Нормальное магнитное поле Земли

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Attention.pngЭта статья в настоящее время активно дополняется.
Не вносите сюда изменений до тех пор, пока это объявление не будет убрано.
Последняя правка сделана 23 июня 2026 года в 2:39 участником Мурад Зиналиев.
Серия статей
Growing earth.gif
Растущая Земля · Небесные тела, обладающие внутренней активностью · Источник энергии и вещества в центре Земли · Вселенная, как открытая физическая система
Основные термины
Спрединг · Срединно-океанические хребты · Парадокс субдуцирующих слэбов · Возраст коренных пород океанической коры · Ускоренное расширение океанического дна · Вертикальный орогенез · Дегазация и дегидратация земных недр · Миниатюризация мегафауны · Небесные тела, обладающие внутренней активностью · Источник энергии и вещества · Вселенная, как открытая физическая система
Концепция увеличивающейся Земли
Расширяющаяся Земля · Растущая Земля
Феномены, нарушающие принцип сохранения
Феномены, не имеющие удовлетворительного физического объяснения · Феномены нарушающие принцип сохранения энергии и вещества
Небесные тела, обладающие внутренней активностью
Звёзды · Планеты · Естественные спутники · Кометы · Квазары
Кризис теории тектоники литосферных плит
Парадокс субдуцирующих слэбов · Ускоренный рост океанического дна · Физическая невозможность процесса циркуляции вещества мантии и процесса субдукции · дегазация и дегидратация земных недр · Палеонтологический парадокс
Известные исследователи
Блинов · Бурундуков · Дроздов · Зиналиев · Кэри (Carey) · Макслоу (Maxlow) · Ретеюм · Скалера (Scalera) · Харрелл (Hurrell). · Хильгенберг (Hilgenberg) · Череповский · Чудинов · Ярковский

Нормальное (главное, основное) магнитное поле Земли — это магнитное поле нашей планеты, источник которого находится в центре земного эллипсоида вращения. Нормальное[1] магнитное поле Земли появилось 4,2 млрд лет назад[2] и в настоящее время является предметом изучения геомагнетизма. Оно составляет более 90 %, а по другим оценкам, более 95 % от общей напряжённости магнитного поля нашей планеты [3][4][5]. Величина магнитного поля Земли на ее поверхности колеблется от 25 до 65 мкТл (от 0,25 до 0,65 Гс).[6]

Методами палеомагнетизма был выявлен феномен конверсии магнитного поля нашей планеты — изменение направления магнитного поля Земли в геологической истории нашей планеты.

Развитие взглядов на магнитные свойства планеты[править]

Рис. 1. Модель компаса для геомантии времени династии Хань (206 г. до н. э. — 220 г. н. э.). Источник: Википедия.

История развития представлений о нормальном магнитном поле Земли[1] длится уже более двух веков, от первых упоминаний магнитных свойств материалов в древнем Китае до нашего времени.[5] Вместе с развитием методов исследований, изобретением и совершенствованием измерительных приборов, был проделан путь от простой идеи нахождения в центре планеты постоянного магнита[7][5] к попыткам создать приемлемую модель магнитного динамо, сначала во внешнем[8][9][10][5], а затем во внутреннем ядре Земли[11][12][13] и, далее, к гипотезе о существовании источника магнитного поля в центре земного шара неустановленной природы[14].

Рис. 2. Иллюстрация магнитного наклонения из книги Георга Хартмана "The Newe Attractive", 1581 год.

О том, что компасная стрелка всегда занимает определенное положение в пространстве, известно еще с глубокой древности. Более чем, за 1000 лет до нашей эры Древнем Китае был создан первый компас[15]. Свойство притяжения магнита и янтаря были известны в Дрейней Греции. В Средние века компас использовался в Европе и Китае для нужд навигации.[7][16]

Однако, до плавания Колумба из Европы в Америку (1492 г.) особого внимания к исследованию такого явления никто не проявлял, так как ученые того времени полагали, что оно происходит в результате притяжения стрелки Полярной звездой. В Европе и омывающих ее морях компас в то время устанавливался почти по географическому меридиану. При пересечении же Атлантического океана Колумб заметил, что примерно на полпути между Европой и Америкой стрелка компаса отклонилась почти на 12° к западу. Этот факт сразу же породил сомнение в правильности прежней гипотезы о притяжении стрелки Полярной звездой, дал толчок к серьезному изучению вновь открытого явления. С этого момента, собственно говоря, и получила свое начало наука о земном магнетизме, начались повсеместные измерения магнитного склонения D — угла между географическим меридианом и осью магнитной стрелки, т. е. магнитным меридианом.[7][16]

Через 18 лет после этого, в 1510 г., часовых дел мастер Георг Гартман, занимавшийся в Нюрнберге изготовлением компасов, открыл новое явление. Он обнаружил, что магнитная стрелка не только отклоняется от географического меридиана, но, будучи подвешена за центр тяжести, стремится встать под некоторым углом к горизонтальной плоскости, названным магнитным наклонением J. Английский моряк, конструктор компаса и гидрограф Роберт Норман в 1571 году описал различие между магнитными наклонениями в Северном (конец стрелки отклоняется вниз) и в Южном полушариях (конец стрелки отклоняется вверх).[7][16]

Рис. 3. Уильям Гильберт демонстрирует магнит королеве Елизавете I в 1598 году. Картина Эрнеста Борда.

Исследование склонений и наклонений магнитной стрелки позволило придворному врачу английской королевы Елизаветы Уильяму Гильберту выдвинуть в 1600 г. гипотезу о том, что Земля представляет собой магнит, полюсы которого совпадают с географическими полюсами. Другими словами, Гильберт полагал, что поле Земли подобно полю намагниченной сферы. Хотя многие факты, установленные позднее, не совпадали с гипотезой Гильберта, она не теряет своего значения и до сих пор. Основная мысль Гильберта о том, что причину земного магнетизма следует искать внутри Земли.[7][16]

В 1634 году английский астроном Генри Геллибранд установил, что магнитное склонение в Лондоне меняется со временем. Это стало первым зафиксированным свидетельством вековых вариаций — регулярных (от года к году) изменений средних годовых значений компонентов геомагнитного поля.[7][16]

Рис. 4. Инклинатор (на столике) на портрете Джеймса Кларка Росса.

В 1759 году Ломоносов М. В. в Своём труде "Рассуждение о большой точности морского пути" предложил решение ряда вопросов, относящихся к земному магнетизму. В частности Ломоносов рекомендует устройство постоянных пунктов (обсерваторий) на суше и проведение систематических наблюдений в море на кораблях. Эта мысль Ломоносова была осуществлена лишь через 60 с лишним лет.[7][16]

В 1785—1789 гг. французским физиком Шарлем Кулоном был установлен закон, названный его именем, появилась возможность повсеместных наблюдений горизонтальной составляющей, представляющей из себя проекцию вектора напряжённости магнитного поля на горизонтальную плоскость (зная же склонение и наклонение, можно рассчитать и величину полного вектора напряжённости магнитного поля).[7][16]

В 1831 году Майкл Фарадей открывает явление, получившее название индукции - свойство магнитного поля генерировать электрический ток. В 1832-1833 годах Фарадей получил два анонимных письма, автор которых описал устройство магнитоэлектрической машины, а затем динамомашины, которые Фарадей немедленно опубликовал в "Philisophical Magasin".[7][16]

В 1831 году английским полярным исследователем Джоном Россом в Канадском архипелаге был открыт северный магнитный полюс — область, где магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть наклонение равно 90°. А в 1841 г. Джеймс Росс (племянник Джона Росса) достиг другого магнитного полюса Земли, находящегося в Антарктиде. Начиная с этого года, последующие исследования магнитных полюсов дали информацию о скоростях и направлениях их дрейфа.[7][16]

