GEOGRAFIJA
ZEMLJA U SVEMIRU

ZEMLJINO MAGNETSKO POLJE

Zemlja ima magnetsko polje tipa dipola; čini se da se u njegovom središtu nalazi golemi šipkasti magnet. Konfiguracija ovog polja se polako mijenja, vjerojatno zbog kretanja rastaljenog materijala u Zemljinoj vanjskoj jezgri na dubinama većim od 2900 km.Glavno magnetsko polje nastaje zbog izvora koji se nalaze u dubinama Zemlje. Na oscilacije primanja poruke glavnog magnetsko polje superponirane brze ali suptilne promjene uzrokovane električne struje u ionosferi. Električna svojstva ionosfere povezana su s prisutnošću nabijenih čestica u njoj, koje nastaju kada je atmosfera ionizirana sunčevim zračenjem. Vjetrovi koji pušu u ionosferi u prisutnosti konstantnog magnetskog polja Zemlje dovode do pojave električnih struja, koje zauzvrat stvaraju dodatno izmjenično magnetsko polje. Osim ovih pravilnih magnetskih oscilacija, postoje i poremećaji uzrokovani periodičnim Sunčevim bakljama - izvorima ultraljubičastih i x-zraka te poremećenim protokom nabijenih čestica u Sunčev vjetar. To zračenje povećava ionizaciju i uzrokuje dodatne električne struje u ionosferi. S vremena na vrijeme solarni vjetar tako učinkovito djeluje s geomagnetskim poljem da stvara prstenastu električnu struju iz stanja nekoliko radijusa globusa; to dovodi do smanjenja magnetskog polja glave; takvi se magnetski poremećaji osjećaju u cijelom svijetu, ali su najizraženiji u polarnim područjima. U razdobljima soničnih magnetskih poremećaja javljaju se posebno intenzivne polarne svjetlosti, a radiokomunikacije su često poremećene. Studije Zemljinog magnetskog polja koriste se za proučavanje fizičkog stanja dubokih unutrašnjosti i procesa koji se odvijaju u visokim slojevima atmosfere. Magnetsko polje također igra važnu ulogu u sferama tisućama kilometara udaljenim od Zemljine površine; unutar njihovih granica, intenzivan tok čestica uhvaćenih magnetskim poljem stvara ozbiljne probleme za istraživanja u svemiru. Sunčeve i galaktičke kozmičke zrake, unatoč svojoj visokoj energiji, odbijaju Zemljino magnetsko polje i prije nego što uđu u atmosferu. U bilo kojoj točki na Zemlji, magnetsko polje karakterizirano je svojim intenzitetom i smjerom, čiji se kut s horizontalnom površinom naziva magnetska inklinacija (I). Ako se polje projicira na vodoravnu ravninu, pravac će u prvoj aproksimaciji biti orijentiran od sjevera prema jugu, ali u općem slučaju tvorit će neki kut s pravim smjerom geografskog meridijana; ovo odstupanje je samo naziv magnetske deklinacije ( D ). Amplituda ili intenzitet magnetskog polja naziva se ukupnim magnetskim intenzitetom ( F ). Magnetsko polje se može prikazati s dvije međusobno okomite komponente: horizontalnom (H) i vertikalnom ( Z ). Ako se vektori koji pokazuju intenzitet i smjer horizontalne komponente na različitim točkama na Zemlji ucrtaju na kartu, može se vidjeti da se oni odvajaju od točke blizu Južnog pola i spajaju u točki blizu Sjevernog pola. Te se točke nazivaju Južni i Sjeverni magnetski pol. Na polovima je magnetsko polje usmjereno okomito.

Pravac na kojem je magnetsko polje usmjereno vodoravno naziva se magnetski ekvator.

Magnetski polovi se ne poklapaju s geografskim i brzo se kreću. Sjeverni magnetski pol nalazi se u sjevernim vodama Kanade. Njegove koordinate 1900. bile su 69°N. sh. i 97° zapadno. D., 1950. - 72 ° N. sh. i 96° zapadno. D., 1980. - 75 ° N. sh. i 100° zapadno. D., 1985. - 77 ° N. sh. i 102° zapadno. e. Južni magnetski pol 1985. godine imao je koordinate 65,5°S. sh. i 139,5° E. e. Pravac povučen kroz te magnetske polove ne prolazi kroz središte Zemlje. Mjerenja geomagnetskog polja pokazuju da se na površini Zemlje kao cjelina ono može prikazati kao polje magneta smještenog u središtu planeta. Također se naziva magnetsko dipolno polje. Dvije točke u kojima os dipola siječe zemljinu površinu nazivaju se geomagnetski polovi. Početkom 1990-ih geomagnetski ekvator bio je nagnut prema geografskom za 12°. Sjeverni geomagnetski pol imao je koordinate 79° N. sh. i 70° zapadno. a os dipola je bila udaljena 460 km od središta Zemlje u smjeru Tihog oceana (18°N, 148°E). Ukupni magnetski intenzitet na geomagnetskim polovima je oko 0,6 gaussa, na magnetskom ekvatoru intenzitet je otprilike upola manji.

Plan predavanja

1.1.Oblik i osnovni parametri Zemlje.

1.2. Gravitacijsko polje Zemlje.

1.3. Toplinsko polje Zemlje.

1.4. Zemljino magnetsko polje.

Geologija kao znanost koja proučava, prije svega, naš planet i njegovu gornju kamenu ljusku, ne zanemaruje okolni muljeviti svijet - Svemir. To je zbog činjenice da u strukturi Zemlje postoje određene sličnosti i razlike s planetima; neki geološki procesi izravno su povezani s kozmičkim pojavama.

Zemlja je tipičan planet Sunčev sustav- karakterizira prisutnost dobro razvijenih unutarnjih i vanjskih školjki.

1.1. Oblik i osnovni parametri Zemlje

Pod likom, ili oblikom Zemlje, shvatite njen oblik čvrsto tijelo koju čine površina kontinenata i dno mora i oceana. Oblik planeta određen je njegovom rotacijom, odnosom sila privlačenja i centrifugalne sile, gustoćom tvari i njezinom raspodjelom u tijelu

Geodetska mjerenja su pokazala da se pojednostavljena čvrstoća Zemlje približava ELIPSOIDU ROTACIJE (SFEROIDU). Polarni radijus Rn 6356,8 km, ekvatorijalni - 6378,2 km, razlika između polumjera je 21,4 km.

Detaljna mjerenja su pokazala da Zemlja ima složeniji oblik. Ova figura, svojstvena samo Zemlji, nazvana je GEOID. U bilo kojoj točki geoida vektor gravitacije je okomit na njegovu površinu, što se može dobiti produžavanjem površine Svjetskog oceana ispod kontinenata. To je površina geoida koja se uzima kao baza pri brojanju visina u topografiji, geodeziji, istraživanju rudnika.

Geoid i sferoid se ne podudaraju, a razlika između položaja njihovih površina doseže 160 km (100 m u SSSR-u). Prema najnovijim najtočnijim podacima, utvrđeno je da Zemlja ima troosni elipsoid kruškolikog (tj. srcolikog) oblika.

Masa Zemlje je 5,977 10 21 tona, volumen je 1,083 milijardi km 3, površina je 510 milijuna km 2. Prosječna gustoća Zemlje je 5,52 g/cm 3 . Utvrđeno je da vanjski, kameni dio Zemljina kora ima prosječnu gustoću od 2,8 g/cm 3 . Dakle, da bi ukupna gustoća bila 5,52, unutrašnjost Zemlje mora biti gušća od vanjske. Povećanje gustoće s dubinom može se objasniti razlikama u sastavu i ogromnom silom kojom vanjski dijelovi Zemlje pritišću unutarnje. Pretpostavlja se da unutarnja jezgra ima gustoću od oko 13 g/cm 3 , što očito odgovara stanju metalnog željeza pri ovom tlaku.

