Элементы земного магнетизма

В каждой точке пространства геомагнитное поле характеризуется вектором магнитной индукции Т. Если магнитное поле в первом приближении представить как поле диполя, то в любой точке земной поверхности касательная к силовой линии определяет направление вектора индукции Т. В магниторазведке измеряют численное значение (модуль) этого вектора Т = / Т / ядерными магнитометрами.

Вектор геомагнитной индукции Т может быть разложен на составляющие. Разложение вектора Т на составляющие осуществляется в прямоугольной системе координат, в которой ось х ориентируют по направлению географического меридиана, у – по направлению параллели, при этом положительным считается направление оси х к северу, а оси у – к востоку. Ось z будет направлена сверху вниз.

Если поместить начало координат в точку, где происходит наблюдение, то связь вектора Т с составляющими Х, У, Z, H, D и J можно представить положением, приведенным на рис. 2.3.

Проекция вектора Т на ось х носит название северной составляющей Х, проекция на ось у – восточной составляющей У и проекция на ось z – вертикальной составляющей. Проекцию Т на горизонтальную плоскость называют горизонтальной составляющей Н. Вертикальная плоскость zоТ, в которой лежит вектор Т, называется плоскостью магнитного меридиана, а угол между географическим и магнитным меридианами (хоН) – магнитным склонением, которое обозначается через D. Склонение отсчитывается от направления оси х, отнаправления на север, в пределах 180⁰, к востоку оно считается положительным, к западу – отрицательным.

Угол между горизонтальной плоскостью и направлением вектора Т носит название угла магнитного наклонения J. При расположении осей координат, которое соответствует российской территории (рис.2.3), положительным склонением будет восточное, а отрицательным – западное.

х

Х Н

D

0 У у

J

Т

Z

z

Рис. 2.3. Элементы земного магнетизма

Наклонение J положительно, когда вектор Т направлен вниз от земной поверхности, что имеет место в северном полушарии. Наклонение отрицательно, когда вектор Т направлен вверх, т.е. в южном полушарии.

Склонение D, наклонение J, горизонтальная составляющая Н, вертикальная составляющая Z, северная составляющая Х и восточная составляющая У – это элементы земного магнетизма. Данное представление составляющих дает возможность использовать их в различных системах координат. Например, Х, У и Z – координаты вектора Т в прямоугольной системе координат, Z, Н и D – координаты в цилиндрической системе координат и Т, D и J – координаты в сферической системе. Для перехода от одной системы координат к другой и определения величины вектора Т существуют (рис.2.3) следующие соотношения:

X = H cos D, Z =H tg J, Y = H sin D,

(2.1)

H = , T = .

Величины Х, У, Z и Н называют силовыми компонентами земного магнитного поля, а D и J – угловыми.

Линии сечения поверхности Земли плоскостью магнитного меридиана называются магнитными меридианами, направление их определяется направлением вектора горизонтальной составляющей Н. Положение магнитного меридиана используется для определения магнитного азимута какого-либо направления. Магнитным азимутом называется угол между направлением магнитного меридиана в данной точке и заданным направлением. Угол отсчитывается от направления магнитного меридиана по часовой стрелке. Магнитные меридианы сходятся в магнитных полюсах Земли, где угол магнитного наклонения составляет 90^о. Магнитный полюс, расположенный вблизи северного географического полюса, называется северным. Противоположный полюс называется южным. Магнитные полюса и географические по местоположению не совпадают. На 1990 г. /21/ координаты северного магнитного полюса Земли соответствовали 73^о с.ш. и 100^о з.д., южного – 68^о ю.ш. и 143^о в.д.

Кроме понятий магнитных и географических полюсов имеется понятие геомагнитных полюсов, которые используются при построении аналитических зависимостей индукции магнитного поля Земли от координат точек земной поверхности. Геомагнитные полюса определяются расчетным путем исходя из предположения об однородной намагниченности земного шара, эквивалентной намагниченности диполя, помещенного в центре Земли.