В 1834 году математик Карл Гаусс подобрал математическое выражение для составляющих напряжённости, как функции координат, — широты и долготы места наблюдения. Пользуясь этим выражением, можно для каждой точки земной поверхности найти значения любой из составляющих, которые носят названия элементов земного магнетизма. Эта и другие работы Гаусса стали фундаментом, на котором построено здание современной науки о земном магнетизме. В частности, в 1839 году он доказал, что основная часть магнитного поля выходит из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде.[7][16]

Середина, вторая половина XIX века и начало XX века являются временем бурного развития теории электромагнетизма, совершениствования существующих и создания новых инструментов для исследования свойств электрических и магнитных полей, исследования магнитного поля Европейской части России путём проведения магнитоной съемки с последующим созданием магнитной карты, учреждения первой международной геофизической организации "Магнитный союз", создание магнитных обсерваторий в различных уголках земного шара, исследования зависимости магнитных свойств диа-, пара- и ферромагнитных свойств веществ от температуры и др.[7][16]

В 1906 году геофизиком Бернаром Брюнесом при палеомагнитных исследованиях лав Центрального массива во Франции были впервые обнаружены образцы горных пород, содержащих информацию об инверсиях геомагнитного поля. С тех пор такого рода образц были найдены во всех частях света.[7][16]

В 1940-е годы Ханнесом Альфвеном заложены основы магнитной гидродинамики (за что он был удостоен Нобелевкой премии 1970 года) — доказал теорему, согласно которой в идеально проводящей жидкости (т. е. жидкости с коэффициентом электропроводности σ = ∞) магнитные силовые линии «скреплены» с веществом, и при движении жидкости вместе с ней переносятся и силовие линии магнитного поля, не проскльзывая относительно вещества.[17]

Рис. 3. Фотография Ерстед (Ørsted) — датского научного спутника, запущенного в 1999 году для изучения геомагнитного поля Земли. Основными научными задачами космического корабля являются проведение высокоточных и чувствительных измерений геомагнитного поля и осуществление глобального мониторинга среды заряженных частиц высокой энергии.[18]

В 1958 году Ханнес Альфвен открыл новый тип волнового движения проводящей среды в магнитном поле — магнитогидродинамические волны, названные впоследствии альфвеновскими волнами. [19]

Середина и вторая половина XX века ознаменована выходом в свет множества теорий и моделей земного магнетизма, в основе которых была залолжена идея геомагнитного динамо, предложенная в 1919 году Джозефом Лармором (несмотря на то, что эта теория была опровергнута в 1934 году Томасов Джоржем Каулингом): теория геомагнитного поля Я. И. Френкеля (1947 г.), теория земного магнетизма В. Эльзассера и Е. Булларда (1949 г.), модели генерации магнитного поля Земли Б. М. Яновского (1953 г.), Х. Геллмана (1954 г.), Е. Паркера (1955 г.), Т. Каулинга (1959 г.), С. И. Брагинского (1964 г.), М. Штеенбеком, Ф. Карузе и К. Редлером (1966 г.), Т. Рикитаке (1968 г.), Дж. Джекобса (1979 г.), У. Паркинсона (1986 г.) и др.[7][16]

Рис. 4. Художественное изображение космического аппарата германской миссии малых спутников для геонаучных и атмосферных исследований Challenging Minisatellite Payload (сокращенно CHAMP ), запущенного 15 июля 2000 года с космодрома Плесецк с помощью ракеты-носителя «Космос-3М». Благодаря высокоточным, многофункциональным и взаимодополняющим приборам (магнитометр, акселерометр, звездный датчик, GPS-приемник, лазерный ретрорефлектор, ионный дрейфовый измеритель) и орбитальным характеристикам (околополярная орбита, малая высота, большая продолжительность миссии) впервые одновременно и в течение более 10 лет были получены высокоточные гравиметрические и магнитные измерения поля. Регистрировались как пространственные, так и временные изменения обоих полей.[20]

В 1957-1958 годах, в рамках Первого Международного геофизического года был выполнен широкий спект геофизических работ единой направленности.[7][16]

В 1959 году, на основе данных, полученных первыми космическими аппаратами "Луна", группа советских учёных во главе с К. И. Грингаузом впервые экспериментально обнаружила солнечный ветер.[7][16]

В августе 1987 были созданы Исполнительный совет и Операционный комитетгода Международной сети магнитных обсерваторий в реальном времени. Программа INTERMAGNET направлена ​​на создание глобальной сети сотрудничающих цифровых магнитных обсерваторий, использующих современные стандартные спецификации для измерительного и регистрирующего оборудования, чтобы облегчить обмен данными и производство геомагнитных продуктов в режиме, близком к реальному времени.[21]

23 февраля 1999 года с космодрома на авиабазе Ванденберг был запущен с помощью ракеты-носителя Дельта-2 искусственный спутник Земли «Эрстед», произведённый в Дании. Основная задача аппарата — высокоточные измерения параметров магнитного поля Земли.[22][23]

15 июля 2000 года был запущен немецкий научный спутник CHAMP ( CHAllenging Minisatellite Payload ), целью которого является измерение с высокой точностью магнитного поля Земли , гравитационного поля Земли и проведение измерений характеристик атмосферы методом радиозатмения сигналов GPS . Спутник, выведенный на полярную орбиту ( наклонение 87,3°), почти круговую, высотой 454 км российской ракетой-носителем «Космос-3М» , запущенной с космодрома Плесецк. Спутник был уничтожен во время управляемого входа в атмосферу 19 сентября 2010 года.

Рис. 5. Художественное изображение орбитального движения трёх космических аппаратов миссии Swarm, запущенной в 2013 году ЕКА. Первоначально миссия Swarm от ЕКА представляла из себя три идентичных космических аппарата, летящих в строю для получения трехмерных карт изменений магнитного поля Земли: два спутника летают бок о бок на высоте 450 километров (280 миль), а третий — на высоте 530 километров (330 миль). Благодаря канадско-европейскому партнёрству в 2018 году набор инструментов e-POP на спутнике Канадского космического агентства CASSIOPE был официально интегрирован в качестве четвёртого спутника в созвездие Swarm, присоединившись к Alpha, Bravo и Charlie в качестве Echo.[24]

В декабре 2004 года была опубликована Мировая магнитная модель (WMM2005) — крупномасштабное пространственное представление магнитного поля Земли. Она была разработана совместно Национальным геофизическим центром данных США и Британской геологической службой. Данные и обновления выпускаются Национальным агентством геопространственной разведки США и Географическим центром обороны Великобритании каждые 5 лет. Данные, которые поступают в WMM, поступают из многих источников, в первую очередь спутниковых наблюдений и глобальной сети из 120 магнитных обсерваторий.[25]

В январе 2010 года вышло очередное регулярное обновление Мировой магнитная модель (WMM2010).[26]

22 ноября 2013 года с космодром Плесецк на борту ракеты «Рокот/Бриз-КМ» была успешно запущена спутниковая группировка Swarm — миссия Европейского космического агентства (ESA) по изучению магнитного поля Земли . Высокоточные и высокоразрешающие измерения силы, направления и вариаций магнитного поля Земли, дополненные точной навигацией, акселерометром и измерениями электрического поля, предоставят данные для моделирования геомагнитного поля и его взаимодействия с другими физическими аспектами земной системы. Результаты дают представление о внутренней части Земли из космоса, позволяя подробно изучать состав и процессы внутри нее и расширять наши знания об атмосферных процессах и моделях циркуляции океана, которые влияют на климат и погоду.[27]

15 декабря 2014 г. вышло очередное регулярное обновление Мировой магнитная модель (WMM2015). Однако из-за необычайно больших и нерегулярных движений северного магнитного полюса в феврале 2019 г. было выпущено внецикловое обновление (WMM2015v2).[28]

В декабре 2019 г. вышло очередное регулярное обновление Мировой магнитная модель (WMM2020).[29]

В декабре 2024 г. вышло очередное регулярное обновление Мировой магнитная модель (WMM2025).[30]

Развитие взглядов на земное ядро[править]

Параллельно расширению знаний в отношении свойств магнитного поля на поверхности планеты, возникли представления, вначале, о существовании земного ядра, а затем, о том что в нём генерируется магнитное поле планеты.

