Где находится магнитный полюс земли: Северный полюс Земли смещается из-за деятельности человека

Северный полюс Земли смещается из-за деятельности человека

Учёные из Академии наук Китая выяснили, что человеческая деятельность незримо влияет даже на положение земной оси.

Звучит удивительно и даже невероятно, однако исследователи пришли к выводу, что быстрое таяние арктических льдов стало причиной ускоренного смещения северного магнитного полюса Земли.

Отметим, что расположение северного и южного магнитных полюсов планеты изменчиво. Это не какие-то статичные точки на карте. В этом смысле не стоит путать северный магнитный полюс и географический Северный полюс Земли.

Это важное уточнение, потому что небольшое смещение магнитного полюса – нормальное и совсем не катастрофическое явление. В истории Земли неоднократно случалась даже инверсия полюсов: событие, когда магнитные полюса полностью меняются местами.

До середины 90-х годов XX века северный магнитный полюс понемногу дрейфовал в южном направлении. Однако в 1995 году учёные заметили, что полюс начал смещаться на восток, условно говоря, «переезжая» с территории Канады в Россию.

Также с годами начала сильно расти скорость его движения: средняя скорость дрейфа полюса в 1995-2020 годах стала выше в 17 раз по сравнению с периодом 1981-1995 годов.

В новом исследовании, опубликованном в научном журнале Geophysical Research Letters, учёные делают вывод, что причиной перемещения северного магнитного полюса Земли на восток стало… перераспределение водной массы от тающих ледников.

Если представить, что Земля вращается вокруг своей оси подобно волчку, то смещение её центра тяжести вызовет и изменение оси вращения. Перераспределение тяжести водной массы запускает именно такой процесс.

Исследователи использовали данные совместной спутниковой миссии NASA и Германского центра авиации и космонавтики GRACE. Эта миссия собирала информацию о распределении массы на планете, измеряя изменения гравитации в разных её частях.

Предыдущие исследования дрейфа полюсов, основанные на данных миссии GRACE, выявили, что одной из его причин могут быть изменения во внешнем ядре Земли, состоящем из жидкого железа и никеля. Другие зафиксированные сдвиги в распределении массы были частично вызваны изменениями в запасах воды на Земле, кроме подземных вод включающих также замёрзшую воду в ледниках.

Эти изменения вызваны не только таянием льдов, но и промышленным выкачиванием грунтовых вод. Исследователи предположили, что именно эти антропогенные (вызванные человеком) изменения были одной из причин перемены направления и скорости дрейфа северного магнитного полюса.

Используя данные о таянии ледников и масштабах выкачивания грунтовых вод, исследователи рассчитали, как менялось распределение воды на Земле до начала миссии GRACE. Таким образом они выяснили, что причиной дрейфа полюса является не только потеря воды в арктическом регионе, но и истощение её запасов в других регионах.

Конечно, эти изменения в земной оси не влияют на нашу повседневную жизнь. Учёные говорят, что это может изменить продолжительность дня, но разве что на незаметные для нас миллисекунды.

Главной проблемой, к которой хотели бы привлечь внимание исследователи, является масштабное и не всегда контролируемое использование человеком земных запасов воды. Даже если выкачивание грунтовых вод происходит в Техасе или Индии, в масштабах планеты это влияет даже на движение северного магнитного полюса.

Напомним, ранее мы писали о том, что на вращение Земли влияли древние микробы.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим«.

Северный магнитный полюс Земли смещается к Сибири | Политика и общество: анализ событий в Европе, России, мире | DW

Глубоко под мантией Земли, в самом ядре, протекают процессы, определяющие магнитное поле нашей планеты. И хотя стрелка компаса вроде бы по-прежнему указывает то же направление, что и много лет назад, значительно более чувствительные приборы свидетельствуют о том, что магнитные полюса Земли в последнее время явно смещаются, а параметры поля претерпевают весьма существенные изменения. Особо пристальный интерес вызывает у учёных стремительная динамика этих изменений. Недавно в Ганновере состоялась ежегодная сессия Немецкого физического общества, на которой результаты геомагнитных наблюдений подверглись детальному обсуждению.

Итоги работы немецкого спутника

Вот уже почти два года на околоземной космической орбите высотой в 400 километров находится немецкий исследовательский спутник CHAMP (Challenging Minisatellite Payload). Одна из его задач состоит в постоянном измерении значения и направления вектора напряжённости магнитного поля Земли. Информация, полученная с помощью спутника, повергла геофизиков в изрядное изумление. Как сообщает побывавший на сессии журналист Фолькер Мразек (Volker Mrasek), обнаружилось, что напряжённость магнитного поля Земли в целом убывает, причём это происходит гораздо быстрее, чем полагали учёные. В частности, за последние 20 лет напряжённость геомагнитного поля уменьшилась в среднем на 1,7 процента – эта цифра в 10 раз превышает расчётную. Следует также отметить, что в географическом отношении эти изменения – учёные называют их вариациями – происходят крайне неравномерно. Так, в Европе напряжённость геомагнитного поля вопреки общей тенденции даже слегка увеличилась, зато в ряде других регионов мира – например, в южной части Атлантического океана и в районе Карибских островов, – уменьшилась очень значительно – на 10 процентов.

Ранее учёные считали, что такие процессы вообще не могут протекать со столь умопомрачительной – по геофизическим меркам – скоростью. Но это ещё не всё.

Северный магнитный полюс смещается на территорию России

Второе удивительное наблюдение, сделанное геофизиками, касается северной полярной области Земли. Оказалось, что северный магнитный полюс, ещё недавно располагавшийся под арктическими паковыми льдами в Канаде, сейчас смещается дальше на север, через географический северный полюс, на территорию России. Удивление вызывает, впрочем, не сам по себе процесс такого смещения – в этом-то как раз ничего необычного нет, – а опять же его скорость: около 40 километров в год. До 1970-го года полюс дрейфовал со скоростью не более 10-ти километров в год.

Если нынешние темпы сохранятся, – считает Ларри Ньюитт (Larry Newitt), член Геологической комиссии Канады, – то уже через три года северный магнитный полюс покинет канадские территориальные воды, а к середине века окажется в Сибири.

По мнению целого ряда исследователей, все эти явления следует считать предвестниками грядущего изменения направления геомагнитного поля.

Профессор Герман Люр (Hermann Lühr), научный сотрудник Геофизического центра в Потсдаме, ответственный за анализ информации со спутника CHAMP, поясняет, что в истории Земли это происходило уже не раз: магнитное поле планеты меняло своё направление. Сегодня многие признаки указывают на то, что нам предстоит очередная такая смена полярности. Похоже, что в южной части Атлантического океана сейчас начинает формироваться регион, который в будущем может стать новым магнитным полюсом Земли.

Впрочем, коллега Люра – профессор геофизики Технического университета в Брауншвейге Карл-Хайнц Глассмайер (Karl-Heinz Glaßmeier) – более осторожен в прогнозах: по его мнению, сказать со всей определённостью, произойдёт ли в обозримом будущем смена полярности геомагнитного поля или нет, пока трудно. И уж во всяком случае, это процесс очень долгий. На протяжении последних тысячелетий напряжённость магнитного поля Земли была необычно велика, – указывает профессор Глассмайер, – так что не исключено, что теперь она просто возвращается к своему нормальному значению.

Последний раз изменение направления геомагнитного поля произошло около 750-ти тысяч лет назад. Поскольку периодичность этого процесса, как явствует из палеомагнитных исследований, в среднем составляет от 200 до 500 тысяч лет, можно сказать, что очередное изменение направления магнитного поля Земли давно назрело. Правда, сначала двухполюсная структура геомагнитного поля должна утратить упорядоченность. Смене полярности всегда предшествует стадия очень слабого поля со множеством полюсов, – говорит профессор геофизики Мюнхенского университета Аксель Шульт (Axel Schult), – на протяжении 5-ти, а то и 10-ти тысяч лет нашей планете придётся обходиться почти совсем без магнитного поля. Это создаст проблемы для многих животных – им будет трудно ориентироваться.

Всё это очень интересно, – скажет, возможно, иной слушатель, – но разве изменение параметров магнитного поля Земли имеет отношение к моей повседневной жизни? Да, имеет. Дело в том, что геомагнитное поле выполняет, в частности, функцию своего рода щита, защитной оболочки, предохраняющей нас от космического излучения. Непосредственно на поверхности Земли нас защищает ещё и слой земной атмосферы, но во время авиаперелётов, на высоте около 10 километров, доза облучения может резко возрасти. Так вот, из-за того, что в южной части Атлантики напряжённость геомагнитного поля уменьшилась на 10 процентов, один трансатлантический перелёт из Европы в Южную Америку означает для пассажира в 1000 раз большую дозу космического облучения, чем такой же по продолжительности перелёт из Европы, скажем, в Японию. Кроме того, дрейф северного магнитного полюса из Канады в Россию приведёт к тому, что вместе с ним сместится в Европу и зона такого явления как северное сияние. Между тем, это на редкость красивое и эффектное зрелище вызывается проникновением в верхние слои атмосферы протонов и электронов из космоса, а такие потоки электрически заряженных частиц являются мощным источником помех для спутникового теле- и радиовещания, для систем мобильной телефонной связи и даже для линий электроснабжения. Всё это учёным и инженерам следует иметь в виду.

Впрочем, реально такие проблемы встанут перед ними только лет через 30-40, – считает профессор Люр.

Открытие племянника – Наука – Коммерсантъ

В отличие от географического полюса строго зафиксировать точку на поверхности Земли, где расположен ее магнитный полюс – что северный, что южный – нельзя. Из-за вращения планеты они постоянно движутся, описывая на поверхности полярных шапок Земли овалы с размером длинной оси 85 км. В каждый момент времени можно зафиксировать только одну из точек овальных траекторий магнитных полюсов, где в эту секунду стрелка компаса смотрит вертикально вниз.

В исторической литературе честь открытия магнитного полюса Земли в Арктике часто отдают Джону Россу, капитану парохода «Виктория», во время плавания которого в высоких широтах был открыт магнитный полюс. Делают это по той же логике, по которой Америку открыл капитан Колумб, а не моряк, увидевший ее берега с мачты его корабля. Но в данном случае открытие в чистом виде принадлежало лейтенанту с «Виктории» Джеймсу Россу, который приходился родным племянником капитану корабля Джону Россу.

В первую же зиму плавания «Викторию» затерло льдами между материковой частью Канады и островом Баффинова Земля. После второй зимовки во льдах, экипаж на шлюпках отправился в обратный путь. Через год их подобрал другой английский корабль.

Но еще до этого, весной 1831 года, лейтенант Росс с несколькими моряками отправился на разведку. Они пересекли полуостров Бутия, и 1 июня компас лейтенанта показал, что они находятся на Северном магнитном полюсе.

В Англии экипаж «Виктории» встретили как героев. Капитан Джон Росс был награжден золотыми медалями английского и французского географических обществ, стал сэром Джоном и адмиралом. Чтобы тоже стать сэром и получить те же географические медали его племяннику Джеймсу пришлось в 1841 году сплавать к Антарктиде и открыть там еще и Южный магнитный полюс. Но адмиралом за это его все равно не сделали.

Если бы «Виктория» отправилась в плавание на двадцать лет раньше или на сто лет позже, то Северный магнитный полюс открыл бы кто-то другой. Как выяснилось уже в наше время, магнитные полюса постоянно мигрируют с разной скоростью. В начале XIX века северный полюс описывал свой овал на 400 км северо-западнее полуострова Бутия, в середине ХХ века он был в 500 км севернее того места, где его обнаружил Росс.

Со второй половины ХХ века полюс ускорил движение на север. В 2005 году он покинул 200-мильную зону канадских вод и со скоростью 64 км в год продолжает ползти по направлению к Таймыру. В середине века он будет уже в России.

Сергей Петухов

Куда бежит магнитный полюс?

Николай Семаков, Александр Ковалев, Анатолий Павлов, Ольга Федотова
«Наука из первых рук» №2(68), 2016

Куда указывает стрелка компаса? Ответ на этот вопрос даст любой: конечно, на Северный полюс! Более осведомленный уточнит: стрелка показывает направление не на географический полюс Земли, а на магнитный, и что в реальности они не совпадают. Самый знающий добавит, что магнитный полюс вообще не имеет постоянной «прописки» на географической карте. Судя же по результатам последних исследований, полюс не только имеет природную склонность к «бродяжничеству», но в своих блужданиях по поверхности планеты иногда способен перемещаться со сверхзвуковой скоростью!

Об авторах

Николай Николаевич Семаков — кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник магнитной обсерватории «Новосибирск» Алтае-Саянского филиала Геофизической службы РАН, доцент Новосибирского национального исследовательского государственного университета. Автор и соавтор 40 научных работ.

