Многие планеты Солнечной системы имеют магнитное поле. Планеты в нашей системе, в том числе и Земля, образовывались из протооблака. И когда протооблако сжималось, в межпланетной среде и межзвездной среде было изначально затравочное магнитное поле. Оно есть везде во Вселенной.

1. Прецессия Земли

При сжатии происходит усиление магнитного поля. Когда Земля стала твердой, внутри из-за высокой температуры образовалось ядро. До настоящего времени считается, что в центре Земли находится жидкое железное ядро. Это нейтральная жидкость является проводящей, и в нее вморожено магнитное поле. Движения жидкости определяют то, как ведет себя глобальное магнитное поле Земли — это кинематическое динамо.

Есть целый ряд теорий динамо. Симметричные, сферические движения не могут генерировать магнитное поле. Известно, что у Земли в настоящий момент ось вращения и магнитная ось не совпадают, поэтому возникает прецессия. Одна из теорий говорит, что прецессия может давать генерацию и поддержание поля. Поле захватилось, оно существует, и дальше его надо поддерживать. Пока есть жидкое ядро, магнитное поле существует, и у Земли оно имеет дипольный вид.

2. Магнитный щит

Так как мы живем рядом с Солнцем, непрерывно испускающим солнечный ветер — поток заряженных частиц, давление которого существенно, — то при обтекании магнитосферы Земли солнечным ветром она деформируется. Поэтому с дневной стороны магнитосфера Земли поджимается, а с ночной стороны она вытягивается — образуется «хвост». При этом нужно учитывать, что вся система вращается. Например, мы находимся в Москве, и когда мы на солнечной стороне, магнитное поле над нами поджимается, а когда мы уходим на ночную сторону, это поле вытягивается.

Магнитосфера Земли очень важна, она защищает все живое от пагубной космической радиации. Имеется в виду корпускулярная радиация, то есть энергетические частицы, которые не могут проникнуть поперек поля, они двигаются в основном вдоль него и в итоге приходят на магнитный полюс. Поэтому на полюсе мы можем наблюдать полярные сияния, когда происходят магнитные бури. В области полюсов магнитные силовые линии «вторгаются» в Землю практически вертикально. На средние широты, например в Москву, эти частицы не могут проникнуть, так как они не могут двигаться перпендикулярно силовым линиям земного магнитного поля. В данном контексте магнитное поле Земли называют магнитным щитом.

Рекомендуем по этой теме:
7939
Магнетизм Земли
3. Переполюсовка

Очень важно, как магнитное поле живет и как оно меняется. Наряду с полем, которое имеет глубинные источники в ядре Земли, имеются магнитные аномалии в коре, и на низких высотах они сильно влияют на распределение поля на поверхности Земли. На больших расстояниях от Земли магнитное поле аномалий малого масштаба быстро спадает. В основном, магнитное поле Земли имеет вид диполя. Существует понятие переполюсовки магнитного поля Земли. Солнце меняет свои полюса каждые примерно 11 лет — магнитный цикл Хейла. Земля меняет свои полюса хаотически и с огромными временными промежутками. Последняя переполюсовка датируется примерно 780 тысяч лет назад. По имеющимся данным утверждается, что переполюсовок было не менее 14. Сам процесс переполюсовки происходит за характерное время от 3 до 10 тысяч лет. Интервалы между переполюсовками разные и хаотически разбросанные. Одна из задач, стоящих перед исследователями, — понять, когда это может произойти и почему.

4. Наблюдение за полюсами

Магнитное поле Земли детально контролируется. Существует целая сеть различных лабораторий. В частности, сеть «INTERMAGNET» — это обсерватории, которые располагаются в магнитно-чистых местах, где нет никаких помех и излучений. Эти ряды измерений очень ценны, потому что именно на основе них можно проследить природные изменения магнитного поля. Из-за развития цивилизации часто обсерватории приходится переносить. В таких случаях ставят новую обсерваторию, параллельно проводят измерения, потом стыкуют ряды наблюдений, закрывают старую обсерваторию и продолжают наблюдения в новом месте.

В последнее время особый интерес вызывает перемещение магнитных полюсов Земли. Северный магнитный полюс (с физической точки зрения этот полюс является «южным», то есть направление силовых линии магнитного поля здесь направлено к Земле, а не от Земли, как на «северном» магнитном полюсе) находится в островной зоне Канады и в начале прошлого века начал двигаться в направлении к северному географическому полюсу. Причем скорость у него была очень высокая. Если бы он продолжал двигаться с той же скоростью, то за 50 лет он мог бы переместиться на территорию Сибири. Однако данные последних исследований показывают, что с 2004 по 2010 год у этого движения появилась компонента, которая смещает направления движения, и скорость уменьшилась.

5. Многополюсное поле

За последние 200 лет наблюдений сначала движение полюса шло с севера на юг, в последнее время, когда стали говорить про движение в Сибирь, оно шло с юга на север. Происходит как бы блуждание положения магнитного полюса в области канадской магнитной аномалии, которая «не отпускает» его далеко от себя. Хотя никто не может утверждать (по наблюдениям на столь ничтожных временах, как 200 лет, по сравнению с десятками и сотнями тысяч лет), началась или не началась переполюсовка.

При переполюсовке магнитное поле Земли становится многополюсным. Изначально у нас два полюса — северный и южный (вблизи Новой Зеландии). Работа земного динамо, которое отвечает за глобальное магнитное поле, как бы ослабевает, и начинают преобладать магнитные аномалии вблизи поверхности, и поэтому появляется много полюсов. Нам известны диполь, квадруполь, октуполь и так далее. На некоторое время два основных полюса исчезают, а потом постепенно восстанавливаются. Это происходит на интервалах от трех до десяти тысяч лет. Но важно, что никогда при этом поле до нуля не исчезает и не исчезнет, поэтому магнитный щит всегда останется.

6. Уменьшение магнитного поля Земли

Наиболее актуальный сегодня вопрос: как меняется общая напряженность магнитного поля, потому что это магнитный щит и он регулирует воздействие солнечной активности, проникновение галактических космических лучей? Считается, что галактические космические лучи проникают в атмосферу, влияют на облака, на климат и так далее. Магнитное поле Земли является регулятором.

В последнее время наблюдается уменьшение напряженности магнитного поля в течение длительного времени. Стоит вопрос: что будет дальше? Это признак переполюсовки или это просто локальные изменения? Говоря об изменениях в магнитном поле Земли, нужно держать в голове очень большие временные периоды — тысячи лет. Когда мы наблюдаем перемены на протяжении десятков лет, то по ним нельзя судить о глобальности изменений. Поэтому важно понять, с чем связаны уменьшения магнитного момента и магнитного поля Земли и что будет дальше.