Небулярная гипотеза, объясняющая факт физико-химической дифференциации земных недр, является наиболее широко принятой эвристической моделью[31] в области космогонии для объяснения образования и эволюции Солнечной системы и других планетных систем. Теория была разработана Иммануилом Кантом и опубликована в его «Всеобщей естественной истории и теории неба» (1755), а затем изменена в 1796 году Пьером Лапласом.[32] По сути дела идея творения Земли в готовом виде была ими трансформирована в механический относительно быстрый процесс ее самообразования из газа и пыли, вращающихся вокруг Солнца, которые слиплись вместе, образовав планеты[33]. Творец был отстранен от работы по созданию Земли, но идеалистическая идея образования сложнейшей природной системы в готовом виде осталась и продолжает функционировать в естествознании[33].

Генри Кавендишем в 1798 году на основе его экспериментов по измерению плотности Земли, установил, что внутренняя часть Земли должна состоять из материалов, значительно более плотных, чем те, что находятся на поверхности. Однако он не предполагал явно наличие железного ядра.[34].

Идея Кавендиша получила дальнейшее развитие в XIX веке. Уильям Томсон (лорд Кельвин) внёс понимание в вопрос о внутренней структуре Земли и теплового потока от её центра к земной поверхности В статье «О вековом охлаждении Земли» (1862 г.) Кельвин обратился к истории охлаждения Земли и утверждал, что внутренняя часть Земли является твердой, основываясь на принципах теплопроводности. Хотя эта работа напрямую не предполагает железного ядра, она внесла вклад в дискуссии о внутреннем составе Земли, проложив путь для более поздних теорий.[35]

Гипотеза железного ядра, как мы понимаем ее сегодня, была более точно сформулирована позднее Эмилем Вихертом в 1896 году в статье «О распределении масс внутри Земли». В этой работе Вихерт предложил слоистую структуру Земли, предположив, что она состоит из плотного, богатого железом ядра, окруженного силикатной мантией. Он использовал геофизические данные, включая плотность Земли и поведение сейсмических волн, для подтверждения этой гипотезы. Модель Вихерта стала важной вехой в понимании внутреннего строения Земли и заложила основу для современной геофизики.[36] В этой работе Вихерт предложил слоистую структуру Земли, предположив, что она состоит из плотного, богатого железом ядра, окруженного силикатной мантией. Он использовал геофизические данные, включая плотность Земли и поведение сейсмических волн, для подтверждения этой гипотезы. Модель Вихерта стала важной вехой в понимании внутреннего строения Земли и заложила основу для современной геофизики.

Менее чем через десятилетие английский сейсмолог Ричард Диксон Олдхэм, открыл ядро ​​Земли [37]. В 1906 году, исследуя скорость сейсмических волн в зависимости от их глубины в Земле, Олдхэм обнаружил, что скорость сейсмических волн увеличивается с большей глубиной проникновения в Землю, но только до определенной глубины. Ниже этой глубины сейсмические волны внезапно распространяются намного медленнее, что указывает на совершенно иной материал. Ричард Олдхэм обнаружил, что у Земли на самом деле есть ядро, как и предполагал Эмиль Вихерт.

Опираясь на эти данные, Джозеф Лармор предложил в 1919 году концепцию геодинамо — первое динамическое решение проблемы формирования нормального магнитного поля Земли, в соответствии с которой поддержание магнитного поля небесного тела происходит под действием гидродинамического движения электропроводящей среды — циркуляции жидкого металла на границе ядра и мантии, вызванные вращением ядра[38], задав таким образом научный тренд по поиску решения проблемы формирования нормального магнитного поля планеты путём моделирования процессов в ядре планеты.

Однако в 1934 году Томас Каулинг доказал теорему о невозможности реализации самоподдерживающегося механизма генерации осесимметричного магнитного поля посредством гидродинамического динамо-механизма Лармора — такая система не обеспечивает собственной устойчивости (затухает).[39]

диаметр области, занимаемой источником энергии-вещества в центре земного эллипсоида не превышает диаметры поперечного сечения потоков векторов магнитной индукции в географических координатах Южного и Северного магнитных полюсов.

Очевидными недостатками гипотезы Лармора также являются:

  • полное несоответствие геометрии потока векторов магнитной индукции, генерируемым земным ядром (широкий конус, поперечное сечение которого на поверхности планеты немногим меньше её диаметра), геометрии потоков векторов магнитной индукции Южного и Северного магнитных полюсов (географические точки на поверхности земного шара), открытых более чем сто лет до гипотезы Лармора,
  • несостоятельность идеи вращения внутреннего твёрдого ядра относительно внешней жидкой её части — для инициирования этого процесса необходима таинственная точка опоры, к которой могла бы быть приложена ещё более загадочная грандиозная сила, которая прокручивает внутреннюю твёрдую часть ядра относительно жидкой внешней его части, преодолева невообразимо громадную силу трения.[14]

В 1936 году Инге Леманн показала, что жидкое ядро ​​должно содержать твердое зародышевое ядро , чтобы объяснить появление определенных фаз на сейсмограммах . Её работа позволила определить общий размер ядра, а также границы между внешним жидким ядром и твердым внутренним ядром [40] — слой, впоследствии названный разрывом Лемана .

В 2015 году стало известно, что в жидкой части ядра есть третий слой. Анализ сейсмических волн позволил группе геологов под руководством профессора Сяодуна Суна (Xiaodong Song) из университета Иллинойса сделать вывод, что ядро у Земли не двухслойное, а трёхслойное[41][42].

Новое исследование, изначально опубликованное в «Physics of the Earth and Planetary Interiors», предполагает, что состояние внутреннего ядра нашей планеты варьируется от твердого до полумягкого и даже жидкого.

Аномалии магнитного поля Земли[править]

 → Аномалии магнитного поля Земли

Аномалии магнитного поля Земли — это изученные методами геофизики природные свойста нормального магнитного поля[1] планеты, которые не могут быть объяснены в рамках доминирующей теории генерации нормального магнитного поля во внешнем слое земного ядра. Настоящая статья является оригинальным исследованием — содержит новые эмпирическое данные, гипотезы, интерпретации известных научных феноменов, а также описание способа экспериментальной проверки гипотезы существования источника энергии-вещества в центре небесных тел, обладающих внутренней активностью.[14]

С точки зрения теории растущей Земли, аномалии нормального магнитного поля планеты являются составной частью массива научных данных, подтверждающих гипотезу в отношении Вселенной, как открытой физической системы, а также гипотезу о существовании неизвестного современной науке источника энергии и вещества в недрах небесных тел, обладающих внутренней активностью. Также, по мнению сторонников растущей Земли, такие природные феномены, как нормальное магнитное поле планеты, осцилляция его гравитационного поля и гравитационно-метеорологический парадокс указывают на то, что в центре земного эллипсоида находится область пространства, диаметром, соизмеримым с диаметром поперечного сечения потока векторов магнитной индукции в географических точках Южного и Северного магнитных полюсов и мировых магнитных аномалий, в котором идёт процесс генерации энергии и вещества, а также нормального магнитного поля Земли, и который является источником дополнительного переменного во времени гравитационного поля планеты.[14]

Исследование нормального магнитного поля[1] Земли выявило ряд основных физических свойств нормального геомагнитного поля, некоторые из которых содержат в своём названии существительное аномалия, но большинство из них, хоть и не признаны таковыми, не имеют чёткого физического объяснения механизма их формирования:

  1. Северный и Южный магнитные полюса,
  2. двойственность магнитных полюсов Земли,
  3. мировые магнитные аномалии,
  4. смещение магнитных полюсов Земли,
  5. Монопольный характер магнитных полюсов Земли,
  6. инверсии магнитного поля Земли,
  7. геомагнитные вековые вариации,
  8. геомагнитный рывок.