Александр Анатольевич Ковалев — инженер-исследователь магнитной обсерватории «Новосибирск» Алтае-Саянского филиала Геофизической службы РАН. Автор и соавтор 5 научных работ.

Анатолий Федорович Павлов — инженер-исследователь магнитной обсерватории «Новосибирск» Алтае-Саянского филиала Геофизической службы РАН. Автор и соавтор 47 научных работ.

Ольга Ивановна Федотова — инженер-исследователь магнитной обсерватории «Новосибирск» Алтае-Саянского филиала Геофизической службы РАН. Автор и соавтор 15 научных работ.

Знакомство человечества с явлением земного магнетизма, судя по письменным китайским источникам, случилось не позднее 2–3 в. до н. э. Те же китайцы, несмотря на несовершенство первых компасов, заметили и отклонение магнитной стрелки от направления на Полярную звезду, т. е. на географический полюс. В Европе с этим феноменом познакомились в эпоху Великих географических открытий, не позднее середины XV в., о чем свидетельствуют навигационные инструменты и географические карты того времени (Дьяченко, 2003).

О смещении географического положения магнитных полюсов на поверхности планеты ученые заговорили с начала прошлого века после повторных, с интервалом в год, измерений координат истинного Северного магнитного полюса. С тех пор в научной печати достаточно регулярно появляется информация об этих «странствиях», особенно Северного магнитного полюса, который сейчас уверенно движется от островов Канадского арктического архипелага к Сибири. Раньше он перемещался со скоростью около 10 км в год, в последние же годы эта скорость возросла (Newitt et al., 2009).

Но это касается изменения географического положения полюсов год от года, а насколько стабильно они ведут себя в масштабе реального времени — в течение секунд, минут, суток? Судя по наблюдениям путешественников, полярных мореплавателей и авиаторов, магнитная стрелка иногда вертится, «как бешеная», поэтому устойчивость положения магнитных полюсов давно ставилась под сомнение. Однако до сих пор ученые не пытались оценить ее количественно.

В магнитных обсерваториях мира сегодня ведется непрерывная запись всех компонентов вектора магнитной индукции, которые применяют для расчета среднегодовых значений параметров магнитного поля и создания карт земного магнетизма, использующихся для выявления аномалий при проведении магниторазведочных работ. Эти же записи позволяют изучить и поведение магнитного полюса на временных интервалах меньше года.

Что же происходит с полюсом в спокойный период и во время магнитных бурь? Насколько сильно такая буря может «раскачать» магнитный диполь в центре Земли? И, наконец, насколько большую скорость способен в реальности развивать магнитный полюс?

Ответы на эти вопросы имеют не только научный, но и практический интерес. Ведь вместе со смещением магнитного полюса и расширением области его «блуждания» не только меняется область полярных сияний, но и возрастает риск возникновения аварийных ситуаций в протяженных линиях электропередач, помех в работе спутниковых навигационных систем и коротковолновой радиосвязи.

Сквозь магнитные бури

К угловым элементам земного магнетизма относятся магнитное склонение (Δ), равное углу между северным направлением истинного (географического) и магнитного меридианов, и магнитное наклонение (Ι) — угол наклона магнитной стрелки по отношению к горизонту. Склонение характеризует величину «расхождения» между географическим и магнитным азимутами, наклонение — удаленность наблюдателя от магнитного полюса. При значении Ι = 90° (когда магнитная стрелка располагается вертикально) наблюдатель находится в точке истинного магнитного полюса. В остальных случаях по значениям Δ и Ι можно рассчитать координаты виртуального магнитного полюса (ВМП), который не обязательно совпадает с истинным из-за того, что представление глобального магнитного поля Земли в виде единого диполя все-таки является неоправданно упрощенным при его детальном исследовании.

Одним из самых, на наш взгляд, эффективных и наглядных способов исследования поведения полюсов является преобразование значений элементов земного магнетизма в более «интегральные» и удобные для сопоставления характеристики — мгновенные координаты магнитных полюсов и локальную магнитную постоянную (Bauer, 1914; Kuznetsov et al., 1990; 1997). Преимущество этого преобразования в том, что оно не требует никаких предположений об истинных источниках наблюдаемого магнитного поля, но при этом позволяет увидеть, в частности, насколько магнитные полюса могут «разбегаться и разгоняться» на коротких (меньше года) временных интервалах.

Оказалось, что даже в дни спокойного состояния магнитного поля в периоды осеннего или весеннего равноденствия виртуальный северный магнитный полюс может вообще реально не побывать в точке своего рассчитанного «среднесуточного» положения! Дело в том, что в течение светового дня полюс не остается в неподвижности, а его «траектория» напоминает овал. Например, в спокойные дни по данным магнитной обсерватории «Ключи» (Новосибирск) северный магнитный полюс описывает по часовой стрелке петлю, вытянутую примерно на 10 км в направлении с юго-востока на северо-запад.

Во время магнитной бури колебания магнитной оси Земли происходят намного сильнее, но их также нельзя назвать хаотичными. Так, 17 марта 2013 г. всего за 20-минутный интервал магнитный полюс «пробежал» по эллипсу размером более 20 км, выписывая по пути мелкие вензеля с периодом в несколько секунд. Интересно, что в отдельные периоды возмущения магнитного поля полюс может менять направление своего движения, перемещаясь против часовой стрелки.

Одна из самых мощных магнитных бурь произошла 29–31 октября 2003 г. О степени «расшатывания» магнитного диполя ядра Земли во время этой бури можно судить по траектории движения северного магнитного полюса, который совершил настоящий «вояж» по окрестным островам, неоднократно отклоняясь в разные стороны на сотни километров от своей «нормальной», среднегодовой позиции. Для сравнения заметим, что путь, пройденный северным магнитным полюсом, рассчитанный по среднегодовым значениям склонения и наклонения на основе данных канадской обсерватории Резольют-Бей, за последние 40 лет представляет собой линию длиной не более 500 км.

Со скоростью звука

Сегодня в мире работает более ста магнитных обсерваторий, данные измерений которых сохраняются в единой базе «ИНТЕРМАГНЕТ» (InteRMagNet — International Real Magnetic Net). И хотя в ней обычно представлены данные с минутным интервалом, большинство магнитных обсерваторий измеряют значения элементов земного магнетизма ежесекундно. Но даже расчеты по средним минутным значениям на основе данных обсерваторий, расположенных на разных широтах земного шара, позволяют оценить закономерности и скорости движения магнитных полюсов.

Прежде чем рассчитать скорость движения полюса за определенный период времени, требуется преобразовать величины склонения и наклонения в координаты соседних географических точек, которые за это время посещал магнитный полюс, а затем оценить общую длину соединяющей их дуги большого круга, которая и является минимальной оценкой пути, пройденного полюсом. Именно минимальной — потому что эта дуга представляет собой кратчайший путь по сфере от одной точки до другой. А общая траектория объекта нашего исследования на поверхности земного шара как во время магнитных бурь, так и в период «покоя» представляет собой не просто дугу, а набор «петель» различной формы и размеров.

Для вычисления скоростей виртуальных магнитных полюсов мы выбрали 17 марта 2013 г.: в течение этих суток наблюдалось как спокойное, так и возмущенное состояние магнитного поля. Для каждой из 1440 минут этих суток на основе минутных значений характеристик земного магнетизма был рассчитан путь, пройденный виртуальным магнитным полюсом, и определена скорость его движения.

Результаты вычислений впечатлили даже опытных магнитологов: оказалось, что в отдельные моменты магнитные полюса могут перемещаться не только со скоростью автомобиля, но и реактивного самолета, превышающего скорость звука!

Интересно, что полученные оценки скоростей зависели от географического положения обсерваторий, данные которых были использованы для расчетов. Так, по данным среднеширотных и низкоширотных обсерваторий скорости движения виртуальных магнитных полюсов (как средние, так и максимальные) оказались значительно меньше, чем по данным обсерваторий, расположенных в Арктике и Антарктике. Кстати сказать, степень удаленности обсерватории от истинного магнитного полюса аналогично влияет и на суточный разброс положения виртуального магнитного полюса. Эти данные также свидетельствуют в пользу того, что наиболее точную информацию о параметрах движения истинных магнитных полюсов можно получить именно в тех районах, где эти полюсы реально «блуждают».

Магнитные обсерватории дают сегодня много информации об изменении географического положения магнитных полюсов Земли год от года. При этом скорости движения виртуальных магнитных полюсов, рассчитанные на основе данных обсерваторий из различных регионов, значительно варьируют (от 2-х до 65-ти км в год) и могут существенно меняться со временем. Арктические же исследования по установлению положения истинного северного магнитного полюса, которые в течение нескольких последних десятилетий ведут канадские магнитологи, очень сложны (Newitt, Niblett, 1986; Newitt, Barton, 1996, Newitt et al. , 2009).

На практике магнитологи во время наблюдений в обсерваториях и «в поле», как правило, имеют дело с фактическими («мгновенными») значениями элементов земного магнетизма, привязанными к конкретной секунде и конкретному месту. И скорости движения магнитных полюсов, определенные на основе таких экспериментальных данных, оказываются намного больше скоростей, полученных при последующих усреднениях (минутных, часовых, суточных, годовых). При каждой такой процедуре траектории движения полюса становятся все более «выпрямленными», а скорости его движения, соответственно, уменьшаются.

Однако минутные и секундные данные магнитных обсерваторий, пересчитанные в соответствующие географические координаты магнитных полюсов, показывают удивительную подвижность последних. Представим себе сложность ситуации, в которую могут попасть наши канадские коллеги, занимающиеся установлением положения истинного северного магнитного полюса в то время, когда он «летает» мимо них со скоростью самолета ледовой разведки!

Любопытный вывод можно сделать и относительно инверсии магнитного поля Земли, то есть перехода северного магнитного полюса в южное полушарие (или южного — в северное). Если допустить, что истинные магнитные полюса могут приближаться к географическому экватору со среднегодовой скоростью порядка 10 км/год, то процесс инверсии может уложиться в 1–2 тыс. лет. Но если бы они могли достаточно долгое время сохранять такое целенаправленное движение со скоростью самолета, автомобиля или даже пешехода, то инверсия произошла бы за считанные годы, дни и даже часы!

Чем ближе к полюсу находится магнитная обсерватория, тем ближе будут располагаться координаты истинного магнитного полюса и виртуального, рассчитанного на основе параметров магнетизма, измеренного этой обсерваторией. Ближайшими к северному магнитному полюсу обсерваториями в последние годы были канадская магнитная обсерватория «Резольют-Бей» и российская — «Мыс Челюскин». При этом, как свидетельствует многолетние данные, от первой обсерватории полюс удалялся, а ко второй приближался. В ближайшие десятилетия область «блуждания» северного магнитного полюса может переместиться в российский сектор Арктики, поэтому уже сейчас, на наш взгляд, уместно ставить вопрос об организации российской службы истинного магнитного полюса. Остро встает вопрос и об организации современной арктической геомагнитной обсерватории на побережье моря Лаптевых или архипелаге Северная Земля вместо обсерватории «Мыс Челюскин», закрытой в 2011 г.

Литература:
1. Bauer L. A. The local magnetic constant and its variations // Terr. Mag. (Washington). 1914. V. 19. P. 113–125.
2. InterMagNet (International Real Magnetic Network, 2013) register.
3. Kuznetsov V. V., Pavlova I. V., and Semakov N. N. Estimation of the Position of Virtual Magnetic Poles // Geol. Geofiz. 1990. V. 31. № 2. P. 115–116.
4. Kuznetsov V. V., Pavlova I. V., Semakov N. N., Newitt L. R. Virtual magnetic poles, magnetic anomalies, and the location of the north magnetic pole // Russian Geology and Geophysics. 1997. V. 38. № 7. P. 1312–1320.
5. Merrill R. T., McElhinny M. W., and McFadden P. L. The magnetic field of the Earth, paleomagnetism, the core and the deep mantle. Academic Press, 1998. 531 pp.
6. Newitt L. R. and Barton C. E. The position of the North Magnetic Pole in 1994 // J. Geomag. Geoelectr. 1996. V. 48. P. 221–232.
7. Newitt L. R., Chulliat A., and Orgeval J.-J. Location of the North Magnetic Pole in April 2007 // Earth Planets Space. 2009. V. 61. P. 703–710.
8. Newitt L. R. and Niblett E. R. Relocation of the north magnetic dip pole // Can. J. Earth Sci. 1986. V. 23. P. 1062–1067.
9. Weinberg B. P. Catalogue of magnetic determinations in U.S.S.R. and in adjacent countries from 1556 to 1926. Central Geophysical Observatory, Leningrad, 1929.

Авторы благодарят всех сотрудников магнитных обсерваторий сети «ИНТЕРМАГНЕТ», данные которых были использованы в работе.

