1. С. 117.
9. Заболотнов В.Н., Минлигареев В.Т.  Средства измерений магнитных величин: аналитический обзор // Мир измерений. 2013. № 4. С. 53-61.
10. Минлигареев В.Т., Заболотнов В.Н., Денисова В.И. и др. Обеспечение единства магнитных измерений на государственной наблюдательной сети // Гелиогеофизические исследования: научный электронный журн. 2013. № 6. C. 8-19.
11. Минлигареев В.Т., Алексеева А.В., Качановский Ю.М. и др.  Картографическое обеспечение магнитометрических навигационных систем робототехнических комплексов // Известия ЮФУ. Технические науки. Тем. вып. «Перспективные системы и задачи управления». Ростов-на-Дону, 2019. № 1 (203). С. 248-258.
12. Ivanov S.A., Merkuriev S.A. Preliminary results of the Geohistorical and Paleomagnetic analysis of marine magnetic anomalies in the northwestern Indian Ocean. Recent Advances in Rock Magnetism, Environmental Magnetism and Paleomagnetism. International Conference on Geomagnetism, Paleomagnetism and Rock Magnetism (Kazan, Russia) Springer International Publishing, Proceedings of the 12th International School and Conference “Conference on Paleomagnetism and Rock Magnetism”. Springer International Publishing, 2019. —  pp.479-490.
13. Yu. A.Kopytenko, V.I. Pochtariev «On the ability of vector geomagnetic measurements to present information» Russian Airborne Geophysics and Remote Sensing. GTTI. SPIE. USA, v. 2111, 1993, p.196.
14. Кузнецов В.Д., Петров В.Г., Копытенко Ю.А. Использование магнитного поля Земли в проблемах ориентации и навигации // Труды II Всероссийской науч. конф. «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды». СПб.: ВКА им. А.Ф.Можайского, 2012. Т.1. С.424-432.
15. Yu.A., E.A.Kopytenko, D.B.Zaitsev, P.M.Voronov, L.G.Amosov «Magnetovariation complex MVC-2» Proc. of the VI-th Workshop on Geomagnetic Observatory Instr., Data Acquisit. and Processing. Belgium. 1994, p.10.
16. Kopytenko Yu.A., Petlenko A.V., Petrova A.A., Kopytenko E.A., Voronov P.M., Ismagilov V.S., Zaitsev D.B., Timoshenkov Yu.P. Peculiarities of Interpretation of Magnetic Field Components’ Data Obtained at High-Latitudes on the Board of Moving Carrier, Proceedings of the International Conference on Marine Electromagnetics: Marelec 97 : 23-26 June 1997, London UK, pp.6.
17. Копытенко Ю.А., Петрищев М.С., Сергушин П.А, Леваненко В.А., Перечесова А.Д. Устройство для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов // Патент РФ № 2519888, МПК D07B3/00, 20.06.2014, Бюл. № 17.

Отзыв об экспедиции на Северный полюс (июль 2021)

Отзыв об экспедиции на Северный полюс (июль 2021)

Круизы на Северный полюс, в Арктику и Антарктику от Poseidon Expeditions

ВСЕ МАРШРУТЫАнтарктикаФолклендские о-ва и Южная ГеоргияКонтинент Антарктида КлассикаКонтинент Антарктида Новый годКонтинент АнтарктидаАнтарктида и Южный полярный кругФолклендские о-ва, Южная Георгия и АнтарктидаАрктикаЮго — Западная Гренландия и Бухта ДискоЗападная Гренландия и Бухта ДискоАрхипелаг ШпицбергенЗемля Франца-ИосифаШпицберген – Гренландия – ИсландияВосточная ГренландияБританские ОстроваШотландия – Ян-Майен – ШпицбергенИсландия – Ян-Майен – ШпицбергенСеверный полюсСеверный полюсБританские Острова

ВСЕ ДАТЫ2021Октябрь 2021Ноябрь 2021Декабрь 20212022Январь 2022Февраль 2022Май 2022Июнь 2022Июль 2022Август 2022Сентябрь 2022Октябрь 2022Ноябрь 2022Декабрь 20222023Январь 2023Февраль 2023

Имя: Ольга Марей

Как сказал мой старый сын после поездки с Посейдоном, «мы теперь все поездки будем сравнивать с поездкой в Арктику, и все будут не в их пользу». Это было наше самое потряспющее путешествие! По наполненности, по красоте, по необычности, по новым знаниям, по восторгу от окружающего мира, единения с природой! А еще была вкусная еда, продуманная программа, сверхбезопасная обстанлвка во воеся высадки на льды, полетов на вертолете и много другого! Масса интересных встреч с интересными людьми, рассказов о путешествиях круче, чем в книгах, полярная баня. И новые мировые рекорды, к которым мы теперь тоже причастны. Спасибо огромное, Посейдон! Вы — навсегда в нашем сердце.  Ссылка на отзыв в Яндекс >>

Все отзывы
Наш сайт использует файлы cookie, чтобы улучшить работу сайта, повысить его эффективность и удобство. Продолжая использовать сайт poseidonexpeditions.ru, вы соглашаетесь на использование файлов cookie. Подробнее

Полюсов и направлений — Австралийская антарктическая программа

Где находится Южный полюс? Ответ зависит от того, какой Южный полюс вы ищете.

Истинный географический полюс

Истинные географические полюса — это 2 точки, где поверхность Земли пересекает ось вращения Земли. Местоположение этого столба перемещается примерно на 10 м в год, и его необходимо пересчитывать каждый год. Истинный южный географический полюс находится недалеко от Южнополярной станции Амундсен-Скотт. На этом месте есть много маркеров, которые представляют движение истинного географического полюса за эти годы.

Расстояние между южным географическим полюсом и южным магнитным полюсом составляет примерно 2 858 км. Истинный географический полюс также иногда называют геодезическим полюсом.

