גֵאוֹגרַפיָה
כדור הארץ בחלל

השדה המגנטי של כדור הארץ

לכדור הארץ יש שדה מגנטי מסוג דיפול; נראה שבמרכזו יש מגנט מוט ענק. התצורה של שדה זה משתנה באיטיות, כנראה בשל תנועת החומר המותך בליבה החיצונית של כדור הארץ בעומקים הגדולים מ-2900 ק"מ.השדה המגנטי העיקרי נובע ממקורות הממוקמים במעמקי כדור הארץ. על ההודעה המקבלת תנודות של הראשי שדה מגנטישינויים מהירים אך עדינים שנגרמו על ידי זרמים חשמלייםביונוספירה. התכונות החשמליות של היונוספירה קשורות להימצאות חלקיקים טעונים בה, הנוצרים כאשר האטמוספירה מיוננת על ידי קרינת השמש. רוחות הנושבות ביונוספירה בנוכחות השדה המגנטי הקבוע של כדור הארץ, מובילות להתרחשות של זרמים חשמליים, אשר, בתורם, יוצרים שדה מגנטי נוסף לסירוגין. בנוסף לתנודות המגנטיות הקבועות הללו, קיימות גם הפרעות הנגרמות מהתלקחויות שמש תקופתיות - מקורות של אולטרה סגול וקרני רנטגן וזרימה מופרעת של חלקיקים טעונים לרוח השמש. קרינה זו מגבירה את היינון וגורמת לזרמים חשמליים נוספים ביונוספירה. לעיתים, רוח השמש מקיימת אינטראקציה כה יעילה עם השדה הגיאומגנטי שהיא יוצרת זרם חשמלי טבעתי ממצב של מספר רדיוסים של כדור הארץ; זה מוביל לירידה בשדה המגנטי של הראש; הפרעות מגנטיות כאלה מורגשות בכל העולם, אך הן בולטות ביותר באזורי הקוטב. בתקופות של הפרעות מגנטיות של הבן, מתרחשות זוהר אור עז במיוחד, ותקשורת הרדיו מופרעת לעתים קרובות. מחקרים על השדה המגנטי של כדור הארץ משמשים לחקר המצב הפיזי של פנים עמוקים ותהליכים המתרחשים בשכבות הגבוהות של האטמוספירה. השדה המגנטי ממלא תפקיד חשוב גם בכדורים המרוחקים אלפי קילומטרים מפני כדור הארץ; בגבולות שלהם, זרימה אינטנסיבית של חלקיקים הנלכדים על ידי שדה מגנטי יוצרת בעיות רציניות למחקר תעופה וחלל. קרני השמש והגלקטיות הקוסמיות, למרות האנרגיה הגבוהה שלהן, מוסטות על ידי השדה המגנטי של כדור הארץ עוד לפני שהן נכנסות לאטמוספירה. בכל נקודה על פני כדור הארץ, השדה המגנטי מאופיין בעוצמתו ובכיווןו, שהזווית שלו עם השטח האופקי נקראת הנטייה המגנטית (I). אם השדה מוקרן על מישור אופקי, הכיוון בקירוב הראשון יהיה מכוון מצפון לדרום, אך במקרה הכללי הוא יצור זווית כלשהי עם הכיוון האמיתי של המרידיאן הגיאוגרפי; סטייה זו היא רק שם הנטייה המגנטית (ד ). המשרעת, או העוצמה, של השדה המגנטי נקראת העוצמה המגנטית הכוללת (ו ). השדה המגנטי יכול להיות מיוצג על ידי שני מרכיבים מאונכים זה לזה: אופקי (H) ואנכי (ז ). אם הווקטורים המציגים את העוצמה והכיוון של הרכיב האופקי בנקודות שונות על פני כדור הארץ משורטטים במפה, ניתן לראות שהם מתפצלים מנקודה ליד הקוטב הדרומי ומתכנסים בנקודה ליד הקוטב הצפוני. נקודות אלו נקראות בהתאמה קוטבי המגנטים הדרומי והצפון. בקטבים, השדה המגנטי מכוון אנכית.

הקו שעליו מכוון השדה המגנטי אופקית נקרא קו המשווה המגנטי.

הקטבים המגנטיים אינם עולים בקנה אחד עם אלו הגיאוגרפיים ונעים במהירות. הקוטב המגנטי הצפוני ממוקם במים הצפוניים של קנדה. הקואורדינטות שלו בשנת 1900 היו 69°N. ש. ו-97° מערב. ד', בשנת 1950 - 72 מעלות צלזיוס. ש. ו-96° מערב. D., בשנת 1980 - 75 מעלות צלזיוס. ש. ו-100° מערב. D., בשנת 1985 - 77 מעלות צלזיוס. ש. ו-102° מערב. ה. לקוטב המגנטי הדרומי בשנת 1985 היו קואורדינטות של 65.5°S. ש. ו-139.5°E. ה.קו ישר הנמשך דרך הקטבים המגנטיים הללו אינו עובר דרך מרכז כדור הארץ. מדידות של השדה הגיאומגנטי מראות שעל פני כדור הארץ בכללותו ניתן לייצג אותו כשדה של מגנט המוצב במרכז כדור הארץ. זה נקרא גם שדה דיפול מגנטי. שתי הנקודות שבהן ציר הדיפול חוצה את פני כדור הארץ נקראות קטבים גיאומגנטיים. בתחילת שנות ה-90, קו המשווה הגיאומגנטי נוטה לקו המשווה הגיאוגרפי ב-12°. לקוטב הגאומגנטי הצפוני היו קואורדינטות של 79° N. ש. ו-70° מערב. וציר הדיפול היה במרחק של 460 ק"מ ממרכז כדור הארץ לכיוון האוקיינוס ​​השקט (18°N, 148°E). העוצמה המגנטית הכוללת בקטבים הגאומגנטיים היא כ-0.6 גאוס, בקו המשווה המגנטי העוצמה היא כמחצית מזה.

תוכנית הרצאה

1.1.פורמה ופרמטרים בסיסיים של כדור הארץ.

1.2. שדה הכבידה של כדור הארץ.

1.3. שדה תרמי של כדור הארץ.

1.4. השדה המגנטי של כדור הארץ.

גיאולוגיה כמדע החוקר, קודם כל, את כוכב הלכת שלנו ואת קליפת האבן העליונה שלו, לא מתעלם מהעולם הסחי שמסביב - היקום. זאת בשל העובדה שבמבנה כדור הארץ ישנם קווי דמיון והבדלים מסוימים עם כוכבי הלכת; כמה תהליכים גיאולוגיים קשורים ישירות לתופעות קוסמיות.

כדור הארץ הוא כוכב לכת טיפוסי מערכת השמש- מאופיין בנוכחות של קונכיות פנימיות וחיצוניות מפותחות היטב.

1.1. הצורה והפרמטרים הבסיסיים של כדור הארץ

מתחת לדמות, או צורת כדור הארץ, הבינו את צורתה גוף מוצקנוצר על ידי פני היבשות וקרקעית הימים והאוקיינוסים. צורת כוכב הלכת נקבעת על פי סיבובו, יחס כוחות המשיכה והכוח הצנטריפוגלי, צפיפות החומר ופיזורו בגוף

מדידות גיאודטיות הראו כי המוצקות הפשוטה של ​​כדור הארץ מתקרבת ל- ELLIPSOID OF ROTATION (ספירואיד). רדיוס קוטבי Rn 6356.8 ק"מ, משווני - 6378.2 ק"מ, ההפרש בין הרדיוסים הוא 21.4 ק"מ.

מדידות מפורטות הראו שלכדור הארץ יש צורה מורכבת יותר. דמות זו, המיוחדת רק לכדור הארץ, נקראה GEOID. בכל נקודה של הגיאואיד, וקטור הכבידה מאונך לפני השטח שלו, דבר שניתן להשיג על ידי הארכת פני השטח של האוקיינוס ​​העולמי מתחת ליבשות. פני השטח של הגיאואיד הם שנלקחים כבסיס כאשר סופרים גבהים בטופוגרפיה, גיאודזיה, מדידת מוקשים.

הגיאואיד והספרואיד אינם חופפים, והפער בין מיקום המשטחים שלהם מגיע ל-160 ק"מ (100 מ' בברית המועצות). על פי הנתונים העדכניים המדויקים ביותר, הוכח שלכדור הארץ יש אליפסואיד תלת-צירי בצורת אגס (כלומר בצורת לב).