Что нового узнали учёные о дрейфе магнитного полюса Земли и магнитного поля Мирового океана

Осипов О.Д. 1, д.т.н Минлигареев В.Т.2, д.ф.-м.н Копытенко 3,

к.ф.-м.н Меркурьев С.А.3,4, Арутюнян Д.А.2,5, к.т.н Кузнецов К. М.5,

д.ф.-м.н Максимочкин В.И.5, Григорьев Е.К.6

Исследование дрейфа Южного магнитного полюса Земли и магнитного поля Мирового океана в кругосветной экспедиции    

ОИС ВМФ «Адмирал Владимирский»

Введение

Для Земли магнитное поле является жизненно важным в глобальном смысле, выступает как магнитный щит от солнечных и галактических космических лучей (СКЛ и ГКЛ) для всего живого и для созданной человечеством инфраструктуры технических средств и систем по всей планете. Магнитное поле Земли (МПЗ) с древних времен привлекает внимание человечества и используется им для решения широкого круга задач. Первоначально это было связано с мореплаванием и необходимостью решения навигационной задачи с помощью морского компаса, история которого насчитывает уже более двух тысячелетий. В настоящее время характеристики магнитного поля используют для навигации судов, летательных аппаратов, космических кораблей, для добычи полезных ископаемых. Магнитные датчики есть практически в каждом мобильном телефоне.

Поэтому наблюдение за магнитным полем Земли (МПЗ), его «поведением» и постоянный мониторинг его полюсов является особенно важным на протяжении всего периода солнечной активности.

1. Главное магнитное поле Земли. Магнитные вариации

По современным представлениям МПЗ в любой точке земной поверхности и в околоземном пространстве можно представить в виде трёх составляющих: главного (нормального) поля — диполя, полей вариаций и магнитных аномалий (Рис. 1 и 2).

     

Главное магнитное поле, простирающееся на несколько радиусов Земли, защищает нас от влияния потока протонов и электронов, идущих от солнечных вспышек, а также от галактических лучей, приходящих из далекого космоса. Состояние магнитного поля в околоземном космическом пространстве контролируют наземные средства и многочисленные космические аппараты, в частности российские геостационарные спутники гидрометеорологического и гелиогеофизического назначения серии «Электро-Л».

Потоки СКЛ и ГКЛ, возмущая ионосферу и магнитосферу Земли, «доносят» вариации магнитного поля до поверхности Земли. Вклад поля вариаций в общее МПЗ может достигать 5–10 % и определяется по данным сети магнитовариационных станций, основной из которых является государственная наблюдательная сеть Росгидромета. Головным учреждением по магнитным наблюдениям на государственной наблюдательной сети является Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова (ФГБУ «ИПГ»). Необходимо отметить, что значительные изменения магнитного поля, происходящие, в первую очередь, во время интенсивных солнечных вспышек, провоцируют на Земле магнитные бури, относящиеся к категории опасных гелиогеофизических явлений (ОГЯ). Магнитные бури по интенсивности развития, продолжительности или моменту возникновения могут представлять серьёзную угрозу энергетическим системам, протяжённым трубопроводам, системам связи, навигации, космическим аппаратам, другим высокотехнологичным системам и могут наносить значительный материальный ущерб. Как результат воздействия — магнитные бури в отдельных случаях могут влиять и на здоровье людей. Поэтому роль магнитных наблюдений в мониторинге и прогнозе ОГЯ чрезвычайно важна и её нельзя недооценивать. Магнитные наблюдения являются важнейшей частью государственной наблюдательной сети. Кроме того, необходимо наблюдение за перемещением магнитных полюсов, так как важно знать их место расположения при определении магнитного склонения для навигации, определении степени опасности полярных районов при сильных магнитных возмущениях. 

Источники главного магнитного поля находятся в земном ядре. Вклад главного поля в МПЗ для большинства районов Земли является определяющим и варьируется от 80 до 98 %. Исследования показали, что главное поле изменяется со временем, для него характерно наличие вековых вариаций. В последнее время эти изменения сильно ускорились. Фундаментальные исследования в этом направлении проводят академические институты, в частности Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН и его Санкт-Петербургский филиал (ИЗМИРАН).

Определение параметров главного поля (Рис.3) производится по международным моделям, основными из которых являются IGRF (International geomagnetic reference field) и WMM (World Magnetic Model).

Среди проблем, решаемых фундаментальной геофизикой, особо следует выделить задачи по определению возраста океанической коры, изучению её строения, механизмов формирования и эволюции. Происхождение магнитного поля Земли рассматривалось ещё Альбертом Эйнштейном как одна из трёх наиболее важных нерешённых проблем в физике. Хотя теперь мы знаем, что магнитное поле создаётся в результате конвекции в металлическом внешнем жидком ядре Земли, где самогенерирующее действие динамо не даёт полю затухнуть. Но детальная физика работы геодинамо не вполне изучена.

В настоящее время наблюдается тенденция уменьшения дипольного магнитного момента Земли, которая отчасти связана с магнитной аномалией в Южной Атлантике, где поле на поверхности Земли сейчас примерно на 35% слабее среднего. Если эта тенденция сохранится, то это может привести к распаду дипольного поля. Ответ на вопрос, как долго будет сохраняться текущая скорость распада дипольного поля, последует ли за этим инверсия главного магнитного поля, представляет более чем академический интерес.  Как отмечалось ранее — именно дипольное магнитное поле (главное поле) защищает нашу планету от СКЛ и ГКЛ.

При исследовании пространственной структуры главного магнитного поля Земли и динамики его изменений особую роль следует отвести проведению измерений на акватории Мирового океана, поскольку там практически отсутствуют магнитные обсерватории. Более 30 лет (с 1953 по 1991 гг.) на борту немагнитной шхуны «Заря» (ИЗМИРАН) проводились систематические измерения четырёх компонент геомагнитного поля — модуля вектора напряженности, горизонтальной и вертикальной составляющих, магнитного склонения, на основании которых была создана обширная база данных. В ходе этих исследований были заложены морские пункты векового хода, которые помогли отслеживать динамику изменения МПЗ в некоторых точках Мирового океана. Ключевыми районами, где проведение измерений помогает корректировать глобальные модели геомагнитного поля, являются приполярные  области, то есть области близкие к Южному и Северному магнитным полюсам.

Таким образом, определение положения Северного и Южного магнитного полюсов и их движение является важной и актуальной фундаментальной и прикладной задачей. Исследование особенностей миграции магнитных полюсов Земли способствует пониманию природы генерации главного магнитного поля.

2. Аномальное магнитное поле Земли

Аномальная составляющая магнитного поля Земли (АМПЗ) — магнитное поле региональных и локальных магнитных аномалий, источники которого находятся в земной коре (Рис.2 и 4). АМПЗ обусловлено неоднородностью магнитных свойств горных пород, слагающих земную кору, и отражает особенности её строения, историю формирования и развития. АМПЗ фактически стабильная во времени составляющая магнитного поля, которая может измениться только в результате тектонических процессов или крупной антропогенной деятельности.

Исследование параметров АМПЗ проводится для геологоразведочных работ, изучения в области наук о Земле, а также используется для применения в системах автономной навигации по геофизическим полям Земли.

Для изучения параметров магнитного поля Мирового океана применяются буксируемые (забортные) морские магнитометры. Магнитометрические системы подобного типа традиционно, помимо решения академических научных задач, активно используются для проведения геологоразведочных, инженерных и археологических изысканий на акватории Мирового океана ведущими отечественными и зарубежными сервисными и научно-производственными компаниями (Рис.5). Одним из отечественных предприятий по выполнению морских магнитометрических изысканий является предприятие АО «Южморгеология», стоящее у истоков становления метода морской магнитной съёмки в нашей стране. Только за последние пять лет (2015–2020 гг.) компанией (холдинг АО «Росгеология») было выполнено более 100 000 погонных километров магнитометрических измерений на акватории российского шельфа, зарубежных государств и Мирового океана.

3. Исследования дрейфа магнитных полюсов

Магнитный полюс — это блуждающая точка на поверхности северного и южного полушария Земли, где геомагнитное поле направлено вертикально (горизонтальная составляющая равна нулю). Несмотря на то, что все линии равного магнитного склонения сходятся на магнитном полюсе, склонение на самом полюсе не определено. Все компасы направлены к Южному или Северному магнитным полюсам, но в силу наличия недипольной составляющей МПЗ, стрелки непосредственно на полюса не указывают. И даже в полярных областях сходимость линий магнитного склонения не является радиальной.

До 2019 г. для расчёта главного поля использовались модели эпохи 2015 г. Во все эпохи шёл дрейф магнитных полюсов. Скорость дрейфа Северного магнитного полюса в 1970-х годах составила 10 км/год, в 2001 г. — 40 км/год, в 2004 г. — 60 км/год, в 2015 г. — 48 км/год. Начиная с 2016 г. необычно большая скорость, с которой смещается Северный магнитный полюс Земли, привела к серьёзным ошибкам в расчётах модели 2015 г. В начале 2019 г. невязка определения Северного магнитного полюса составила порядка 40 км. Для устранения такого рода ошибок с начала 2019 г. началось досрочное обновление международных моделей МПЗ. В феврале — WMM — Национальным геофизическим центром данных США (NGDC), а в декабре вышла обновлённая версия WMM 2020 (Рис.6).  

В том же декабре 2019 г. Международной ассоциацией геомагнетизма и аэрономии (IAGA) выпущена очередная версия модели IGRF-13. Эти модели необходимы для функционирования как профессиональных навигационных систем, так и бытовых навигаторов, в том числе для мобильных телефонов. С меньшими скоростями и несоосно изменялось и положение Южного магнитного полюса (ЮМП). На рисунке 6 хорошо виден узел схождения изогон (линий равного магнитного склонения) между Австралией и Антарктидой. Это и есть ЮМП.

Задача определения положения Южного магнитного полюса имеет длинную историю. Первые геомагнитные измерения (измерения склонения) в Антарктическом регионе были выполнены в ходе второй кругосветной экспедиции Дж. Кука (1772–1775). Однако оценок местоположения ЮМП не делалось. Первое экспериментальное определение местоположения ЮМП было выполнено в ходе кругосветной антарктической экспедиции русских мореплавателей Ф. Беллинсгаузена и М. Лазарева (1819–1821). Вскоре после экспедиции к Северному магнитному полюсу немецкий физик К. Гаусс рассчитал на основе сферического гармонического анализа нахождение ЮМП в точке с координатами 66 ° ю.ш., 146 ° в.д. Достичь этой точки и провести инструментальные измерения удалось только 16 января 1909 г. Британской антарктической экспедицией под руководством Эрнеста Шеклтона (экспедиция на «Нимроде»). Далее ЮМП определялся в 1912, 1931, 1951, 1962 гг. (Рис.7).

Продолжая традиции русских мореплавателей и первооткрывателей Антарктиды М. Лазарева и Ф. Беллинсгаузена, моряки ВМФ СССР при участии сотрудников СПбФ ИЗМИРАН определяли местоположение Южного магнитного полюса во время первой кругосветной экспедиции на ОИС «Адмирал Владимирский» и ОИС «Фаддей Беллинсгаузен» (1982-1983). Было пройдено несколько галсов в районе ЮМП с целью определения его местоположения. Научный руководитель работ — контр-адмирал Л. Митин. (Рис.8).

Последнее инструментальное определение Южного магнитного полюса проведено австралийской геологической службой на судне «Sir Hubert Wilkins» в 2000 г.

4. Кругосветная экспедиция ВМФ ОИС «Адмирал Владимирский» 2019-2020 гг.

В 2019-2020 гг. по решению министра обороны РФ в честь 200-летия открытия Антарктиды и 250-летия со дня рождения адмирала И.Ф. Крузенштерна успешно проведена кругосветная экспедиция на океанографическом исследовательском судне (ОИС) ВМФ «Адмирал Владимирский».

Одной из задач антарктической экспедиции являлось измерение параметров магнитного поля отдельных участков Мирового океана по маршруту следования и инструментальное определение координат Южного магнитного полюса в море Дюрвиля (около Земли Адели Антарктиды) и определение невязки магнитного полюса по мировым моделям. Эту задачу на ОИС выполняла объединённая геофизическая группа в составе ФГБУ «ИПГ», МГУ имени М.В. Ломоносова (физический и геологический факультеты), ИЗМИРАН и АО «Южморгеология» при поддержке Русского географического общества, Гидрометеорологической службы ВС РФ, Гидрографической службы ВМФ.

В составе геофизической группы по измерениям параметров магнитного поля проводили работы: Илья Грушников — кафедра физики Земли физического факультета МГУ (г. Москва), Вадим Солдатов — ИЗМИРАН (Санкт-Петербург), Михаил Кузякин — «Южморгеология» (г. Геленджик) (Рис.10).