1.2. Zemljino gravitacijsko polje

Fizička polja stvorena od strane planeta kao cjeline i pojedinačnih izoliranih tijela određena su kombinacijom svojstava svojstvenih svakom fizičkom objektu. Važno je proučavati geofizička polja u proučavanju fizičkih svojstava stijene u uzorcima i nizu. Proučavanje svojstava i tumačenje dobivenih podataka treba se temeljiti na poznavanju općih i lokalnih obrazaca strukture fizičkih polja Zemlje.

Ogromna masa Zemlje razlog je postojanja sila

privlačnost koja utječe na zavijanje tijela i predmeta koji se nalaze na njemu površine. Prostor unutar kojeg se manifestiraju sile privlačenja Zemlje naziva se gravitacijsko polje ili gravitacijsko polje (lat. "gravitas" - gravitacija).Ono odražava prirodu raspodjele masa u utrobi i usko je povezano s lik Zemlje. Svaka točka na zemljinoj površini ima vlastitu veličinu gravitacije; u središtu Zemlje gravitacija je nula.

Sila gravitacije brojčano je jednaka rezultantnoj sili privlačenja i centrifugalne sile P koje djeluju na jedinicu mase tvari

U CGS sustavu, veličina gravitacije se izražava u galima (cm / s). U praksi se često koristi jedna tisućinka gala-miligala. Gravitacija ovisi o visinskom položaju terena, jer to mijenja udaljenost do

središte zemlje. Stoga se gravitacijska mjerenja obično svode na jedno

razini, kao što je geoidna ili elipsoidna razina. Vrijednost sile teže na Zemljinoj površini raste od ekvatora prema polovima od 978,049 do 963,235 gal. Prosječna vrijednost sile teže na površini geoida je 981 gal.

veličina gravitacije ne ovisi samo o visinskom položaju, već i o geografskoj širini područja. Na to utječe i neravnomjeran raspored masa u utrobi Zemlje. Iz tog razloga postoje lokalna odstupanja u vrijednostima gravitacije od njezinih teoretski izračunatih vrijednosti. Takva odstupanja nazivaju se gravitacijske anomalije.

Postoje pozitivne i negativne gravitacijske anomalije. Pozitivni se opažaju kada guste mase (željezne rude) leže u utrobi zemljine kore; negativne su uzrokovane naslagama lakih masa (gips, kalijeva sol) Gravitacijske anomalije detektiraju se pomoću gravimetara i instrumenata s njihalom. Prema rezultatima mjerenja sastavljaju se gravimetrijske karte na kojima su pomoću izolinija gravitacijske anomalije prikazane u miligalima.

Promjene u gravitaciji mogu biti uzrokovane nekim fenomenima poznatim iz astronomije, kao što su usporavanje ili ubrzavanje rotacije Zemlje oko svoje osi, promjena oblika i gustoće Zemlje.

1.3. Toplinsko polje Zemlje

Toplinsko polje Zemlje nastaje zbog vanjskih i unutarnjih izvora. Glavni izvor vanjske energije je sunčevo zračenje. Energija zračenja Sunca koju prima Zemljina površina godišnje je 5,44 * 10J. Oko 55 % upija ga atmosfera, vegetacija, tlo. Ostatak energije reflektira se u prostor.

Izvori unutarnje topline Zemlje su sljedeći: radioaktivni raspad elemenata; energija gravitacijske diferencijacije tvari; zaostalu toplinu itd.

Rezultirajuća sunčeva toplina izravno zagrijava stijene i prodire samo do male dubine. Površinska temperatura slojeva varira tijekom dana, godišnjeg doba i godine. S dubinom amplitude temperaturna kolebanja se smanjuju: prvo nestaje utjecaj dnevnih kolebanja temperature zraka, zatim sezonskih i na kraju godišnjih. Na nekoj dubini temperatura stijena godinama ostaje konstantna – zona konstantne temperature. Iznad njega su slojevi dugoročnih, sezonskih i dnevnih kolebanja.

Dubina pojasa stalnih temperatura varira s geografskom širinom područja i s promjenama termofizičkih svojstava stijena. U ekvatorijalnim regijama zona konstantne temperature doseći će 1-2 m, u srednjim geografskim širinama 20-30 m (u Moskvi - 20 m).

Stalna temperatura ove zone približno je jednaka prosječnoj godišnjoj temperaturi površinskog sloja područja (za Moskvu + 4,2 ° C, za Pariz + I8). Ako je srednja godišnja temperatura područja ispod 0, tada padaline i podzemne vode pretvaraju u led. To je glavni uvjet za nastanak "permafrosta".

Počevši od zone konstantnih temperatura dolazi do stalnog porasta temperature stijena s dubinom koju karakteriziraju geotermalni korak i geotermalni gradijent. GEOTERMALNI STADIJ - brojčano jednak broju metara do kojeg treba ići u dubinu da se temperatura stijena podigne za 1 i ima dimenziju m/grad. GEOTERMALNI GRADIJENT - vrijednost je inverzna i brojčano jednaka broju stupnjeva za koje se povisi temperatura stijena pri produbljivanju za 100 m (m/deg).

Uzima se da je geotermalni korak prosječno 33 m/deg, ali njegova vrijednost na različitim točkama varira u širokim rasponima od 2 do 250 m/deg. Često vrijednost geotermalnog koraka značajno odstupa na različitim dubinama iste točke. Ovisi: o različitoj toplinskoj vodljivosti i uvjetima nastanka stijena, podzemnim vodama, udaljenosti od mora i oceana, terenu, geokemijskim uvjetima.

Najviša temperatura stijena u podzemnim rudarskim iskopima je C i zabilježena je u rudnicima bakra Magna (SAD) na dubini od 1200 m. Za razvoj mineralnih naslaga koji se javljaju na velikim dubinama iu području permafrosta, potrebno je regulirati toplinski režim dubokih rudnika i rudnika.

1.4. Zemljino magnetsko polje

Magnetska polja postoje širom svijeta i unutar njega. Prema svemirskim istraživanjima, proteže se izvan planeta na udaljenosti većoj od deseterostrukog polumjera Zemlje, tvoreći magnetosferu. Ustanovljen je složeni asimetrični vanjski oblik magnetosfere, koji kontinuirano mijenja oblik i snagu. Sa strane Zemlje, obasjane Suncem, magnetosfera je znatno stisnuta, a sa suprotne strane izdužena uz stvaranje magnetskog pramena.

Asimetrija magnetosfere posljedica je utjecaja sunčevog vjetra (kozmičkog zračenja).

Prema podacima iz 1960. godine, granica magnetizma nalazi se na nadmorskoj visini od 93 000 km. Magnituda Zemljinog magnetskog polja opada približno do visine od 43 tisuće km proporcionalno kubu udaljenosti. U svemiru blizu Zemlje, izvan granica zemaljskog magnetizma, postoji magnetsko polje međuplanetarnog prostora. Priroda Zemljinog magnetskog polja još nije u potpunosti razjašnjena. Poznato je da je utjecaj na njega procesa koji se odvijaju u visokim slojevima atmosfere mali i ne prelazi 6 %. Na temelju toga vjeruje se da je magnetsko polje povezano s procesima koji se odvijaju u dubokoj unutrašnjosti Zemlje. Magnetsko polje utječe na orijentaciju feromagnetskih minerala (magnetit, ilmenit, hematit) u stijenama. Na magnetsko polje najjače reagiraju ultrabazični i bazični magmatski (bazalti, gabro) i crveno obojeni pijesci. Sedimentna geneza.