Южный магнитный полюс

Южный магнитный полюс — это точка на поверхности Земли, в которой магнитное поле Земли направлено вертикально вверх. Магнитное падение (угол между горизонтальной плоскостью и силовыми линиями магнитного поля Земли) составляет 90 ° на магнитных полюсах.Южный магнитный полюс не зафиксирован. Его позиция перемещается примерно на 5 км в год.

Местоположение южного магнитного полюса в 2020 году: 64,07 ° ю.ш., 135,88 ° в.д. .

Геомагнитный полюс

Геомагнитный полюс — это одна из двух точек пересечения поверхности Земли с вытянутой осью магнитного диполя, который, как предполагается, расположен в центре Земли и приближается к источнику магнитного поля Земли. Его не следует путать с магнитным полюсом, который относится к реальному магнитному полю Земли.

Местоположение южного геомагнитного полюса в 2020 году — 80,65 ° ю.ш., 107,32 ° в.д. , что недалеко от российской станции Восток.

Полюс недоступности

Самая дальняя точка от берегов Антарктики — полюс недоступности. Он расположен примерно на 83 ° ю.ш. и 55 ° в.д., примерно в 870 км от Южного полюса. Полюс недоступности был достигнут советской антарктической экспедицией в рамках исследовательских работ в рамках Международного геофизического года в 1958 году. Сегодня здание, мемориальная доска и бюст Владимира Ленина все еще остаются и охраняются как историческое место.Когда это место посетили в январе 2007 года, были видны только бюст и мемориальная доска.

Церемониальный шест

Церемониальный столб расположен недалеко от Южнополярной станции Амундсен-Скотт. Парикмахерская в красно-белую полоску, увенчанная металлическим шаром из хрома. Парикмахерский шест окружен 12 флагами, представляющими первоначальных подписантов Договора об Антарктике. Первоначально столб парикмахера был установлен на географическом столбе, но он перемещается на 10 метров в год.

Проезд

Географическое или истинное направление

Север-юг проходит по любому меридиану, а восток-запад — по любой параллели из-за способа определения координатной сетки.Эти линии перпендикулярны, за исключением полюсов. Направление, определяемое ориентацией сетки, называется географическим или истинным направлением. Истинный север — это направление к северному географическому полюсу.

Магнитный север

Направление, обозначенное северным полюсом магнитной стрелки, на которое влияет только магнитное поле Земли. Направление магнитного полюса обычно не параллельно меридиану. Разница между истинным севером и магнитным севером называется магнитным склонением.

Северная сетка

Направление на север линии постоянного востока на проекции сетки. Когда прямоугольная сетка размещается над масштабной сеткой карты, северное направление сетки обычно не совпадает с истинным севером. Например, когда используется проекция UTM , север по сетке и истинный север совпадают только на центральном меридиане. Вдали от центрального меридиана разница между истинным севером и севером по сетке называется конвергенцией по сетке.

Меридиан

Линия, аппроксимирующая поверхность Земли от северного полюса до южного полюса и соединяющая точки равной долготы.Главный меридиан, расположенный в Гринвиче, Англия, является исходной точкой, от которой начинается нумерация для определения линий долготы.

Параллельный

Круг, аппроксимирующий поверхность Земли, параллельный экватору и соединяющий точки равной широты.

Расстояние большого круга

Кратчайшее расстояние между 2 точками на поверхности Земли.

Это содержимое последний раз обновлялось 11 месяцев назад 27 октября 2020 г.

Северный полюс: местоположение, погода, исследования… и Санта

«Северный полюс» имеет несколько значений; он может указывать географически самую северную точку на Земле или точку, на которую указывают компасы. И, что самое очаровательное, это может относиться к штаб-квартире Санты. Северный полюс на протяжении десятилетий вдохновлял человеческое воображение, научные исследования и политические конфликты.

Где Северный полюс?

Географический Северный полюс — самая северная точка на планете, где ось Земли пересекается с ее поверхностью.Его широта — 90 градусов северной широты, и здесь сходятся все продольные линии. Отсюда каждый поворот идет на юг. Поскольку все продольные линии начинаются с него, на Северном полюсе нет часового пояса.

Полюс окружен Северным Ледовитым океаном, вода в котором имеет глубину 13 400 футов (4084 метра) и обычно покрыта дрейфующим льдом толщиной от 6 до 10 футов (от 1,8 до 3 м). Примерно в 434 световых годах над полюсом находится Полярная звезда, «Полярная звезда». В течение ночи Полярная звезда не поднимается и не садится, а остается почти на одном и том же месте над северной осью круглый год, в то время как другие звезды вращаются вокруг нее.На протяжении веков звезда была важным ориентиром для навигации.

Со временем положение Северного полюса немного изменится. Ось Земли имеет небольшое колебание, и, поскольку полюс пересекается с осью, он колеблется вместе с ней. Ученые подсчитали, что за семь лет полюс колеблется примерно на 30 футов. Точная точка полюса в любой данный момент известна как мгновенный полюс.

В последние годы ученые заметили, что ось быстро смещается на восток из-за изменения климата.По словам Сурендры Адхикари, исследователя Земли из Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии, с 2000 года полюс неуклонно перемещался на восток примерно на 75 градусов, направляясь к нулевому меридиану, который проходит через Гринвич, Англия. Адхикари сказал в статье National Geographic за 2016 год, что ось смещается примерно на 10 сантиметров (4 дюйма) в год. Ученые подозревают, что быстро тающие ледяные щиты вызвали перераспределение массы. Согласно статье 2005 года в Live Science, тающий лед перемещает массу, добавляя воду в океаны и облегчая нагрузку на покрытую льдом корку.

Магнитный северный полюс

Магнитный северный полюс — это не то же самое, что «истинный север»; это в нескольких сотнях миль к югу от географического Северного полюса. Железное ядро ​​Земли и движение внутри ее внешней части создают магнитное поле, а северный и южный магнитные полюса находятся там, где поле вертикальное. Компасы указывают на северный магнитный полюс.