Проблема формирования нормального магнитного поля[править]

 → Проблема формирования магнитного поля Земли

Проблема формирования нормального магнитного поля[43] Земли — противоречивая ситуация между эмпирическими данными в отношении природы магнитного поля планеты и доминирующей научной теорией, основанной на идее генерации глобального потока векторов магнитной индукции во внешнем слое земного ядра. Настоящая статья является оригинальным исследованием — содержит новые эмпирическое данные, гипотезы, интерпретации известных научных феноменов, а также описание способа экспериментальной проверки гипотезы существования источника энергии-вещества в центре небесных тел, обладающих внутренней активностью.[14]

Теоретическое доказательство несостоятельности процесса геодинамо во внейшней жидкой части её ядра[править]

Общепринятая теория магнитного поля нашей планеты на основе гипотезы генерации нормального магнитного поля планеты во внешнем слое земного ядра была опровергнута теоретически в 2012 году британским профессором Дарио Альфе и его командой, которым впервые удалось подсчитать теплопроводность Земли с использованием теории функционала плотности (ТФП). Их результаты показали, что тепловая конвекция, существующая во внешнем слое ядра Земли, не может служить источником её магнитных полей.[44] Авторам ТФП в 1998 году была присуждена Нобелевская премия.

В 2015 группа другая международная коллаборация, куда входила лаборатории НИТУ «МИСиС» «Моделирование и разработка новых материалов» под руководством Игоря Абрикосова, провела независимую проверку результатов этого исследования с использованием более точного (по сравнению с ТФП) метода исследования на основе теории динамического среднего поля (ТДСП) и окончательно подтвердила безосновательность идеи генерации нормального магнитного поля Земли во внейшней жидкой части её ядра.[11][45][46] Однако авторы этой революционной работы не смогли предоставить приемлемую альтернативу старой теории[47], вследствии чего международное научное сообщество проигнорировало результаты этого научного открытия.

Жидкая внешняя часть ядра Земли, как источник нормального магнитного поля планеты[править]

Рис. 6. Схема внутреннеого сторения Земли

Геометрия магнитного поля Земли несовместима с идеей генерации магнитного поля планеты во внешней жидкой части земного ядра. Ошибочные общепринятые на сегодняшний день представления о железоникелевом ядре[48] возникли из понимания того, что плотность доступных для изучения на поверхности Земли горных пород недостаточна для обоснования существующей гравитации, а также того, что металлическое ядро может служить генератором магнитного поля нашей планеты (см. рис. 6).

Свидетельством достижения международным научным сообществом экстремального уровня консерватизма и, как следствие, массовой инертности мышления, является ошибка, допущенная в изображении механизма генерации магнитного поля Земли на рис. 7, который публикуется не одно десятилетие в авторитетных научных журналах[49][50], в энциклопедиях и в научно-популярных статьях[51] — вектора магнитной индукции, генерируемые конвекционными потоками (завихрениями) расплавленного металла, которые размещённы в нижней части земного ядра, в нарушение правила буравчика, направлены вниз. Тогда как, генерируемый ими поток магнитной индукции должен быть направлен в противоположную строну (вверх), в результате чего геометрия потоков векторов магнитной индукции должна существенно исказится.[14]

Если исправить досадную ошибку допущенную в выборе направления вращения завихрений, то может показаться, что несколько завихрений потоков электронов во внешнем земном ядре, в соответствии с представленной на рис. 7 схеме, должны сформировать нормальное магнитное поле нашей планеты с Северным и Южным магнитными полюсами. Однако взаимодействие, напрмер, двух магнитных полей приводит к возникновению дополнительной пары магнитных полюсов обратной ориентации (см. рис. 8). Поэтому, наличие нескольких завихрений постоянного тока во внешней части земного ядра долно приводить к появленияю дополнительно пары магнитных полюсов, ориентированных в противоположную сторону (см. рис. 9). А на поверхности планеты должно наблюдаться странное распределение потоков векторов магнитной индукции, когда в центральной части широкого потока векторов магнитной индукции образуется зона потока векторов магнитной индукции противоположного направления. Что не совместимо с геометрией реального нормального магнитного поля нашей планеты.

На схеме магнитного поля Земли, размещённого на сайте Европейского космического агентства (см. рис. 10) также содержится грубая ошибка — силовые магнитные линии в точках магнитных полюсов не имеют перпендикулярной ориентации относительно горизонтальных плоскостей, размещённых в точке Южного и Северного магнитных полюсов (должны быть перпендикулярны к плоскости поверхности, в которых размещены магнитные полюса). Кроме того, отсутствует изображение магнитных силовых линий, которые входят в поверхность планеты и выходят из под неё под углом 0<α<90° к горизонтальной плоскости поверхности на широтах от Северного и Южного географических полюсов до экватора.

Рис. 7. Общепринятые взглады на магнитное геодинамо.
Рис. 8. Схема взаимодействия потоков векторов магнитной индукции двух постоянных магнитов.
Рис. 9. Схема взаимодействия магнитных полей двух соленоидов.
Рис. 10. Геометрия силовых линий магнитного поля Земли по версии Европейского космического агентства.

Реальная геометрия магнитного поля Земли (см. рис. 11) определяет выход силовых магнитных линий, направленных перпендикулярно поверхности планеты, из Южного магнитного полюса и вход в Северный магнитный полюс, как две географические точки на поверхности земного шара. Силовые линии потока векторов магнитной индукции уменьшают угол наклонения относительно горизонтальной плоскости поверхности планеты по мере удаления от полюсов (см. рис. 12). Причём, в дополнение к основным магнитным полюсам, существуют мировые магнитные аномалии (не путать с магнитными аномалиями, связанными с залежами железной руды), имеющие аналогичную природу и соизмеримые с ними по интенсивности [54]. Для осознания необычности этого факта необходимо внимательно сравнить геометрию магнитных силового поля Земли на рисунках 8 и 9.[14]

Факт того, что магнитные полюса представляют из себя географические точки на поверхности планеты был подтверждён в ходе антарктической экспедиции 2019–2020 года Военно-морского флота РФ при поддержке Русского географического обществав. В процессе ислледований был задействован комплекс высокоточных измерительных приборов (модульные протонные дифференциальные магнитометры, векторные трехкомпонентные феррозондовые магнитометры, судовой компас), при помощи которого были определены, по состоянию на 2020 год, географические координаты 64°5′ ю.ш. и 135°48′ в.д. Южного магнитного полюса с погрешностью ±5 км (см. рис. 13)[52].

Рис. 11. Карта реальной геометрии силовых линий магнитного поля Земли по состоянию на 2024 года.
Рис. 12. Карта реальной геометрии наклонений (угола между направлением силовых линий магнитного поля Земли и горизонтальной плоскостью) силовых линий магнитного поля Земли по состоянию на 2024 год.
Рис. 13. Географические координаты Южного магнитного полюса 64°5′ ю.ш. и 135°48′ в.д. были определены в 2020 году.
Рис. 14. Схема магнитосферы Земли.Предоставлено: NASA.