Polovi Zemljinog magnetskog polja ne poklapaju se s geografskim polovima.

Glavne karakteristike magnetskog polja su sljedeće:

MAGNETSKA DEKLACIJA - kut između osi magnetske igle magnetskih meridijana i geografskog meridijana.

MAGNETSKI NAGIB - kut magnetske igle u odnosu na horizont.

JAKOST Zemljinog magnetskog polja izražava se vektorskom veličinom – MAGNETSKIM NAPONOM. Jedinica mjerenja magnetskog intenziteta je stotisućiti dio oersteda, koja se naziva gama ().

Odstupanja elemenata Zemljinog magnetskog polja nazivaju se magnetske anomalije. Nastaju ili pojavom velikih magnetskih masa (željeznih ruda) ili poremećajima u homogenosti geološke građe.

Najveća magnetska anomalija na svijetu, uzrokovana pojavom velikih magnetskih masa, je KMA.

Proučavanje Zemljinog magnetskog polja naširoko se koristi za traženje nalazišta minerala, uključujući naftu i plin.

Ministarstvo obrazovanja i znanosti

Rusko državno sveučilište

nafte i plina nazvanog po I.M. Gubkinu

Zavod za geologiju

Tečajni rad

NA TEMU: Geofizička polja Zemlje

toplinsko polje magnetic sensing

Uvod

Toplinsko polje Zemlje

1 Parametri toplinskog polja Zemlje

2 Primjena toplinskih istraživanja

Gravitacijsko polje

1 Parametar gravitacijskog polja

2 Interpretacija i zadaci rješavani gravitacijskom premjerom

3 Primjena gravitacijske izmjere

Zemljino magnetsko polje

1 O postanku magnetskog polja Zemlje

2 Glavni elementi magnetskog polja

3 Magnetometrijsko ili magnetsko izviđanje

4 Magnetizacija stijena i njihova magnetska svojstva

5 Primjena magnetske prospekcije za kartiranje, prospekciju i istraživanje minerala

Zemljino elektromagnetsko polje

1 Elektromagnetska polja

2 Elektromagnetska svojstva stijena

3 Elektromagnetska inteligencija

4Značajke korištenja elektromagnetskih sondiranja

Bibliografija

toplinsko polje magnetic sensing

Uvod

Geofizika- kompleks znanosti koje fizikalnim metodama proučavaju strukturu Zemlje. Geofizika u širem smislu proučava fiziku čvrste Zemlje (zemljina kora, plašt, tekuća vanjska i čvrsta unutarnja jezgra), fiziku oceana, kopnenih površinskih voda (jezera, rijeke, led) i podzemnih voda, kao i fizika atmosfere (meteorologija, klimatologija, aeronomija) .

Geofizička polja uključuju:

Toplinsko polje zemlje.

Gravitacijsko polje.

Zemljino magnetsko polje.

Zemljino elektromagnetsko polje.

1. Toplinsko polje Zemlje

Zemlja pripada skupini hladnih nebeskih tijela. Zrači manje energije u svemir nego što je prima izvana. Na njegovu površinu utječe ogroman protok energije koji dolazi sa Sunca. Prema M. D. Khutorsky, to je 5,5 * 10 24 J godišnje, što je 10 tisuća puta veće od Zemljinog vlastitog toplinskog polja. Oko 40% te energije reflektira se u svemir. Samo 2% energije odlazi na razaranje stijena.

Činjenica da je temperatura u utrobi Zemlje znatno viša nego u površinskom sloju, znanstvenici znaju već dugo, na temelju činjenica kao što su vulkanska aktivnost, prisutnost hidrotermalnih izvora. Sve to svjedoči o vlastitim energetskim resursima Zemlje.

.1 Parametri toplinskog polja Zemlje

A) geotermalni gradijent.

B) geotermalna faza.

C) koeficijent toplinske vodljivosti.

D) toplinski kapacitet.

D) gustoća toplinskog toka.

E) količina proizvedene topline.

Geotermalni gradijent karakterizira promjenu temperature stijena po jedinici udaljenosti. Ovisno o tome mijenja li se temperatura na području ili u vertikalnom presjeku, razlikujemo horizontalni i vertikalni geotermalni gradijent.

Recipročna vrijednost geotermalnog gradijenta naziva se geotermalni korak. Karakterizira duljinu intervala stijene unutar kojeg temperatura raste za jedan stupanj.

Prema B. Guttenbergu, geotermalni gradijent u različitim dijelovima zemaljske kugle je različit. Njegova maksimalna vrijednost premašuje minimalnu više od 15 puta, što ukazuje na različitu endogenu aktivnost regija i različitu toplinsku vodljivost stijena koje ih sačinjavaju.

Sposobnost stijena da provode toplinu karakterizira koeficijent toplinske vodljivosti (K), koji je jednak količini topline prenesenoj kroz jedinicu površine u jedinici vremena pri temperaturnom gradijentu jednakom jedan.

Najviše potpuni opis Toplinsko polje zadano je gustoćom toplinskog toka, koja je jednaka umnošku geotermalnog gradijenta i koeficijenta toplinske vodljivosti.

Prosječna gustoća toplinskog toka na planetu je 75 mW/mm, ne razlikuju se značajno za kontinente i oceane. Odstupanja protoka topline od prosječnih vrijednosti nazivaju se anomalijama, koje se dijele na regionalne i lokalne.

.2 Primjena toplinskog istraživanja

U različitim prirodni uvjeti dobiveni geotermalni profili i karte služe za ocrtavanje permafrosta i otopljenih stijena s različitim toplinskim svojstvima; proučavanje dinamike podzemnih voda; predviđanje približavanja rada dna bušotine poplavljenim zonama i rješavanje drugih problema.

2. Gravitacijsko polje

.1 Parametar gravitacijskog polja

Glavni mjerni parametar u gravitacijskom polju je akceleracija slobodnog pada g, koja se određuje apsolutno ili relativno.

Gravimetrijsko ili gravitacijsko istraživanje (skraćeno gravitacijsko istraživanje) je geofizička metoda proučavanja zemljine kore i istraživanja minerala, koja se temelji na proučavanju rasporeda anomalija u Zemljinom gravitacijskom polju u blizini zemljine površine, u vodenim područjima, u zraku. . Gravitacijsko polje je uglavnom posljedica newtonskog privlačenja svih tijela s masom od strane Zemlje. Kako je Zemlja sferno nehomogena, pa čak i rotira, gravitacijsko polje na zemljinoj površini nije konstantno. Te su promjene male i zahtijevaju vrlo osjetljive instrumente za njihovo proučavanje. Glavni mjereni parametri gravitacijskog polja su ubrzanje sile teže i gradijenti (promjene ubrzanja u različitim smjerovima). Vrijednosti parametara gravitacijskog polja ovise, s jedne strane, o uzrocima zbog privlačenja i rotacije Zemlje (normalno polje), a s druge strane o neravnomjernoj promjeni gustoće stijene koje čine zemljinu koru (anomalno polje). Ova dva glavna razloga za promjenu gravitacije na Zemlji poslužila su kao osnova za dva područja gravimetrije: geodetska gravimetrija i gravitacijska istraživanja.