Однако то, что мы называем Северным магнитным полюсом, на самом деле является южным магнитным полюсом. Источники магнитного поля являются дипольными, имеющими северный и южный магнитные полюса.По словам Джозефа Беккера из Университета Сан-Хосе, противоположные полюса (северный и южный) притягиваются, а подобные полюса (северный и северный, или южный и южный) отталкиваются. Это создает тороидальное поле или поле в форме пончика, поскольку направление поля распространяется наружу от северного полюса и входит через южный полюс. Другими словами, северный полюс одного магнита притягивается к южному полюсу другого магнита. Поскольку Северный магнитный полюс Земли притягивает «северные» концы других магнитов, технически это «южный полюс» магнитного поля планеты.

Магнитные полюса и географические полюса не совпадают, и разница между ними называется склонением. С момента своего открытия в 1831 году Магнитный Северный полюс находился вокруг канадского острова Элсмир, примерно в 500 милях (800 км) от географического Северного полюса. Но магнитное поле дрейфует, вызывая со временем изменение угла склонения.

В настоящее время Магнитный Северный полюс ежегодно перемещается примерно на 25 миль (40 км) в северо-западном направлении — с большей скоростью, чем он перемещался с момента начала отслеживания в 1830-х годах.Это изменение может вызвать проблемы для перелетных птиц и навигации людей. В конце концов, магнитные Северный и Южный полюса переместятся в точку, в которой они «перевернутся», а компасы будут указывать на юг. Это изменение будет происходить медленно, а не во время нашей жизни. Последний «переворот» произошел 730 000 лет назад.

Погода на Северном полюсе

Из-за наклона оси Земли на Северном полюсе ежегодно бывает только один восход и один закат в мартовское и сентябрьское равноденствия, соответственно. Летом весь день светит солнечный свет; зимой всегда темно.

Зимой средняя годовая температура на географическом Северном полюсе составляет минус 40 по Фаренгейту (минус 40 по Цельсию). Летом это 32 F (0 C). Хотя это ни в коем случае не тепло, но значительно теплее, чем на наземном Южном полюсе в Антарктиде, потому что Северный полюс находится над водой.

Исследовательские станции сообщили о циклонах на Северном полюсе, а в последние годы — о таянии льда и появлении трещин, что является частью изменения климата в Арктике.

Изображение в истинных цветах, полученное 5 мая 2000 года прибором на борту космического корабля НАСА Terra над Северным полюсом, на котором морской лед показан белым цветом, а открытая вода — черным.(Изображение предоставлено: изображение Аллена Лансфорда, Лаборатория прямого считывания данных GSFC НАСА; данные любезно предоставлены приемной станцией Tromso, Шпицберген, Норвегия)

На тонком льду

Ученые предсказывают, что к 2050 году корабли смогут плавать прямо над Северным полюсом. Фактически, арктический ледяной щит будет достаточно тонким, чтобы ледоколы проложили прямой путь между Тихим и Атлантическим океанами, согласно исследованию исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). Другое исследование показало, что к концу 21 века Северный морской путь может быть судоходным более полугода.

В частности, за последнее десятилетие в Арктике произошло значительное сокращение ледникового покрова. Так что же происходит? Обычно лед следует сезонному циклу. Например, в весенние и летние месяцы из-за более высоких температур лед, плавающий над Северным Ледовитым океаном, сжимается. Затем, когда температура падает в осенние и зимние месяцы, ледяной покров снова увеличивается, пока не достигнет годового максимума, как правило, в марте.

В 2017 году, однако, сочетание температур выше средних, ветров, неблагоприятных для расширения льда, и серии штормов остановили рост морского льда в Арктике.Фактически, 7 марта 2017 года, по данным НАСА, морской лед в Арктике достиг нового рекордного минимума для максимальной протяженности в зимнее время. В целом, площадь льда составила всего 5,57 миллиона квадратных миль (14,42 миллиона квадратных километров), что на 37000 квадратных миль (97,00 квадратных километров) меньше, чем предыдущий рекордный минимум, установленный в 2015 году, и на 471000 квадратных миль (1,22 миллиона квадратных километров) меньше. чем средняя максимальная протяженность за 1981-2010 гг.

Фактически, 13 февраля 2017 года совокупный уровень морского льда в Арктике и Антарктике был на самом низком уровне с тех пор, как спутники начали измерения полярного льда в 1979 году.По данным НАСА, общая площадь полярного морского льда на этот день составляла всего 6,26 миллиона квадратных миль (16,21 миллиона квадратных километров). Это число на 790 000 квадратных миль (2 миллиона квадратных километров) меньше средней глобальной минимальной протяженности за 1981–2010 годы. Это равносильно потере куска морского льда размером больше Мексики.

Экосистема Северного полюса

Наиболее частыми надледными обитателями Арктики являются перелетные птицы, такие как маленькая снежная овсянка, глупыш, мультик и полярная крачка, миграция которой самая долгая из всех птиц, пройдя 43000 миль (69 200 миль). км) туда и обратно с Северного на Южный полюс каждый год.Карибу и песцы не отправляются на Северный полюс; белые медведи появляются редко. [Фотографии: Жизнь на Северном полюсе]

Подо льдом можно найти мелких ракообразных, креветок, морских анемонов и несколько видов рыб, наиболее распространенной из которых является арктическая треска. Морские млекопитающие, такие как нарвалы и другие киты, редко заходят так далеко на север, хотя иногда встречаются кольцевые нерпи.

Изображение с одной из веб-камер Обсерватории Северного полюса. (Изображение предоставлено экологической лабораторией Северного полюса)

Открытия и исследования

Арктика исследовалась веками, когда экспедиции искали Северо-Западный проход — морской путь из Атлантического в Тихий океан.XIX век принес первые серьезные попытки достичь Северного полюса. Британский адмирал Уильям Эдвард Парри возглавил экспедицию в 1827 году, за ним последовали норвежские исследователи в наземном походе, шведский исследователь, который пытался добраться до него на водородном шаре, и многие другие. Ни одна из этих экспедиций не увенчалась успехом.