Гипотеза формирования глобального магнитного поля во внешнем жидком ядре была окончательно опровергнута теоретически ещё в 2015 году[11][53][54][55][56]. Авторам этой революционной работы удалось смодулировать условия, когда электрон-электронное рассеяние в ϵ-Fe[57][58] демонстрирует почти идеальное поведение ферми-жидкости (FL), которая способна обеспечить генерацию нормального магнитного поля планеты[59]. Вместе с тем, авторы новой гипотезы не смогли выйти за рамки доминирующей геофизической парадигмы и «поместили» новый механиз генерации нормального поля планеты во внутренней твёрдой части земного ядра. При этом, поперечное сечение потока векторов магнитной индукции генерируемый этой частью ядра на поверхности планеты оказывается немногим меньше диаметра Земли, что противоречит геометрии реального нормального магнитного поля, который мы наблюдаем на поверхности планеты в виде географических координат Южного и Северного магнитного поля (см. рис. 11, 12). Особенности Южного и Северного магнитных полюсов, а также ММА (мировых магнитных аномалий) говорят о том, что они представляют из себя недипольную часть нормального геомагнитного поля и имеют общий источник в центре земного эллипсоида — потоки векторов магнитной индукции Южного и Северного магнитных полей, соответственно, исходят и входят в эту область независимо друг от друга. Учитывая то обстоятельство, что физические условия в центре нашей планеты не позволяют обеспечить там запуск и поддержание термоядерной реакции, остаётся открытым вопрос об источнике энергии нормального магнитного поля Земли — нарушается принцип сохранения энергии.

Численное моделирование нормального магнитного поля Земли[править]

Ввод в эксплуатацию, во второй половины прошлого века, сверхмощных компьютеров позволил приступить к численному моделированию нормального магнитного поля Земли[1].

Численное моделирование основано на решении дифференциальных уравнений в частных производных. Ввиду сложности их решения математическими методами, применяют численные методы. Задача численного моделирования — выяснить, описывает ли решение наблюдаемую динамику геомагнитного поля[60]. Получаемое в результате решения магнитное поле должно быть способно возбуждать токи, порождающие магнитное поле, магнитное поле должно порождать электрические токи и т. д. Сложность состоит в недостаточности информации о внутреннем ядре, в частности, об источниках тепла, вызывающих конвекцию[61]. Большие трудности вызывает описание мелкомасштабных структур и расчёт характеристик для них, как например, Слой Экмана толщиной 10 см (пусть даже 10 м) на поверхности ядра радиусом 3500 км[60]. Исключительная малость безразмерных параметров Ek [62] и Prm[63] и, наоборот, большое значение Rem[64] до сих пор являются недостижимыми при численном моделировании[65].

Так, называемый, прорыв в этом отношении был достигнут в 1995 году в работах групп из Японии[66] и Соединённых Штатов[67][68]. Начиная с этого момента, результаты ряда работ численного моделирования, по мнению специалистов, удовлетворительно воспроизводило качественные характеристики геомагнитного поля в динамике, в том числе инверсии[69][70]. Эталонной моделью считались совокупные результаты работы шести научных групп в конце 90-х годах[71], где ключевые безразмерные параметры полагались равными Ra = 105[72], Ek = 10−3[73], Pr = 1[74], Prm = 5[75] — параметры численного моделирования, которые могли бы запустить процесс конвекции, но очень далёкие от реальных значений физических параметров вещества во внешней жидкой части земного ядра. В рамках этих искусственно подобранных параметров существовало стабильное решение, и они широко использовались для оценки точности методов численного моделирования[76].

Ниже представлены наиболее известные численные модели нормального магнитного поля планеты.

Гипотеза Уолтера Эльзассера обратного механизма[править]

Рис. 10. Диаграмма с изображением полоидального (θ) направления (обозначенное красной стрелкой) и тороидальное (ζ или же φ) направление (обозначенное синей стрелкой).

Уолтер М. Эльзассер, считающийся «отцом» когда-то популярной теории динамо, в качестве объяснения магнетизма Земли, предположил, что нормальное магнитное поле[1] возникает в результате электрических токов, индуцированных самоподдерживающемся динамо во внешнем жидком ядре Земли. Его динамо приводилось в действие конвекцией в жидком внешнем ядре при помощи механизма обратной связи между потоками, имеющими две разные геометрии, тороидальную и полоидальную.[77]

Эта гипотеза считалась революционной, поскольку отпадала необходимость поддерживать вращение внутреннего твёрдого ядра за счёт энергии геодинамо.

Чтобы удерживать магнитное поле от омического (электрического сопротивления) затухания, которое произойдёт практически мгновенно в геологическом масштабе времени для дипольного поля (примерно через 20 000 лет), внешнее ядро ​​должно быть конвективным. Конвекция, в этом случае, представляет из себя сочетание тепловой (только за счёт тепла) и композиционной (за счёт тепла, кориолисовой силы и др.) циркуляции. Мантия контролирует скорость, с которой тепло исходит из ядра.[77]

Источники тепла включают гравитационную энергию, выделяемую при сжатии ядра, гравитационную энергию, выделяемую отторжением лёгких элементов (вероятно, серы, кислорода или кремния) на внутренней границе ядра по мере его роста, скрытую теплоту кристаллизации на внутренней границе ядра, и радиоактивность калия, урана и тория.[77]

Недостатками этой модели являются искусственно подобранные параметры численного моделирования, которые могли бы запустить процесс конвекции, но абсолютно не соответствующим реальным значениям физических параметров вещества во внешней жидкой части земного ядра[77], а также несоответсвие геометрии потока векторов магнитной индукции (шрокий конус), генерируемого этим торроидом, свойствам нормального магнитного поля планеты[14] (географическим координатам магнитных, географических полюсов и мировых магнитных аномалий, биполярности Южных и Северных магнитных полюсов, геомагнитным вековым вариациям и др.)

Динамо-механизм конвекционных ячеек[править]

Рис. 11. Схематическое изображение магнитного динамо-механизма конвекционных ячеек во внешней жидкой части земного ядра

Одной из упомянутых выше моделей является динамо-механизм при помощи конвекционных потоков (рис. 7) расплавленного металла во внешнем жидком ядре. Предполагается, что циркулирующие по замкнутому контуру токи генерируют магнитное поле. Из-за вращения твёрдого ядра согласно теореме Тейлора-Праудмена скорость потоков постоянна вдоль вертикальной оси образующихся таким образом столбов Тейлора, заключённых внутри цилиндров, ограниченных твёрдым внутренним ядром и мантией, и закрученным подобно циклонам и антициклонам в атмосфере Земли. Первичные (по/против часовой стрелки) и вторичные (вертикальные сходящиеся/расходящиеся на экваторе) потоки вытягивают и поворачивают линии магнитного поля, превращая азимутальную компоненту в меридиональную и затем обратно.[78][60][79][61]

На рисунке 8 допущена ошибка: вектора магнитной индукции, генерируемые конвекционными потоками (завихрения) расплавленного металла, размещённые в нижней части изображения земного ядра, должны быть направлены по правилу буравчика вверх — в противоположном направлении относительно магнитных силовых линий, которые генерируются конвекционными потоками (завихрениями) в верхней части изображения ядра.

Нежизнеспособность этой модели заключается в искусственно подобранных параметрах численного моделирования, которые могли бы запустить процесс конвекции, но абсолютно не соответствующим реальным значениям физических параметров вещества во внешней жидкой части земного ядра[77], а также в несоответсвии геометрии потока векторов магнитной индукции (ансабль парных осесимметричных конусов, а значит, магнитных полюсов, в количестве, соответствующем количеству конвекционных ячеек) свойствам нормального магнитного поля планеты[14] (географическим координатам магнитных, географических полюсов и мировых магнитных аномалий, биполярности Южных и Северных магнитных полюсов, геомагнитным вековым вариациям и др.)

Самоподдерживающееся сверхкритическое динамо[править]

Рис. 12. Трехмерная, самосогласованная численная модель геодинамо, которая поддерживает нормальное магнитное поле более 40 000 лет. Модель, которая включает в себя конечно проводящее внутреннее ядро, претерпевает несколько смен полярности, а затем, ближе к концу моделирования, успешно проходит фазу изменения дипольного момента нормального магнитного поля. Изображение предоставлено: G. Glatzmaier и П. Х. Робертс.