Программу исследований, координацию съёмок формировали специалисты и руководство ФГБУ «ИПГ», ИЗМИРАН, геологического факультета МГУ. Определение характеристик МПЗ (модуля и полного вектора индукции магнитного поля) в Мировом океане является сложной задачей. Собственное и наведённое магнитное поле корабля требует применения буксируемых морских магнитометров. Кроме того, отсутствие в океане магнитовариационных станций затрудняет учёт переменной составляющей МПЗ. Для решения измерительных задач в экспедиции использовалось два типа приборов. Первый — классический буксируемый магнитометр. В настоящее время большинство магнитометрических измерений на акватории Мирового океана выполняется морскими протонными буксируемыми магнитометрами, а измеряемой величиной является модуль полного вектора магнитного поля. 

Для выполнения задач экспедиции компанией АО «Южморгеология» был предоставлен комплект магнитометрического оборудования и опытный квалифицированный оператор, сопровождавший ход выполнения работ. Важным фактором, повлиявшим на успешное завершение работ по уточнению положения ЮМП, стало наличие у компании обширного опыта и понимание специфики выполнения магнитометрических измерений в приполярных областях (Рис.11).

Модульные площадные съёмки выполнялись с помощью протонных буксируемых морских магнитометров для измерения модуля индукции магнитного поля. Их работа осуществлялась в дифференциальном режиме для наблюдений и учёта вариаций магнитного поля. Измерения параметров МПЗ производились двумя гондолами с датчиками, работающими на эффекте Оверхаузера, буксируемыми последовательно друг за другом на расстояние не менее 300–400 м за судном, чтобы минимизировать влияние магнитного поля корабля.

Для определения положения ЮМП чрезвычайно важно знание компонент магнитного поля, поэтому в ходе съёмки были дополнительно использованы трёхкомпонентные магнитометры.

Компонентные измерения проводились с помощью магнитовариационного комплекса MVC-2, разработанного ИЗМИРАН и состоящего из трёх датчиков торсионного типа. Параллельно с этим комплексом использовался компонентный магнитометр с датчиками, основанными на магниторезистивном эффекте. Датчики были ориентированы вдоль продольной, поперечной и вертикальной оси корабля. Вся магнитометрическая аппаратура находилась в лаборатории, расположенной на корме судна таким образом, чтобы датчики находились максимально удалённо от корпуса судна с целью уменьшения влияния  магнитного поля корабля на показания датчиков (Рис.12).

Эта работа велась научным сотрудником лаборатории морских геомагнитных исследований СПбФ ИЗМИРАН В. Солдатовым. Компонентные магнитометрические измерения проводились практически непрерывно на всех этапах экспедиции, что позволило выполнить десятки тысяч линейных километров морской компонентной магнитной съёмки. Это имеет большую ценность для исследования магнитного поля Земли, поскольку забортные измерения иногда не проводились в силу погодных условий. Общий объём измерений составляет несколько терабайт и требует тщательной камеральной обработки, которая будет выполнена сотрудниками лаборатории. 

В ходе экспедиции проводились измерения магнитометрами обоих видов, что позволило проводить анализ и сопоставление этих измерений и постоянно контролировать работу аппаратуры. В ходе рейса несколько раз проводились исследования собственного и наведённого магнитного поля судна (девиационные работы). Для этого необходимо было определить районы и методику, согласовать предложения с руководством экспедиции. Этим в экспедиции занимался магистрант кафедры физики Земли физического факультета МГУ Грушников И.Ю. (Рис.13 и 14).  

Работы по инструментальному определению ЮМП были в начале апреля 2020 г. по плану экспедиции. Несмотря на сильные шторма в Южном океане — ветер более 30 метров в секунду и 7-метровые волны, — команда «Адмирала Владимирского» выполнила одну из основных задач экспедиции.

6 апреля 2020 года судно «Адмирал Владимирский» прибыло в район съёмки магнитного поля Земли в море Дюрвиля в районе Земли Адели Антарктиды для определения положения ЮМП. Более 48 часов специалисты, члены команды в сложных метеоусловиях непрерывно проводили съёмки параметров магнитного поля.  Для определения положения магнитного полюса экспедицией были проведены площадные морские магнитометрические работы с использованием трёхкомпонентного и протонного морского буксируемого магнитометра (Рис.15 и 16).

Экспериментальное определение положения магнитного полюса подразумевает проведение магнитной съёмки, по результатам которой можно определить область, где поле направлено практически вертикально. О том, что корабль находился непосредственно в районе местонахождения МПЗ, свидетельствовала, например, и «сошедшая с ума» стрелка компаса, которая меняла направление вместе с судном, разворачивалась на 180 градусов, беспричинно крутилась во все стороны.

Для параметрического определения положения ЮМП заранее была спроектирована площадная сеть наблюдений. На рисунке 17 отмечены положения полюса по данным международной модели геомагнитного поля IGRF-13 в 2020 году, а также за предыдущие годы и прогнозируемое положение. Наряду с данными модели IGRF-13 на рисунке представлены положения ЮМП по данным модели IGRF-12 и модели WMM. Если обратить внимание на историю дрейфа ЮМП, то можно заметить, что его траектория описывается не прямой, а кривой линией (Рис. 16). В 2019 и 2020 гг. направление его смещения было в направлении запад-юго-запад. Основываясь на положении полюса по данным различных моделей и тренду его смещения в прошлых годах, проектная сеть наблюдений расширена на юго-запад относительно положения полюса по данным модели IGRF-13.

На рисунке 17 показано положение галсов детальной морской магнитной съёмки акватории Южного океана у берегов Антарктиды, выполненных ОИС «Адмирал Владимирский» с целью определения положение ЮМП (справа). Жёлтые кружки — положение полюса на эпоху, обозначенную цифрами, зелёные звёздочки — положение ЮМП по моделям WMM и IGRF-12.

В полученные данные также будут внесены поправки по магнитным вариациям на день проведения съёмок, взятые с ближайших магнитных обсерваторий, — Дюмон-Дюрвиль (Франция) в Антарктиде и на острове Маккуори (Новая Зеландия). Данные магнитных измерений в море Дюрвиля в районе ЮМП будут переданы в организации участников экспедиции, где пройдут камеральную обработку, сравнение с другими параметрами и пройдут процедуру окончательного уточнения положения Южного магнитного полюса Земли. Сводный заключительный отчёт по исследованиям МПЗ будет представлен на заседании Русского географического общества в конце 2020 г.

Заключение

Таким образом, команда ОИС «Адмирал Владимирский» спустя 20 лет после последнего инструментального уточнения магнитного полюса провела работы в районе нахождения Южного магнитного полюса вблизи берегов Антарктиды. Этот факт является серьёзным вкладом российской науки (при безусловной поддержке Военно-морского флота России и Русского географического общества) в мировую копилку достижений в познании основополагающих геофизических процессов, происходящих на нашей планете для фундаментальных и прикладных задач.

Принимая во внимание важность и глобальность подобных исследований, необходимо определить перспективы исследований и мониторинга магнитного поля Земли. Целесообразно объединение наземных наблюдательных сетей и отдельных магнитных обсерваторий Росгидромета, РАН, Минобрнауки и Росгеологии.

В международном сотрудничестве в рамках Международной ассоциации геомагнетизма и аэрономии  IAGA, в связи с ускорением движения магнитных полюсов необходимо достигнуть договоренностей по регулярному инструментальному контролю магнитных полюсов для уточнения мировых моделей.

Используя опыт проведения Международного геофизического года — МГГ (в самый разгар холодной войны — в 1957-1958 гг.), в преддверии нового 25 солнечного цикла и в условиях непростых международных отношений, целесообразно провести Международный год магнитного поля (или новый МГГ) в целях исследования и прогнозирования «здоровья» и состояния нашей планеты.

________

Примечания

        1. Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова Росгидромета (ФГБУ «ИПГ»).

2. Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН).

3. Санкт-Петербургский государственный университет.

4. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова.

5. АО «Южморгеология», Росгеология.

Благодарности

Коллектив авторов выражает благодарность всем, кто принимал участие в подготовке специалистов, обработке результатов измерений, доставке оборудования для экспедиции, оперативно организовывал передачу информации, обеспечивал связь и координацию по маршруту следования ОИС «Адмирал Владимирский», кто осуществлял поддержку и проведение научных консультаций.

1. Руководителю экспедиции ОИС «Адмирал Владимирский», заместителю начальника Управления навигации и океанографии МО РФ Осипову Олегу Дмитриевичу.

2. Директору Института прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова Росгидромета (ФГБУ «ИПГ»), докт. физ.-мат. наук Репину Андрею Юрьевичу, сотрудникам института.

3. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Физический факультет. Заведующему кафедрой физики Земли докт. физ.-мат. наук, профессору Смирнову Владимиру Борисовичу и сотрудникам кафедры.

4. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Геологический факультет. Заведующему кафедрой геофизических методов исследования земной коры, докт. физ.-мат. наук, профессору Булычеву Андрею Александровичу; доценту кафедры, канд. геол.-минерал. наук Лыгину Ивану Владимировичу; сотрудникам и студентам кафедры.

5. Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (СПбФ ИЗМИРАН). Научным сотрудникам отдела геомагнитных исследований: канд. физ.-мат. наук Дёминой И.М., канд. физ.-матем. наук Иванову С.А., канд. техн. наук Сергушину П.А., Зайцеву Д.Б., Леваненко В.А., Петленко А.В.

6. Управляющему директору АО «Южморгеология» Красинскому Егору Михайловичу (Российский геологический холдинг «Росгеология»).

7. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт Росгидромета (ФГБУ «ААНИИ»). Директору института, докт. географ. наук Макарову Александру Сергеевичу, руководителю Российской антарктической экспедиции (РАЭ), канд. физ.-мат. наук Клепикову Александру Вячеславовичу, руководителю отдела геофизики, канд. техн. наук Калишину Алексею Сергеевичу.

8. Начальнику Гидрометеорологической службы Вооруженных Сил Российской Федерации Удришу Владимиру Викторовичу и сотрудникам службы.

 9. Управление навигации и океанографии МО РФ.  Канд. техн. наук Процаенко Сергею Владимировичу.

Фотографии с ОИС «Адмирал Владимирский» предоставлены членами экспедиции, пресс-службой РГО и РИА Новости.

Литература

1. Баткова Л.А., Боярских В.Г., Демина И.М. Комплексная база данных геомагнитного поля по результатам съёмок на немагнитной шхуне «Заря» // Геомагнетизм и аэрономия. 2007. Т. 47. С. 571-576.
2. Карасик А.М. Магнитные аномалии океана и гипотеза разрастания океанического дна // Геотектоника. 1971. № 2. С. 3-18.
3. Касьяненко Л.Г., Пушков А.Н. Магнитное поле, океан и мы. Л., Гидрометеоиздат, 1987, 192 с.
4. Кузнецов В.В. Причина ускорения дрейфа Северного магнитного полюса: джерк или инверсия? // Геомагнетизм и аэрономия. 2006. Т. 46. № 2. С. 280-288.
5. Кузнецов В.В. Положение Северного магнитного полюса в 1994 г. ДАН. 1996. Т. 348, №.3. С. 397-399.
6. Кузнецов В.В. Прогноз положения Южного магнитного полюса на 1999 г. ДАН. 1998-б. Т. 361. № 2. С. 348-251.
7. Морские геомагнитные исследования на НИС «Заря» // Сб. под ред. В.И. Почтарева. М., Наука, 1986, 184 с.
8. Решетняк М.Ю., Павлов В.Э. Эволюция дипольного геомагнитного поля. Наблюдения и модели, Геомагнетизм и аэрономия 2016. Том 56. № 1. С. 117.
9. Заболотнов В.Н., Минлигареев В.Т.  Средства измерений магнитных величин: аналитический обзор // Мир измерений. 2013. № 4. С. 53-61.
10. Минлигареев В.Т., Заболотнов В.Н., Денисова В.И. и др. Обеспечение единства магнитных измерений на государственной наблюдательной сети // Гелиогеофизические исследования: научный электронный журн. 2013. № 6. C. 8-19.
11. Минлигареев В.Т., Алексеева А.В., Качановский Ю.М. и др.  Картографическое обеспечение магнитометрических навигационных систем робототехнических комплексов // Известия ЮФУ. Технические науки. Тем. вып. «Перспективные системы и задачи управления». Ростов-на-Дону, 2019. № 1 (203). С. 248-258.
12. Ivanov S.A., Merkuriev S.A. Preliminary results of the Geohistorical and Paleomagnetic analysis of marine magnetic anomalies in the northwestern Indian Ocean. Recent Advances in Rock Magnetism, Environmental Magnetism and Paleomagnetism. International Conference on Geomagnetism, Paleomagnetism and Rock Magnetism (Kazan, Russia) Springer International Publishing, Proceedings of the 12th International School and Conference “Conference on Paleomagnetism and Rock Magnetism”. Springer International Publishing, 2019. —  pp.479-490.
13. Yu. A.Kopytenko, V.I. Pochtariev «On the ability of vector geomagnetic measurements to present information» Russian Airborne Geophysics and Remote Sensing. GTTI. SPIE. USA, v. 2111, 1993, p.196.
14. Кузнецов В.Д., Петров В.Г., Копытенко Ю.А. Использование магнитного поля Земли в проблемах ориентации и навигации // Труды II Всероссийской науч. конф. «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды». СПб.: ВКА им. А.Ф.Можайского, 2012. Т.1. С.424-432.
15. Yu.A., E.A.Kopytenko, D.B.Zaitsev, P.M.Voronov, L.G.Amosov «Magnetovariation complex MVC-2» Proc. of the VI-th Workshop on Geomagnetic Observatory Instr., Data Acquisit. and Processing. Belgium. 1994, p.10.
16. Kopytenko Yu.A., Petlenko A.V., Petrova A.A., Kopytenko E.A., Voronov P.M., Ismagilov V.S., Zaitsev D.B., Timoshenkov Yu.P. Peculiarities of Interpretation of Magnetic Field Components’ Data Obtained at High-Latitudes on the Board of Moving Carrier, Proceedings of the International Conference on Marine Electromagnetics: Marelec 97 : 23-26 June 1997, London UK, pp.6.
17. Копытенко Ю.А., Петрищев М.С., Сергушин П.А, Леваненко В.А., Перечесова А.Д. Устройство для изготовления торсионных подвесов чувствительных элементов приборов // Патент РФ № 2519888, МПК D07B3/00, 20.06.2014, Бюл. № 17.