Пири против Кука

В начале 20 века два исследователя утверждали, что первыми достигли Северного полюса. Американский врач Фредерик Альберт Кук объявил в сентябре 1909 года, что он и два инуитских товарища достигли полюса 21 апреля 1908 года.Неделю спустя американский исследователь Роберт Э. Пири заявил, что достиг Северного полюса 6 апреля 1909 года в сопровождении Мэтью Хенсона, первого афроамериканского исследователя Арктики, и четырех инуитов.

У Пири были влиятельные спонсоры, в том числе The New York Times и Национальное географическое общество, которые финансировали экспедицию. Пири, который предпринимал две предыдущие попытки достичь полюса, назвал Кука мошенником. Чтобы доказать свою правоту, мужчины опубликовали отчеты о своих путешествиях в буклете под названием «На полюсе с Куком и Пири», который стал бестселлером и помог повлиять на общественное мнение.Споры разгорались с годами.

Однако новое исследование 1988 года показало, что утверждение Пири могло быть подозрительным. Сомнительные элементы его претензии включали: отсутствие у его команды опыта навигации; тот факт, что после того, как один человек, имевший опыт навигации, покинул команду, они сообщили, что путешествовали с удвоенной скоростью; описание маршрута того одного члена отличалось от описания Пири; и что Пири никогда не делал свои записи доступными для просмотра.

В 2005 году британский исследователь Том Эйвери повторил маршрут Пири, используя собачьи упряжки, и достиг полюса, предполагая, что записи Пири могли быть точными.Споры о Пири и Куке остаются спорными и по сей день.

Адмирал Берд

Со времен Пири и Кука многие экспедиции на Северный полюс совершались на самолетах, пешком и на собачьих упряжках. В 1926 году американский исследователь и отставной адмирал ВМФ Ричард Берд утверждал, что он и его пилот Флойд Беннет летали над Северным полюсом. Национальное географическое общество, один из его спонсоров, подтвердило это достижение. Бэрд был провозглашен героем, награжден Почетной медалью и продолжил полет над Южным полюсом, а также достиг многих других вех полярных экспедиций.

Однако достижение Берда было поставлено под сомнение почти сразу. Многие не думали, что его самолет мог преодолеть это расстояние всего за 15 часов 44 минуты, как он записал. Новое исследование, опубликованное в январском выпуске журнала Polar Record за 2013 год, предполагает, что Берд не достиг своей цели на Северном полюсе на целых 80 миль (130 км).

Роальд Амундсен

Первая поддающаяся проверке и убедительная экспедиция к полюсу принадлежит Роальду Амундсену, бесстрашному норвежскому исследователю.В 1903 году Амундсен возглавил первую экспедицию, пересекшую Северо-Западный проход. В 1911 году Амундсен первым достиг Южного полюса. А в мае 1926 года (всего через несколько дней после полета Берда) Амундсен пролетел — или, скорее, парил — над полюсом на дирижабле «Норвегия» с 15 другими людьми.

Другие полярные вехи

23 апреля 1948 г .: Три советских экипажа приземляют первые самолеты на полюсе.

3 августа 1958 г .: Подводная лодка USS Nautilus — первое военно-морское судно, достигшее полюса.

19 апреля 1968 г .: Ральф Плейстед из Миннесоты достигает полюса на снегоходе.

1968-1969: Уолли Герберт достигает полюса на собачьей упряжке (первый человек, который добрался до него пешком).

17 августа 1977 г .: Советский атомный ледокол «Арктика» — первое надводное судно, достигшее полюса.

1 мая 1986 г .: В первой экспедиции, достигшей полюса пешком без пополнения запасов, участвовала Энн Бэнкрофт, первая женщина, побывавшая на полюсе.

2007 : Британский юрист и пловец на выносливость Льюис Гордон Пью проплыл 18 минут на один километр в Северном Ледовитом океане на Северном полюсе. Его подвиг, совершенный в плавках, был сделан для того, чтобы привлечь внимание общественности к тающим ледяным шапкам.

Споры о собственности

В настоящее время ни одна страна не владеет Северным полюсом. Он находится в международных водах. Ближайшая земля — ​​канадская территория Нунавут, за которой следует Гренландия (часть Королевства Дания).

Однако Россия, Дания и Канада заявили о своих правах на горный хребет Ломоносова, который проходит под полюсом.Арктика богата природными ресурсами, в том числе нефтью и газом, и имеет ценность как морской путь, что делает ее очень важной для стран с арктическим побережьем. В 2007 году Россия отправила первую подводную лодку, которая достигла морского дна под Северным полюсом, и сбросила там титановый флаг — к большому неудовольствию других арктических стран.

В декабре 2013 года Канада объявила о планах подать в ООН предложение о признании Северного полюса частью канадской территории. Их претензия не останется без ответа — ожидается, что претензии подадут и Россия, и Дания.

Но Северный полюс на самом деле принадлежит… Санта-Клаусу

Верующие знают, что независимо от того, что говорят ученые или исследователи, Северный полюс является домом для летающих оленей и усердно работающих эльфов, занимающихся изготовлением игрушек. Почтовая служба Канады утверждает себя среди этих верующих, давая почтовый индекс HOH OHO письмам, адресованным Санте на Северном полюсе. На Аляске есть городок, посвященный Рождеству, известный как Северный полюс, хотя на самом деле он далеко от Северного полюса. Другие арктические страны претендуют на резиденцию Санты, в основном это Финляндия.Идея о том, что веселый старый эльф живет в Лапландии, приобрела популярность в 20-е годы прошлого века.