.2 Tumačenje i problemi riješeni gravitacijskim mjerenjem

Kao rezultat gravitacijskog istraživanja dobivaju se karte i grafikoni Bouguerovih anomalija ∆, na kojima se razlikuju lateralne heterogenosti gustoće stijena koje se pojavljuju na različitim dubinama. Pozitivne anomalije odgovaraju gušćim stijenama, a negativne manje gustim stijenama, ali one uvijek predstavljaju superpoziciju gravitacijskih polja uzrokovanih objektima koji stvaraju anomalije strukturnih razina različitih dubina.

Interpretacija podataka o gravitaciji može biti kvalitativna i kvantitativna i prati je geološka interpretacija rezultata. S kvalitativnom interpretacijom odabir anomalija provodi se vizualno ili statističkim metodama. Kvantitativnom, proračunskom interpretacijom utvrđuje se položaj epicentara (projekcija na zemljinu površinu) anomalno stvarajućih objekata, dubina njihovih središta, oblici, veličine i prekomjerne gustoće.

.3 Primjena gravitacijske izmjere

Gravitacijsko istraživanje koristi se za rješavanje širokog spektra problema povezanih s proučavanjem dubinske strukture Zemlje, barem gornjeg plašta i zemljine kore, s regionalnim tektonskim zoniranjem kopna i oceana, traženjem mnogih minerala i proučavanjem geološkog okoliša.

Gravitacijsko istraživanje također se koristi za traženje i istraživanje naftnih struktura, ugljenih bazena, ruda i nemetalnih minerala.

Smatrati Kratak opis ova područja primjene istraživanja gravitacije. Gravitacijskim istraživanjem istražuju se sljedeće naftne strukture: slane kupole, antiklinalne bore, riftni masivi, kupolaste strukture platformi.

Solne kupole su najpovoljnije za istraživanje, jer sol ima malu gustoću (ρ=2,1g/cm 3 ) u odnosu na okolne stijene i oštre strme padine. Slane kupole koje se nalaze u regiji Ural-Emba, Dnjeparsko-Donjeckoj depresiji i drugim područjima odlikuju se izometrijskim intenzivnim negativnim anomalijama, koje se mogu koristiti za procjenu ne samo njihovog položaja i oblika, već i njihove dubine.

Antiklinalne bore razlikuju se izduženim izolinijama anomalija češće pozitivnih, rjeđe negativan predznak ovisno o gustoći stijena koje leže u jezgri nabora. Interpretacija rezultata je kvalitativna, povremeno kvantitativna.

Mnoga naftna i plinska polja ograničena su na riftne masive, ali istraživanje potonjih gravitacijskim djelovanjem težak je zadatak. Za istraživanje riftnih vapnenaca među sedimentnim terigenim stijenama koristi se analiza regionalnih i lokalnih anomalija, a riftni vapnenci se u pravilu odlikuju pozitivnim anomalijama.

Gravitacijsko istraživanje visoke preciznosti koristi se za proučavanje načina rada naftnih i plinskih polja, kao i podzemnih skladišta plina. U vezi s istraživanjem ležišta ugljena, gravimetrija se koristi kako za određivanje granica ugljenog bazena, tako i za izravno traženje pojedinačnih ležišta i slojeva ugljena, koji se odlikuju malom gustoćom (ρ≤2g/cm3).

Gravitacijsko istraživanje koristi se u kombinaciji s drugim geofizičkim metodama za istraživanje ruda i nemetalnih minerala, a koristi se kako za kartiranje velikih razmjera i identifikaciju tektonskih zona i struktura pogodnih za pojavu određenih minerala, tako i za izravnu prospekciju. i istraživanje ležišta. Stoga se istraživanje gravitacije uspješno koristi za njihovo otkrivanje.

3. Zemljino magnetsko polje

.1 O postanku Zemljinog magnetskog polja

Nastanak Zemljinog magnetskog polja pokušavaju objasniti raznim razlozima vezanim uz unutarnju strukturu Zemlje. Najpouzdanija i najprihvatljivija hipoteza koja objašnjava magnetizam Zemlje je hipoteza o vrtložnim strujama u jezgri. Ova hipoteza temelji se na utvrđenoj geofizičkoj činjenici da se na dubini od 2900 km ispod plašta (ljuske) Zemlje nalazi "tekuća" jezgra visoke električne vodljivosti. Zbog takozvanog žiromagnetskog efekta i rotacije Zemlje tijekom njenog nastanka moglo je nastati vrlo slabo magnetsko polje. Prisutnost slobodnih elektrona u jezgri i rotacija Zemlje u tako slabom magnetskom polju doveli su do indukcije vrtložnih struja u jezgri. Te struje pak stvaraju (regeneriraju) magnetsko polje, kao što se događa u dinamima. Povećanje magnetskog polja Zemlje trebalo bi dovesti do novog povećanja vrtložnih tokova u jezgri, a potonje - do povećanja magnetskog polja itd. Proces takve regeneracije traje sve dok se disipacija energije zbog viskoznosti jezgre i njenog električnog otpora ne kompenzira dodatnom energijom vrtložnih struja i drugih razloga.

.2 Glavni elementi magnetskog polja

U bilo kojoj točki na zemljinoj površini postoji magnetsko polje, koje je određeno ukupnim vektorom intenziteta T. Magnetska igla obješena u blizini težišta postavljena je duž vektora T. Projekcija ovog vektora na horizontalnu površinu i vertikalni smjer, kao i kutovi koje ovaj vektor tvori s koordinatnim osima, nazivaju se glavnim elementima magnetskog polja (slika 1).

Ako os x pravokutni koordinatni sustav za pokazivanje na geografski sjever, os na- na istok, a os z- niz visak, zatim projekcija punog vektora T na os z naziva se vertikalna komponenta i označava se sa z. Projekcija punog vektora T na horizontalnu ravninu naziva se horizontalna komponenta (H). Pravac H poklapa se s magnetskim meridijanom. Projekcija H na os x naziva se sjevernom (ili južnom) komponentom; projekcija H na os g naziva istočna (zapadna) komponenta. Kut između osi x a komponenta H naziva se deklinacija i označava se s D. Uobičajeno je da se istočna deklinacija smatra pozitivnom, a zapadna - negativnom. Kut između vektora T i horizontalne ravnine naziva se inklinacija i označava se s J. Kada je sjeverni kraj strelice nagnut prema dolje, inklinacija se naziva sjever (ili pozitivan), a kada je južni kraj strelice nagnut , naziva se jug (ili negativ). Odnos dobivenih elemenata magnetskog polja Zemlje izražava se pomoću formula:

Sedam elemenata zemljinog magnetskog polja može se izraziti u bilo koje tri komponente. Kod magnetskih istraživanja mjere se samo jedna ili dvije komponente polja (obično Z, H ili T).

Riža. 1. Elementi zemljinog magnetskog polja

Raspodjela vrijednosti elemenata magnetskog polja na zemljinoj površini obično se prikazuje u obliku konturnih karata, tj. linije koje povezuju točke s jednakim vrijednostima jednog ili drugog parametra. Izolinije deklinacije nazivaju se izogonima, izolinije inklinacije su izokline, izolinije H ili Z su izodinamike H odnosno Z. Karte se izrađuju za 1. srpnja i nazivaju se karte epohe te i te godine. Na primjer, slika 2 prikazuje kartu ere iz 1980. godine.