מסת כדור הארץ היא 5.977 10 21 טון, הנפח הוא 1.083 מיליארד ק"מ 3, השטח הוא 510 מיליון ק"מ 2. הצפיפות הממוצעת של כדור הארץ היא 5.52 גרם/ס"מ 3 . נקבע כי החלק החיצוני, האבן קרום כדור הארץבעל צפיפות ממוצעת של 2.8 גרם/ס"מ 3 . לפיכך, כדי שהצפיפות הכוללת תהיה 5.52, פנים כדור הארץ חייב להיות צפוף יותר מהחלק החיצוני. ניתן להסביר את העלייה בצפיפות עם העומק בהבדלים בהרכב ובכוח העצום שבו לוחצים החלקים החיצוניים של כדור הארץ על החלקים הפנימיים. ההנחה היא כי לליבה הפנימית יש צפיפות של כ-13 גרם/ס"מ 3, מה שמתאים ככל הנראה למצב של ברזל מתכתי בלחץ זה.

1.2. שדה הכבידה של כדור הארץ

השדות הפיזיים שנוצרים על ידי הפלנטה בכללותה ועל ידי גופים בודדים מבודדים נקבעים על ידי שילוב התכונות הטבועות בכל עצם פיזיקלי. חשוב ללמוד תחומים גיאופיזיים בחקר תכונות פיזיקליות סלעיםבדוגמאות ובמערך. חקר המאפיינים והפרשנות של הנתונים שהתקבלו צריכים להתבסס על הידע של הדפוסים הכלליים והמקומיים של המבנה של השדות הפיזיים של כדור הארץ.

המסה העצומה של כדור הארץ היא הסיבה לקיומם של כוחות

משיכה המשפיעה על יללת הגוף והעצמים הממוקמים עליו משטחים. המרחב שבתוכו באים לידי ביטוי כוחות המשיכה של כדור הארץ נקרא שדה הכבידה או שדה הכבידה (lat. "gravitas" - כבידה) הוא משקף את אופי התפלגות המסות במעיים וקשור קשר הדוק ל דמות כדור הארץ. לכל נקודה על פני כדור הארץ יש גודל כוח משיכה משלה; במרכז כדור הארץ, כוח הכבידה הוא אפס.

כוח הכבידה שווה מספרית לכוח המשיכה הנוצר ולכוח הצנטריפוגלי P הפועל ליחידת מסה של חומר

במערכת ה-CGS גודל הכבידה מתבטא בגלים (ס"מ/ש'). בפועל, לרוב משתמשים באלפית מגאלה-מיליגל. כוח הכבידה תלוי במיקום הגובה של השטח, שכן זה משנה את המרחק ל-

מרכז כדור הארץ. לכן, מדידות הכבידה מצטמצמות בדרך כלל לאחת

רמה, כגון הרמה הגיאואידית או האליפסואידית. ערך הכבידה על פני כדור הארץ עולה מקו המשווה לקטבים מ-978.049 ל-963.235 גל. הערך הממוצע של כוח המשיכה על פני השטח של הגיאואיד הוא 981 גל.

גודל הכבידה תלוי לא רק במיקום הגובה, אלא גם בקו הרוחב הגיאוגרפי של האזור. הוא מושפע גם מהתפלגות לא אחידה של מסות בבטן כדור הארץ. מסיבה זו, קיימות סטיות מקומיות בערכי הכבידה מערכיה המחושבים באופן תיאורטי. סטיות כאלה נקראות אנומליות כבידה.

יש חריגות כבידה חיוביות ושליליות. חיוביים נצפים כאשר מסות צפופות (עפרות ברזל) שוכבות בבטן קרום כדור הארץ; השליליים נגרמות על ידי משקעים של מסות קלות (גבס, מלח אשלגן). אנומליות כבידה מתגלות באמצעות מדדי גרבימטר ומכשירי מטוטלת. על פי תוצאות המדידות, נערכות מפות גרבימטריות, שעליהן, באמצעות איזולינים, אנומליות כבידה מוצגות במיליגל.

שינויים בכוח המשיכה יכולים להיגרם מכמה תופעות המוכרות מהאסטרונומיה, כמו האטה או זירוז סיבוב כדור הארץ סביב צירו, שינויים בצורתו ובצפיפותו של כדור הארץ.

1.3. שדה תרמי של כדור הארץ

השדה התרמי של כדור הארץ נוצר עקב מקורות חיצוניים ופנימיים. המקור העיקרי לאנרגיה חיצונית הוא קרינת השמש. אנרגיית הקרינה של השמש המתקבלת על ידי פני כדור הארץ בשנה היא 5.44 * 10J. בערך 55 % הוא נספג באטמוספירה, בצמחייה, באדמה. שאר האנרגיה משתקפת לחלל.

מקורות החום הפנימי של כדור הארץ הם הבאים: ריקבון רדיואקטיבי של יסודות; אנרגיה של בידול כבידתי של חומר; חום שיורי וכו'.

חום השמש שנוצר מחמם ישירות את הסלעים וחודר רק לעומק רדוד. טמפרטורת פני השכבות משתנה במהלך היום, העונה והשנה. עם עומק המשרעת, תנודות הטמפרטורה יורדות: ראשית, ההשפעה של תנודות יומיות בטמפרטורת האוויר נעלמת, אחר כך עונתיות ולבסוף שנתיות. בעומק מסוים, טמפרטורת הסלעים נשארת קבועה במשך שנים - אזור של טמפרטורה קבועה. מעליו שכבות של תנודות ארוכות טווח, עונתיות ויומיות.

עומק החגורה של טמפרטורות קבועות משתנה עם קו הרוחב של האזור ועם שינויים בתכונות התרמופיזיקליות של סלעים. באזורי קו המשווה יגיע אזור הטמפרטורה הקבועה ל-1-2 מ', בקווי הרוחב האמצעיים 20-30 מ' (במוסקווה - 20 מ').

הטמפרטורה הקבועה של אזור זה שווה בקירוב לטמפרטורה השנתית הממוצעת של שכבת פני השטח של האזור (עבור מוסקבה + 4.2 מעלות צלזיוס, עבור פריז + I8). אם הטמפרטורה השנתית הממוצעת של האזור היא מתחת ל-0, אז משקעים ו מי תהום הופכים לקרח. זהו התנאי העיקרי להיווצרות "פרמאפרוסט".

החל מאזור הטמפרטורות הקבועות, יש עליה מתמדת בטמפרטורת הסלעים עם העומק, המתאפיינת במדרגה גיאותרמית ובשיפוע גיאותרמי. שלב גיאוטרמי - שווה מספרית למספר המטרים שאליהם צריך להגיע לעומק כך שטמפרטורת הסלעים תעלה ב-1 ובעלת הממד m/ deg. דרגת גיאוטרמית - הערך הפוך ושווה מספרית למספר המעלות שבהן טמפרטורת הסלעים עולה בהעמקה של 100 מ' (מ'/ מעלות).

הצעד הגיאותרמי נלקח בממוצע ל-33 מ'/מעלה, אך ערכו בנקודות שונות משתנה מאוד בין 2 ל-250 מ'/מעלה. לעתים קרובות הערך של המדרגה הגיאותרמית סוטה באופן משמעותי בעומקים שונים של אותה נקודה. זה תלוי: מוליכות תרמית שונה ותנאי התרחשות של סלעים, מי תהום, ריחוק מהימים והאוקיינוסים, שטח, תנאים גיאוכימיים.

טמפרטורת הסלע הגבוהה ביותר בעבודות מכרות תת קרקעיות היא C והיא נצפתה במכרות הנחושת של מגנה (ארה"ב) בעומק של 1200 מ'. לפיתוח מרבצי מינרלים המתרחשים בעומקים גדולים ובאזור פרמפרוסט, יש צורך להסדיר את המשטר התרמי של מכרות ומכרות עמוקים.

1.4. השדה המגנטי של כדור הארץ

ישנם שדות מגנטיים ברחבי הגלובוס ובתוכו. על פי חקר החלל, הוא משתרע מעבר לכוכב הלכת למרחק העולה על פי עשרה מרדיוס כדור הארץ, ויוצר מגנטוספרה. נוצרה צורה חיצונית א-סימטרית מורכבת של המגנטוספרה, המשתנה ללא הרף בצורתה ובחוזקה. מצידו של כדור הארץ, המואר על ידי השמש, המגנטוספירה נדחסת באופן משמעותי, ומהצד הנגדי היא מתארכת עם היווצרות פלומה מגנטית.

האסימטריה של המגנטוספירה נובעת מהשפעת רוח השמש (קרינה קוסמית).

לפי הנתונים של 1960, גבול המגנטיות נמצא בגובה של 93,000 ק"מ. גודל השדה המגנטי של כדור הארץ יורד בקירוב עד לגובה של 43 אלף ק"מ ביחס לקוביית המרחק. במרחב הקרוב לכדור הארץ, מעבר לגבולות המגנטיות הארצית, קיים שדה מגנטי של מרחב בין-פלנטרי. אופי השדה המגנטי של כדור הארץ עדיין לא הובהר במלואו. ידוע כי ההשפעה עליו של התהליכים המתרחשים בשכבות הגבוהות של האטמוספירה קטנה ואינה עולה על 6 %. על בסיס זה, מאמינים כי השדה המגנטי קשור לתהליכים המתרחשים בחלק הפנימי העמוק של כדור הארץ. השדה המגנטי משפיע על הכיוון של מינרלים פרומגנטיים (מגנטיט, אילמניט, המטיט) בסלעים. חולות אולטרה-בסיסיים ובסיסיים (בזלת, גאברו) וחולות בצבע אדום מגיבים בצורה החזקה ביותר לשדה המגנטי. בראשית משקע.

