Рис. 12. Магнитные полюсы Земли. Южный магнитный полюс (ЮМП) находится в Северном ледовитом океане. Северный магнитный полюс (СМП) дрейфует в Индийском океане.

1. Дрейф магнитных полюсов Земли

В канун нового 2013 года (28 декабря) в России на орбиту Земли выведен спутник для изучения магнитного поля Земли. Замечательно! Для нормальной навигации транспортных средств необходимо мониторить магнитное поле Земли, т.к. магнитные полюсы постоянно перемещаются. Что заставляет их менять свою дислокацию – об этом данная статья.

Точки Земли, в которых напряжённость магнитного поля имеет вертикальное направление, называют магнитными полюсами.

Впервые южный магнитный полюс (ЮМП) был открыт в 1831 году на севере Канады английским полярным исследователем Джоном Расселом. А его племянник Джеймс Росс, спустя 10 лет достиг северного магнитного полюса (СМП) Земли, находившегося в то время, в Антарктиде.

Наблюдения показывают, что магнитные полюсы постоянно находятся в движении, не задерживаясь ни на секунду в определенной точке поверхности Земли. Даже  в течение суток они успевают совершить маленькое путешествие по эллиптическому пути вокруг мнимого центра дислокации, притом, постоянно мигрируя в некотором направлении пространства, достигая  в годовом дрейфе до десятка километров [20].

Почему перемещаются магнитные полюсы Земли и возникают аномалии напряженности магнитного поля Земли? К примеру, за последние 100 лет северный магнитный полюс, который географически находится на юге, переместился почти на 900 км и сейчас «плавает» далеко в Индийском океане на расстоянии 2857[1] км от южного географического полюса (рис.12).

Прежде чем ответить на вопрос о дрейфе магнитных полюсов необходимо заняться логическим построением. В предыдущей статье «Магнитное поле Земли» был выявлен источник генерации магнитного поля. Этим источником является магма, текущая в определенном  русле, я ее назвал «мантийная река» (данным термином буду пользоваться и дальше, но уже без кавычек). Мантийная река является тем глобальным проводником, по которому течет электрический ток, который естественным образом индуцирует глобальное магнитное поле Земли. Если русло этой реки поворачивает, натыкаясь на преграду, то соответствующим образом и смещается магнитное поле, а с ним меняют свою дислокацию точки входа и выхода этого поля, иначе – магнитные полюсы.

Что может подвинуть русло мантийной реки? Очевидно, это связано с тем, что земная кора что сверху, что снизу имеет форму далеко не идеального шара. В чем и убеждаемся при виде гор и океанов, находясь на ее внешней оболочке. Такая же примерно картина наблюдается и на границе с мантией, с нижней стороны земной коры. Могу предположить, что горы там тоже высокие и могут оказаться гораздо выше, чем на поверхности коры, обозреваемой нами визуально. Причем по вершинам этих гор течет океан текучей, тягучей, горячей магмы, которая постоянно шлифует эти вершины, сглаживая и закругляя в одних местах, а в других, наращивая их. Вот эти горы, вершинами вниз постоянно смещают русло мантийной реки и ее магнитный экватор.

Горообразование в мантии идет более интенсивно, чем на поверхности коры. Все дело в количестве материала пригодного для строительства. Условия для горообразования благоприятны и зависят от вязкости, текучести магмы и окружающей температуры. Горячая магма под действием конвективных потоков поднимается из центральных областей вверх. Достигнув подошвы литосферы (с греч. означает «каменная оболочка») магма охлаждается. Часть ее остывает и опускается в нижние слои с более высокой температурой, а  часть присоединяется к коре, уже в виде твердой, остывшей лавы, а еще одна часть срывает, расплавляет некоторые участки поверхности коры. Понятно, что эти процессы идут непрерывно под действием разности давлений и температур.

Горообразование, что снизу, что сверху земной коры, связано и с вулканической деятельностью. Как указывает источник [21], на дне Тихого океана обнаружен огромный вулкан, один из самых больших в Солнечной системе. Вулкан является частью возвышенности Шатского, расположен на расстоянии около 1,6 тыс. км к востоку от Японии, получивший название Таму Массиф (Tamu Massif). Он имеет купольную форму из застывшей лавы, которая была выброшена около 144 млн. лет назад на высоту 3,5 км (сообщает Phys.org). Вулкан занимает площадь 310 тыс. кв. км, что сравнимо с площадью Британии и Ирландии. Не сомневаюсь, что подобные горы находятся и под земной корой.