Riža. 2Ukupna jakost Zemljinog magnetskog polja za epohu 1980. Izolinije T povučene su kroz 4 μT (iz knjige P. Sharma "Geophysical methods in regional geology")

3.3 Magnetometrijsko ili magnetsko istraživanje

(skraćeno magnetsko istraživanje) je geofizička metoda za rješavanje geoloških problema koja se temelji na proučavanju Zemljinog magnetskog polja. Magnetski fenomeni i prisutnost magnetskog polja u blizini Zemlje bili su poznati čovječanstvu u davna vremena. Jednako tako davno, ove su pojave ljudi koristili za praktične aktivnosti (primjerice, korištenje kompasa). Od druge polovice devetnaestog stoljeća mjerenje jakosti magnetskog polja provedeno je radi traženja magnetskih ruda.

Magnetska prospekcija se od ostalih metoda geofizike razlikuje po najvećoj produktivnosti (osobito aeromagnetska prospekcija). Magnetska prospekcija najučinkovitija je metoda traženja i istraživanja ležišta željezne rude.

.4 Magnetizacija stijena i njihova magnetska svojstva

Regionalne i lokalne magnetske anomalije ovise o intenzitetu magnetiziranja stijena J od strane modernih (inducirana magnetizacija J i) i starih (remanentna magnetizacija J r) magnetskih polja, tj. je vektorski zbroj J=J i +J r . Inducirana magnetizacija bilo kojeg uzorka stijene je J i =kT, gdje je k (kappa) njegova magnetska susceptibilnost, a T puni vektor konstantnog geomagnetskog polja. Međutim, isti uzorak nosi informaciju o magnetizaciji koja je postojala u vrijeme nastanka stijene i koja se na složen način promijenila do danas. Naziva se rezidualno (J r). Zajedno s omjerom Q=J r /J i, preostala magnetizacija kvantitativno karakterizira svojstvo stijene da održava ili mijenja magnetizaciju tijekom cijele svoje starosti, možda mnogo milijuna godina.

Primjer materijala i ruda koje imaju jako magnetsko polje čak i kada su zaštićeni od zemljinog magnetskog polja su umjetni magneti ili prirodni uzorci magnetita, u kojima je magnetizacija stabilna zbog ostatka.

.5 Primjena magnetske prospekcije za kartiranje, prospekciju i istraživanje minerala

Traženje i istraživanje ležišta željezne rude zadatak je koji se najbolje rješava magnetskom prospekcijom. Istraživanja počinju aeromagnetskim istraživanjima u mjerilu 1 : 100 000. Ležišta željezne rude odlikuju se vrlo intenzivnim (stotine i tisuće mjerila) Z(T) anomalijama. Detaljizacija anomalija provodi se terenskim snimanjem. Istodobno se provodi ne samo kvalitativna, već i kvantitativna interpretacija, tj. Intenzitetom magnetiziranja procjenjuju se dubina pojavljivanja magnetskih masa, udar, pad, veličina željezonosnih slojeva, a ponekad i kakvoća rude.

Najpovoljnije za istraživanje su rude magnetita, naslage hematita odlikuju se manje intenzivnim anomalijama.

4. Elektromagnetsko polje Zemlje

.1 Elektromagnetska polja

U prirodna promjenljiva elektromagnetska polja spadaju kvaziharmonijska niskofrekventna polja kozmičke (nazivaju se magnetotelurne) i atmosferske (oluja) prirode ("teluri" i "atmosferi").

Podrijetlo magnetotelurskih polja objašnjava se utjecajem struje nabijenih čestica koje šalje svemir (uglavnom korpuskularnog zračenja Sunca) na Zemljinu ionosferu. Periodične (11-godišnje), godišnje, dnevne varijacije Zemljinog magnetskog polja i magnetske oluje uzrokovane različitom aktivnošću Sunca i Sunčevog vjetra stvaraju poremećaje u magnetosferi i ionosferi. Kao rezultat indukcije u Zemlji nastaju magnetotelurčka polja. Općenito, ova polja su infraniske frekvencije (od 10 -5 do 10 Hz). Teorija pokazuje da je na takvim frekvencijama skin efekt slab, pa magnetotelursko polje prodire u Zemlju do dubina od desetaka do nekoliko stotina kilometara. Najstabilniji, stalno i posvuda postojeći ujutro i dnevnih sati, osobito ljeti iu godinama pojačane sunčeve aktivnosti, javljaju se kratkoperiodične oscilacije (SOC) s periodom od nekoliko do stotinjak sekundi. Rjeđe se promatraju polja drugih razdoblja.

Mjereni parametri su električna (E x ; E y) i magnetska (H x ; H y ; H z) komponenta jakosti magnetotelurskog polja. Njihove amplitude i faze ovise, s jedne strane, o intenzitetu varijacije telurskog i geomagnetskog polja, as druge strane, o električnom otporu stijena koje čine geoelektrični presjek.

Iz izmjerenih međusobno okomitih električnih i magnetskih komponenti moguće je izračunati \rho homogenog poluprostora (normalnog polja) pomoću sljedeće formule dobivene u teoriji istraživanja elektrike:

ρ=αT*(E x /H g) 2

gdje je T period oscilacije, α faktor dimenzije. Jednako je 0,2 ako se T mjeri u s, E x u mV/km, H u nanoteslama (nT), ρ u Ohm*m. U nehomogenom mediju, otpor dobiven ovom formulom naziva se prividni otpor (KS ili ρ z).

Podrijetlo prirodnih varijabilnih polja atmosferske prirode povezano je s olujnim djelovanjem. Svakim udarom munje u Zemlju (na cijeloj površini Zemlje u prosjeku je broj munja svake sekunde približno 100) pobuđuje se elektromagnetski impuls koji se širi na velike udaljenosti. Općenito, pod utjecajem grmljavinskog nevremena u gornjim dijelovima Zemlje uvijek i posvuda postoji slabo grmljavinsko polje, koje se naziva šumom. Sastoji se od periodički ponavljanih impulsa (nizova) kvazisinusoidnog karaktera s prevladavajućim frekvencijama od 10 Hz do 10 kHz i intenzitetom električne komponente u frakcijama mV/m.

Prosječna razina "atmosferskog" polja podložna je primjetnim dnevnim i sezonskim varijacijama; vektori intenziteta električne (E) i magnetske (H) komponente ne ostaju konstantni u amplitudi i smjeru. Međutim, prosječna razina napetosti (E cf, H cf) u razdoblju od deset sekundi ovisi o električnom otporu slojeva geoelektričnog presjeka koji se prati. Dakle, izmjereni parametri "atmosferije" su različite komponente E cf i H cf.

4.2 Elektromagnetska svojstva stijena

Glavna elektromagnetska svojstva stijena uključuju: električni otpor (ρ), elektrokemijsku aktivnost (α), polarizabilnost (ƞ), dielektričnu (ɛ) i magnetsku (µ) propusnost. Parametri ρ, ɛ, µ, kao i frekvencija polja, određuju koeficijent apsorpcije polja od strane medija.

4.3 Elektromagnetska inteligencija

(točnije, elektromagnetsko istraživanje) kombinira fizikalne metode za proučavanje geosfere Zemlje, traženje i istraživanje minerala, temeljeno na proučavanju električnih i elektromagnetskih polja koja postoje na Zemlji bilo zbog prirodnih kozmičkih, atmosferskih, fizikalnih i kemijskih procesa , ili stvoreno umjetno.

Elektromagnetska svojstva geoloških medija, nosivih medija, slojeva, objekata, kao i geometrijski parametri potonjih služe kao osnova za izradu geoelektričnih presjeka. Geoelektrični presjek nad poluprostorom koji je homogen u pogledu jednog ili drugog elektromagnetskog svojstva obično se naziva normalnim, a nad nehomogenim - anomalnim. Istraživanje električne energije temelji se na identifikaciji anomalija.