הקטבים של השדה המגנטי של כדור הארץ אינם עולים בקנה אחד עם הקטבים הגיאוגרפיים.

המאפיינים העיקריים של השדה המגנטי הם כדלקמן:

MAGNETIC DECLATION - הזווית בין ציר המחט המגנטי של המרידיאנים המגנטיים לבין המרידיאן הגיאוגרפי.

MAGNETIC TILT - זווית המחט המגנטית לאופק.

עוצמת השדה המגנטי של כדור הארץ מתבטאת על ידי כמות וקטורית - MAGNETIC VOLTAGE. יחידת המדידה של עוצמה מגנטית היא מאה אלפית אוסטרד, הנקראת גמא ().

סטיות של יסודות השדה המגנטי של כדור הארץ נקראות אנומליות מגנטיות. הם נגרמים על ידי התרחשות של מסות מגנטיות גדולות (עפרות ברזל) או על ידי הפרעות בהומוגניות של המבנה הגיאולוגי.

האנומליה המגנטית הגדולה בעולם, הנגרמת על ידי התרחשות של מסות מגנטיות גדולות, היא KMA.

חקר השדה המגנטי של כדור הארץ נמצא בשימוש נרחב לחיפוש מרבצי מינרלים, כולל נפט וגז.

משרד החינוך והמדע

אוניברסיטת המדינה הרוסית

נפט וגז על שם אי.מ. גובקין

המחלקה לגיאולוגיה

עבודה בקורס

על הנושא: שדות גיאופיזיים של כדור הארץ

חישה מגנטית של שדה תרמי

מבוא

שדה תרמי של כדור הארץ

1 פרמטרים של השדה התרמי של כדור הארץ

2 יישום של חיפוש תרמי

שדה כבידה

1 פרמטר שדה כבידה

2 פרשנות ומשימות שנפתרו על ידי סקר כוח הכבידה

3 יישום סקר כוח הכבידה

השדה המגנטי של כדור הארץ

1 על מקור השדה המגנטי של כדור הארץ

2 המרכיבים העיקריים של השדה המגנטי

3 סיור מגנטומטרי, או מגנטי

4 מגנטיזציה של סלעים ותכונותיהם המגנטיות

5 יישום של חיפוש מגנטי למיפוי, חיפוש וחקירה של מינרלים

השדה האלקטרומגנטי של כדור הארץ

1 שדות אלקטרומגנטיים

2 תכונות אלקטרומגנטיות של סלעים

3 אינטליגנציה אלקטרומגנטית

4 תכונות השימוש בצלילים אלקטרומגנטיים

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

חישה מגנטית של שדה תרמי

מבוא

גיאופיזיקה- מכלול של מדעים החוקרים את מבנה כדור הארץ בשיטות פיזיקליות. הגיאופיזיקה במובן הרחב חוקרת את הפיזיקה של כדור הארץ המוצק (קרום כדור הארץ, מעטפת, הליבה החיצונית הנוזלית והפנימית המוצקה), את הפיזיקה של האוקיינוסים, מי הקרקע (אגמים, נהרות, קרח) ומי תהום, כמו גם את פיזיקה של האטמוספירה (מטאורולוגיה, אקלימטולוגיה, אווירונומיה).

תחומים גיאופיזיים כוללים:

שדה תרמי של כדור הארץ.

שדה כבידה.

השדה המגנטי של כדור הארץ.

השדה האלקטרומגנטי של כדור הארץ.

1. שדה תרמי של כדור הארץ

כדור הארץ שייך לקבוצת גרמי השמיים הקרים. הוא מקרין פחות אנרגיה לחלל החיצון מאשר הוא קולט מבחוץ. פני השטח שלו מושפעים מזרימת אנרגיה עצומה המגיעה מהשמש. לפי M.D. Khutorsky, הוא 5.5 * 10 24 J לשנה, שהוא פי 10,000 גדול מהשדה התרמי של כדור הארץ עצמו. כ-40% מהאנרגיה הזו משתקפת לחלל החיצון. רק 2% מהאנרגיה הולך להרס של סלעים.

העובדה שהטמפרטורה בבטן כדור הארץ היא הרבה יותר גבוהה מאשר בשכבת פני השטח, מדענים ידעו מזה זמן רב, בהתבסס על עובדות כמו פעילות וולקנית, נוכחות של מקורות הידרותרמיים. כל זה מעיד על משאבי האנרגיה של כדור הארץ עצמו.

.1 פרמטרים של השדה התרמי של כדור הארץ

א) שיפוע גיאותרמי.

ב) שלב גיאותרמי.

ג) מקדם מוליכות תרמית.

ד) קיבולת חום.

ד) צפיפות שטף החום.

ה) כמות ייצור החום.

השיפוע הגיאותרמי מאפיין את השינוי בטמפרטורה של סלעים ליחידת מרחק. תלוי אם הטמפרטורה משתנה על פני שטח או בחתך אנכי, מובחן שיפוע גיאותרמי אופקי ואנכי.

ההדדיות של השיפוע הגיאותרמי נקרא הצעד הגיאותרמי. הוא מאפיין את אורך מרווח הסלעים שבתוכו הטמפרטורה עולה במעלה אחת.

לדברי ב' גוטנברג, השיפוע הגיאותרמי בחלקים שונים של הגלובוס שונה. ערכו המרבי עולה על הערך המינימלי ביותר מפי 15, מה שמעיד על פעילות אנדוגנית שונה של האזורים ועל מוליכות תרמית שונה של הסלעים המרכיבים אותם.

יכולת הסלעים להוליך חום מאפיינת את מקדם המוליכות התרמית (K), השווה לכמות החום המועברת דרך יחידת פני השטח ליחידת זמן בשיפוע טמפרטורה השווה לאחד.

רוב תיאור מלאהשדה התרמי ניתן על ידי צפיפות שטף החום, השווה למכפלת השיפוע הגיאותרמי ומקדם המוליכות התרמית.

צפיפות שטף החום הממוצעת על פני כדור הארץ היא 75 mW/mm, ללא הבדל משמעותי בין היבשות והאוקיינוסים. סטיות של זרימת החום מהערכים הממוצעים נקראות אנומליות, המחולקות לאזור ומקומי.

.2 יישום סקר תרמי

בשונה תנאים טבעייםהפרופילים והמפות הגיאותרמיות המתקבלות משמשות לתחום פרמפרוסט וסלעים מופשרים בעלי תכונות תרמיות שונות; לימוד דינמיקה של מי תהום; חיזוי התקרבות לעבודות חור תחתון לאזורים מוצפים ופתרון בעיות אחרות.

2. שדה כבידה

.1 פרמטר שדה כבידה

הפרמטר העיקרי הנמדד בתחום הכבידה הוא תאוצת הנפילה החופשית g, שנקבעת באופן מוחלט או יחסית.

חקר גרבימטרי או גרביטציוני (בקיצור כ-gravity exploration) היא שיטה גיאופיזית לחקר קרום כדור הארץ וחקירת מינרלים, המבוססת על חקר התפלגות חריגות בשדה הכבידה של כדור הארץ בקרבת פני כדור הארץ, באזורי מים, באוויר. . שדה הכבידה נובע בעיקר מהמשיכה הניוטונית על ידי כדור הארץ של כל הגופים בעלי המסה. מכיוון שכדור הארץ אינו הומוגני מבחינה כדורית, ואף מסתובב, שדה הכבידה על פני כדור הארץ אינו קבוע. שינויים אלה הם קטנים ודורשים מכשירים רגישים ביותר כדי ללמוד אותם. הפרמטרים העיקריים הנמדדים של שדה הכבידה הם האצת הכבידה והשיפועים (שינויים בתאוצה בכיוונים שונים). ערכי הפרמטרים של שדה הכבידה תלויים, מצד אחד, בגורמים הנובעים מהמשיכה והסיבוב של כדור הארץ (שדה רגיל), ומצד שני, בשינוי הלא אחיד בצפיפות של סלעים המרכיבים את קרום כדור הארץ (שדה חריג). שתי הסיבות העיקריות הללו לשינוי בכוח הכבידה על פני כדור הארץ שימשו בסיס לשני תחומי כבידה: גרבימטריה גאודטית וחקר כבידה.