Никто точно не знает, откуда взялась легенда о Санта-Клаусе, живущем на Северном полюсе, но многие идентифицируют американского иллюстратора Томаса Наста как человека, который официально подарил Санте свою резиденцию. В 1866 году Наст, чьи изображения Санта-Клауса помогли популяризировать американское представление об иконе, опубликовал рисунок под названием «Санта-Клаус и его работы» в Harper’s Weekly. На изображении есть слова «Санта-Клаусвилль, Н.П. «В то время Арктика была местом всеобщего восхищения, и экспедиции привлекали большое внимание, поэтому зрители могли понять аббревиатуру Наста.

Дополнительный репортаж Трейси Педерсен, сотрудника Live Science.

ресурсы

Магнитное поле,

Магнитный Поле,

термин магнетизм происходит из региона Магнезия, города в Западной Турции, где греки нашли магниты, которые притягивали куски железа через Космос.Также замечено, что, магниты притягивают и отталкивают. Мы может объяснить эту двойственную природу магнитной силы, предположив, что каждый магнит имеет два полюса, северный полюс (N) и южный полюс (S). Во время занятий вы заметите две вещи:

1) Когда два магнита приближаются друг к другу, как отталкивающиеся полюса; противоположные полюса привлекать.

2) Когда магнит подносят к железке, железо тоже притягивается к магнит, и он приобретает такую ​​же способность притягивать другие железки.

ср хотелось бы представить это силовое воздействие магнита на железоподобные предметы с помощью понятие называется магнитным полем. В понятие поля можно лучше понять, если вспомнить гравитационную силу Земли на объект рядом с ней. Мы говорим что простое присутствие Земли создает гравитационное поле в окружающем пространство, и что мы можем изобразить этот гравитационный силовой эффект линиями начиная с Земли и уходя радиально в бесконечность.

Луна попадает в поле Земли. Так же, Космонавт в космическом путешествии ощущает притяжение Земли. Космический шаттл также находится в области Земли. В причина, по которой они не падают, выходит за рамки этого курса, но я объясните для полноты. Никто из них падают на Землю, потому что все они имеют достаточную горизонтальную скорость, чтобы Земля. Если бы вы могли горизонтально бросать бейсбольный мяч со скоростью 18 000 миль / ч, я бы также сделал вокруг Земля и вернусь к вам.Поэтому мы представляют притягивающую силу притяжения Земли с силовыми линиями. Направление линий поля обозначает направление силы, которое тело будет испытывать вокруг Земли, и плотность силовые линии (насколько близко они разделены) представляет силу сила. Например, вы ближе к Земля, сильнее сила.

Аналогично, магнит создает магнитное поле в окружающем его пространстве, в котором он магнитно влияет на любой другой магнитный материал.Сила представлена ​​плотностью магнитного поля. линий. Линии магнитного поля замкнуты кривые, выходящие из Северного полюса и входящие в Южный полюс, когда вы следуете за ними снаружи магнит.

А компас, который сам по себе является маленьким магнитом, направлен параллельно магнитному полюсу. линии поля в точке его размещения. Кончик стрелки — это северный магнитный полюс, а ее конец — это Южный магнитный полюс.

Строительными блоками магнитов являются атомы, которые представляют собой маленькие крошечные магниты. Что касается магнетизма, мы можем рассматривать атом как крошечный компас / магнит, указывающий на север направление. Позже мы увидим, что движение электронов (движущийся электрический заряд) — основная причина магнетизм. Для практических целей мы может сосредоточиться на кластере атомов, называемом магнитными доменами , которые выровнен в определенном направлении. Каждый домен может состоять из миллиардов ориентированных атомов.В нормальных условиях магнитный материал, такой как железо, не ведут себя как магнит, потому что домены не имеют предпочтительного направления выравнивание. С другой стороны, домены магнита (или намагниченного железа) все выровнены в определенных направление. Домены отделены от соседние домены — доменными стенками. В общем, выравнивание внутри домена одинаково для всех атомов этого домена. домен. Однако атомы одного домена выровнены в другом направлении, чем атомы другого домен.Эта ситуация обрисована в общих чертах ниже для магнитного материала, намагниченного материала и для немагнитного материал. Немагнитный материал не имеет доменной структуры.

доменов можно вызвать выравнивание. Рассмотрим обычный железный гвоздь. Его домены ориентированы случайным образом, как на первом рисунке выше. Если вы принесете магнит рядом, то области железного гвоздя выровняются таким образом, что северный полюс железа домены будут обращены к южному полюсу магнита и наоборот.

Когда вы снимаете магнит, гвоздь становится постоянным магнит на время. Тепловое движение (помните, чем выше температура, тем быстрее движутся атомы) атомов в конечном итоге может привести к тому, что большинство атомов вернутся к случайной ориентации. Кроме того, падение магнита не только вы нарушите его, но вы также разрушите выравнивание домена.

Другой способ сделать постоянный магнит — погладить железку (или железную стружку что вы будете делать как занятие) с помощью магнита.Железное бритье ведет себя как крошечный магниты.

Электромагнит:

А катушки из проволоки, подобные показанной на рисунке ниже, также могут производить магнитные поле, подобное магнитному. Если внутри, если катушки заполнены железным сердечником, магнитное поле даже становится сильнее за счет дополнительного магнетизма от утюга.

Магнитные поля и линии магнитного поля

Цель обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определите магнитное поле и опишите силовые линии различных магнитных полей.

Говорят, что в детстве Эйнштейн был очарован компасом, возможно, размышляя о том, как стрелка ощущала силу без прямого физического контакта. Его способность глубоко и ясно мыслить о действиях на расстоянии, особенно о гравитационных, электрических и магнитных силах, позже позволила ему создать свою революционную теорию относительности. Поскольку магнитные силы действуют на расстоянии, мы определяем магнитное поле для представления магнитных сил. Графическое изображение линий магнитного поля очень полезно для визуализации силы и направления магнитного поля.Как показано на Фиг.1, направление линий магнитного поля определяется как направление, в котором указывает северный конец стрелки компаса. Магнитное поле традиционно называют полем , B, , .