Zbog raznolikosti korištenih polja, njihovih frekvencijsko-vremenskih spektara, elektromagnetskih svojstava stijena, elektroistraživanja se od ostalih geofizičkih metoda razlikuju po velikom broju metoda (preko 50). Po svojoj fizičkoj prirodi mogu se grupirati u metode prirodnog izmjeničnog elektromagnetskog polja, polarizacijske (geoelektrokemijske), otporne, induktivne niskofrekventne, visokofrekventne, mikrovalne, biogeofizičke.

4.4 Značajke korištenja elektromagnetskih sondiranja

Unatoč činjenici da su sve metode elektromagnetskog sondiranja namijenjene disekciji vodoravno i blago slojevitih medija, njihove geološke mogućnosti su različite i ovise prvenstveno o projektiranoj dubini i zadacima koje treba riješiti.

Uz pomoć elektromagnetskog sondiranja rješavaju se sljedeći zadaci:

ü određivanje debljine i sastava pokrovnih i primarnih sedimentnih naslaga, dubine temelja, što je vrlo važno za strukturno-geološko volumetrijsko kartiranje;

ü procjena geometrijskih parametara i fizičkih svojstava stijenskih masiva od velikog interesa za inženjersko-geološka, ​​permafrost-glaciološka, ​​hidrogeološka kartiranja;

ü traženje ležišta, u pravilu, nemetalnih minerala. U strukturnim studijama na kopnu i moru do dubina od 5 - 10 km.

5. Zaključak

Na temelju proučenog materijala može se zaključiti da se geofizička polja Zemlje široko koriste u proučavanju geološke strukture pojedinih dijelova zemljine kore, traženju i istraživanju mineralnih naslaga.

6. Literatura

1. Geofizičke metode istraživanja / Ed. V. K. Hmelevski. - M.: Nedra, 1988.

Geofizičke metode istraživanja bušotina. Priručnik iz geofizike. - M.: Nedra, 1883.

Bondarenko V.M., Demura G.V., Larionov A.M. Opći tečaj geofizičkih metoda istraživanja. - M.: Nedra, 1986.

Istraživanje gravitacije. Priručnik iz geofizike. - M.: Nedra, 1990.

Magnetska prospekcija. Priručnik iz geofizike. - M.: Nedra, 1990.

Seizmička istraživanja. Geofizički priručnik u dvije knjige. - M.: Nedra, 1990.

Električno istraživanje. Geofizički priručnik u dvije knjige. - M.: Nedra, 1989.

Sharma P. Geofizičke metode u regionalnoj geologiji. - M.: Mir, 1989.

Geologija. Litologija. Predmet i zadaci ovih znanosti.

Geologija je znanost o zemlji. Litologija je znanost koja proučava sedimentne stijene. Petrografija je znanost koja proučava magmatske g.p. Glavne zadaće litoloških istraživanja su: 1) proučavanje značajki i pravilnosti prostornog rasporeda sedimentnih stijena na Zemlji; 2) na temelju utvrđenih obrazaca, potraga za ležištima minerala genetski, paragenetski i prostorno povezanih sa sedimentnim stijenama. Zadatak geologije je slijed geoloških događaja.

Suvremeni pogledi na postanak Svemira, Sunčeva sustava i Zemlje u njemu.

Svemir koji sada promatramo sadrži samo 1/9 tvari od koje bi, prema proračunima, trebala nastati masa Svemira. Prema tome, 8/9 mase njegove supstance je skriveno od nas. Opažljivi oblik svemira pojavio se prije otprilike 20 milijardi godina.

Teorije: 1. "Trčanje" galaksija i njihovih jata. Dokaz ove pojave povezan je s poznatim Dopplerovim efektom iz fizike, koji se sastoji u tome da su spektralne apsorpcijske linije u promatranom spektru objekta koji se udaljava od nas uvijek pomaknute na crvenu stranu, a približavajući se plava. 2. Reliktno zračenje. Arno Penzias i Robert Wilson pomoću antene s rogom otkrili su pozadinu elektromagnetska radijacija na valnoj duljini od 7,35 cm, isti u svim smjerovima i ne ovisi o dobu dana. Ovo zračenje je ekvivalentno zračenju potpuno crnog tijela s T~2,75K. 3. Kemijski sastav Svemir se sastoji od ¾ vodika i ¼ helija po masi. Svi ostali elementi ne prelaze niti 1% u sastavu Svemira. U ovom omjeru 3:1 H 2 i He nastali su u prvim minutama Velikog praska.

Oblik i dimenzije Zemlje (geoid, troosni elipsoid).

Zemlja ima oblik dvoosnog elipsoida. 1. kompresija na polovima. 2. kompresija je ekvatorijalna. Duljina ekvatora je 40 075 km; Radijus 6377 km; Težina 5,9737*. Geoid je neka zamišljena ploha u odnosu na koju je sila teže usmjerena okomito.

Geofizička polja Zemlje (gravitacijska, magnetska, električna, toplinska); njihovo porijeklo.

Gravitacijsko polje Zemlje je gravitacijsko polje uzrokovano gravitacijom Zemlje i centrifugalnom silom uzrokovanom njezinom dnevnom rotacijom. Karakterizira ga prostorna raspodjela sile teže i gravitacijski potencijal.

Zemljino magnetsko polje je magnetsko polje koje stvaraju struje u tekućem dijelu jezgre. Magnetski polovi ne podudaraju se s geografskim niti znakovima niti koordinatama. Pomicanje magnetskih polova događa se kroz geološku povijest Zemlje. Magnetska deklinacija je kut između smjera magnetske kazaljke i smjera geografskog meridijana. Magnetska inklinacija - kut pod kojim strelica odstupa pod utjecajem Zemljinog magnetskog polja u okomitoj ravnini. Na sjevernoj hemisferi, kraj strelice koja pokazuje prema sjeveru odstupa prema dolje, na južnoj hemisferi - prema gore. Vrste magnetskih polja: normalno, promjenjivo, anomalno.

Električno polje Zemlje. Ionosfera pod djelovanjem polja zračenja Sunca dobiva pozitivan naboj. Međuslojevi m/y litosfera (-) i ionosfera (+) - izolator. Stoga grmljavinske oluje nastaju i udaraju odozgo prema dolje (od + do -).

Toplinsko polje zemlje. Izvori: 1) toplina primljena od Sunca; 2) toplina iz utrobe Zemlje (toplinski tok); 3) radioaktivni raspad; 4) oseke i oseke; 5) kretanje ploča. Geotermalni gradijent je koliko temperatura raste tijekom ronjenja po jedinici udaljenosti (m). Geotermalni korak je udaljenost koja se mora smanjiti kako bi temperatura porasla za . Pojas postojanosti temperature je dubina na kojoj je temperatura jednaka srednjoj godišnjoj (konstanti).

Zemljino magnetsko polje. Svatko tko je koristio kompas zna da koliko god slobodno obješena strelica skrenula sa svog prvobitnog smjera, uvijek će se u njega vratiti. To znači da u geografski omotač au svemiru blizu Zemlje postoji magnetsko polje, u čijoj će svakoj točki igla kompasa biti paralelna s magnetskim linijama sile. U ovom slučaju, jedan kraj strelice pokazuje na sjeverni magnetski pol, a drugi na južni.