.2 פרשנות ובעיות שנפתרו על ידי סקר כוח הכבידה

כתוצאה מחקר כוח הכבידה, מתקבלות מפות וגרפים של חריגות בוגר ∆, שעליהן מבחינים הטרוגניות בצפיפות רוחבית של סלעים המתרחשים בעומקים שונים. חריגות חיוביות מתאימות לסלעים צפופים יותר, ואנומליות שליליות מתאימות לסלעים פחות צפופים, אך הן תמיד מייצגות סופרפוזיציה של שדות כבידה הנגרמים על ידי עצמים היוצרים חריגים ברמות מבניות של עומקים שונים.

פרשנות נתוני הכבידה יכולה להיות איכותית וכמותית ומלווה בפרשנות גיאולוגית של התוצאות. עם פרשנות איכותית, בחירת החריגות מתבצעת חזותית או בשיטות סטטיסטיות. בפרשנות כמותית ומחושבת, נקבעים מיקומם של המוקדים (הקרנות על פני כדור הארץ) של עצמים היוצרים בצורה חריגה, עומק המרכזים, הצורות, הגדלים והצפיפות העודפת שלהם.

.3 יישום סקר כוח הכבידה

חקר כוח הכבידה משמש לפתרון מגוון רחב של בעיות הקשורות לחקר המבנה העמוק של כדור הארץ, לפחות המעטפת העליונה וקרום כדור הארץ, עם ייעוד טקטוני אזורי של יבשה ואוקיינוסים, חיפוש אחר מינרלים רבים, והמחקר של הסביבה הגיאולוגית.

חיפוש כוח הכבידה משמש גם לחיפוש וחקירה של מבני נפט, אגני פחם, עפרות ומינרלים לא מתכתיים.

לשקול תיאור קצרתחומי היישום הללו של חקר כוח הכבידה. חקר כוח הכבידה משמש כדי לחקור את מבני הנפט הבאים: כיפות מלח, קפלים אנטי-קלינליים, מבני קרעים, מבני פלטפורמה עם כיפות.

כיפות מלח הן הנוחות ביותר לחקירה, מכיוון שלמלח יש צפיפות נמוכה (ρ=2.1g/cm 3 ) בהשוואה לסלעים שמסביב ולמורדות חדים חדים. כיפות מלח הממוקמות באזור אוראל-אמבה, שקע הדנייפר-דונייצק ואזורים אחרים נבדלים על ידי חריגות שליליות עזות איזומטריות, שניתן להשתמש בהן כדי לשפוט לא רק את מיקומן וצורתן, אלא גם את עומקן.

קפלים אנטי-קלינליים נבדלים על ידי איזולינים מוארכים של חריגות לעתים קרובות יותר חיוביות, לעתים רחוקות יותר סימן שליליתלוי בצפיפות הסלעים השוכבים בליבת הקיפולים. הפרשנות של התוצאות היא איכותית, מדי פעם כמותית.

שדות נפט וגז רבים מוגבלים למסיבי שסע, אך חקר האחרון באמצעות כוח הכבידה הוא משימה קשה. לחקירה של אבני גיר בקע בין סלעי משקע טריגניים, נעשה שימוש בניתוח של חריגות אזוריות ומקומיות כאחד, ואבני גיר בקע נבדלות, ככלל, על ידי חריגות חיוביות.

חיפוש כבידה ברמת דיוק גבוהה משמש לחקר אופן הפעולה של שדות נפט וגז, כמו גם מתקני אחסון גז תת-קרקעיים. בקשר לחקר מרבצי פחם, נעשה שימוש בגרבימטריה הן לקביעת גבולות אגן הפחם והן לחיפוש ישיר אחר מרבצים בודדים ותפרי פחם, המאופיינים בצפיפות נמוכה (ρ≤2g/cm3).

חקר הכבידה משמש בשילוב עם שיטות גיאופיזיות אחרות לחקר עפרות ומינרלים לא מתכתיים, והוא משמש הן למיפוי וזיהוי בקנה מידה גדול של אזורים ומבנים טקטוניים המועדפים להתרחשות של מינרלים מסוימים, והן לחיפוש ישיר. וחיפוש מרבצים. לכן, חקר כוח הכבידה משמש בהצלחה לאיתורם.

3. השדה המגנטי של כדור הארץ

.1 על מקור השדה המגנטי של כדור הארץ

הם מנסים להסביר את מקור השדה המגנטי של כדור הארץ על ידי סיבות שונות הקשורות למבנה הפנימי של כדור הארץ. ההשערה האמינה והמקובלת ביותר המסבירה את המגנטיות של כדור הארץ היא ההשערה של זרמי מערבולת בליבה. השערה זו מבוססת על העובדה הגיאופיזית המבוססת כי בעומק של 2900 ק"מ מתחת למעטפת (הקונכייה) של כדור הארץ יש ליבה "נוזלית" בעלת מוליכות חשמלית גבוהה. בשל האפקט הג'ירומגנטי כביכול וסיבוב כדור הארץ במהלך היווצרותו, יכול היה להיווצר שדה מגנטי חלש מאוד. נוכחותם של אלקטרונים חופשיים בליבה וסיבוב כדור הארץ בשדה מגנטי כה חלש הובילו להשראת זרמי מערבולת בליבה. זרמים אלה, בתורם, יוצרים (מחדשים) שדה מגנטי, כפי שקורה בדינמות. עלייה בשדה המגנטי של כדור הארץ אמורה להביא לעלייה חדשה בזרימות המערבולת בליבה, והאחרונה - לעלייה בשדה המגנטי וכו'. תהליך התחדשות כזה נמשך עד לפיזור האנרגיה עקב צמיגות הליבה וההתנגדות החשמלית שלה לא מתוגמל על ידי אנרגיה נוספת של זרמי מערבולת וסיבות אחרות.

.2 מרכיבים עיקריים של השדה המגנטי

בכל נקודה על פני כדור הארץ קיים שדה מגנטי, אשר נקבע על ידי וקטור העוצמה הכולל T. מחט מגנטית תלויה ליד מרכז הכובד מותקנת לאורך הווקטור T. ההקרנה של וקטור זה על פני השטח האופקיים והכיוון האנכי, כמו גם הזוויות שנוצרות על ידי וקטור זה עם צירי הקואורדינטות, נקראות האלמנטים העיקריים של השדה המגנטי (איור 1).

אם הציר איקסמערכת קואורדינטות מלבנית כדי להצביע על הצפון הגיאוגרפי, הציר בְּ-- למזרח, והציר ז- במורד האנך, ואז ההקרנה של הווקטור T המלא על הציר זנקרא הרכיב האנכי ומסומן ב-z. ההקרנה של הווקטור T המלא על המישור האופקי נקראת הרכיב האופקי (H). הכיוון H עולה בקנה אחד עם המרידיאן המגנטי. הקרנה H על הציר איקסנקרא הרכיב הצפוני (או הדרומי); הקרנה של H על הציר yנקרא המרכיב המזרחי (המערבי). זווית בין ציר איקסורכיב ה' נקרא נטייה ומסומן ב-D. נהוג לראות בנטייה המזרחית חיובית, מערבית - שלילית. הזווית בין הווקטור T למישור האופקי נקראת נטייה והיא מסומנת ב-J. כאשר הקצה הצפוני של החץ מוטה כלפי מטה, הנטייה נקראת צפון (או חיובי), וכאשר הקצה הדרומי של החץ מוטה , זה נקרא דרום (או שלילי). היחס בין היסודות המתקבלים של השדה המגנטי של כדור הארץ בא לידי ביטוי באמצעות הנוסחאות:

ניתן לבטא את שבעת היסודות של השדה המגנטי של כדור הארץ במונחים של כל שלושה מרכיבים. בסקרים מגנטיים נמדדים רק רכיב שדה אחד או שניים (בדרך כלל Z, H או T).

אורז. 1. יסודות השדה המגנטי של כדור הארץ

התפלגות הערכים של יסודות השדה המגנטי על פני כדור הארץ מתוארת בדרך כלל בצורה של מפות קווי מתאר, כלומר. קווים המחברים נקודות עם ערכים שווים של פרמטר כזה או אחר. איזוליני נטייה נקראים איזוגונים, איזוליני נטייה הם איזולינים, איזולינים H או Z הם איזודינמיקה של H או Z. מפות נבנות ל-1 ביולי ונקראות מפות של עידן שנה כזו ואחרת. לדוגמה, איור 2 מציג מפה של עידן 1980.

אורז. 2החוזק הכולל של השדה המגנטי של כדור הארץ לתקופת 1980. איזולינים T נמשכים דרך 4 μT (מתוך ספרו של פ. שארמה "שיטות גיאופיזיות בגיאולוגיה אזורית")

3.3 חקר מגנטומטרי, או מגנטי

(בקיצור כ-magnetic exploration) היא שיטה גיאופיזית לפתרון בעיות גיאולוגיות המבוססת על חקר השדה המגנטי של כדור הארץ. תופעות מגנטיות ונוכחות שדה מגנטי ליד כדור הארץ היו ידועות לאנושות בימי קדם. בדיוק כמו לפני זמן רב, תופעות אלו שימשו אנשים לפעילויות מעשיות (למשל שימוש במצפן). מהמחצית השנייה של המאה התשע עשרה המדידה של עוצמת השדה המגנטי בוצעה כדי לחפש עפרות מגנטיות.