Кроме подземных гор русло мантийной реки сдвигают, так называемые плюмы (мощные восходящие горячие потоки магмы). Движение магмы в плюмах идет быстрее, чем скорость течения мантийной реки, поэтому они добавляют температуру и возмущающее действие на окружающую магму, что приводит к аномальным потокам и смещению магнитного экватора.

По аномально дрейфующим магнитным полюсам Земли можно судить, что течение мантийной реки идет не точно по параллелям, поэтому магнитный экватор не совпадает с географическим экватором.

Магма течет на восток что похоже на течение огромной реки, которая извивается в своем русле, но генеральное направление не меняет. Встречая непреодолимые препятствия, мантийная река меняет направление, все как на поверхности Земли. Характерный пример, река Волга, наткнувшись в среднем течении на Жигулевские, а затем на Соколиные горы, делает излучину на восток (Самарская лука), а затем снова возвращается к своему генеральному южному направлению, в итоге длина ее русла увеличилась на 200 км (у туристов - Жигулевская кругосветка).

Это к тому, что течение магмы имеет динамический характер, а ее русло, проложенное под корой, постоянно меняется, как по ширине, так и по глубине, соответственно, меняется положение магнитного экватора. Вот по этой причине магнитные полюса Земли смещаются и дрейфуют, причем довольно быстро. В 2009 году скорость движения ЮМП в северном полушарии составила рекордные 64 километра в год! Весьма урожайный год. В данный период полюс смещается в северо-западном направлении, увеличивая широту, со скоростью около 10 км в год, отдаляясь от Канады. Это тоже довольно большая скорость. В это же время СМП все дальше отдаляется от Антарктиды.

Анализируя относительно синхронное смещение магнитных полюсов южного (северо-запад), а северного (север) в одном направлении, можно с уверенностью сказать, что дрейф магнитных полюсов Земли жестко связан с изменением русла течения магмы. А это лишнее подтверждение того, что магнитное поле Земли индуцируется электрическим током, протекающим в верхней мантии, по ее границе с корой. Перпендикулярное направление магнитного поля указывает, куда направлено русло магмы. Генеральное направление ее, если смотреть от нулевого меридиана, в восточном направлении – на северо-восток, а в западном – на юго-запад под углом в 13,4^o к экватору.

Учитывая вышесказанное, можно утверждать – идет постоянный круговорот вещества в мантии. За счет этого поддерживается температурный баланс в недрах Земли.

Конвективные потоки перемешивают магму, но они возникают не только из-за температурного градиента, но и из-за разности давлений, возникающих под разными полушариями, о чем было сказано в предыдущих статьях.

2. Магнитный экватор

Рис. 13. На середину 2012 года магнитная ось в центре Земли  отклонена от оси вращения на расстояние 1545 км.

Для того чтобы выяснить направление русла мантийной реки необходимо найти магнитный экватор, а заодно и вычислить расстояние отклонения магнитной оси от центра Земли. Для этого необходимо знать координаты магнитных полюсов и проделать графические построения (рис. 13).

Координаты магнитных полюсов имеются, данные 2012 года: южный магнитный полюс – 85^o54′00 с. ш., 147^o00′00 з. д.; северный магнитный полюс – 64^o24′00 ю. ш., 137^o06′00 з. д. [20].

Для начала совместим ось вращения Земли и СМП (в южном полушарии) с плоскостью чертежа. Соединим в пространстве земного шара прямой линий оба магнитных полюса и получим магнитную ось планеты SN (синяя линия). После измерения выясняется, что магнитная ось отклонена от оси вращения на угол 13,4 градуса!

В данной проекции ЮМП очень близко подходит к северному географическому полюсу, поэтому, чтобы не усложнять графические и математические вычисления, все дальнейшие построения проведу в одной плоскости. В данном случае заложенная погрешность вполне допустима т.к. (ЮМП) продолжает приближаться к северному географическому полюсу.

Продолжим построение. Через центр Земли построим плоскость (в проекции линию) перпендикулярную магнитной оси LM. Пересечение данной линии с магнитной осью укажет на центр магнитного экватора. На этой плоскости нарисуем круг. Радиус этого круга – кратчайшее расстояние от центра до поверхности шара (коры). Эта точка на поверхности Земли находится на расстоянии 130 км к югу-востоку от острова Гуам архипелага Марианских островов, весьма примечательное место, известное всем, как самая глубокая часть мирового океана – Марианская впадина. Через эту точку пройдет линия магнитного экватора с наклонением к экватору под углом 13,4^o. На рисунке 14 показан магнитный экватор условно, проходящий по поверхности земного шара.

Построение показывает, что магнитный экватор замкнут в земном шаре. Противоположная точка от острова Гуам находится в глубине Земли, примерно в 2640 км от Южной Америки. Можно предположить, что в данном районе мантийная река течет на указанной глубине, поэтому так не симметрично ее магнитное поле. Вот откуда пониженная напряженность Бразильской аномалии, но об этом поговорим в следующей публикации.