Учёные определили координаты Южного магнитного полюса

Закончилась кругосветная экспедиция, в ходе которой учёные МГУ в составе объединённой геофизической группы ФГБУ «ИПГ», ИЗМИРАН, АО «Южморгеология» провели измерения магнитного поля Мирового океана по пути следования и определили положение Южного магнитного полюса. Инструментальное определение координат Южного магнитного полюса является серьёзным вкладом России в мировую науку.

Подготовка морского протонного магнитометра 8 июня 2020 года океанографическое исследовательское судно ВМФ «Адмирал Владимирский» завершило кругосветную экспедицию, посвящённую 200-летию открытия русскими моряками Антарктиды и 250-летию со дня рождения адмирала Ивана Фёдоровича Крузенштерна.

Одной из задач экспедиции являлось измерение параметров магнитного поля Мирового океана по маршруту следования судна и инструментальное определение координат Южного магнитного полюса с помощью магнитной съёмки, результаты которой позволяют установить область, где поле направлено практически вертикально. 

Магистрант кафедры физики Земли физического факультета МГУ Илья Грушников осуществлял научную координацию магнитометрических наблюдений. «Магнитная съёмка в Мировом океане проводилась с помощью забортного морского магнитометра SeaSpy, — рассказал Илья. — Когда мы подходили к интересному участку, собиралась команда из капитана, матросов и электриков для вытравливания магнитометра. Капитан давал команду убавить скорость судна до 5-6 узлов, а когда магнитометр вытравливали, судно переходило на скорость 10 узлов. Больше нельзя, иначе можно повредить оборудование». 

Спуск на воду морского буксируемого протонного магнитометра Определение характеристик магнитного поля Земли (модуля и полного вектора индукции магнитного поля) в Мировом океане является сложной задачей из-за наведенного магнитного поля корабля, отсутствия в океане магнитовариационных станций, применения буксируемых морских магнитометров. Непосредственные измерения координат магнитных полюсов и сравнение их с моделью, основанной на теории Гаусса, помогут развить представления о процессах, происходящих в ядре Земли, о природе мировых магнитных аномалий. Последний раз непосредственные измерения координат «южного» магнитного полюса проводились в декабре 2000 года Австралийской геологической службой.

На последнем этапе экспедиции исследователям удалось провести измерения магнитного поля в районе предполагаемого Южного магнитного полюса Земли вблизи берегов Антарктиды в море Дюрвиля с целью инструментального определения его координат. Работы велись, несмотря на сильные штормы — при ветре более 30 метров в секунду и 7-метровых волнах. Последний раз местоположение Южного магнитного полюса уточнялось 20 лет назад, поэтому выполненное измерение является серьёзным вкладом российской науки в изучение ключевых геофизических процессов на планете. 

Экспедиция проведена при поддержке Русского географического общества, Гидрометеорологической службы ВС РФ, Гидрографической службы ВМФ. 

Ученые узнали о смещении магнитного полюса Земли к России :: Общество :: РБК

Северный магнитный полюс Земли быстро смещается к границе России. Это может привести к изменению международных правил навигации

Фото: Сергей Карпухин / ТАСС

Ученые из американского Национального института информации об окружающей среде выяснили, что северный магнитный полюс Земли смещается со скоростью около 55 км в год. Он движется от северных территорий Канады в сторону Сибири и уже преодолел линию перемены дат (проходящую от полюса до полюса условную линию, по разные стороны которой местное время отличается на сутки).

Российские ученые начали разрабатывать программу по защите от астероидов Технологии и медиа

Обычно об изменениях в магнитном поле Земли ученые объявляют раз в пять лет. Новое сообщение должно было быть опубликовано в конце этого года. Однако серьезные изменения в Арктике заставили специалистов сообщить о них досрочно. Издание Guardian указывает, что в 2000 году скорость смещения составляла порядка 15 км в год. За 18 лет она увеличилась в три с лишним раза.

Произошло это из-за увеличившейся активности во внешней жидкой оболочке ядра планеты. Отчасти это может быть связано с изменением климата.

WSJ узнала о запрете ученым США заниматься проектами с поддержкой России

Смещение магнитного поля Земли принципиально важно для корректировки средств навигации и обеспечения безопасности движения как военных, так и гражданских самолетов и кораблей. В корректировке нуждаются также приложения на смартфонах и GPS навигаторы. Причем это касается не только районов, прилегающих к Северному Ледовитому океану.

Ученые отмечают, что южный магнитный полюс Земли также смещается, однако скорость его перемещения значительно ниже.

Магнитное поле Земли и блуждающие полюса

Представьте себе стержневой магнит внутри Земли, более или менее выровненный с осью, где концы этого магнита лежат близко к географическим северным и южным полюсам планеты. Линии магнитного поля движутся от северного полюса магнита, возвращаясь назад к южному полюсу. На каждом полюсе силовые линии магнитного поля почти вертикальны.

Хотя внутри Земли определенно нет магнитного стержня, то же самое явление происходит вокруг Земли, создавая защитную зону вокруг всей планеты, называемую магнитосферой, согласно НАСА.Магнитосфера Земли защищает нас от вредного космического излучения и солнечного ветра и отвечает за прекрасные полярные сияния, наблюдаемые в высоких широтах Северного и Южного полушарий.

Магнитный и географический полюса Земли расположены друг напротив друга. Другими словами, южный магнитный полюс Земли на самом деле находится около географического Северного полюса. Поэтому, когда мы используем компас для определения нашего местоположения, стрелка компаса фактически указывает на южный магнитный полюс в Северном полушарии и на северный магнитный полюс в Южном полушарии.

Магнитные полюса не являются фиксированными и немного блуждают по поверхности планеты относительно географических полюсов. Около 75 процентов напряженности магнитного поля Земли представлено «магнитной полосой». Остальные 25 процентов напряженности магнитного поля Земли, которые можно представить как движущиеся стержневые магниты меньшего размера, исходят от меньших частей движущейся магмы и могут быть тем, что позволяет полюсам двигаться.

Согласно данным, опубликованным Национальными центрами экологической информации в феврале 2019 года, северный магнитный полюс расположен в точке 86.54 N 170,88 E, в Северном Ледовитом океане и направляясь из Канады в Сибирь. Южный магнитный полюс расположен на точке 64,13 ю.ш., 136,02 в.д., недалеко от побережья Антарктиды в направлении Австралии.

Откуда поле?

Хотя это все еще остается загадкой, ученые в целом согласны с тем, что магнитное поле Земли начинается глубоко в ядре планеты. Внешнее ядро ​​планеты состоит из расплавленных металлов, в первую очередь железа, которое является проводником.

«Взбивание расплавленного металла во внешнем ядре создает [магнитное] поле так называемым динамо-действием», — сказал Алексей Смирнов, профессор геофизики Мичиганского технологического университета.

Действие динамо, или теория динамо, описывает способ, которым планета может выдерживать магнитное поле. Динамо-машина, или источник магнитного поля, создается вращающимся, конвектирующим и электропроводящим материалом, таким как расплавленное железо внутри Земли.

«Есть много ионизированных атомов и свободных электронов, блуждающих вокруг, плюс есть сложная форма конвекции, происходящая внутри, в сочетании с естественным вращением Земли — есть много движущихся зарядов», — сказал Дуг Ингрэм, профессор физики и астрономии Техасского христианского университета.

Ученые полагают, что заряды, создаваемые движущимся металлическим материалом, перемещаются вокруг экваториальной области Земли в круговом движении, которое создает северный и южный магнитные полюса на поверхности, сказал Ингрэм.

Иллюстрация того, как магнитное поле Земли защищает планету от солнечной радиации. (Изображение предоставлено Майклом Осадцивом / Университет Рочестера)

Почему движутся полюса?

Динамо-машина Земли устойчива, но нестабильна. Прямо сейчас магнитное поле быстро меняется, и северный магнитный полюс внезапно подскакивает в сторону Сибири.Согласно исследованию 2019 года, опубликованному в журнале Nature, с 1990-х годов северный магнитный полюс сдвигался в среднем примерно на 35 миль (55 км) в год.

По словам Смирнова, возмущения в текущей металлической магме могут быть причиной нестабильности магнитного поля, которое может привести к такому сдвигу полюсов. Движение жидкого железа глубоко под Канадой может немного ослабить магнитное поле в этом месте, что и позволяет северному магнитному полюсу перемещаться в сторону Сибири, говорится в статье Nature.

Другие электромагнитные аномалии можно увидеть по всему миру, например, на юге Африки, где возмущение магнитного поля, подобное водовороту в потоке, может быть вызвано более плотной частью мантии вблизи границы с жидкой внешней средой планеты. основной.

История сдвига и разворота полюсов

По данным НАСА, хотя полюса постоянно смещаются, они также полностью менялись местами, по крайней мере, несколько сотен раз за последние 3 миллиарда лет. Во время этого процесса, который обычно происходит каждые 200000–300000 лет в течение от 100 до нескольких тысяч лет за раз, магнитное поле сжимается и притягивается множеством полюсов, беспорядочно вырастающих над поверхностью Земли.Последний полный поворот произошел около 780 000 лет назад.

История магнитного поля, включая сдвиги и инверсии, подтверждается геологической летописью. Металлы, обнаруженные в горных породах, включая железо, выравниваются по магнитному полю до того, как расплавленные породы затвердевают, или в виде фрагментов, содержащих магнитные металлы, выровненных с магнитным полем и оседающих в слоях осадочных пород.

«Поскольку Земля является динамичным и постоянно меняющимся местом, новые горные породы и их магнитные записи генерируются постоянно в течение геологического времени», — сказал Смирнов, добавив, что эти записи могут сохраняться в течение миллионов или миллиардов лет.

Подобные записи обнаружены на дне Атлантического океана, где постоянно создается новое морское дно в средней части Атлантического хребта.

«По мере того, как лава поднимается на поверхность [через длинную трещину, составляющую гребень], она расплавляется, и частицы железа, взвешенные в лаве, ориентируются в направлении преобладающего магнитного поля Земли», — сказал Инграм. По мере того, как лава затвердевает, она фиксирует металлические отложения на месте и, таким образом, создает историческую запись сдвигов и разворотов магнитного поля Земли.

Что означают эти блуждающие и переворачивающиеся полюса для жизни на нашей планете? По данным НАСА, в летописи окаменелостей растений или животных во время как сдвигов, так и инверсий нет резких изменений, что предполагает минимальное влияние инверсии полюсов на жизнь. Хотя среди ученых есть некоторые предположения, что в периоды снижения напряженности магнитного поля большее количество космической радиации могло достигнуть поверхности Земли и вызвать повышенную скорость генетических мутаций и, следовательно, дать импульс эволюции, сказал Смирнов.

Дополнительные ресурсы:

Движутся ли магнитные полюса Земли? Как навигаторы приспосабливаются к этому изменению?

Ответ дал Пол Перро, менеджер по маркетингу университетских и государственных исследовательских программ компании Trimble Navigation. Ltd., производитель передовых навигационных систем.

Изображение: Канадская национальная программа по геомагнетизму Блуждающий полюс. г. Северный магнитный полюс неуклонно перемещался на север со средней скоростью 10 километров в год с тех пор, как он был впервые обнаружен в 1831 году.