חיפוש מגנטי שונה משיטות אחרות של גיאופיזיקה בתפוקה הגבוהה ביותר (במיוחד חיפוש אווירומגנטי). חיפוש מגנטי הוא השיטה היעילה ביותר לחיפוש וחקירה של מרבצי עפרות ברזל.

.4 מגנטיזציה של סלעים ותכונותיהם המגנטיות

חריגות מגנטיות אזוריות ומקומיות תלויות בעוצמת מגנטיזציית הסלע J על ידי שדות מגנטיים מודרניים (מגנטיזציה מושרה J i) וגם עתיקים (מגנטיזציה רמננטית J r), כלומר. הוא סכום הווקטור J=J i +J r . המגנטיזציה המושרה של כל דגימת סלע היא J i =kT, כאשר k (kappa) היא הרגישות המגנטית שלו, ו-T הוא הווקטור המלא של השדה הגיאומגנטי הקבוע. עם זאת, אותה דגימה נושאת מידע על המגנטיזציה שהייתה קיימת בזמן היווצרות הסלע ושונתה בצורה מורכבת עד ימינו. זה נקרא שיורי (J r). יחד עם היחס Q=J r /J i, המגנטיזציה הרמננטית מאפיינת באופן כמותי את תכונת הסלע לשמור או לשנות את המגנטיזציה לאורך כל גילו, אולי מיליוני שנים רבות.

דוגמה לחומרים ועפרות שיש להם שדה מגנטי חזק גם כשהם מסוככים מהשדה המגנטי של כדור הארץ הם מגנטים מלאכותיים או דגימות טבעיות של מגנטיט, שבהם המגנטיזציה יציבה בגלל השאריות.

.5 יישום חיפוש מגנטי למיפוי, חיפוש וחקירה של מינרלים

החיפוש והחקירה של מרבצי עפרות ברזל הם משימה שנפתרת בצורה הטובה ביותר על ידי חיפוש מגנטי. המחקר מתחיל בסקרים אווירומגנטיים בקנה מידה של 1: 100,000. מרבצי עפרות ברזל נבדלים על ידי חריגות Z(T) אינטנסיביות מאוד (מאות ואלפי סולמות). פירוט חריגות מתבצע על ידי סקר קרקע. במקביל, מתבצעת לא רק פרשנות איכותית, אלא גם כמותית, כלומר. עומק ההתרחשות של מסות מגנטיות, מכה, טבילה, גודל שכבות נושאות ברזל, ולפעמים אפילו איכות העפרות נאמדות לפי עוצמת המגנטיזציה.

עפרות מגנטיט הן המועדפות ביותר לחקירה; מרבצי המטיט נבדלים על ידי חריגות פחות אינטנסיביות.

4. שדה אלקטרומגנטי של כדור הארץ

.1 שדות אלקטרומגנטיים

שדות אלקטרומגנטיים טבעיים משתנים כוללים שדות קוואזי-הרמוניים בתדר נמוך של טבע קוסמי (הם נקראים מגנטוטלורי) ואטמוספריים (סופת רעמים) ("טלוריקים" ו"אטמוספירה").

מקורם של שדות מגנטוטלוריים מוסבר בהשפעה על היונוספירה של כדור הארץ של זרם של חלקיקים טעונים הנשלחים מהחלל (בעיקר קרינה גופנית מהשמש). שינויים תקופתיים (11 שנים), שנתיים ויומיים של השדה המגנטי של כדור הארץ וסופות מגנטיות הנגרמות על ידי פעילות שונה של השמש ורוח השמש יוצרים הפרעות במגנטוספירה וביונוספירה. כתוצאה מהאינדוקציה בכדור הארץ נוצרים שדות מגנטוטלוריים. באופן כללי, שדות אלה הם בתדר אינפרא-נמוך (מ-10 -5 עד 10 הרץ). התיאוריה מראה שבתדרים כאלה אפקט העור חלש, ולכן שדות מגנטוטלוריים חודרים לכדור הארץ לעומקים של עשרות וכמה מאות קילומטרים. הכי יציב, כל הזמן ובכל מקום קיים בבוקר ו שעות היום, במיוחד בקיץ ובשנים של פעילות סולארית מוגברת, ישנן תנודות קצרות-תקופות (SOC) עם פרק זמן של כמה עד מאה שניות. שדות של תקופות אחרות נצפים בתדירות נמוכה יותר.

הפרמטרים הנמדדים הם הרכיבים החשמליים (E x ; E y) והמגנטיים (H x ; H y ; H z) של עוצמת השדה המגנטוטלורי. האמפליטודות והפאזות שלהם תלויים, מצד אחד, בעוצמת השונות של השדות הטלוריים והגיאומגנטיים, ומצד שני, בהתנגדות החשמלית של הסלעים המרכיבים את הקטע הגיאואלקטרי.

מהרכיבים החשמליים והמגנטיים הנמדדים הניצבים זה לזה, ניתן לחשב rho של חצי מרחב הומוגנית (שדה נורמלי) באמצעות הנוסחה הבאה המתקבלת בתורת החקר החשמלי:

ρ=αT*(E x /H g) 2

כאשר T הוא תקופת התנודה, α הוא גורם הממד. זה שווה ל-0.2 אם T נמדד ב-s, E x בmV/km, H בננוטסלה (nT), ρ באוהם*m. על מדיום לא-הומוגני, ההתנגדות המתקבלת בנוסחה זו נקראת התנגדות לכאורה (KS או ρ z).

מקורם של שדות טבעיים משתנים בעלי טבע אטמוספרי קשור לפעילות סופות רעמים. עם כל פגיעת ברק בכדור הארץ (על פני כל פני כדור הארץ, בממוצע, מספר הברקים בכל שנייה הוא כ-100), מתרגש דופק אלקטרומגנטי המתפשט למרחקים ארוכים. באופן כללי, בהשפעת סופות רעמים בחלקים העליונים של כדור הארץ, יש תמיד ובכל מקום שדה סופות רעמים חלש, הנקרא רעש. הוא מורכב מפולסים (רכבות) החוזרים על עצמם מעת לעת בעלי אופי מעין-סינוסואידי עם תדרים רווחים מ-10 הרץ עד 10 קילו-הרץ ועוצמת רכיבים חשמליים בשברים של mV/m.

הרמה הממוצעת של השדה ה"אטמוספרי" נתונה לשונות יומיים ועונתיים ניכרים; וקטורי העוצמה של הרכיבים החשמליים (E) והמגנטיים (H) אינם נשארים קבועים באמפליטודה ובכיוון. עם זאת, רמת המתח הממוצעת (E cf, H cf) על פני תקופה של עשר שניות תלויה בהתנגדות החשמלית של שכבות הקטע הגיאואלקטרי המנוטרות. לפיכך, הפרמטרים הנמדדים של "אטמוספירה" הם מרכיבים שונים של E cf ו-H cf.

4.2 תכונות אלקטרומגנטיות של סלעים

התכונות האלקטרומגנטיות העיקריות של סלעים כוללות: התנגדות חשמלית (ρ), פעילות אלקטרוכימית (α), יכולת קיטוב (ƞ), חדירות דיאלקטרית (ɛ) ומגנטית (µ). הפרמטרים ρ, ɛ, µ, כמו גם תדירות השדה, קובעים את מקדם הקליטה של ​​השדה על ידי המדיום.

4.3 אינטליגנציה אלקטרומגנטית

(ליתר דיוק, חקר אלקטרומגנטי) משלב שיטות פיזיקליות לחקר הגיאוספרות של כדור הארץ, חיפוש וחקירה של מינרלים, המבוססות על חקר שדות חשמליים ואלקטרומגנטיים הקיימים בכדור הארץ בשל תהליכים קוסמיים, אטמוספריים, פיסיקליים וכימיים טבעיים. , או שנוצרו באופן מלאכותי.

המאפיינים האלקטרומגנטיים של מדיה גיאולוגית, מדיה מארחת, שכבות, אובייקטים, כמו גם הפרמטרים הגיאומטריים של האחרונים משמשים כבסיס לבניית קטעים גיאואלקטריים. קטע גיאואלקטרי על פני חצי חלל שהוא הומוגני מבחינת תכונה אלקטרומגנטית כזו או אחרת נקרא בדרך כלל נורמלי, ומעל לא-הומוגנית - אנומלי. חקר חשמל מבוסס על זיהוי חריגות.