В 1995 году Г. А. Глатцмайер и П. Х. Робертс предложили решение, которое служит грубым аналогом геодинамо и представляет из себя самоподдерживающееся сверхкритическое динамо: первое трёхмерное (3D), зависящее от времени, самосогласованное численное решение магнитогидродинамических (МГД) уравнений, которые описывают тепловую конвекцию и генерацию магнитного поля в быстро вращающейся сферической жидкой оболочке с твёрдым проводящим внутренним ядром.[67]

На рисунке 9, слева — нормальное дипольное магнитное поле, типичное для долгих лет между сменами полярности, справа — сложное магнитное поле Земли во время переворота в обратном направлении. Эта модель поддерживает магнитное поле в течение трёх периодов магнитной диффузии, примерно 40 000 лет. Скорость жидкости во внешнем ядре достигает максимум 0,4 см/с, а иногда магнитное поле может достигать 560 Гс.[46] Магнитная энергия обычно примерно в 4000 раз превышает кинетическую энергию конвекции, которая её поддерживает. Вязкая и магнитная связь как с внутренним ядром внизу, так и с верхней мантией вызывает зависящие от времени изменения в их соответствующих скоростях вращения.[67]

Внутреннее ядро ​​обычно вращается быстрее мантии, и декадные вариации аналогичны тем, которые наблюдаются для Земли. Картина и амплитуда радиального магнитного поля на границе ядро-мантия (ЯМГ) и его вековая вариация также аналогичны наблюдаемым на поверхности планеты.[67]

Абсурдность этой модели заключается в искусственно подобранных параметрах численного моделирования, которые могли бы запустить процесс конвекции, но абсолютно не соответствующим реальным значениям физических параметров вещества во внешней жидкой части земного ядра[77], а также в несоответсвии геометрии потока векторов магнитной индукции (шрокий конус), генерируемого конвекционными ячейками, свойствам нормального магнитного поля планеты[14] (географическим координатам магнитных, географических полюсов и мировых магнитных аномалий, биполярности Южных и Северных магнитных полюсов, геомагнитным вековым вариациям и др.) Критически неосуществимым параметром этой модели является фантазия вращения внутреннего твёрдого ядра относительно внешней жидкой её части — для реализации этого процесса необходима таинственная точка опоры, к которой могла бы быть приложена ещё более загадочная грандиозная сила, которая прокручивает внутреннюю твёрдую часть ядра относительно внешнеё его части, преодолева невообразимо громадную силу трения.

Моделирование магнитных рывков[править]

Рис. 13. На представленном рисунке изображён процесс генерации геомагнитных рывков в жидкой части ядра Земли, полученный при помощи численного моделирования.

В геофизике геомагнитный рывок или вековой геомагнитный вариационный импульс — это относительно внезапное изменение второй производной магнитного поля Земли по времени.[80]

Космическая миссия ЕКА Swarm запущена 22 ноября 2013 г. Представляет из себя группировку из трёх спутников для сбора данных в отношении основного магнитного поля Земли[1], целью которого является изучение геомагнитных рывков.[81]

По мнению команды исследователей геомагнитные рывки являются следствием гидромагнитных волн, излучаемых внутри ядра. Когда расплавленное вещество поднимается вверх, чтобы достичь внешней поверхности ядра Земли, оно производит мощные волны вдоль силовых линий магнитного поля вблизи ядра. Это приводит к резким изменениям потока жидкости под магнитным полем. [82]

Рывки возникают из поднимающихся сгустков металла, которые образуются на поверхности внутреннего твёрдого ядра за 25 лет до того, как произойдёт соответствующий толчок.Текст сноски, который многократно используется.[82]

Линии Нормального магнитного поля[1] (оранжевые) растягиваются, скручиваются и складываются турбулентной конвекцией, приводящей к сдвигу электропроводящей жидкости (красные и синие линии). Гидромагнитные волны запускаются, когда сдвиг смещается относительно силовых линий, и распространяются вдоль этих линий к поверхности ядра, где они могут фокусироваться и вызывать геомагнитные рывки. [83]

Нереализуемость предложенного сюжета процесса генерации геомагнитных рывков заключается в искусственно подобранных параметрах численного моделирования, которые могли бы обеспечить ход процесса распространения гидромагнитных волн, но абсолютно не соответствующим реальным значениям физических параметров вещества во внешней жидкой части земного ядра[77]. Кроме того, гипотетические гидромагнитные волны должны нарушать процесс гипотетической меридианной (гипотеза Уолтера Эльзассера обратного механизма), ячеечной (динамо-механизм конвекционных ячеек), тепловой (самоподдерживающееся сверхкритическое динамо) конвекции, гипотетически формирующих поток векторов магнитной индукции магнитных полюсов и мировых магнитных аномалий, а также иметь центрально симметричный отклик (дипольный характер магнитного поля) на противоположной стороне земного шара, что не соответствует монополюсному локальному характеру геомагнитных рывков.

См. также[править]

Примечания[править]