Рис. 1. Линии магнитного поля определяются так, чтобы они имели направление, которое указывает маленький компас при размещении в определенном месте. (a) Если для отображения магнитного поля вокруг стержневого магнита используются небольшие компасы, они будут указывать в показанных направлениях: от северного полюса магнита к южному полюсу магнита.(Напомним, что северный магнитный полюс Земли на самом деле является южным полюсом с точки зрения определения полюсов стержневого магнита.) (B) Соединение стрелок дает непрерывные линии магнитного поля. Сила поля пропорциональна близости (или плотности) линий. (c) Если бы можно было исследовать внутреннюю часть магнита, было бы обнаружено, что силовые линии образуют непрерывные замкнутые контуры.

Маленькие компасы, используемые для проверки магнитного поля, не мешают ему. (Это аналогично тому, как мы проверяли электрические поля с помощью небольшого пробного заряда.В обоих случаях поля представляют только объект, создающий их, а не зонд, проверяющий их.) На рисунке 2 показано, как магнитное поле появляется для токовой петли и длинного прямого провода, что можно было бы исследовать с помощью небольших компасов. Небольшой компас, помещенный в эти поля, выровняется параллельно линии поля в своем местоположении, а его северный полюс будет указывать в направлении B . Обратите внимание на символы, используемые для ввода и вывода из бумаги.

Рис. 2. Маленькие компасы можно использовать для картирования полей, показанных здесь.(а) Магнитное поле круговой токовой петли похоже на магнитное поле стержневого магнита. (б) Длинный и прямой провод создает поле с силовыми линиями магнитного поля, образующими кольцевые петли. (c) Когда проволока находится в плоскости бумаги, поле перпендикулярно бумаге. Обратите внимание, что символы, используемые для поля, указывающего внутрь (например, хвоста стрелки), и поля, указывающего наружу (например, наконечника стрелки).

Установление соединений: концепция поля

Поле — это способ отображения сил, окружающих любой объект, которые могут воздействовать на другой объект на расстоянии без видимой физической связи.Поле представляет объект, его генерирующий. Гравитационные поля отображают гравитационные силы, электрические поля отображают электрические силы, а магнитные поля отображают магнитные силы.

Обширные исследования магнитных полей выявили ряд жестких правил. Мы используем линии магнитного поля для представления поля (линии — это графический инструмент, а не физическая сущность сами по себе). Свойства силовых линий магнитного поля можно описать следующими правилами:

1. Направление магнитного поля касается силовой линии в любой точке пространства.Маленький компас укажет направление линии поля.
2. Сила поля пропорциональна близости линий. Она точно пропорциональна количеству линий на единицу площади, перпендикулярной линиям (называемой плотностью площади).
3. Силовые линии магнитного поля никогда не могут пересекаться, а это означает, что поле уникально в любой точке пространства.
4. Линии магнитного поля непрерывны, образуют замкнутые контуры без начала и конца. Они идут от северного полюса к южному полюсу.

Последнее свойство связано с тем, что северный и южный полюса нельзя разделить. Это явное отличие от силовых линий электрического поля, которые начинаются и заканчиваются положительными и отрицательными зарядами. Если бы магнитные монополи существовали, то силовые линии магнитного поля начинались бы и заканчивались на них.

Сводка раздела

• Магнитные поля могут быть графически представлены силовыми линиями магнитного поля, свойства которых следующие:
  • Поле касается линии магнитного поля.
  • Напряженность поля пропорциональна линейной плотности.
  • Линии поля не могут пересекаться.
  • Линии поля представляют собой непрерывные петли.

Концептуальные вопросы

1. Объясните, почему магнитное поле не может быть уникальным (то есть не иметь единственного значения) в точке пространства, где силовые линии магнитного поля могут пересекаться. (Учтите направление поля в такой точке.)
2. Перечислите сходства силовых линий магнитного и электрического поля.Например, направление поля касается линии в любой точке пространства. Также укажите, чем они отличаются. Например, электрическая сила параллельна силовым линиям электрического поля, тогда как магнитная сила, действующая на движущиеся заряды, перпендикулярна силовым линиям магнитного поля.
3. Заметив, что силовые линии магнитного стержня похожи на силовые линии пары равных и противоположных зарядов, ожидаете ли вы, что магнитное поле будет быстро уменьшаться в силе по мере удаления от магнита? Это согласуется с вашим опытом работы с магнитами?
4. Магнитное поле Земли параллельно земле во всех местах? Если нет, то где она параллельна поверхности? Его сила одинакова во всех местах? Если нет, то где оно больше всего?

Глоссарий

магнитное поле:

представление магнитных сил

B -поле:

другой термин для обозначения магнитного поля

силовые линии магнитного поля:

графическое изображение силы и направления магнитного поля

направление силовых линий магнитного поля:

направление, на которое указывает северный конец стрелки компаса

Северный полюс — обзор

ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ И ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Многие физические явления имеют два противоположных атрибута, что, вероятно, отражает присущую природе тенденцию к равновесию.У магнитов есть северный и южный полюса, как и у магнитного поля Земли. Электричество также имеет две природы или «заряды»: положительных, и отрицательных.

В электричестве положительный и отрицательный заряды переносятся атомными частицами (то есть частями атома). Положительный заряд переносится протонами , в то время как отрицательный заряд несут электронов. Величина электрического заряда, переносимого протонами и электронами, одинакова, но их полярности противоположны.

Существует большая разница в массах электронов и протонов. Масса электрона составляет около 9,11 × 10 ⁻²⁸ грамма, а масса протона составляет 1,67 × 10 ⁻²⁴ грамма. Протон примерно в 1835 раз тяжелее электрона.

Поскольку протоны и электроны несут заряды одинаковой, но противоположной полярности, их объединение в тесно связанную систему создает состояние электронейтральности , в котором положительные и отрицательные заряды нейтрализуют друг друга.Положительный и отрицательный заряды все еще существуют, но внешнему миру они кажутся одним телом с нейтральным электрическим зарядом (то есть без заряда).