בשל מגוון השדות בהם נעשה שימוש, ספקטרום התדר-זמן שלהם, תכונות אלקטרומגנטיות של סלעים, חקר חשמלי שונה משיטות גיאופיזיות אחרות במספר רב של שיטות (מעל 50). לפי טבעם הפיזי, ניתן לקבץ אותם לשיטות של שדה אלקטרומגנטי טבעי לסירוגין, קיטוב (גיאו-אלקטרוכימי), התנגדות, תדר נמוך אינדוקטיבי, תדר גבוה, מיקרוגל, ביו-גיאופיזי.

4.4 תכונות השימוש באלקטרומגנטיות צלילים

למרות העובדה שכל שיטות הקול האלקטרומגנטי מיועדות לנתיחה של מדיה מרובדת אופקית ועדינה, היכולות הגיאולוגיות שלהן שונות ותלויות בעיקר בעומק המוקרן ובמשימות שיש לפתור.

בעזרת צלילים אלקטרומגנטיים נפתרות המשימות הבאות:

ü קביעת העובי וההרכב של כיסוי ומשקעים ראשוניים, עומק היסוד, שהוא חשוב מאוד למיפוי נפחי מבני-גיאולוגי;

ü הערכת פרמטרים גיאומטריים ומאפיינים פיסיקליים של מסבי סלע בעלי עניין רב למיפוי הנדסי-גיאולוגי, פרמפרוסט-קרחוני, הידרוגיאולוגי;

ü לחפש מאגר, ככלל, מינרלים לא מתכתיים. במחקרי מבנים ביבשה ובים לעומקים של 5 - 10 ק"מ.

5. מסקנה

על בסיס החומר הנחקר, ניתן להסיק כי השדות הגיאופיזיים של כדור הארץ נמצאים בשימוש נרחב בחקר המבנה הגיאולוגי של חלקים בודדים של קרום כדור הארץ, חיפוש וחקירה של מרבצי מינרלים.

6. הפניות

1. שיטות מחקר גיאופיזיות / אד. ו.ק. חמלבסקי. - מ.: נדרה, 1988.

שיטות גיאופיזיות למחקר בארות. מדריך לגיאופיזיקה. - מ.: נדרה, 1883.

Bondarenko V.M., Demura G.V., Larionov A.M. קורס כללי של שיטות חקירה גיאופיזיות. - מ.: נדרה, 1986.

חקר כוח הכבידה. מדריך לגיאופיזיקה. - מ.: נדרה, 1990.

חיפוש מגנטי. מדריך לגיאופיזיקה. - מ.: נדרה, 1990.

חיפוש סיסמי. מדריך לגיאופיזיקה בשני ספרים. - מ.: נדרה, 1990.

חקר חשמל. מדריך לגיאופיזיקה בשני ספרים. - מ.: נדרה, 1989.

Sharma P. שיטות גיאופיזיות בגיאולוגיה אזורית. - מ.: מיר, 1989.

גֵאוֹלוֹגִיָה. ליתולוגיה. הנושא והמטלות של מדעים אלה.

גיאולוגיה היא מדע כדור הארץ. ליתולוגיה היא המדע החוקר סלעי משקע. פטרוגרפיה הוא מדע החוקר ג.פ. המשימות העיקריות של המחקר הליתולוגי הן: 1) חקר התכונות והסדירות של התפוצה המרחבית של סלעי משקע על פני כדור הארץ; 2) בהתבסס על הדפוסים שזוהו, החיפוש אחר מרבצי מינרלים הקשורים גנטית, פרגנטית ומרחבית לסלעי משקע. משימת הגיאולוגיה היא רצף האירועים הגיאולוגיים.

השקפות מודרניות על מקור היקום, מערכת השמש וכדור הארץ בו.

היקום שאנו צופים בו כעת מכיל רק 1/9 מהחומר שממנו, על פי חישובים, צריכה להיווצר מסת היקום. כתוצאה מכך, 8/9 ממסת החומר שלו מוסתרים מאיתנו. הצורה הניתנת לצפייה של היקום הופיעה לפני כ-20 מיליארד שנה.

תיאוריות: 1. "ריצה" של גלקסיות וצביריהן. ההוכחה לתופעה זו קשורה לאפקט הדופלר הידוע מהפיזיקה, המורכב מהעובדה שקווי הקליטה הספקטרליים בספקטרום הנצפים של עצם המתרחק מאיתנו מוזזים תמיד לצד האדום, ומתקרבים ל- כָּחוֹל. 2. קרינת שריד. ארנו פנזיאס ורוברט ווילסון באמצעות אנטנת צופר גילו את הרקע קרינה אלקטרומגנטיתבאורך גל של 7.35 ס"מ, זהה לכל הכיוונים ואינו תלוי בשעה ביום. קרינה זו מקבילה לקרינה של גוף שחור לחלוטין עם T~2.75K. 3. תרכובת כימיתהיקום הוא ¾ מימן ו¼ הליום במסה. כל שאר האלמנטים אינם עולים אפילו על 1% בהרכב היקום. בפרופורציה הזו 3:1 H 2 ו-He נוצרו ממש בדקות הראשונות של המפץ הגדול.

הצורה והממדים של כדור הארץ (גיאואיד, אליפסואיד תלת-צירי).

לכדור הארץ יש צורה של אליפסואיד דו-צירי. דחיסה ראשונה בקטבים. הדחיסה השנייה היא משוונית. אורכו של קו המשווה הוא 40,075 ק"מ; רדיוס 6377 ק"מ; משקל 5.9737*. הגיאואיד הוא משטח דמיוני כלשהו שאליו מכוון כוח הכבידה בניצב.

שדות גיאופיזיים של כדור הארץ (כבידה, מגנטי, חשמלי, תרמי); המקור שלהם.

שדה הכבידה של כדור הארץ הוא שדה הכבידה הנגרם מכוח הכבידה של כדור הארץ והכוח הצנטריפוגלי הנגרם מסיבובו היומיומי. הוא מאופיין בחלוקה מרחבית של כוח המשיכה ופוטנציאל הכבידה.

השדה המגנטי של כדור הארץ הוא שדה מגנטי שנוצר על ידי זרמים בחלק הנוזלי של הליבה. הקטבים המגנטיים אינם עולים בקנה אחד עם אלה הגיאוגרפיים לא בסימנים ולא בקואורדינטות. סחיפה של הקטבים המגנטיים מתרחשת לאורך ההיסטוריה הגיאולוגית של כדור הארץ. נטייה מגנטית היא הזווית בין כיוון המחט המגנטית לכיוון המרידיאן הגיאוגרפי. נטייה מגנטית - הזווית שבה החץ סוטה בהשפעת השדה המגנטי של כדור הארץ במישור האנכי. בחצי הכדור הצפוני סוטה קצה החץ המורה צפונה כלפי מטה, בחצי הכדור הדרומי - כלפי מעלה. סוגי שדות מגנטיים: נורמלי, משתנה, חריג.

שדה חשמלי של כדור הארץ. היונוספירה תחת פעולת שדה הקרינה של השמש רוכשת מטען חיובי. שכבות ביניים m / y lithosphere (-) ו ionosphere (+) - מבודד. לכן, סופות רעמים מתעוררות ופוגעות מלמעלה למטה (מ+ עד -).

שדה תרמי של כדור הארץ. מקורות: 1) חום המתקבל מהשמש; 2) חום מבטן כדור הארץ (זרימת חום); 3) ריקבון רדיואקטיבי; 4) גאות ושפל; 5) תנועה של צלחות. השיפוע הגיאותרמי הוא כמה הטמפרטורה עולה במהלך צלילה ליחידת מרחק (מ'). המדרגה הגיאותרמית היא המרחק שיש להוריד כדי שהטמפרטורה תעלה ב-. חגורת הקביעות של הטמפרטורה היא העומק שבו הטמפרטורה שווה לממוצע השנתי (הקבוע).

השדה המגנטי של כדור הארץ. כל מי שהשתמש במצפן יודע שלא משנה כמה חץ תלוי בחופשיות סוטה מכיוונו המקורי, הוא תמיד יחזור אליו. זה אומר שב מעטפה גיאוגרפיתובמרחב הקרוב לכדור הארץ יש שדה מגנטי, שבכל נקודה שלו מחט המצפן תהיה מקבילה לקווי הכוח המגנטיים. במקרה זה, קצה אחד של החץ מצביע על הקוטב המגנטי הצפוני, והשני לדרום.

