Геомагнитное поле
За многие годы геомагнитных исследований сложились удобные обозначения для компонент геомагнитного поля и сами способы задания этих компонент – их называют «элементами» поля, вектора В.
Один из способов – компонентное задание в декартовой системе: X-компонента – истинный (географический) север, Y-компонента – восточное направление, Z-компонента – направление вертикально вниз. Каждой точке земной поверхности отвечает свое значение вектора В и, соответственно, набор величин X, Y, Z.
Широко используются другие «разложения» поля с элементами:
D – склонение, т.е. угол между горизонтальной компонентой поля и истинным севером (отсчитывается от географического меридиана по часовой стрелке; это, вообще говоря, угол, на который магнитная стрелка не доходит («склоняется») до истинного севера;
J – наклонение – угол между направлением поля и горизонтальной плоскостью (от горизонтали угол отсчитывается вниз);
H – горизонтальная составляющая – величина горизонтальной проекции поля;
Т – полная напряженность (Т |B|).
Для полного задания (описания) поля В можно использовать различные сочетания приведенных выше элементов по три – лишь бы они были «полным» набором. Обычно выбор определяется задачами исследования.
Легче всего измеряются элементы H, Z, D, J.
Тройка компонент (H, D, Z) отвечает цилиндрической, а тройка (T, J, D) – сферической системам координат.
Вертикальная плоскость, в которой лежит вектор В, называется магнитным меридианом. Перпендикулярная к нему вертикальная плоскость называется первым магнитным вертикалом.
Между элементами поля существуют следующие «очевидные» из геометрических соображений соотношения:
Склонение иногда называют вариацией компáса, но следует признать этот термин неудачным.
Перед земным магнетизмом, как наукой, стоят следующие задачи:
1. Изучение морфологии геомагнитного поля (ГМП или МПЗ – магнитное поле Земли) в широком плане: пространственном и временном.
2. Изучение источников ГМП.
3. Выявление и изучение явлений, обусловленных или связанных с существованием МПЗ.
В связи с этим Земной магнетизм изучает не только собственно МПЗ на поверхности Земли и в окружающем пространстве (ближнем и дальнем), но и такие явления, как магнетизм горных пород, палеомагнетизм, полярные сияния и другие явления в ионосфере, связь МПЗ с геологией.
Измерения показывают, что элементы МПЗ изменяются во времени: тогда говорят о «вариациях элементов земного магнетизма». Медленные вариации получили название вековых (десятки в год) – их причины (источники) расположены там же, где и источники главного земного поля. Быстротечные вариации – периодического характера – различны по амплитуде и частоте, и источники их – токи в высоких слоях атмосферы.
Методы исследования магнитного поля
Первооснова – непосредственные наблюдения поля в пространстве и во времени – на поверхности Земли и возле ее: магнитные съемки. Они могут быть технически – наземными, морскими, аэромагнитными, спутниковыми. С другой стороны, это бывают: модульные съемки (измерение элемента Т); компонентные; T (Z)-съемки, когда производится измерение приращений T или Z.
Для наблюдений за изменениями элементов земного магнетизма служат магнитные обсерватории. Учитывая, что эти изменения идут по-разному в разных местах, обсерваторий должно быть много (и желательно, чтобы они были распределены по земной поверхности сравнительно равномерно).
Еще одно важное направление в изучении магнитного поля Земли – археомагнетизм и палеомагнетизм.