Перигелий магнитного экватора находится на 135-м меридиане восточной долготы, удален от экватора на 1472 км (измерения по поверхности земного шара) и находится к югу от Мариинских островов, афелий (условно) на 45 меридиане з. д. в Южной Америке, провинция Баия (Бразилия).

Данные координаты показывают, как смещается русло мантийной реки и куда смещена магнитная ось, а по ее положению можно судить, где находится ее фарватер в пространстве земного шара.

Расстояние между магнитными полюсами по поверхности Земли составляет 17 000 км и они, в настоящее время, продолжают сближаться. Приведенные данные говорят, что магнитная ось не проходит через центр ядра и смещена относительно его в восточном направлении. С помощью треугольников ONA и OAB, и тригонометрических функций найдем длину катета ОА, соответствующего расстоянию отклонения магнитной оси от центра ядра планеты. Проведенные расчеты дают цифру удаления магнитной оси на расстояние 1545 км!

Огромная цифра, более полутора тысяч километров отклонения магнитной оси от центра ядра, говорит только об одном – нужно забыть о магнитном "динамо" ядра, которое, якобы генерирует магнитное поле Земли.

Магнитные полюсы постоянно дрейфуют, и хотя они не связаны жестко с географическими полюсами, и могут удалиться на значительные расстояния, но никогда не встанут в перпендикулярной к ним плоскости. Это означает только одно, что они связаны с вращением Земли. (Об этом серьезно поговорим далее в статье об инверсии магнитных полюсов).

Добавлю еще один аргумент в пользу моей гипотезы о генерации магнитного поля, протекающими электрическими токами под корой и почему магнитные полюса близки к оси вращения, и почему они не возникли на противоположных сторонах экватора? Это происходит по одной причине - у планет есть тепловой терминатор [12]. Благодаря мощной солнечной радиации в экваториальной части и высокой радиальной скорости происходит перемещение магмы. Магматические течения создают электрический ток, с помощью которого индуцируется магнитное поле Земли и других планет. Магнитные полюсы могут возникнуть только там, где им предписывает магнитная индукция, т.е. на севере и юге, близко к географическим полюсам.

Магнитная рокировка естественным путем никогда не произойдет, этому воспрепятствует стабильное вращение Земли вокруг своей оси плюс солнечное радиационное излучение, об этом также читаем в следующих статьях.

Я в корне не могу согласиться с известным геофизиком А. Городницким, который утверждает, что магнитные полюсы стоят на месте, а литосферные плиты вращаются вокруг них.  Если принять точку зрения признанного ученого, тогда расстояние между магнитными полюсами не должно меняться, а магнитная ось должна проходить через центр ядра. В этом случае должны дрейфовать географические полюса, но они достаточно жестко связаны с корой и с ее вращением вокруг оси. Кроме того ось вращения не меняет своего положения в пространстве, вращаясь вокруг Солнца.

В заключение, остался открытым вопрос о суточном эллиптическом вращении магнитных полюсов.

Какая сила заставляет магнитные полюсы смещаться в течение такого короткого промежутка? На мой взгляд, здесь все банально – это приливные силы Луны и Солнца. Растягивая противоположные районы земного шара в плоскости, не совпадающей с магнитным экватором, происходит небольшое смещение мантийной реки. Причем, растяжение не симметрично из-за несимметричности Земли. Вот по этой причине магнитные полюсы прецессируют по эллипсу в течение суток.

Есть еще одна составляющая, и пожалуй главная в этом процессе, которая заставляет магнитные полюсы совершать эллиптические и круговые вращения – это разное количество проводников тока на дневном и ночном полушарии, что создает «мерцание» (магнитоэлектрическую неустойчивость) магнитного поля. (Об этом более подробно поговорим в статье: «Смена магнитных полюсов»).

Земное магнитное поле не обладает дипольной симметрией. Кроме того, имеется множество локальных магнитных полей со своими полюсами, причем в огромном количестве. Например, источник [5] указывает: «Современные наиболее продвинутые модели земного магнетизма оперируют аж 168 полюсами». Насколько это достоверно, возможно их еще больше.

В заключение небольшой прогноз. ЮМП не соединится с географическим и не дойдет до России, скорей всего полюс приблизится к Аляске. СМП будет постепенно возвращаться в Антарктиду, делая небольшую петлю на запад. Объяснение данного прогноза будет дано в статье «Аномалии магнитного поля».

Рис. 14. Магнитный экватор условно, проходящий по поверхности земного шара.

 

Назад  Вперед

---