כדור הארץ הוא מגנט גדול עם שדה מגנטי סביבו. אזור המרחב הקרוב לכדור הארץ תכונות גשמיותאשר נקבע על ידי השדה המגנטי של כדור הארץ והאינטראקציה שלו עם זרימות חלקיקים קוסמיים נקראת המגנטוספירה. גבולו החיצוני, המגנטופאוזה (ברוחב של כ-200 ק"מ), ממוקם בצד היום בגובה של 10-14 רדיוסי כדור הארץ (המגנטוספירה נדחסת בהשפעת רוח השמש), ומצד הלילה היא משתרעת עד גובה של 900-1000 רדיוסי כדור הארץ (המגנטוספירה מוארכת, ויוצרת "זנב"). עם המרחק מפני השטח של כדור הארץ, חוסר ההומוגניות של המגנטוספרה מוחלקת, עוצמתה נחלשת, ומחוץ למגנטופוזה, השדה המגנטי של כדור הארץ מאבד את היכולת ללכוד חלקיקים טעונים. בשל קיומה של המגנטוספרה, המחט המגנטית של המצפן מכוונת לכיוון קווי הכוח המגנטיים. המעגל הגדול במישור שבו נמצאת המחט המגנטית של המצפן נקרא מרידיאן מגנטינקודה נתונה. מרידיאנים מגנטיים אינם יוצרים רשת קבועה על פני כדור הארץ ומתכנסים בשתי נקודות הנקראות קטבים מגנטיים.הם אינם עולים בקנה אחד עם הקטבים הגיאוגרפיים ולאט לאט משנים את מיקומם, "נסחפים" במהירות של 7 - 8 ק"מ לשנה. אז, בשנת 1950, לקוטב המגנטי הצפוני היו קואורדינטות של 72 מעלות N. קו רוחב, 96° W D., והדרומי - 70 מעלות צלזיוס. קו רוחב, 150° W ד.; בשנת 1970, בהתאמה, 75° 42 "N, 101 כ-30" W. ו-65 ° 30 "S, 140 ° 18" W, בשנת 1985 - 77 בערך 36 / N ו-102 o 48 / W, והדרומי - 65 o 06 / S. ו-139 בערך מזרח.

הקטבים המגנטיים אינם נקודות אנטי-פודליות. הראשון מהם זז לכיוון הקוטב הצפוני, השני - לכיוון אוסטרליה. צפוי שבסביבות שנת 2185 הקטבים המגנטיים והגיאוגרפיים בחצי הכדור הצפוני יהיו באותה נקודה.

השדה המגנטי של כדור הארץ מאופיין בשלושה יסודות של מגנטיות יבשתית: נטייה מגנטית, נטייה מגנטית ועוצמה.

נטייה מגנטית- הזווית בין כיוון הצפון האמיתי, כלומר המרידיאן הגיאוגרפי, לבין כיוון הקצה הצפוני של המחט המגנטית. הנטייה המגנטית היא מזרח ומערב. כאשר הקצה הצפוני (הכחול) של המחט המגנטית של המצפן סוטה ממזרח למרידיאן הגיאוגרפי, הנטייה נקראת מזרחיויש לו סימן פלוס (חיובי), עם סטייה מערבה - מערביתויש לו סימן מינוס (שלילי). יש לציין נטייה מגנטית על כולם מפות טופוגרפיות. לדוגמה, הנטייה המגנטית של מוסקבה היא בערך +8°. כדי לגלות את כיוון המרידיאן הגיאוגרפי, יש צורך לספור 8 מעלות מכיוון הקצה הצפוני של המחט המגנטית של המצפן למערב (נגד כיוון השעון). במקרה זה, הקצה הכחול של מחט המצפן יציין את כיוון הצפון. קווים של אותה נטייה מגנטית נקראים איזוגונים.ערכם משתנה מ-0° ל-±180°. האיזוגון האפס נקרא קו ייסורים.הוא מפריד בין אזורי הנטייה המזרחית והמערבית, ועובר דרך שני הקטבים הגיאוגרפיים והן המגנטיים. עליו מצביעות מחטי המצפן על הקטבים הגיאוגרפיים, שכן המרידיאנים הגיאוגרפיים והמגנטיים חופפים.

נטייה מגנטית- הזווית בין המישור האופקי למחט המגנטית התלויה בחופשיות על הציר האופקי. הוא חיובי בחצי הכדור הגאומגנטי הצפוני ושלילי בדרום. הנטייה המגנטית משתנה בין 0° ל-±90°. בקטבים המגנטיים, זה שווה ל-+90 מעלות ו-90 מעלות, כך שהמחט המגנטית של המצפן תופסת מיקום אנכי: בחצי הכדור הצפוני, הקצה הכחול של החץ מופנה כלפי מטה (+90 מעלות), ב חצי הכדור הדרומי - אדום (-90 מעלות). קטבים מגנטיים מוגדרים כנקודות עם נטייה של ±90°. קווים המחברים נקודות עם אותה נטייה מגנטית נקראים איזוקינים.אפס איזוקלין - קו המשווה מגנטי- עובר בערך לאורך קו המשווה הגיאוגרפי: קצת דרומה - בחצי הכדור המערבי, קצת צפונה - בחצי הכדור המזרחי. הוא מחלק את כדור הארץ לשתי חצאי כדור גאומגנטי.

עוצמת השדה המגנטי מאופיינת מתח.ערכו עולה מקו המשווה המגנטי לקטבים. בחצי הכדור הצפוני הוא גדול יותר מאשר בדרום, ובכלל, עתודות האנרגיה של המגנטוספרה הן עצומות. באזורים מסוימים של כדור הארץ, עוצמתו של השדה המגנטי האמיתי, עקב חוסר ההומוגניות של המבנה הפנימי של כדור הארץ, שונה מהשדה הרגיל (התיאורטי), כלומר זה שהיה לכדור הארץ אילו היה שדה אחיד. כדור ממוגנט. סטיות אלו נקראות חריגות מגנטיות.אנומליות גדולות בעולם נצפות במזרח סיביר, באזור איי סונדה וכו'; קורסק, קריבוי רוג וכו' הם אזוריים, ויש הרבה מקומיים.

השדה המגנטי של כדור הארץ מורכב משני שדות מגנטיים ממקור שונה - קבוע ומשתנה. המרכיב העיקרי הוא שדה קבוע (99% בגודלו). היווצרותו נובעת מתהליכים דינמיים בליבת כדור הארץ. השדה הקבוע יציב פחות או יותר, וטבועות בו תנודות קבועות - יומיות, שנתיות, חילוניות. שדה משתנה(1% בעוצמה) נגרמת מסיבות חיצוניות - השפעת רוח השמש והזרמים החשמליים הנלווים למגנטוספירה ובאטמוספרה העליונה. הם גורמים, ככלל, להפרעות חדות לא תקופתיות של כל האלמנטים של מגנטיות יבשתית, כלומר. סערות מגנטיות,אשר מלווים באאורורות, הידרדרות תקשורת הרדיו על גלים קצרים, הפרעות רדיו, הידרדרות ברווחתם של אנשים וכו'. למרות אי סדר מסוים, סופות מגנטיות מתעצמות באביב ובסתיו, נחלשות בקיץ ובחורף.

המשמעות של המגנטוספרה גדולה במיוחד. הוא מבצע תפקיד בידוד לקרינת השמש הגופנית, רוח השמש זורמת סביבו. אז המגנטוספרה היא "מחסום השריון" הבלתי נראה העיקרי של הפלנטה. עם זאת, כמות קטנה של פלזמה סולארית מחוף הים באזורי הקוטב מחלחלת אל המגנטוספרה, ולאחר מכן אל השכבות העליונות של האטמוספירה - מה שנקרא יונוספירהעד גבהים של 80-100 ק"מ. עבור כל החלקיקים הטעונים שדלפו, המגנטוספרה מתגלה כסוג של מלכודת. ברגע בו, חלקיקים טעונים נעים לאורך מסלולים סגורים לאורך קווי שדה מגנטי, נוצרים חגורות קרינה:פנימי (פרוטון) עם הריכוז המרבי של חלקיקים בגובה של 3 - 4 אלף ק"מ מעל קו המשווה וחיצוני (אלקטרוני) - בגובה של כ-22 אלף ק"מ. לפיכך, המגנטוספירה היא ה"מטרייה המגנטית" שלנו. מעביר לכדור הארץ את האנרגיה הזוהרת של השמש בעלת הטבע האלקטרומגנטי, הוא מעכב קרינה גופנית, מגן על המעטפת הגיאוגרפית וכל היצורים החיים מפני מוות.

חומרים סטטיסטיים רפואיים וביולוגיים (תדירות התקפות קרדיווסקולריות בבני אדם, תפוצה מחלות מדבקות, פציעות בעבודה, תאונות בדרכים וכו') מעידות על הקשר של התופעות המפורטות עם שינויים בשדה המגנטי של כדור הארץ.

כאשר לומדים שדות מגנטיים טבעיים, אין לשכוח שדות אלקטרומגנטיים מלאכותיים שנוצרו על ידי מתקנים תעשייתיים, מרכזי טלוויזיה, קווי מתח ועוד. מנגנון הפעולה של שדות מגנטיים על עצמים ביולוגיים הוא תופעה מורכבת מאוד, ופענוחו הוא עניין של העתיד. סערות מגנטיות משפיעות גם על מערכות טכניות – אנרגיה, צינורות וכדומה, בהן מתרחשים עומסי יתר.