Есть атомная частица, в которой объединены протон и электрон. Эта частица называется нейтроном и электрически нейтральна (как следует из ее названия). Масса нейтрона составляет около 1,675 × 10 ⁻²⁴ грамма.

Каждый материал имеет как электроны, так и протоны, но из-за электронейтральности большинство из них обычно не проявляют электрических свойств.Например, кожа на указательном пальце содержит большое количество электронов и протонов во множестве конфигураций. В нормальных условиях они находятся в состоянии электронейтральности, поэтому стороннему наблюдателю не кажутся электрическими по своей природе. Однако, если вы дотронетесь до горячего электрического провода, то протечет ток, и кожа определенно (и болезненно) станет электрической.

Многое из того, что вы узнаете, изучая электронику, происходит, когда электроны и протоны не находятся в равновесии, т.е.е., когда электронейтральности не существует. Электрические цепи выполняют работу, потому что нарушается электронейтральность в этой цепи. Например, в сухом элементе (рис. 2.1) химические средства используются для разбалансировки электрической ситуации внутри элемента. Когда ток течет от одного вывода к другому через внешнюю цепь, заряд передается между материалами. Когда достаточно заряда прошло с одной стороны на другую, чтобы установить электронейтральность, ток прекращается, и батарея считается «разряженной».”

Рис. 2.1. Сухая ячейка.

Магнитное поле Земли может меняться быстрее, чем мы думали — новое исследование

Магнитное поле Земли, создаваемое на глубине 3000 км под нашими ногами в ядре из жидкого железа, имеет решающее значение для жизни на нашей планете. Он простирается в космос, окутывая нас электромагнитным одеялом, которое защищает атмосферу и спутники от солнечного излучения.

Тем не менее, магнитное поле постоянно меняется как по силе, так и по направлению, и в прошлом оно претерпевало некоторые драматические изменения.Это включает в себя загадочные перевороты магнитных полюсов, когда южный полюс становится северным, и наоборот.

Давний вопрос заключался в том, насколько быстро поле может меняться. Наше новое исследование, опубликованное в Nature Communications, дало некоторые ответы.

Быстрые изменения магнитного поля представляют большой интерес, потому что они представляют собой наиболее экстремальное поведение океана расплавленного железа в жидком ядре. Связав наблюдаемые изменения с основными процессами, мы можем получить важную информацию о недоступном иным образом регионе нашей планеты.

---

Подробнее: Почему магнитные полюса Земли могут поменяться местами — и как это повлияет на нас

---

Исторически самые быстрые изменения магнитного поля Земли были связаны с инверсиями, которые происходят с нерегулярными интервалами несколько раз в миллион лет. Но мы обнаружили полевые изменения, которые происходят намного быстрее и позже, чем любые данные, связанные с фактическими разворотами.

Магнитный разворот.НАСА.

В настоящее время спутники помогают отслеживать изменения в поле как в пространстве, так и во времени, дополняемые навигационными записями и наземными обсерваториями. Эта информация показывает, что изменения в современной области довольно громоздки, около одной десятой градуса в год. Но, хотя мы знаем, что это поле существует как минимум 3,5 миллиарда лет, мы мало знаем о его поведении до 400 лет назад.

Чтобы отследить древнее поле, ученые анализируют магнетизм, зарегистрированный отложениями, потоками лавы и искусственными артефактами.Это связано с тем, что эти материалы содержат микроскопические магнитные зерна, которые регистрируют характер поля Земли в момент их охлаждения (для лав) или добавления к поверхности суши (для отложений). Записи об отложениях в центральной Италии примерно во время последней смены полярности почти 800 000 лет назад предполагают относительно быстрые изменения поля, достигающие одного градуса в год.

Однако такие измерения чрезвычайно сложны, и результаты все еще обсуждаются. Например, существует неопределенность в том, как осадки приобретают свой магнетизм.

Улучшенные измерения

Наше исследование использует другой подход, используя компьютерные модели, основанные на физике процесса генерации поля. Это сочетается с недавно опубликованной реконструкцией глобальных вариаций магнитного поля Земли за последние 100 000 лет, основанной на компиляции измерений отложений, лав и артефактов.

Это показывает, что изменения направления магнитного поля Земли достигли скорости до десяти градусов в год — в десять раз больше, чем самые быстрые изменения, о которых сообщалось в настоящее время.

Самые быстрые наблюдаемые изменения направления геомагнитного поля произошли около 39 000 лет назад. Этот сдвиг был связан с локально слабым полем в ограниченной области недалеко от западного побережья Центральной Америки. Событие последовало за глобальной «экскурсией Лашампа» — «неудавшимся переворотом» магнитного поля Земли около 41000 лет назад, когда магнитные полюса ненадолго сместились далеко от географических полюсов, а затем вернулись обратно.

Наиболее быстрые изменения связаны с локальным ослаблением магнитного поля.Наша модель предполагает, что это вызвано движением участков интенсивного магнитного поля по поверхности жидкого ядра. Эти пятна более распространены в более низких широтах, что позволяет предположить, что будущие поиски быстрых изменений направления должны быть сосредоточены на этих областях.

Влияние на общество

Изменения магнитного поля, например инверсии, вероятно, не представляют угрозы для жизни. Людям действительно удалось пережить драматическую экскурсию по Лашампу. Сегодня угроза в основном сводится к нашей зависимости от электронной инфраструктуры.Явления космической погоды, такие как геомагнитные бури, возникающие в результате взаимодействия магнитного поля и приходящей солнечной радиации, могут нарушить спутниковую связь, GPS и электросети.

Спутники подвержены риску из-за космической погоды. Андрей Армягов / Shutterstock

Это вызывает беспокойство — экономический ущерб от обрушения энергосистемы США из-за космической погоды оценивается примерно в один триллион долларов. Угроза настолько серьезна, что космическая погода занимает приоритетное место в национальном реестре рисков Великобритании.

