Генерация геомагнитного поля

Современные воззрения на природу геомагнитного поля базируются на гипотезе Лармора, согласно которой процесс генерации геомагнитного поля аналогичен действию гидромагнитного динамо.

Рассмотрим существо этой гипотезы.

Если бы магнитное поле Земли было постоянным, например, вызвано намагниченностью земной коры или верхней мантии, то вследствие процессов размагничивания с течением времени следовало бы ожидать существенного уменьшения величины магнитного момента, а вместе с ним и напряженности геомагнитного поля. Однако изучение естественной остаточной намагниченности горных пород показало, что начиная с силура (около 400 млн. лет назад) дипольный момент не убывал, а непрерывно возрастал. Следовательно, для поддержания напряженности геомагнитного поля в недрах Земли должен действовать механизм постоянной генерации поля. Преобладание дипольного поля и его осевой характер, а также западный дрейф с исключительно большой для геологических процессов скоростью (0,2°, или 20 км/год) свидетельствуют о связи геомагнитного поля с вращением Земли. Данные Рикитаки о периодах и величине вековых вариаций, а также расчетные глубины источников дипольной и недипольной составляющих указывают на то, что механизм генерации располагается во внешнем «жидком» ядре. Как было показано выше, отсутствие жесткой связи между твердым субъядром и нижней мантией при вращении должно приводить к «проворачиванию» твердой оболочки относительно субъядра. Это в свою очередь должно найти отражение в изменении продолжительности суток. Непосредственные измерения подтвердили такое изменение в длительности суток, которое имеет порядок 1 мкс за 10 лет. Прямая зависимость напряженности поля от скорости вращения Земли – доказательство взаимосвязанности этих явлений. Следовательно, внешние оболочки в настоящее время вращаются медленнее внутреннего ядра, скорость которого оценивается в 10 – 4 м/с. Отмеченная флуктуация годовой скорости вращения не связана с приливным трением, прогрессивно увеличивающим длительность суток на 2 с в течение каждых 105 лет (Мельхиор, 1975), а накладывается обертонами на этот общий процесс.

Следствием физико-химических преобразований протопланетного вещества в первой реакционной зоне является фракционное разделение продуктов реакции (подъем примесного легкого кремния и дегазация гелия и водорода с опусканием тяжелого FеNiS) с образованием термогравитационной конвекции, усиленной кориолисовыми силами (2wu) вращения Земли. В результате возникает вязкое течение жидкости между двумя сферами, вращающимися вокруг общей оси. Предполагается, что вследствие малой вязкости «жидкость» внешнего ядра несжимаема, а оболочка вращается с меньшей угловой скоростью по отношению к твердому субъядру.

Характер течения вязкой жидкости между границами увлекающих ее сфер будет зависеть от толщины слоя R – R0 = DR, плотности жидкости r, коэффициента кинематической вязкости n и средней линейной скорости потока u, что определяется безразмерной комбинацией Rе, называемой числом Рейнольдса:

, (VI.1)

Полезные статьи

Реформирование пенсионных систем: зарубежный опыт
Пенсионное обеспечение – одна из серьезнейших проблем, которые постоянно находятся в поле зрения правительства любой из развитых стран. Обострение в ...

Востоковедение
В России уже вследствие ее географического положения, всегда были отдельные люди, изучавшие для торговых или дипломатических целей тот или другой во ...

Местные строительные материалы
При сооружении гидроузла можно использовать имеющиеся в районе строительные материалы. Их наличие учитывается при выборе типа плотины в составе гидр ...