Zemlja je veliki magnet s magnetskim poljem oko sebe. Područje svemira blizu Zemlje fizička svojstva koja je određena magnetskim poljem Zemlje i njegovom interakcijom s tokovima kozmičkih čestica naziva se magnetosfera. Njegova vanjska granica, magnetopauza (širine oko 200 km), nalazi se na dnevnoj strani na visini od 10-14 polumjera Zemlje (magnetosfera je sabijena pod utjecajem Sunčevog vjetra), a s noćne se proteže do visina od 900-1000 polumjera Zemlje (magnetosfera je izdužena, formirajući "rep"). S udaljenošću od Zemljine površine, nehomogenost magnetosfere se izglađuje, njezina napetost slabi, a izvan magnetopauze Zemljino magnetsko polje gubi sposobnost hvatanja nabijenih čestica. Zbog postojanja magnetosfere, magnetska igla kompasa je postavljena u smjeru magnetskih silnica. Veliki krug u čijoj se ravnini nalazi magnetska igla kompasa naziva se magnetski meridijan dana točka. Magnetski meridijani ne čine pravilnu mrežu na zemljinoj površini i konvergiraju u dvije točke tzv magnetski polovi. Oni se ne poklapaju s geografskim polovima i polako mijenjaju svoj položaj, "plutajući" brzinom od 7 - 8 km/god. Dakle, 1950. godine sjeverni magnetski pol imao je koordinate 72 ° N. zemljopisna širina, 96° W D., a južni - 70 ° S. zemljopisna širina, 150° W d.; 1970., odnosno 75 ° 42 "N, 101 oko 30" W. i 65 ° 30 "J, 140 ° 18" Z, u 1985 - 77 oko 36 / N i 102 o 48 / W, a južni - 65 o 06 / S. a 139 o istoku.

Magnetski polovi nisu antipodne točke. Prvi od njih pomiče se prema Sjevernom polu, drugi prema Australiji. Očekuje se da će oko 2185. godine magnetski i zemljopisni pol na sjevernoj hemisferi biti na istoj točki.

Zemljino magnetsko polje karakteriziraju tri elementa terestričkog magnetizma: magnetska deklinacija, magnetska inklinacija i intenzitet.

Magnetska deklinacija- kut između pravog smjera sjevera, odnosno zemljopisnog meridijana i smjera sjevernog kraja magnetske kazaljke. Magnetska deklinacija je istok i zapad. Kada sjeverni (plavi) kraj magnetske igle kompasa skrene istočno od geografskog meridijana, deklinacija se naziva istočnjački i ima znak plus (pozitivan), s odstupanjem prema zapadu - Zapadni i ima predznak minus (negativno). Na svima mora biti naznačena magnetska deklinacija topografske karte. Na primjer, magnetska deklinacija Moskve je oko +8°. Da biste saznali smjer geografskog meridijana, potrebno je odbrojati 8 ° od smjera sjevernog kraja magnetske igle kompasa prema zapadu (u smjeru suprotnom od kazaljke na satu). U ovom slučaju, plavi kraj igle kompasa pokazat će smjer sjevera. Linije iste magnetske deklinacije nazivaju se izogoni. Njihova vrijednost varira od 0° do ±180°. Nulti izogon se naziva linija agonije. Odvaja područja istočne i zapadne deklinacije, prolazeći kroz oba geografska i oba magnetska pola. Na njemu igle kompasa pokazuju geografske polove, budući da se geografski i magnetski meridijani podudaraju.

Magnetska inklinacija- kut između vodoravne ravnine i magnetske igle koja slobodno visi na vodoravnoj osi. Pozitivna je na sjevernoj geomagnetskoj hemisferi, a negativna na južnoj. Magnetska inklinacija varira od 0° do ±90°. Na magnetskim polovima jednak je + 90 ° i -90 °, tako da magnetska igla kompasa zauzima okomiti položaj: na sjevernoj hemisferi plavi kraj strelice usmjeren je prema dolje (+90 °), u južna hemisfera - crvena (-90 °). Magnetski polovi definirani su kao točke s nagibom od ±90°. Pravci koji povezuju točke s istom magnetskom inklinacijom nazivaju se izokline. Nulta izoklina - magnetski ekvator- proteže se otprilike duž zemljopisnog ekvatora: malo prema jugu - na zapadnoj hemisferi, malo prema sjeveru - na istočnoj hemisferi. Dijeli Zemlju na dvije geomagnetske hemisfere.

Karakterizira se jakost magnetskog polja napetost. Njegova vrijednost raste od magnetskog ekvatora prema polovima. Na sjevernoj hemisferi ona je veća nego na južnoj, a općenito su energetske rezerve magnetosfere ogromne. U nekim dijelovima Zemlje jakost stvarnog magnetskog polja, zbog nehomogenosti unutarnje strukture Zemlje, razlikuje se od normalnog (teorijskog) polja, tj. onog koje bi Zemlja imala da je jednoliko magnetizirana kugla. Ta se odstupanja nazivaju magnetske anomalije. Velike svjetske anomalije opažene su u Istočnom Sibiru, u regiji Sundskih otoka itd.; Kursk, Krivoy Rog itd. su regionalni, a ima i mnogo lokalnih.

Zemljino magnetsko polje sastoji se od dva magnetska polja različitog porijekla - stalnog i promjenjivog. Glavna komponenta je konstantno polje (99% veličine). Njegov nastanak posljedica je dinamičkih procesa u Zemljinoj jezgri. Konstantno polje je više ili manje stabilno, a svojstvene su mu redovite fluktuacije - dnevne, godišnje, sekularne. promjenjivo polje(1% u magnitudi) uzrokovan je vanjskim uzrocima - utjecajem Sunčevog vjetra i pripadajućih električnih struja u magnetosferi i gornjoj atmosferi. Oni uzrokuju, u pravilu, neperiodične oštre perturbacije svih elemenata zemaljskog magnetizma, tj. magnetske oluje, koje su popraćene aurorama, pogoršanjem radiokomunikacija na kratkim valovima, radiosmetnjama, pogoršanjem dobrobiti ljudi itd. Unatoč nekim poremećajima, magnetske oluje se pojačavaju u proljeće i jesen, slabe ljeti i zimi.

Značenje magnetosfere je izuzetno veliko. Ima izolacijsku ulogu za korpuskularno sunčevo zračenje, oko njega struji solarni vjetar. Dakle, magnetosfera je glavna nevidljiva "oklopna barijera" planeta. No, mala količina solarne plazme s dnevne strane u polarnim područjima prodire u magnetosferu, a zatim u gornje slojeve atmosfere – tzv. ionosfera do nadmorske visine od 80-100 km. Za sve iscurjele nabijene čestice, magnetosfera se pokazuje kao neka vrsta zamke. Jednom kada uđu u njega, nabijene čestice kreću se duž zatvorenih putanja duž linija magnetskog polja, formirajući radijacijski pojasevi: unutarnji (protonski) s maksimalnom koncentracijom čestica na visini od 3 - 4 tisuće km iznad ekvatora i vanjski (elektronički) - na visini od oko 22 tisuće km. Dakle, magnetosfera je naš "magnetski kišobran". Prenoseći na Zemlju energiju zračenja Sunca elektromagnetske prirode, ona odgađa korpuskularno zračenje, štiteći geografski omotač i sva živa bića od smrti.

Medicinski i biološki statistički materijali (učestalost kardiovaskularnih napada u ljudi, distribucija zarazne bolesti, ozljede na radu, nesreće na cestama i dr.) svjedoče o povezanosti navedenih pojava s promjenama u Zemljinom magnetskom polju.

