Вариации магнитного поля

Если внимательно смотреть на магнитную чувствительную стрелку в течение, например суток, можно обнаружить, что она не неподвижна, а движется то в одну, то в другую сторону. И эти колебания имеют четко выраженную ритмичность. В утренние часы северный конец стрелки направляется к востоку и, достигнув наибольшего отклонения около 8 часов утра, возвращается обратно. В дневные часы стрелка достигает наибольшего отклонения к западу. Затем она возвращается в начальное положение. Такие колебания стрелки (амплитуда 15 - 20 и более) совершаются изо дня в день и имеют период, равный суткам. Если вековые изменения магнитного поля Земли связанны с процессами, протекающими в ее недрах, то суточные вариации обусловлены действием ультрафиолетового излучения Солнца, проникающего в верхние слои атмосферы. Ультрафиолетовые лучи ионизируют ее, т.е. создают электрически заряженные частицы - ионы и электроны. В результате этого вокруг Земли на высоте 80 км и выше образуется электропроводящий слой - ионосфера, в котором могут существовать токи.

Проводимость ионосферы определяется количеством ионов и электронов. Плотность их возрастает с высотой неравномерно. В ионосфере отмечают четыре слоя с различной проводимостью. Это слой D на высоте 80 км, E на высоте 110 - 120 км, F₁ и слой F₂ на высоте 240 - 600 км.

Под воздействием ультрафиолетовой радиации Солнца в слоях D, E, F₁, F₂ периодически изменяется, соответственно и электропроводность ионосферы. Вследствие приливных и тепловых действий ионосферные слои находятся в непрерывном движении, в магнитном поле Земли, поэтому, как в обмотке ротора динамо-машины, возникают электрические токи. Магнитное поле электрических токов в ионосфере и заставляет магнитную стрелку испытывать непрерывные колебания.

Таков механизм возникновения суточных вариаций геомагнитного поля. Поскольку эти вариации обусловлены влиянием Солнца и имеют период, равный суткам, они называются солнечно-суточными вариациями.

Солнечно-суточные вариации зависят от географической широты и времени года, поскольку они определяются интенсивностью ультрафиолетовых лучей, т.е. положением Солнца. Поэтому, в частности, величина суточных вариаций, сама по себе хоть и не значительная, зимой в среднем в четыре раза меньше, чем летом. Для средних широт величина вариаций склонения составляет 10 - 15, а горизонтальной составляющей 20 - 30 гамм, причем и склонение, и горизонтальная составляющая в течение суток сильнее меняются на севере и слабее на юге.

Вследствие суточных вариаций и магнитных возмущений магнитные полюса не остаются на одном месте. Они смещаются в течение суток относительно среднего положения примерно на 100 км.

Колебания геомагнитного поля зависят от солнечной активности, поэтому, изучая их, можно получить ценные сведения о процессах, происходящих на Солнце; об ультрафиолетовом и корпускулярном излучении, а также о состоянии ионосферы.

Кроме солнечно-суточных вариаций, обнаружены вариации, период которых равен лунным суткам, их величина составляет примерно 10 - 15% величины солнечно-суточных вариаций.

Лунно-суточные вариации обусловлены воздействием силы тяжести Луны на атмосферу и ионосферу, в которых при этом возникают приливообразующие силы.