Географические полюса Земли, как правило, находятся именно там, где вы их ожидаете: в двух противоположных точках по соседству. кажется, что Земля вращается. Другое дело — магнитные полюса, используемые в навигации по компасу. И ни одна пара полюсов не является полностью стационарный.

Северный магнитный полюс находится в точке, где наклоняется компас — компас, который позволяет стрелке свободно перемещаться по вертикали. плоскость (в отличие от горизонтальных движений стрелки, наблюдаемых в большинстве компасов) — указывает прямо в землю.Южный магнитный полюс точка, в которой компас указывает вверх. Компас, наклоняющийся по горизонтали, указывает на магнитный экватор Земли, также называемый наклоном Земли. экватор.

Магнитные полюса довольно удалены от своих географических аналогов. Северный магнитный полюс расположен южнее в Северной Канада; географический южный полюс находится в центре антарктического континента, но магнитный полюс находится на расстоянии сотен миль, недалеко от побережья. В В регионах вблизи магнитных полюсов компасы практически бесполезны.

Проблема усложняется тем, что эти положения полюсов не статичны — для любого магнитные или географические полюса. Положение Северного географического полюса колеблется в виде небольшого беспорядочного кругообразного пути, называемого «колебанием Чендлера». Это движение составляет менее 6 метров в год на поверхности; всемирная сеть очень точных спутниковых приемников GPS (GPS) используется для определите это блуждание.

Магнитные полюса гораздо более беспокойны. Они движутся под действием динамо-токов в ядре Земли, поскольку а также электрические токи, протекающие в ионосфере, радиационных поясах и магнитосфере Земли.Северный магнитный полюс кажется движутся на север со средней скоростью 10 километров в год. Тем не менее, эта общая тенденция имеет также некоторую эллиптическую форму. В любой день магнитный полюс может находиться на расстоянии до 80 километров от своего среднего положения, в зависимости от геомагнитных возмущений в ионосфере и магнитосфера.

Современные мореплаватели обычно не подвержены блужданию полюсов, потому что они могут регулярно определять свои положение со спутников и наземных обсерваторий.Степень разницы между положением этих двух полюсов при взгляде на разные местоположение называется магнитным склонением. Эти углы позволяют навигаторам определять свое фактическое географическое положение. Таблицы и справочники для навигация регулярно обновляет эти значения и публикуется государственными органами.

Морские правила и правила аэронавигации требуют использования эти современные диаграммы и таблицы. Без GPS навигатор использовал бы новую версию карты или таблицы.С помощью GPS навигаторы обновляют свои базы данных приемника, купив новые данные у правительства или у производителя GPS и загрузив их в бортовое устройство GPS.

Почему так быстро дрейфует северный магнитный полюс Земли? | Земля

Вы, наверное, знаете, что компас не показывает истинный север. Географический северный полюс Земли — и северный магнитный полюс — были впервые признаны двумя разными точками в 1831 году. До начала 1990-х годов было известно, что северный магнитный полюс находился примерно в 1000 миль к югу от истинного севера, в Канаде.Однако, как поняли ученые, положение магнитного севера не было зафиксировано. Магнитный север дрейфовал со скоростью примерно до 9 миль (15 км) в год. Однако с 1990-х годов дрейф северного магнитного полюса Земли превратился, по словам ученых, в «скорее спринт». Его нынешняя скорость составляет от 30 до 40 миль в год (50-60 км в год) в сторону Сибири. И теперь, используя спутниковые измерения, европейские ученые помогли подтвердить теорию относительно , почему северный магнитный полюс Земли дрейфует так быстро.

Европейское космическое агентство (ESA) опубликовало эту интересную статью 14 мая 2020 года. В ней описывается новое исследование в рецензируемом журнале Nature Geoscience , которое описывает теорию «столкновения магнитных пятен глубоко под поверхностью Земли» в корне явления быстрого дрейфа магнитного полюса с 1990-х годов. ESA сказал:

В конце октября 2017 года [северный магнитный полюс] пересек международную линию перемены дат, пройдя в пределах 390 км [242 миль] от географического полюса, и теперь движется на юг…

Схватка магнитных шариков глубоко под поверхностью Земли, по-видимому, лежит в основе явления быстрого дрейфа магнитных полюсов с 1990-х годов.Изображение предоставлено ЕКА. В настоящее время сибирская капля, похоже, выигрывает в этом магнитном «перетягивании каната». Изображение предоставлено Филом Ливермором / BBC.

В нашем современном мире дрейф северного магнитного полюса Земли влияет не только на компасы. ЕКА объяснил:

Одним из практических последствий этого является то, что Мировая Магнитная Модель должна периодически обновляться с учетом текущего местоположения полюса. Модель жизненно важна для многих навигационных систем, используемых, например, на кораблях, картах Google и смартфонах.

Вот почему тема магнитного севера так важна для нашего мира, и почему на симпозиуме ESA по живой планете в прошлом году ученые из Университета Лидса в Великобритании рассказали о своих открытиях по магнитному северу с использованием спутниковых данных SWARM. На спутниках Swarm установлены сложные магнитометры. Частично их цель — провести обзор магнитного поля Земли. ESA сказал:

Данные показали, что положение северного магнитного полюса в значительной степени определяется балансом или перетягиванием каната между двумя большими долями отрицательного потока на границе между ядром Земли и мантией под Канадой.

Фил Ливермор из Университета Лидса сказал:

Анализируя карты магнитного поля и то, как они меняются с течением времени, мы можем теперь точно определить, что изменение в схеме циркуляции потока под Канадой привело к появлению участка магнитного поля на краю ядра, глубоко внутри Земли. вытянутый. Это ослабило канадский участок и привело к смещению полюса в сторону Сибири.

Северный магнитный полюс движется быстро и неожиданным образом, сбивая с толку ученых, отслеживающих его движения.?

Доктор Фил Ливермор из @SEELeeds обсуждает движение в @ nature. Https://t.co/QULuA31xt8 pic.twitter.com/oJwL9BLecV

— Университет Лидса (@UniversityLeeds) 11 января 2019 г.

По словам этих ученых, большой вопрос заключается в том, вернется ли полюс в Канаду или продолжит движение на юг. Ливермор объяснил:

Модели магнитного поля внутри сердечника предполагают, что, по крайней мере, в течение следующих нескольких десятилетий, полюс будет продолжать дрейфовать в сторону Сибири.

Однако, учитывая, что положение полюса определяется этим хрупким балансом между канадскими и сибирскими пятнами, потребуется лишь небольшая корректировка поля внутри ядра, чтобы отправить полюс обратно в Канаду.

Итог: Ученые, изучающие дрейф северного магнитного полюса Земли, выявили изменение в схеме циркуляции магнитных шариков глубоко под поверхностью Земли. Они узнали, что изменение потока под Канадой вызвало растяжение участка магнитного поля на краю ядра Земли, глубоко внутри Земли.Это ослабило канадский участок и привело к смещению полюса в сторону Сибири.

Источник: Недавнее ускорение северного магнитного полюса в направлении Сибири, вызванное удлинением лепестка потока

Через ESA

Подробнее от BBC: Ученые объясняют блуждания магнитного полюса

Дебора Берд

Просмотр статей

Об авторе:

Дебора Берд создала серию радиостанций EarthSky в 1991 году и основала EarthSky.org в 1994 году. Сегодня она является главным редактором этого сайта. Она выиграла целую плеяду наград от радиовещательных и научных сообществ, в том числе за создание астероида 3505 Берд в ее честь. Бэрд, научный коммуникатор и педагог с 1976 года, верит в науку как в силу добра в мире и жизненно важный инструмент в 21 веке. «Быть ​​редактором EarthSky — все равно что устраивать большую глобальную вечеринку для крутых любителей природы», — говорит она.

Магнитный Северный полюс Земли начал гонку к Сибири

В 1831 году британский исследователь Джеймс Кларк Росс впервые определил положение магнитного Северного полюса с точностью до нескольких миль.Он нашел его на полуострове Бутия в Нунавуте, на севере Канады, где он и его команда разбили лагерь в «снежных хижинах недавно заброшенной деревни Эскимос».

Уже тогда было известно, что полюс двигался, хотя и медленно. Примерно 70 лет спустя норвежец Амундсен заново открыл его поблизости, и в течение следующих 90 лет он медленно мигрировал на север со скоростью до 15 километров (чуть более 9 миль) в год.

Затем, в 1990 году, он внезапно начал ускоряться на север. В 2017 году он прошел географический Северный полюс и теперь движется на юг, в Сибирь.

Ученые обычно обновляют положение магнитного полюса каждые пять лет. Но в 2019 году движение было настолько быстрым и неожиданным, что ученые были вынуждены выпускать дополнительное нерегулярное обновление, чтобы можно было исправить навигационные устройства, которые на него полагаются.

Возникает важный вопрос. Что заставляет магнитный полюс так быстро двигаться? И вернется ли он когда-нибудь в Канаду?

Tug-of-War

Теперь мы получили ответ благодаря работе Филипа Ливермора из Университета Лидса в США.К. и несколько его коллег, которые говорят, что положение полюса является результатом перетягивания каната между двумя участками отрицательного магнитного потока, расположенными под Канадой и Сибирью. В последние годы канадский участок значительно ослаб, позволяя сибирскому пятну тянуть полюс в своем направлении. И они говорят, что их модель предсказывает, что полюс продолжит продвигаться к Сибири на расстояние до 660 километров (370 миль) в следующем десятилетии.

Во-первых, немного предыстории. Магнитное поле Земли создается в богатом железом ядре планеты.Как и все магнетики, у него есть северный и южный полюсы. Их точное положение на поверхности Земли зависит от того, как поле изгибается и ослабляется мантией Земли.

На поверхности Земли магнитный полюс определяется как место, где магнитное поле перпендикулярно поверхности и где свободно вращающаяся магнитная стрелка будет указывать прямо вниз. Росс и Амундсен определили его положение, наблюдая за ориентацией таких игл. Однако с 1990 года спутники постоянно наблюдают за полем, и это привело к более точному определению местоположения.

(Источник: Ливермор и др., 2020 arXiv)

Ученым Земли давно известно, что точное положение связано с двумя участками относительно сильных магнитных полей, которые расположены под Канадой и Сибирью. Действительно, эти пятна участвуют в перетягивании каната, которое толкает и тянет полюс вперед и назад, говорят Ливермор и компания.

В последнее время соотношение этих патчей изменилось.

«В период с 1999 по 2019 год на сибирском участке наблюдалось небольшое усиление, а на канадском участке — значительно снизилось абсолютное значение», — говорят Ливермор и его коллеги.«Вместе это привело к тому, что северный магнитный полюс движется в сторону Сибири».

Чтобы выяснить, почему произошло это изменение, команда смоделировала изменение напряженности магнитного поля в Канаде и Сибири, а затем использовала результаты, чтобы определить, какие изменения в ядре Земли могли их вызвать.

Они говорят, что это произошло из-за изменения потока жидкого железа в ядре Земли в 1970-х годах и того, как соответствующее изменение магнитного поля распространялось через мантию на поверхность.

Сибирь привязана

Далее они говорят, что полюс, вероятно, продолжит свое путешествие в Сибирь в краткосрочной перспективе.

«Ряд простых моделей, которые фиксируют этот процесс, показывают, что в течение следующего десятилетия северный магнитный полюс продолжит движение по своей текущей траектории, пройдя еще 390-660 км в сторону Сибири», — говорят ученые.

Однако модель ненадежна при более длительных масштабах. Тем не менее, команда говорит, что прошлый образец движения в этих временных масштабах может указывать на будущее поведение.

«За последние 7000 лет он, кажется, хаотично перемещался вокруг географического полюса, не показывая предпочтительного местоположения», — говорят Ливермор и компания.

Другими словами, куда бы он ни пошел, северный магнитный полюс вряд ли останется там надолго.

---

Ссылка: Недавнее ускорение Северного магнитного полюса в сторону Сибири, вызванное удлинением лепестка потока arxiv.org/abs/2010.11033

Только что изменился северный магнитный полюс. Вот что это значит.

Магнитный север никогда не оставался неподвижным.За последние сто лет или около того направление, в котором устойчиво указывают наши компасы, неуклонно двигалось на север, движимое взбалтыванием жидкого внешнего ядра Земли на глубине примерно 1800 миль под поверхностью. Тем не менее, в последние годы ученые заметили кое-что необычное: рутинное движение Магнитного Севера перешло на большую скорость, отправив его галопом через Северное полушарие — и никто не может полностью объяснить, почему.

Изменения были настолько значительными, что ученые начали работу над экстренным обновлением Мировой Магнитной Модели, математической системы, лежащей в основе навигации, от мобильных телефонов и кораблей до коммерческих авиакомпаний.Но затем правительство США закрылось, отложив официальный выпуск модели, поскольку Nature News впервые сообщила о в начале этого года.