Pri proučavanju prirodnih magnetskih polja ne treba zaboraviti ni na umjetna elektromagnetska polja koja stvaraju industrijska postrojenja, televizijski centri, dalekovodi itd. Mehanizam djelovanja magnetskih polja na biološke objekte vrlo je složena pojava, a njegovo dešifriranje je stvar budućnost. Magnetske oluje utječu i na tehničke sustave – energetiku, cjevovode i sl. u kojima dolazi do preopterećenja.

Zemljino magnetsko polje pomaže promatračkim skupinama, brodovima, podmornicama, zrakoplovima i turistima pri kretanju u svemiru. Kada koristite kompas za određivanje strana horizonta, potrebno je ispraviti magnetsku deklinaciju. Brodovi sada koriste žirokompase, koji odmah pokazuju smjer geografskog meridijana. Po nekim promjenama u magnetskom polju moguće je unaprijed predvidjeti približavanje magnetske oluje, što je važno znati signalistima, brodskim kapetanima i drugim stručnjacima s kojima se ostvaruje lokacijska komunikacija, kao i liječnicima. Lokalne magnetske anomalije ukazuju na ležišta minerala željezne rude, stoga se metode magnetometrijskog istraživanja široko koriste za njihovo traženje.

Struktura Zemljinog magnetskog polja varira s geografskom širinom. Na svakoj hemisferi postoje tri geografske širine.

1. Ekvatorijalna zona (25° N - 25° S), karakterizirana slabim prodorom visokoenergetskih protona u Zemljinu atmosferu. Barijeru im stvaraju magnetske silnice, koje ovdje teku gotovo paralelno s površinom Zemlje i postaju neprobojne za čestice Kozmosa.

2. Zona umjerenih geografskih širina (30° N i 55° S), karakterizirana povećanjem intenziteta strujanja. U smjeru polova povećava se permeabilnost magnetskog polja.

3. Zona iznad polarnih područja Zemlje. Ovdje su linije magnetskog polja više ili manje okomite na zemljinu površinu i tvore konfiguraciju u obliku lijevka. Kroz njih dio sunčevog vjetra s dnevne strane prodire u magnetosferu, a zatim u gornju atmosferu. Čestice iz repa magnetosfere jure ovdje tijekom magnetskih oluja, dosežući granice gornje atmosfere na visokim geografskim širinama sjeverne i južne hemisfere. Upravo te nabijene čestice uzrokuju polarnu svjetlost ovdje.

Magnetsko polje postaje glavna prepreka prodoru u geografsku ovojnicu korpuskularnog zračenja Sunca, što je štetno za živu tvar. Istodobno, magnetosfera prenosi X-zrake i ultraljubičaste zrake, radio valove i energiju zračenja na površinu planeta, koja služi kao glavni izvor topline i energetska baza za procese koji se odvijaju u geografskoj ovojnici. Eksperimentalno su dokazani odnosi između različitih funkcija biljaka i životinja ovisno o njihovoj orijentaciji u magnetskom polju. Ponovljeni pokusi s kultiviranim i samoniklim biljkama pokazali su da poseban položaj sjemenog zametka u odnosu na smjer geomagnetskog polja utječe na brzinu rasta i orijentaciju korijena u budućnosti. Ova pojava u organskom svijetu Zemlje naziva se magnetotropizam. Različite skupine biljaka različito reagiraju na promjene intenziteta geomagnetskog polja. Sjemenke nekih, kada su umjetno zaštićene od njega, stvaraju više korijena pupova rasta, dok se kod drugih, primjerice četinjača, u tom slučaju produljuje razdoblje mirovanja, smanjuje se klijavost, smanjuje se unos kisika, a sadržaj suhe tvari opada za u prosjeku 30%. Prikupljene su mnoge pouzdane činjenice o visokoj osjetljivosti insekata, ptica, riba, mekušaca, crva pa čak i algi na magnetska polja.

Zemljino gravitacijsko polje je polje gravitacije. Sila gravitacije djeluje posvuda na Zemlji i usmjerena je uzduž viska prema površini geoida, smanjujući se po veličini od polova prema ekvatoru. Zemlja bi imala normalno gravitacijsko polje pod uvjetom da ima lik elipsoida vrtnje i jednoliku raspodjelu masa u njemu. Međutim, Zemlja nije takvo tijelo. Razlika između jakosti stvarnog gravitacijskog polja i teorijskog (normalnog) polja naziva se gravitacijska anomalija. Te su anomalije uzrokovane kako različitim materijalnim sastavom i gustoćom stijena, tako i vidljivim neravninama zemljine površine. Međutim, planine ne uzrokuju uvijek povećanje gravitacije (pozitivna anomalija), a oceanske depresije - njihov nedostatak (negativna anomalija). Ova situacija je objašnjena izostazija(od grčkog. izostazije- jednake težine) - ravnotežom čvrstih i relativno lakih gornjih horizonata Zemlje na težem gornjem plaštu, koji je u plastičnom stanju u sloju astenosfera. Prema suvremenim geofizičkim konceptima, u utrobi Zemlje na određenoj dubini (dubina kompenzacije) dolazi do horizontalnog širenja subkorskih masa tvari od mjesta njihovog viška na površini (u obliku planina i sl.) do periferije i izjednačavanje tlaka gornjih slojeva. Postojanje astenosferskih struja nužan je uvjet za izostatičku ravnotežu zemljine kore.

Pojavom ili nestankom ledenjačkog opterećenja u područjima starih i modernih ledenjaka dolazi i do poremećaja izostatske ravnoteže. Povećanjem mase leda na ledenim pločama, zemljina kora popušta, a kada se led otopi, ona se diže. Takva vertikalna gibanja zemljine kore nazivaju se glacioizostazija(od lat. ledenjaci- led). Glacioizostatsko slijeganje najizraženije je ispod središnjih dijelova modernih ledenih ploča – Antarktike i Grenlanda, gdje je korito ledenjaka mjestimice povijeno ispod razine mora. Uzdizanja su posebno intenzivna u područjima koja su nedavno oslobođena od kontinentalnog leda (na primjer, u Skandinaviji, Kanada), gdje njihove ukupne vrijednosti za postglacijalno vrijeme dosežu nekoliko desetaka metara. Moderne stope izdizanja, prema instrumentalnim mjerenjima, dosežu do 1 m po stoljeću na mjestima, na primjer, na švedskoj obali Botnijskog zaljeva.

Vrijednost gravitacije je izuzetno velika. Ona definira pravi lik Zemlje – geoid. Potkorovne struje u astenosferi uzrokuju tektonske deformacije i pomicanja litosfernih ploča, stvarajući velike reljefe Zemlje. Sila gravitacije određuje gravitacijske procese oblikovanja reljefa: eroziju, klizišta, sipare, odrone, blatne tokove, kretanje ledenjaka u planinama itd. Sila gravitacije određuje najveću visinu planina na Zemlji. Drži atmosferu i hidrosferu, podložan je kretanju zračnih i vodenih masa. Gravitacija pomaže ljudima i mnogim životinjama da zadrže uspravan položaj. geotropizam- rastna kretanja biljnih organa pod utjecajem sile teže - određuje vertikalni smjer stabljike i primarnog korijena. Nije uzalud gravitacijska biologija, koja je nastala u doba kada se čovjek počeo naseljavati u svijetu bez gravitacije - Svemiru, među svoje eksperimentalne objekte ubraja biljke. Sila gravitacije mora se uzeti u obzir pri razmatranju doslovno svih procesa u zemljopisnom omotaču. Bez uzimanja u obzir gravitacije, nemoguće je izračunati početne podatke za lansiranje raketa i svemirski brodovi, gravimetrijsko istraživanje rudnih minerala i naftonosnih struktura nije moguće.