Явления космической погоды обычно более распространены в регионах со слабым магнитным полем — что, как мы знаем, может произойти, когда поле быстро меняется. К сожалению, компьютерное моделирование предполагает, что изменения направления возникают после того, как напряженность поля начинает ослабевать, а это означает, что мы не можем предсказать провалы в напряженности поля, просто отслеживая направление поля. Дальнейшая работа с более продвинутым моделированием может пролить свет на этот вопрос.

Грядет ли еще одно быстрое изменение магнитного поля? На это очень сложно ответить.Самые быстрые изменения — это также и самые редкие события: например, изменения, выявленные во время экскурсии по Лашампу, более чем в два раза быстрее, чем любые другие изменения, происходящие за последние 100 000 лет.

Это затрудняет для ученых предсказание быстрых изменений — это «события черного лебедя», которые становятся неожиданностью и имеют большое влияние. Одним из возможных путей продвижения вперед является использование основанных на физике моделей поведения поля как части прогноза.

Нам еще многое предстоит узнать об «ограничении скорости» магнитного поля Земли.Быстрые изменения во время смены полярности еще не наблюдались напрямую, но их следует ожидать, поскольку считается, что в это время поле становится глобально слабым.

У Земли более одного Северного полюса

Вы можете думать о Северном полюсе только как о вершине мира — его самой северной точке и, если вы моложе, как о доме Санты. Но оказывается, что на нашей планете есть масса «северных (и южных) полюсов».

Во-первых, и это проще всего, на Аляске есть город под названием «Северный полюс», который не находится рядом ни с одним из других северных полюсов (но там идет снег и приходит много почты, адресованной Санта-Клаусу).Затем идет географический северный полюс, также известный как «истинный север». Это место в Северном Ледовитом океане, где сходятся все искусственные линии долготы на карте, а также концептуальная точка на покрытых льдом водах, которую бесчисленные исследователи пытались нанести удар своими флагштоками с национальными знаменами, начиная с 1827 года. с британским контр-адмиралом сэром Уильямом Эдвардом Парри.

В некоторой степени связан с географическим северным полюсом значительно менее известный мгновенный северный полюс, где ось вращения Земли встречается с ее поверхностью, а также небесный северный полюс, где ось пересекает ночное небо (в виде воображаемого удлинения) .Мгновенный северный полюс не зафиксирован. Скорее, он движется по неправильному кругу, вызванному «колебанием Чендлера» — названным в честь астронома Сета Карло Чендлера, который в 1891 году обнаружил, что наша планета колеблется при вращении. Его открытие дает начало «северному полюсу равновесия», который находится в центре этого круга.

Весь этот жаргон разделяется на уникальные, если не педантичные, определения. Таким образом, хотя все они разделяют термин «северный полюс», каждый четко обозначил свою семантическую территорию.Однако этого нельзя сказать о последних двух «северных полюсах» в этом кратком обзоре, и оба относятся к очень реальному магнитному полю Земли, которое генерируется движением жидкости внутри ядра планеты. Это движение, на которое влияет вращение Земли, приводит в действие естественный электрический генератор, который поддерживает магнитное поле.

Магнитный полюс описывает два места (север и юг), где магнитное поле планеты вертикально. Итак, если вы стоите над северным магнитным полюсом с компасом, стрелка будет опускаться и пытаться указывать прямо вниз — отсюда и другое ее название: магнитный полюс наклона.Стрелка компаса должна указывать вверх над южным магнитным полюсом.

Но есть еще один северный полюс, основанный на магнитном поле: северный геомагнитный полюс. «Одна вещь, которая очень сбивает с толку, — это тот факт, что есть магнитный полюс и геомагнитный полюс, и что они разные, — говорит Стефан Маус, разработчик моделей геомагнитного поля в Национальном центре геофизических данных Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA). «Это историческое и немного устаревшее определение».

Геомагнитные полюса — это почти артефакт уменьшения сложного и разнообразного магнитного поля Земли до простого стержневого магнита или диполя.«Единственное, что мы действительно хотим знать, — это где поле действительно вертикально», — говорит Маус. «Этот другой полюс, который является всего лишь приближением, обычно не очень полезен и часто приводит к путанице». Таким образом, в то время как северный полюс падения находится в Северной Канаде, северный диполь находится примерно у северо-западного побережья Гренландии.

Но геомагнитный полюс полезен, если вы находитесь в космосе, — утверждает Джеффри Дж. Лав, геофизик Геологической службы США. Чем дальше вы от Земли, тем сильнее ее магнитное поле действует как диполь или стержневой магнит — даже если на самом деле это не так.

«Космический физик обычно думает в терминах этого наклонного диполя, который есть у Земли, — говорит Лав, — тогда как навигатора, вероятно, больше интересуют полюса магнитного падения».

Чтобы еще больше запутать ситуацию, полюса падения перемещаются — иногда с ежедневной частотой. Северный магнитный полюс в последние годы начал быстро смещаться в сторону Сибири. Его годовое движение увеличилось с 10 до 50 километров (от 6,2 до 31 мили), говорит Ларри Ньюитт, заслуженный ученый из Геологической службы Канады, который с 1973 года определял местоположение полюса во многих экспедициях.

И вот кое-что, что может еще больше запутать северный магнитный полюс (он же полюс падения) по сравнению с северным геомагнитным полюсом (он же диполь): магнитный полюс в северном полушарии Земли действует как южный полюс стержневого магнита.

«Если вы посмотрите на северный полюс стержневого магнита, вы увидите, что силовые линии проходят от северного полюса к южному полюсу, но для Земли это прямо противоположно», — объясняет Маус. Таким образом, северный магнитный полюс — это место, где силовые линии магнитного поля Земли тянутся к планете, действуя как южный полюс стержневого магнита.

С точки зрения физики, северная стрелка компаса (или любого магнита) указывает на то, что физически — но не по названию — является южным магнитным полюсом Земли, другими словами, в направлении Арктики.