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 Главным, основным или нормальным магнитным полем называется так часть магнитного поля планеты, которая генерируется глубоко в недрах Земли, и в количественном соотношении составляет, по разным оценкам, 90-95% от от величины индукции, наблюдаемой на поверхности земного шара.
  2. ↑ Ученые в США выяснили, что магнитное поле Земли на 700 млн лет старше, чем считалось. Дата обращения: 2 августа 2015. Архивировано 3 августа 2015 года.
  3. ↑ Geomagnetism Frequently Asked Questions. National Centers for Environmental Information (NCEI). Дата обращения: 23 апреля 2017. Архивировано 2 апреля 2019 года.
  4. ↑ Дьяченко А. И. Магнитные полюса Земли. — Москва: Издательство Московского центра непрерывного математического образования, 2003. — 48 с. — ISBN 5-94057-080-1. Архивировано 2 февраля 2014 года.
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 Викулин А. В. 7. Геомагнитное поле и электромагнетизм Земли // Физика Земли и геодинамика. Учебное пособие для геофизических специальностей вузов. — КамГУ им. Витуса Беринга, 2008. — 463 с. — ISBN 5-7968-0358-1 (978-5-7968-0358-5)
  6. ↑ Finlay C. C. et al. International Geomagnetic Reference Field: the eleventh generation" // Geophysical Journal International. — 2010. — Vol. 183 (3) — P. 1216–1230. Bibcode:2010GeoJI.183.1216F. doi:10.1111/j.1365-246X.2010.04804.x. hdl:20.500.11850/27303.
  7. ↑ 7,00 7,01 7,02 7,03 7,04 7,05 7,06 7,07 7,08 7,09 7,10 7,11 7,12 7,13 7,14 7,15 Яновский Б. М. Земной магнетизм. — Ленинград: Ленинградский университет, 1978. — С. 9-19
  8. ↑ Эдвард Кононович. Магнитное поле Земли. http://www.krugosvet.ru/. Энциклопедия Кругосвет: Универсальная научно-популярная онлайн-энциклопедия. Дата обращения: 26 апреля 2017. Архивировано 21 марта 2009 года.
  9. ↑ Geomagnetism Frequently Asked Questions (англ.). https://www.ngdc.noaa.gov/ngdc.html. National Centers for Environmental Information (NCEI). Дата обращения: 23 апреля 2017. Архивировано 2 апреля 2019 года.
  10. ↑ А. И. Дьяченко. Магнитные полюса Земли. — Москва: Издательство Московского центра непрерывного математического образования, 2003. — 48 с. — ISBN 5-94057-080-1.
  11. ↑ 11,0 11,1 11,2 Юшков К. Ученые НИТУ «МИСиС» доказали несостоятельность классической теории строения Земли // Блог компании Университета МИСИС. 2016.
  12. ↑ Zhang P., Cohen R., Haule K. Effects of electron correlations on transport properties of iron at Earth’s core conditions // Nature. — 2015. — № 517. — С. 605–607. https://doi.org/10.1038/nature14090
  13. ↑ Zhang, P., Cohen, R. & Haule, K. Retraction Note: Effects of electron correlations on transport properties of iron at Earth’s core conditions // Nature. — 2016. — № 536. — С. 112 . https://doi.org/10.1038/nature17648
  14. ↑ 14,0 14,1 14,2 14,3 14,4 14,5 14,6 14,7 14,8 14,9 Зиналиев М. Теория растущей Земли. К решению проблемы источника энергии и вещества // Уральский геологический журнал. — 2025. — № 1 (163). — С. 3—63
  15. ↑ Хмелевской В. К. Геофизика // Москва: КДУ, 2007. — С. 42
  16. ↑ 16,00 16,01 16,02 16,03 16,04 16,05 16,06 16,07 16,08 16,09 16,10 16,11 16,12 16,13 16,14 Викулин. А. В. VII. Геомагнитное поле и электромагнетизм Земли // Введение в физику Земли. — Камчатский государственный педагогический университет, 2004. — 240 с. — ISBN 5-7968-0166-X.
  17. ↑ Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет // Москва: Наука, 1983. — С. 112.
  18. ↑ Ørsted-satellitten fylder 25 år // Foredrag. DTU
  19. ↑ Храмов Ю. А. Физики. Биографический справочник. — Москва: Наука, 1983. — С. 12-13.
  20. ↑ CHAMP - CHAllenging Minisatellite Payload // GFZ
  21. ↑ History of INTERMAGNET // International Real-time Magnetic Observatory Network
  22. ↑ Technical details for satellite ORSTED // N2YO.com - Real Time Satellite Tracking and Predictions. Архивировано 26 января 2021 года.
  23. ↑ Oersted - eoPortal Directory - Satellite Missions // directory.eoportal.org. Архивировано 27 апреля 2015 года.
  24. ↑ Swarm vs. space radiation – the first 10 years // Space Engineering & Technology. ESA
  25. ↑ McLean S. et al. The US/UK World Magnetic Model for 2005-2010 // NOAA Technical Report NESDIS/NGDC-1. — 2004.
  26. ↑ World Magnetic Model 2010 // NCEI
  27. ↑ SWARM // ESA. eoPortal.
  28. ↑ Korte M., Mandea M. Geomagnetism: From Alexander von Humboldt to Current Challenges // Geochemistry, Geophysics, Geosystems at the AGU. — 2019. — P. 3801-3820. — doi: https://doi.org/10.1029/2019GC008324
  29. ↑ World Magnetic Model 2020 Released // NCEI
  30. ↑ World Magnetic Model 2025 // NCEI
  31. ↑ Эвристическая модель — это образ, рисуемый в воображении человека. Его описание ведётся словами естественного языка и, обычно, неоднозначно и субъективно. Такие модели неформализуемы, то есть не описываются формально-логическими и математическими выражениями, хотя и рождаются на основе представления реальных процессов и явлений.
  32. ↑ Woolfson M. M. Solar System – its origin and evolution // Q. J. R. Astron. Soc. — 1993. — № 34. — P. 1–20.
  33. ↑ 33,0 33,1 Блинов В. Ф. Растущая Земля: из планет в звёзды // Москва.: Елиториал УРСС, 2003. — 272 с.
  34. ↑ Henry Cavendish XXI. Experiments to determine the density of the earth // Royal Society, 1798. — V. 88. — P. 469-526. — DOI:10.1098/rstl.1798.0022
  35. ↑ Томсон У. (лорд Кельвин), Трактат по натуральной философии. Ч.2 / Под редакцией Тэт П. Г. - М.: Ижевск, 2011. - 543 с.]]
  36. ↑ Wiechert E. Uber die Massenverteilung im Inneren der Erde // Nachr. K. Ges. Wiss. — Goettingen: Math-K.L.,‎ 1897. — P. 221-243.
  37. ↑ Oldham R. D. The constitution of the interior of the Earth as revealed by Earthquakes // G. T. Geological Society of London‎, 1906. — V. 62. — P. 459-486.
  38. ↑ Larmor J. How could a rotating body such as the Sun become a magnet // Reports of the British Association. — 1919. — T. 87. — P. 159-160
  39. ↑ Cowling T. G. The Magnetic Field of Sunspots // Oxford University Press. — 1933. — Vol. 94. — P. 39-48. — doi: https://doi.org/10.1093/mnras/94.1.39
  40. ↑ Lehmann I. Travaux Scientifiques // Publications du Bureau Central Séismologique International, 1936. — V. 14,‎ — P. 87-115.
  41. ↑ Ядро Земли оказалось трёхслойной "матрёшкой", выяснили геологи // РИА Новости, Наука, 2015.
  42. ↑ Tao Wang, Xiaodong Song, Han H. Xia. Equatorial anisotropy in the inner part of Earth’s inner core from autocorrelation of earthquake coda // Nature Geoscience, 2015. — Doi:10.1038/ngeo2354
  43. ↑ Главным, основным или нормальным магнитным полем называется так часть магнитного поля планеты, которая генерируется глубоко в недрах Земли, и в количественном соотношении составляет, по разным оценкам, 90-95% от от величины индукции, наблюдаемую на поверхности земного шара
  44. ↑ Pozzo M., Davies C. J., Alfè D. Towards reconciling experimental and computational determinations of Earth's core thermal conductivity // Earth and Planetary Science Letters. — 2022. — Volume 584. — P. 117466. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117466
  45. ↑ Zhang P., Cohen R., Haule K. Effects of electron correlations on transport properties of iron at Earth’s core conditions // Nature. — 2015. — № 517. — С. 605–607. https://doi.org/10.1038/nature14090
  46. ↑ Zhang, P., Cohen, R. & Haule, K. Retraction Note: Effects of electron correlations on transport properties of iron at Earth’s core conditions // Nature. — 2016. — № 536. — С. 112 . https://doi.org/10.1038/nature17648
  47. ↑ Pourovskii L. V. , Mravlje J., Georges A., Simak S. I., Abrikosov I. A. Electron–electron scattering and thermal conductivity of epsilon-iron at Earth's core conditions // New Journal of Physics. — 2017. — V. 1. — P. . — doi: 10.1088/1367-2630/aa76c9.
  48. ↑ Gregersen Erik. The Inner Solar System: The Sun, Mercury, Venus, Earth, and Mars. — NY: The Rosen Publishing Group, 2010. — 245 с.
  49. ↑ How does the Earth’s core generate a magnetic field? // USGS Press release.
  50. ↑ Glatzmaier Gary. Earth’s Magnetosphere: Protecting Our Planet from Harmful Space Energy // NASA Science Editorial Team.
  51. ↑ Agard S. 3 main layers of planet Earth: Here’s everything you need to know // InterestingEngineering Website. — 2023.
  52. ↑ И. Лыгин В. Инструментальное определение положения Южного магнитного полюса Земли в кругосветной антарктической экспедиции на ОИС ВМФ «Адмирал Владимирский» // Физика Земли. — 2022. — № 2. — С. 27–40. — doi: 10.31857/S0002333722020065
  53. ↑ Pozzo M., Davies C. J., Alfè D. Towards reconciling experimental and computational determinations of Earth’s core thermal conductivity // Earth and Planetary Science Letters. — 2022. — Volume 584. — P. 117466. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117466.
  54. ↑ Zhang P., Cohen R., Haule K. Effects of electron correlations on transport properties of iron at Earth’s core conditions // Nature. — 2015. — № 517. — С. 605—607. https://doi.org/10.1038/nature14090.
  55. ↑ Zhang P., Cohen R., Haule K. Retraction Note: Effects of electron correlations on transport properties of iron at Earth’s core conditions // Nature. — 2016. — № 536. — С. 112 . https://doi.org/10.1038/nature17648.
  56. ↑ Pourovskii L. V. , Mravlje J., Georges A., Simak S. I., Abrikosov I. A. Electron-electron scattering and thermal conductivity of epsilon-iron at Earth’s core conditions // New Journal of Physics. — 2017. — V. 1. — P. . — doi: 10.1088/1367-2630/aa76c9.
  57. ↑ Эпсилон-железо (ϵ-Fe), или гексаферрум — форма железа, которая, по мнению учёных, преобладает в ядре Земли
  58. ↑ Dewaele A., Amadon B. et al. Synthesis of Single Crystals of 𝜀-Iron and Direct Measurements of Its Elastic Constants // Physical Review Letters. — 2023. — V. 131. — Pp. 034101. — doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.034101
  59. ↑ Pourovskii L. V. , Mravlje J., Georges A., Simak S. I., Abrikosov I. A. Electron–electron scattering and thermal conductivity of epsilon-iron at Earth's core conditions // New Journal of Physics. — 2017. — V. 1. — P. . — doi: 10.1088/1367-2630/aa76c9.
  60. ↑ 60,0 60,1 60,2 Kono M., Roberts P. H. Recent geodynamo simulations and observations of the geomagnetic field // Reviews of Geophysics. — 2002. — V. 40, I. 4. — P. 4—1 — 4—53. — doi:https://doi.org/10.1029/2000RG000102
  61. ↑ 61,0 61,1 Stern D. P. The Self-Sustaining Dynamo in the Earth's Core: Origin of The Earth's Magnetism // Educational Web Sites on Astronomy, Physics, Spaceflight and the Earth's Magnetism. Архивировано 17 апреля 2015 года.
  62. ↑ Число Экмана (Ek) — критерий подобия в гидродинамике, равный отношению внутреннего трения в жидкости к силе Кориолиса. Число Экмана можно выразить как отношение числа Россби к числу Рейнольдса Ek = Ro / Re.
  63. ↑ Магнитное число Прандтля (Prm) — критерий подобия в магнитной гидродинамике, выражающий отношение сил внутреннего трения к магнитной силе.
  64. ↑ Магнитное число Рейнольдса (Rem) — критерий подобия в магнитной гидродинамике, характеризующий взаимодействие проводящих движущихся жидкостей и газов (плазмы) с магнитным полем, определяет порог самогенерации магнитного поля. К моделям геомагнетизма применяется Rem малой проводимости — низкотемпературная плазма;
  65. ↑ Chris A. Jones. Planetary Magnetic Fieldsand Fluid Dynamos (англ.) // Annual Review of Fluid Mechanics[англ.]. — Annual Reviews, 2011. — Vol. 43. — P. 583—614. Архивировано 15 августа 2017 года.
  66. ↑ Kageyama A., Sato T. the Complexity Simulation Group. Computer simulation of a magnetohydrodynamic dynamo, II // Physics of Plasmas. — 1995. — V. 2, I. 5. — P. 1421—1431. — doi:https://doi.org/10.1063/1.871485
  67. ↑ 67,0 67,1 67,2 67,3 Glatzmaiers G. A., Roberts P. H. A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal // Nature. — 1995. — V. 377, I. 6546. — P. 203—209. — doi: https://doi.org/10.1038/377203a0
  68. ↑ Stephens T. Computer simulations reveal workings of the dynamo behind earth's magnetic field // University of California Santa Cruz Press Releases. — 2000.
  69. ↑ Weiss N. Dynamos in planets, stars and galaxies // A&G. — 2002. — V. 43, I. 3. — P. 3.9—3.14. — doi: https://doi.org/10.1046/j.1468-4004.2002.43309.x
  70. ↑ Driscoll P. E. Simulating 2 Ga of geodynamo history // Geophys. Res. Lett. — 2016. — V. 43, I. 11. — P. 5680—5687. — doi: https://doi.org/10.1002/2016GL068858
  71. ↑ Christensen U. R. et.al. A numerical dynamo benchmark // Physics of the Earth and Planetary Interiors. — 2001. — V. 128, I. 1—4. — P. 25—34. — doi: https://doi.org/10.1016/S0031-9201(01)00275-8
  72. ↑ Число Рэлея (Ra) — безразмерное число, определяющее поведение жидкости под воздействием градиента температуры. Если число Рэлея больше некоторого критического значения, равновесие жидкости становится неустойчивым и возникают конвективные потоки. Критическое значение числа Рэлея является точкой бифуркации (вилочная бифуркация) для динамики жидкости.
  73. ↑ Число Экмана (Ek) — критерий подобия в гидродинамике, равный отношению внутреннего трения в жидкости к силе Кориолиса. Число Экмана можно выразить как отношение числа Россби к числу Рейнольдса Ek = Ro / Re.
  74. ↑ Число Прандтля (Pr) — один из критериев подобия тепловых процессов в жидкостях и газах, учитывает влияние физических свойств теплоносителя на теплоотдачу, определяемое как отношение коэффициента диффузии импульса к коэффициенту температуропроводности. Для большинства газов в широком диапазоне температур и давлений Pr приблизительно постоянен. Поэтому его можно использовать для определения теплопроводности газов при высоких температурах, где ее трудно измерить экспериментально из-за образования конвекционных токов.
  75. ↑ Магнитное число Прандтля (Prm) — критерий подобия в магнитной гидродинамике, выражающий отношение сил внутреннего трения к магнитной силе.
  76. ↑ Jones C. A. Planetary Magnetic Fieldsand Fluid Dynamos // Annual Reviews. — 2011. — Vol. 43. — P. 583—614. — doi: https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-122109-160727
  77. ↑ 77,0 77,1 77,2 77,3 77,4 77,5 77,6 Elsasser W. M. Induction Effects in Terrestrial Magnetism. Part I. Theory // Physical Review. — 1946. — № 69(3-4). — P. 106—116. — doi: https://doi.org/10.1103/PhysRev.69.106
  78. ↑ De Wijs G. A. et al. The viscosity of liquid iron at the physical conditions of the Earth's core. // Nature. — 1998. — V. 392(6678). — P. 805—807. — doi: https://doi.org/10.1038/33905
  79. ↑ How does the Earth's core generate a magnetic field? // United States Geological Survey. Архивировано из оригинала 18 января 2015 года.
  80. ↑ De Michelis, Paola; Tozzi, Roberta; Meloni, Antonio (2005). "Geomagnetic jerks: observation and theoretical modeling" (PDF). Memorie della Società Astronomica Italiana. 76: 957–960.
  81. ↑ Swarm - Earth Online. earth.esa.int.
  82. ↑ 82,0 82,1 Swarm helps explain Earth's magnetic jerks. www.esa.int.
  83. ↑ Simulation of the magnetic field in Earth’s core. European Space Agency.