Теперь ожидание нового севера закончилось. Обновление World Magnetic Model было официально выпущено в понедельник, и магнитный север снова может быть точно расположен для людей по всему миру.

Вероятно, еще много вопросов: почему магнитный север меняется так быстро? Как повлияла задержка обновления? Была ли действительно геологическая причина, по которой карты Google сбили меня с курса? Мы вас прикрыли.

Земля 101

Земля — ​​единственная известная планета, на которой существует жизнь. Узнайте происхождение нашей родной планеты и некоторые ключевые ингредиенты, которые помогают сделать это синее пятнышко в космосе уникальной глобальной экосистемой.

Что такое магнитный север?

Магнитный север — один из трех «северных полюсов» на нашем земном шаре. Во-первых, есть истинный север, то есть северный конец оси, по которой вращается наша планета.

Но защитный магнитный пузырь или магнитосфера нашей планеты не идеально совмещен с этим вращением.Вместо этого динамо-машина ядра Земли создает магнитное поле, слегка отклоненное от оси вращения планеты. Северный конец этого стержневого магнита размером с планету известен как геомагнитный север — точка, расположенная у северо-западного побережья Гренландии, которая мало изменила свое положение за последнее столетие.

Еще есть магнитный север, то, что определяет ваш компас, который определяется как точка, в которой линии магнитного поля указывают вертикально вниз. В отличие от геомагнитного севера, эта позиция более восприимчива к скачкам и потокам в вихре жидкого железа в ядре.Эти токи притягивают магнитное поле, отправляя магнитный север на север через земной шар.

«Северный магнитный полюс — довольно чувствительное место, — говорит Фил Ливермор, геофизик из Университета Лидса.

Что такое магнитная модель мира?

Джеймс Кларк Росс впервые обнаружил магнитный север в 1831 году на отдельных островах канадской территории Нунавут. С тех пор полюс в значительной степени продвинулся на север, пройдя сотни миль за последние несколько десятилетий.(Любопытно, что его полярная противоположность, магнитный юг, за это время не сдвинулся.)

Чтобы не отставать от всех этих изменений, Национальное управление океанических и атмосферных исследований США и Британская геологическая служба разработали то, что в конечном итоге стало известно как Мировая магнитная модель. «Таким образом, по сути, все они будут на одной карте», — говорит Кьяран Бегган, геофизик из BGS.

Модель обновляется каждые пять лет, последнее обновление — в 2015 году. Между каждым обновлением ученые проверяют точность модели по данным наземных магнитных обсерваторий и миссии Swarm Европейского космического агентства — три спутника для картографирования магнитного поля, которые застегивают вокруг Земли от 15 до 16 раз в день.До сих пор этого казалось достаточно, чтобы идти в ногу с маршем магнитного севера к Сибири.

В середине 1900-х годов северный магнитный полюс неуклюже продвигался со скоростью менее ста футов каждый день, что в сумме составляло менее семи миль разницы каждый год. Но в 90-х это начало меняться. К началу августа магнитный север увеличивался примерно на 34 мили в год.

«На высоких широтах все происходит очень странно», — говорит Ливермор, отмечая, что это увеличение, похоже, совпало с усилением струи в жидком внешнем ядре планеты.Хотя события могут быть связаны между собой, точно сказать пока нельзя.

К началу 2018 года ученые поняли, что модель скоро превысит допустимые пределы для магнитной навигации. Что-то нужно было сделать до следующего регулярного обновления модели, намеченного на 2020 год.

Не нарушило ли правительство отключение навигации?

Чтобы исправить модель, ученые NOAA и BGS скорректировали ее, используя последние данные за три года. Эта обновленная версия была предварительно выпущена онлайн в октябре 2018 года.Как объясняет Бегган, в их число входят основные пользователи модели в оборонной и военной сферах — министерство обороны США, министерство обороны Великобритании и Организация Североатлантического договора.

«Вещи на высоких широтах действуют очень странно».

Бифил Ливермор, Университет Лидса,

Прекращение работы правительства задержало всестороннюю публичную публикацию информации, которая включает онлайн-калькуляторы, программное обеспечение и техническую заметку с описанием изменений.В принципе, каждый, кто использует магнитную навигацию, может извлечь выгоду из этого обновления, говорит Арно Чуллиат, геомагнетист из Университета Колорадо в Боулдере и филиал NOAA, который работал над обновлением.

Эта модель нашла свое применение во многих наших современных картографических системах, включая Google и Apple, — добавляет Бегган. Но разница незначительна для большинства гражданских целей, и изменения в основном ограничиваются широтой выше 55 градусов.

«Среднестатистического пользователя это не сильно повлияет, если только ему не случится путешествовать по высокой Арктике», — говорит Бегган.

Что вызвало все эти странности?

Интерес к этим неожиданным толчкам — это больше, чем отображение. Танец линий магнитного поля Земли представляет собой одно из немногих окон, которые есть у ученых для процессов, происходящих за тысячи миль под вашими ногами.

На осеннем собрании Американского геофизического союза 2018 года Ливермор представил то, что он называет «перетягиванием каната» магнитного поля, которое может дать объяснение недавнему странному поведению.По его словам, северный магнитный полюс, по-видимому, контролируется двумя участками магнитного поля: один под северной Канадой, а другой — под Сибирью. Исторически сложилось так, что тот, что находится под северной Канадой, кажется, был сильнее, удерживая магнитный полюс в своих лапах. Но в последнее время, похоже, все изменилось.

«Сибирская нашивка выглядит так, как будто она выигрывает битву», — говорит он. «Это как бы притягивает магнитное поле к своей стороне географического полюса».

Арктика: океан на вершине мира

Лед, дикая природа и приключения — вот что привлекает нас к ледяным водам, спускающимся с Северного Ледовитого океана.Присоединяйтесь к команде Национального географического флота, чтобы исследовать самую северную часть Земли.

Это может быть результатом размазывания струи внутри сердечника и, таким образом, ослабления магнитного поля под Канадой, говорит он. Увеличение скорости струи, похоже, совпало с последними несколькими десятилетиями движения магнитного полюса на север. Но он предостерегает от поспешных действий с какими-либо определенными выводами.

«Там вполне может быть ссылка», — говорит он. «Не уверен, но может быть».

Что ждет магнитный север дальше?

Трудно предсказать, что произойдет с северным магнитным полюсом — или сохранит ли он свою скорость при движении в сторону Сибири, — отмечает Робин Фиори, научный сотрудник отдела природных ресурсов Канады.Единственное, что кажется определенным в отношении магнитного севера, — это его непредсказуемость.

Скалы содержат геологические карты еще более странных движений магнитных полюсов, предполагая, что за последние 20 миллионов лет магнитный север и юг несколько раз менялись местами. Кажется, это происходит примерно каждые 200 000–300 000 лет. Точные причины этих изменений остаются неясными. Но последнее движение не должно сбивать вас с толку из-за неминуемого сальто.

«Нет никаких признаков разворота», — говорит Бегган.«И даже если бы произошел поворот, геологические записи показывают, что на это уходит, по крайней мере, несколько тысяч лет». (Что на самом деле происходит, когда магнитное поле переворачивается? Вот что мы знаем.)

Модели магнитного севера предполагают, что этот последний скачок — даже не самое странное, что полюс совершил в новейшей истории, — добавляет Фиори. До 1900 года его блуждания, вероятно, когда-то были гораздо более подвижными и могли включать несколько крутых поворотов в северной Канаде, которые могли бы отправить полюс на короткое путешествие на юг.

«Все это связано с изменениями в движении жидкости в этом внешнем ядре», — говорит она. Поэтому трудно сказать, является ли вновь обретенная скорость магнитного севера новой нормой.

«Мы знаем, что полюс сейчас движется быстрее, чем в течение десятилетий, но как часто это происходит в долгой истории?» — спрашивает Джефф Ривз, ученый-космонавт из Национальной лаборатории Лос-Аламоса.

«Мы понятия не имеем. Что мы знаем, так это то, что он делает сейчас по-другому, и это всегда интересно с научной точки зрения.

Примечание редактора. Первоначально эта статья содержала неверную цитату Робин Фиори, которая была обновлена. Типы навигации, которые могут извлечь выгоду из новой модели, также были обновлены, а написание имени Арно Чуллиа было исправлено.

Магнитное поле Земли

Магнитосфера защищает поверхность Земли от заряженных частиц солнечного ветра и генерируется электрическими токами, расположенными во многих различных частях Земли.Он сжимается на дневной (солнечной) стороне за счет силы приходящих частиц и расширяется на ночной стороне. (Изображение не в масштабе.) Разница между магнитным севером и «истинным» севером.

Магнитное поле Земли (и поверхностное магнитное поле ) приблизительно представляет собой магнитный диполь, с S-полюсом магнитного поля вблизи географического северного полюса Земли (см. Магнитный северный полюс) и другим северным полюсом магнитного поля вблизи географического географического полюса Земли. южный полюс (см. Южный магнитный полюс).Это делает компас удобным для навигации. Причину возникновения поля можно объяснить теорией динамо. Магнитное поле распространяется бесконечно, но ослабевает по мере удаления от источника. Магнитное поле Земли, также называемое геомагнитным полем , которое эффективно распространяется на несколько десятков тысяч километров в космос, формирует магнитосферу Земли. Палеомагнитное исследование австралийского красного дацита и подушечного базальта оценило возраст магнитного поля как минимум 3,5 миллиарда лет. ^{[1] [2]}

Важность

Моделирование взаимодействия между магнитным полем Земли и межпланетным магнитным полем.

Земля в значительной степени защищена от солнечного ветра, потока энергичных заряженных частиц, исходящих от Солнца, своим магнитным полем, которое отклоняет большинство заряженных частиц. Некоторые из заряженных частиц солнечного ветра захвачены в радиационном поясе Ван Аллена.Меньшему количеству частиц солнечного ветра удается перемещаться, как по линии передачи электромагнитной энергии, в верхние слои атмосферы и ионосферу Земли в зонах полярных сияний. Единственный раз, когда солнечный ветер наблюдается на Земле, — это когда он достаточно силен, чтобы вызывать такие явления, как полярное сияние и геомагнитные бури. Яркие полярные сияния сильно нагревают ионосферу, заставляя ее плазму расширяться в магнитосферу, увеличивая размер плазменной геосферы и вызывая утечку атмосферного вещества в солнечный ветер.Геомагнитные бури возникают, когда давление плазмы, содержащейся внутри магнитосферы, достаточно велико, чтобы раздуваться и тем самым искажать геомагнитное поле.

Солнечный ветер отвечает за общую форму магнитосферы Земли, и колебания ее скорости, плотности, направления и увлекаемого магнитного поля сильно влияют на локальную космическую среду Земли. Например, уровни ионизирующего излучения и радиопомех могут варьироваться от сотен до тысяч раз; а форма и расположение магнитопаузы и головной ударной волны перед ней могут изменяться на несколько радиусов Земли, подвергая геосинхронные спутники прямому солнечному ветру.Эти явления собирательно называются космической погодой. Механизм атмосферного разрыва вызван захватом газа пузырьками магнитного поля, которые срываются солнечными ветрами. ^[3] Изменения напряженности магнитного поля коррелировали с изменением количества осадков в тропиках. ^[4]

Магнитные полюса и магнитный диполь

Основные статьи: Северный магнитный полюс и Южный магнитный полюс Магнитное склонение от истинного севера в 1700 г.

Положение магнитных полюсов можно определить как минимум двумя способами ^[5] .

Часто магнитный (наклонный) полюс рассматривается как точка на поверхности Земли, где магнитное поле полностью вертикально. Другими словами, угол наклона поля Земли составляет 90 ° на северном магнитном полюсе и -90 ° на южном магнитном полюсе. На магнитном полюсе компас, удерживаемый в горизонтальной плоскости, указывает случайным образом, в то время как в противном случае он указывает почти на северный магнитный полюс или от Южного магнитного полюса, хотя существуют местные отклонения. Два полюса перемещаются независимо друг от друга и не находятся в прямо противоположных положениях на земном шаре.Магнитный полюс падения может быстро перемещаться, для Северного магнитного полюса ^[6] проводились наблюдения до 40 км в год.

Магнитное поле Земли можно точно описать полем магнитного диполя, расположенного рядом с центром Земли. Ориентация диполя определяется осью. Два положения, где ось диполя, которая лучше всего соответствует геомагнитному полю, пересекает поверхность Земли, называются Северным и Южным геомагнитными полюсами. Для наилучшего соответствия диполь, представляющий геомагнитное поле, должен быть размещен примерно в 500 км от центра Земли.Это приводит к тому, что внутренний радиационный пояс опускается ниже в южной части Атлантического океана, где поверхностное поле является самым слабым, создавая так называемую Южно-Атлантическую аномалию.

Если бы магнитное поле Земли было идеально дипольным, геомагнитный и магнитный полюса падения совпадали бы. Однако важные недиполярные члены в точном описании геомагнитного поля приводят к тому, что положения двух типов полюсов находятся в разных местах.