השדה המגנטי של כדור הארץ מסייע לסקר מסיבות, ספינות, צוללות, מטוסים ותיירים לנווט בחלל. כאשר משתמשים במצפן לקביעת צדדי האופק, חובה לתקן את הנטייה המגנטית. ספינות משתמשות כעת ב-gyrocompasses, אשר מציגות מיד את כיוון המרידיאן הגיאוגרפי. על ידי שינויים מסוימים בשדה המגנטי, ניתן לחזות מראש את התקרבותה של סערה מגנטית, דבר שחשוב לדעת עבור אנשי אותות, קברניטי ספינות ומומחים אחרים שעמם מתבצעת תקשורת מיקום, כמו גם עבור רופאים. חריגות מגנטיות מקומיות מצביעות על מרבצים של מינרלים עפרות ברזל, ולכן נעשה שימוש נרחב בשיטות חיפוש מגנומטריות לחיפוש אחריהם.

מבנה השדה המגנטי של כדור הארץ משתנה בהתאם לקו הרוחב. ישנם שלושה אזורי רוחב בכל חצי כדור.

1. אזור משווני (25° N - 25° S), מאופיין בחדירה נמוכה של פרוטונים עתירי אנרגיה לאטמוספירה של כדור הארץ. המחסום בפניהם נוצר על ידי קווי כוח מגנטיים, שעוברים כאן כמעט במקביל לפני השטח של כדור הארץ והופכים בלתי חדירים עבור חלקיקי הקוסמוס.

2. אזור קווי הרוחב הממוזגים (30° N ו-55° S), המאופיין בעלייה בעוצמת הזרימות. בכיוון הקטבים, חדירות השדה המגנטי עולה.

3. האזור שמעל לאזורי הקוטב של כדור הארץ. כאן, קווי השדה המגנטי הם פחות או יותר מאונכים לפני השטח של כדור הארץ ויוצרים תצורה בצורת משפך. דרכם, חלק מרוח השמש מצד היום חודר לתוך המגנטוספרה, ולאחר מכן לאטמוספירה העליונה. חלקיקים מזנב המגנטוספרה ממהרים לכאן במהלך סערות מגנטיות, ומגיעים לגבולות האטמוספירה העליונה בקווי הרוחב הגבוהים של חצי הכדור הצפוני והדרומי. החלקיקים הטעונים האלה הם שגורמים כאן לאוראורות.

השדה המגנטי הופך למכשול העיקרי לחדירה לתוך המעטפת הגיאוגרפית של הקרינה הגופנית של השמש, אשר מזיקה לחומר חי. במקביל, המגנטוספרה מעבירה קרני רנטגן וקרני אולטרה סגול, גלי רדיו ואנרגיית קרינה אל פני כדור הארץ, המשמשים כמקור בסיס חום ואנרגיה עיקרי לתהליכים המתרחשים במעטפת הגיאוגרפית. קשרים בין פונקציות שונות של צמחים ובעלי חיים בהתאם לכיוון שלהם בשדה מגנטי הוכחו בניסוי. ניסויים חוזרים ונשנים בצמחי תרבות ובר הראו כי מיקומו המיוחד של עובר הזרע ביחס לכיוון השדה הגאומגנטי משפיע על קצב הגדילה והכיוון של השורשים בעתיד. תופעה זו בעולם האורגני של כדור הארץ נקראת מגנטוטרופיזם. קבוצות שונות של צמחים מגיבות באופן שונה לשינויים בעוצמת השדה הגיאומגנטי. זרעים של חלקם, כאשר הם מוגנים ממנו באופן מלאכותי, יוצרים יותר שורשים של ניצני צמיחה, בעוד שבאחרים, למשל, עצי מחט, במקרה זה תקופת הרדומה מתארכת, הנביטה פוחתת, ספיגת החמצן פוחתת ותכולת החומר היבש יורדת ב- ממוצע של 30%. עובדות מהימנות רבות הצטברו על הרגישות הגבוהה לשדות מגנטיים של חרקים, ציפורים, דגים, רכיכות, תולעים ואפילו אצות.

שדה הכבידה של כדור הארץהוא שדה הכבידה. כוח הכבידה פועל בכל מקום על פני כדור הארץ ומופנה לאורך קו אנך אל פני השטח של הגיאואיד, פוחת בגודלו מהקטבים לקו המשווה. לכדור הארץ היה שדה כבידה רגילבתנאי שיש בו דמות של אליפסואיד של מהפכה ופיזור אחיד של מסות בתוכו. עם זאת, כדור הארץ אינו גוף כזה. ההבדל בין עוצמת שדה הכבידה האמיתי לשדה התיאורטי (הרגיל) נקרא אנומליה של כוח הכבידה.חריגות אלו נגרמות הן על ידי הרכב חומרים וצפיפות שונה של סלעים, והן מאי אחידות גלוי של פני כדור הארץ. עם זאת, הרים לא תמיד גורמים לעלייה בכוח המשיכה (אנומליה חיובית), ושקעים אוקיינוסים - החיסרון שלהם (אנומליה שלילית). מצב זה מוסבר איזוסטזי(מיוונית. isostasios- שווה במשקל) - על ידי איזון האופקים העליונים המוצקים והקלים יחסית של כדור הארץ על המעטפת העליונה הכבדה יותר, שנמצאת במצב פלסטי בשכבה אסתנוספרה.על פי תפיסות גיאופיזיות מודרניות, בבטן כדור הארץ בעומק מסוים (עומק פיצוי) יש התפשטות אופקית של מסות תת-קרמיות של חומר ממקומות של עודף שלהם על פני השטח (בצורת הרים וכו') עד הפריפריה והשוואת הלחץ של השכבות שמעל. קיומם של זרמים אסתנוספריים הוא תנאי הכרחי לשיווי משקל איזוסטטי של קרום כדור הארץ.

עם הופעת עומס קרחוני או היעלמותו באזורי הקרחונים העתיקים והמודרניים, מופר גם שיווי המשקל האיזוסטטי. עם עלייה במסת הקרח על יריעות הקרח, קרום כדור הארץ צונח, וכאשר הקרח נמס, הוא עולה. תנועות אנכיות כאלה של קרום כדור הארץ נקראות glacioisostasia(מ-lat. קרחונים- קרח). שקיעה קרחונית בולטת ביותר מתחת לחלקים המרכזיים של יריעות קרח מודרניות - אנטארקטיקה וגרינלנד, שבהן מצע הקרחונים במקומות כפוף מתחת לפני הים. התרוממות רוח חזקה במיוחד באזורים שהשתחררו לאחרונה מקרח יבשתי (לדוגמה, בסקנדינביה, קנדה), שם ערכם הכולל לזמן שלאחר הקרח מגיע לכמה עשרות מטרים. שיעורי התרוממות רוח מודרניים, על פי מדידות אינסטרומנטליות, מגיעים עד ל-1 מ' למאה במקומות, למשל, בחוף השוודי של מפרץ בוטניה.

ערך כוח המשיכה גדול במיוחד. הוא מגדיר את הדמות האמיתית של כדור הארץ - הגיאואיד. זרמים תת-קרקעיים באסתנוספירה גורמים לעיוותים טקטוניים ולתנועות של לוחות ליתוספריים, ויוצרים צורות יבשות גדולות של כדור הארץ. כוח הכבידה קובע את תהליכי היווצרות תבליט הכבידה: שחיקה, מפולות, מפולות, מפולות, זרימות בוץ, תנועת קרחונים בהרים וכו'. כוח הכבידה קובע את הגובה המרבי של הרים על פני כדור הארץ. הוא מחזיק את האטמוספירה ואת ההידרוספירה, הוא נתון לתנועה של מסות אוויר ומים. כוח הכבידה עוזר לבני אדם ולבעלי חיים רבים לשמור על עמדה זקופה. גיאוטרופיזם- תנועות צמיחה של איברי צמחים בהשפעת כוח הכבידה - קובעת את הכיוון האנכי של הגבעולים והשורש הראשוני. לא בכדי הביולוגיה הגרביטציונית, שקמה בעידן שבו האדם החל להתיישב בעולם ללא כוח משיכה – החלל, כוללת צמחים בין אובייקטי הניסוי שלו. יש לקחת בחשבון את כוח הכבידה כשבוחנים ממש את כל התהליכים במעטפת הגיאוגרפית. מבלי לקחת בחשבון את כוח המשיכה, אי אפשר לחשב את הנתונים הראשוניים עבור שיגורי רקטות ו חלליות, חקר גרבימטרי של מינרלים עפרות ומבנים נושאי נפט וגז בלתי אפשרי.