Литература[править]

  • Кэри У. В поисках закономерностей развития Земли и Вселенной: История догм в науках о Земле. — 1991. — 447 с. — ISBN 5-03-001826-3. (S. Warren Carey, Theories of the Earth and Universe. A history of dogma in the Earth science — Stanford, California, 1988, ISBN 0-8047-1364-2)
  • Хаин В. Е. Предмет, методы и основные этапы развития геотектоники: Глава 1. // Геотектоника с основами геодинамики. — Москва: Издательство Московского университета, 1995. — С. 4—15. — 480 с. — 3000 экз. — ISBN 5-211-03063-X
  • Duff D. Holmes' principles of physical geology. 4th ed. Chapman & Hall, 1993. ISBN 0-412-40320-X.
  • Fowler C. M. R. The Solid Earth, an introduction to Global Geophysics. Cambridge University Press, 1990. ISBN 0-521-38590-3.
  • Luckert K. W. Spread and Growth Tectonics: The Eocene Trandition. 2d ed. Portland: Triplehood Publ., 2016. xvi, 155 p. ISBN 978-0-9839072-6-8.
  • Stanley S. M. Earth System History. W. H. Freeman & Co, 1990. 0-7167-2882-6.

Ссылки[править]

Исторические

Современные

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Нормальное_магнитное_поле_Земли&oldid=2670752