Характеристики поля

Напряженность поля у поверхности Земли составляет менее 30 микротеслов (0.3 гаусса) на территории, включающей большую часть Южной Америки и Южной Африки, до более чем 60 микротеслов (0,6 гаусса) вокруг магнитных полюсов в северной Канаде и на юге Австралии, а также в части Сибири. Средняя напряженность магнитного поля во внешнем ядре Земли составила 25 Гаусс, что в 50 раз сильнее, чем магнитное поле на поверхности. ^{[9] [10]}

Поле аналогично полю стержневого магнита. Магнитное поле Земли в основном вызвано электрическими токами в жидком внешнем ядре.Ядро Земли горячее, чем 1043 К, температура точки Кюри, выше которой ориентация спинов в железе становится случайной. Такая рандомизация приводит к потере намагниченности вещества.

Конвекция расплавленного железа во внешнем жидком ядре, наряду с эффектом Кориолиса, вызванным общим вращением планеты, имеет тенденцию организовывать эти «электрические токи» в валки, выровненные вдоль полярной оси север-юг. Когда проводящая жидкость течет через существующее магнитное поле, индуцируются электрические токи, которые, в свою очередь, создают другое магнитное поле.Когда это магнитное поле усиливает исходное магнитное поле, создается динамо-машина, которая поддерживает себя. Это называется теорией динамо, и она объясняет, как поддерживается магнитное поле Земли.

Еще одна особенность, которая магнитно отличает Землю от стержневого магнита, — это ее магнитосфера. На больших расстояниях от планеты преобладает поверхностное магнитное поле. Электрические токи, индуцированные в ионосфере, также создают магнитные поля. Такое поле всегда создается вблизи того места, где атмосфера находится ближе всего к Солнцу, вызывая ежедневные изменения, которые могут отклонять поверхностные магнитные поля на величину до одного градуса.Типичные ежедневные изменения напряженности поля составляют около 25 нанотесла (нТл) (т.е. ~ 1: 2 000), с вариациями в течение нескольких секунд, как правило, около 1 нТл (т.е. ~ 1: 50 000). ^[11]

Вариации магнитного поля

Геомагнитные вариации с момента последнего обращения.

Токи в ядре Земли, создающие ее магнитное поле, возникли по крайней мере 3 450 миллионов лет назад. ^{[12] [13]}

Магнитометры обнаруживают мельчайшие отклонения в магнитном поле Земли, вызванные железными артефактами, печами, некоторыми типами каменных построек и даже канавами и мусором в археологической геофизике.С помощью магнитных инструментов, адаптированных на основе бортовых детекторов магнитных аномалий, разработанных во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок, были нанесены на карту магнитные вариации на дне океана. Базальт — богатая железом вулканическая порода, составляющая дно океана — содержит сильно магнитный минерал (магнетит) и может локально искажать показания компаса. Искажение было признано исландскими мореплавателями еще в конце 18 века. Что еще более важно, поскольку присутствие магнетита придает базальту измеримые магнитные свойства, эти магнитные вариации предоставили еще один способ изучения глубоководного дна океана.Когда вновь образованная порода охлаждается, такие магнитные материалы регистрируют магнитное поле Земли.

Часто магнитосфера Земли поражается солнечными вспышками, вызывающими геомагнитные бури, вызывающие проявления полярных сияний. Кратковременная нестабильность магнитного поля измеряется с помощью K-индекса.

Недавно в магнитном поле были обнаружены утечки, которые взаимодействуют с солнечным ветром Солнца способом, противоположным первоначальной гипотезе. Во время солнечных бурь это может привести к крупномасштабным отключениям электроэнергии и сбоям в работе искусственных спутников. ^[14]

См. Также Магнитная аномалия

Инверсия магнитного поля

Основная статья: Геомагнитная инверсия

Основываясь на изучении лавовых потоков базальта во всем мире, было высказано предположение, что магнитное поле Земли меняет направление на противоположное. с интервалами от десятков тысяч до многих миллионов лет, со средним интервалом примерно 300 000 лет. ^[15] Однако последнее подобное событие, названное инверсией Брюнес – Матуяма, произошло примерно 780 000 лет назад.

Нет четкой теории относительно того, как могли произойти геомагнитные инверсии. Некоторые ученые создали модели ядра Земли, в которых магнитное поле только квазистабильно, а полюса могут спонтанно перемещаться из одной ориентации в другую в течение от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Другие ученые предполагают, что геодинамо сначала отключается либо самопроизвольно, либо в результате какого-либо внешнего воздействия, такого как удар кометы, а затем перезапускается с магнитным «северным» полюсом, указывающим либо на север, либо на юг.Внешние события вряд ли будут обычными причинами инверсий магнитного поля из-за отсутствия корреляции между возрастом ударных кратеров и временем инверсий. Независимо от причины, когда магнитный полюс переключается из одного полушария в другое, это называется инверсией, тогда как временные изменения наклона диполя, которые перемещают ось диполя через экватор, а затем возвращаются к исходной полярности, известны как отклонения.

Исследования потоков лавы на горе Стинс, штат Орегон, показывают, что магнитное поле могло смещаться со скоростью до 6 градусов в день в какой-то момент истории Земли, что значительно усложняет популярное понимание того, как работает магнитное поле Земли. . ^[16]

Палеомагнитные исследования, подобные этим, обычно состоят из измерений остаточной намагниченности магматической породы в результате вулканических событий. Осадки, отложенные на дне океана, ориентируются в соответствии с местным магнитным полем, сигнал, который можно регистрировать по мере их затвердевания. Хотя залежи магматических пород в основном парамагнитны, они действительно содержат следы ферри- и антиферромагнитных материалов в виде оксидов железа, что дает им способность обладать остаточной намагниченностью.Фактически, эта характеристика довольно часто встречается во многих других типах горных пород и отложений, обнаруженных по всему миру. Одним из наиболее распространенных оксидов, обнаруживаемых в естественных отложениях горных пород, является магнетит.

В качестве примера того, как это свойство магматических пород позволяет нам определить, что поле Земли в прошлом менялось, рассмотрим измерения магнетизма на океанских хребтах. Прежде чем магма выйдет из мантии через трещину, она имеет чрезвычайно высокую температуру, превышающую температуру Кюри любого оксида железа, который она может содержать.Лава начинает остывать и затвердевать, когда попадает в океан, позволяя этим оксидам железа в конечном итоге восстановить свои магнитные свойства, в частности, способность удерживать остаточную намагниченность. Если предположить, что единственное магнитное поле, присутствующее в этих местах, связано с самой Землей, эта затвердевшая порода становится намагниченной в направлении геомагнитного поля. Хотя напряженность поля довольно мала, а содержание железа в типичных образцах горных пород невелико, относительно небольшая остаточная намагниченность образцов находится в пределах разрешающей способности современных магнитометров.Затем можно измерить возраст и намагниченность застывших образцов лавы, чтобы определить ориентацию геомагнитного поля в древние эпохи.

Обнаружение магнитного поля

Отклонения модели магнитного поля от данных измерений, данных, созданных спутниками с чувствительными магнитометрами

Напряженность магнитного поля Земли была измерена Карлом Фридрихом Гауссом в 1835 году и с тех пор неоднократно измерялась, показывая относительное уменьшение около 10% за последние 150 лет. ^[17] Спутник Magsat и более поздние спутники использовали 3-осевые векторные магнитометры для исследования трехмерной структуры магнитного поля Земли. Более поздний спутник Эрстеда позволил провести сравнение, показывающее динамическое геодинамо в действии, которое, по-видимому, порождает альтернативный полюс под Атлантическим океаном к западу от Южной Африки. ^[18]

Правительства иногда используют подразделения, специализирующиеся на измерении магнитного поля Земли. Это геомагнитные обсерватории, обычно входящие в состав национальной геологической службы, например, обсерватория Эскдалемуир Британской геологической службы.Такие обсерватории могут измерять и прогнозировать магнитные условия, которые иногда влияют на связь, электроэнергию и другую деятельность человека. (См. Магнитную бурю.)

Международная сеть магнитных обсерваторий в реальном времени с более чем 100 взаимосвязанными геомагнитными обсерваториями по всему миру с 1991 года регистрирует магнитное поле Земли.

Военные определяют местные характеристики геомагнитного поля по порядку для обнаружения аномалий на естественном фоне, которые могут быть вызваны значительным металлическим объектом, например, затопленной подводной лодкой.Как правило, эти детекторы магнитных аномалий используются в самолетах, таких как британский Nimrod, или буксируются в качестве инструмента или набора инструментов с надводных кораблей.

В коммерческих целях геофизические разведочные компании также используют магнитные детекторы для выявления естественных аномалий рудных тел, таких как Курская магнитная аномалия.

Животные, включая птиц и черепах, могут обнаруживать магнитное поле Земли и использовать это поле для навигации во время миграции. ^[19] Коровы и дикие олени склонны выстраивать свои тела с севера на юг во время отдыха, но не тогда, когда животные находятся под высоковольтными линиями электропередач, что заставляет исследователей полагать, что причиной этого является магнетизм. Дайсон, П.Дж. (2009). «Биология: электрические коровы». Nature 458 (7237): 389. DOI: 10.1038 / 458389a. PMID 19325587.

Внешние ссылки

• Уильям Дж. Брод, Будет ли компас указывать на юг? . New York Times, 13 июля 2004 г.
• Джон Роуч, Почему магнитное поле Земли меняется? . National Geographic, 27 сентября 2004 г.
• Когда север идет на юг . Проекты в области научных вычислений, 1996.
• Трехмерный имитатор заряженных частиц в магнитном поле Земли . Инструмент, предназначенный для трехмерного моделирования заряженных частиц в магнитосфере. [Требуется подключаемый модуль VRML]
• Великий Магнит, Земля , История открытия магнитного поля Земли Дэвидом П. Стерном.
• Исследование магнитосферы Земли , Образовательный веб-сайт Дэвида П. Стерна и Маурисио Передо

Северный магнитный полюс Земли продолжает дрейфовать, пересекает нулевой меридиан

Северный магнитный полюс Земли, который в последние годы перемещался быстрее, чем ожидалось, теперь пересек нулевой меридиан .

Магнитный север в течение последних двух десятилетий перемещался от своего предыдущего дома в канадской Арктике в сторону Сибири со скоростью около 55 километров в год. Последняя модель магнитного поля Земли , выпущенная 10 декабря Национальными центрами экологической информации и Британской геологической службой, предсказывает, что это движение будет продолжаться, хотя, вероятно, с меньшей скоростью — 25 миль (40 км) каждый год. .

Эта модель используется для калибровки GPS и других навигационных измерений.

Магнитное поле Земли создается взбалтыванием внешнего железного ядра планеты, которое создает сложное, но в основном магнитное поле с севера на юг. По причинам, не совсем понятным, но связанным с внутренней динамикой планеты, магнитное поле в настоящее время претерпевает период ослабления. Вот почему магнитного севера дрейфует на .

По данным NCEI, по состоянию на февраль 2019 года магнитный север находился в точке 86,54 N 170,88 E в Северном Ледовитом океане. (Магнитный юг также не совпадает с географическим югом; он находился на отметке 64.13 S 136.02 E у берегов Антарктиды по состоянию на февраль 2019 г.)

Ученые выпускают новую версию Магнитной модели мира каждые пять лет, так что это обновление 2020 г. было ожидаемым. Однако в феврале 2019 года им пришлось выпустить обновление с опережением графика из-за быстрого ограничения движений магнитного севера. Модель 2020 года показывает «зону затемнения» вокруг магнитного севера, где компасы становятся ненадежными и начинают выходить из строя из-за близости истинного севера. На новых картах также показано магнитное поле к северо-востоку от нулевого меридиана, границы, которую полюс пересек в сентябре 2019 года, , согласно Newsweek .Главный или Гринвичский меридиан — это меридиан, который был установлен в качестве официального маркера нуля градусов, нуля минут и нуля секунд в 1884 году; он проходит через Королевскую обсерваторию в Гринвиче в Англии.

Связано: Что, если магнитные полюса Земли перевернутся?

В настоящее время неясно, направляются ли магнитные полюса Земли к триггеру — переключению между севером и югом — или же магнитное поле скоро снова усилится.Оба события произошли в истории Земли без какого-либо заметного влияния на биологию. Однако современные навигационные системы полагаются на магнитный север, и их придется откалибровать, поскольку полюса продолжают блуждать. Например, аэропортам уже пришлось переименовать некоторые из своих взлетно-посадочных полос в , названия которых основаны на направлениях компаса.

Первоначально опубликовано на Live Science .

Хотите больше науки? Получите подписку на нашу дочернюю публикацию Журнал «Как это работает» , чтобы получать последние удивительные новости науки.

No related posts.