Большая Советская Энциклопедия (ЗЕ) - БСЭ БСЭ

Земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн институт

Земно'го магнети'зма, ионосфе'ры и распростране'ния радиово'лн институ'т АН СССР (ИЗМИРАН), научно-исследовательское учреждение, занимающееся изучением явлений земного магнетизма, физических свойств ионосферы и магнитосферы Земли и распространения радиоволн в них, исследованием влияния активности Солнца на геофизические (электромагнитные) процессы. ИЗМИРАН находится в Научном центре АН СССР в Красной Пахре (под Москвой). Организован в 1939 на базе Бюро Генеральной магнитной съёмки и Павловской магнитной обсерватории, входившей в состав Главной геофизической обсерватории. Организатором и первым директором ИЗМИРАН был Н. В. Пушков.

  В институт входит Ленинградское отделение, занимающееся исследованием постоянного магнитного поля Земли и магнитной картографией, а также Калининградская и Архангельская комплексные магнитоионосферные обсерватории. Институт располагает немагнитной шхуной «Заря», на которой проводятся исследования магнитного поля на акватории Мирового океана, вертикальное зондирование ионосферы и исследование космических лучей. Институт принимает участие в исследованиях на антарктических станциях. В институте созданы магнитометры, установленные на искусственных спутниках Земли, космических ракетах и на станциях «Луна» и «Венера».

  Результаты научных работ публикуются в «Трудах ИЗМИРАН» (с 1936), в месячном обзоре «Космические данные» (с 1938), содержащем первичные материалы наблюдений, в «Месячном прогнозе распространения радиоволн» (с 1947), в журнале «Геомагнетизм и аэрономия» (с 1961). Лаборатория краткосрочных прогнозов ионосферы ежедневно делает сообщения по радио о состоянии ионосферы. Ленинградское отделение периодически составляет карты магнитного поля на поверхности Земли.

  Лит.: Ляхов Б. М., Из истории ИЗМИРАНа, «Земля и Вселенная», 1969, 1969.

  Б. М. Ляхов.

Земное излучение

Земно'е излуче'ние, тепловое излучение земной поверхности. Т. к. земная поверхность имеет сравнительно низкую температуру, она излучает электромагнитные волны длиной от 3 до 80 мкм, относящиеся к инфракрасной, не воспринимаемой глазом, области спектра. За счёт собственного излучения земная поверхность теряет тепло, охлаждается. Поток собственного излучения земной поверхности направлен вверх и почти целиком поглощается атмосферой, нагревая её. В свою очередь атмосфера посылает к земной поверхности своё встречное излучение (противоизлучение атмосферы) примерно с теми же длинами волн, которое частично компенсирует потерю тепла земной поверхностью за счёт собственного излучения. Разность между собственным излучением земной поверхности и встречным излучением называется эффективным излучением. В ясные ночи противоизлучение уменьшается и эффективное излучение увеличивается; поэтому земная поверхность сильно охлаждается, а от неё охлаждаются и нижние слои воздуха. При этом могут возникнуть туман или роса, а весной и осенью — заморозки. В облачные ночи, напротив, встречное излучение увеличено за счёт излучения облаков, а эффективное излучение и охлаждение земной поверхности уменьшено. Днём, кроме противоизлучения, земная поверхность получает ещё и солнечную радиацию. Вместе они в течение большей части дня (в тёплое время года в умеренных широтах) превосходят З. и., и земная поверхность нагревается. З. и. — один из важнейших факторов, определяющих тепловой режим земной поверхности и атмосферы.

  Лит.: Кондратьев К. Я., Актинометрия, Л., 1965.

Земной магнетизм

Земно'й магнети'зм, геомагнетизм, магнитное поле Земли и околоземного космического пространства; раздел геофизики, изучающий распределение в пространстве и изменения во времени геомагнитного поля, а также связанные с ним геофизические процессы в Земле и верхней атмосфере.

  В каждой точке пространства геомагнитное поле характеризуется вектором напряжённости Т, величина и направление которого определяются 3 составляющими X, Y, Z (северной, восточной и вертикальной) в прямоугольной системе координат (рис. 1) или 3 элементами З. м.: горизонтальной составляющей напряжённости Н, склонением магнитным D (угол между Н и плоскостью географического меридиана) и наклонением магнитным I (угол между Т и плоскостью горизонта).

  З. м. обусловлен действием постоянных источников, расположенных внутри Земли и испытывающих лишь медленные вековые изменения (вариации), и внешних (переменных) источников, расположенных в магнитосфере Земли и ионосфере. Соответственно различают основное (главное, ~99%) и переменное (~1%) геомагнитные поля.

  Основное (постоянное) геомагнитное поле. Для изучения пространственного распределения основного геомагнитного поля измеренные в разных местах значения Н, D, I наносят на карты (магнитные карты) и соединяют линиями точки равных значений элементов. Такие линии называют соответственно изодинамами, изогонами, изоклинами. Линия (изоклина) I = 0, т. е. магнитный экватор, не совпадает с географическим экватором. С увеличением широты значение I возрастает до 90° в магнитных полюсах. Полная напряжённость Т (рис. 2) от экватора к полюсу растет с 33,4 до 55,7 а/м (от 0,42 до 0,70 э). Координаты северного магнитного полюса на 1970: долгота 101,5° з. д., широта 75,7° с. ш.; южного магнитного полюса: долгота 140,3° в. д., широта 65,5° ю. ш. Сложную картину распределения геомагнитного поля в первом приближении можно представить полем диполя (эксцентричного, со смещением от центра Земли приблизительно на 436 км) или однородного намагниченного шара, магнитный момент которого направлен под углом 11,5° к оси вращения Земли. Полюсы геомагнитные (полюсы однородно намагниченного шара) и полюсы магнитные задают соответственно систему геомагнитных координат (широта геомагнитная, меридиан геомагнитный, экватор геомагнитный) и магнитных координат (широта магнитная, меридиан магнитный). Отклонения действительного распределения геомагнитного поля от дипольного (нормального) называют магнитными аномалиями. В зависимости от интенсивности и величины занимаемой площади различают мировые аномалии глубинного происхождения, например Восточно-Сибирскую, Бразильскую и др., а также аномалии региональные и локальные. Последние могут быть вызваны, например, неравномерным распределением в земной коре ферромагнитных минералов. Влияние мировых аномалий сказывается до высот ~ 0,5R3 над поверхностью Земли (R3 — радиус Земли). Основное геомагнитное поле имеет дипольный характер до высот ~3R3.

  Оно испытывает вековые вариации, неодинаковые на всём земном шаре. В местах наиболее интенсивного векового хода вариации достигают 150g в год (1g = 10-5э). Наблюдается также систематический дрейф магнитных аномалий к западу со скоростью около 0,2°в год и изменение величины и направления магнитного момента Земли со скоростью ~20g в год. Из-за вековых вариаций и недостаточной изученности геомагнитного поля на больших пространствах (океанах и полярных областях) возникает необходимость заново составлять магнитные карты. С этой целью проводятся мировые магнитные съёмки на суше, в океанах (на немагнитных судах), в воздушном пространстве (аэромагнитная съёмка) и в космическом пространстве (при помощи искусственных спутников Земли). Для измерений применяют: компас магнитный, теодолит магнитный, магнитные весы, инклинатор, магнитометр, аэромагнитометр и др. приборы. Изучение З. м. и составление карт всех его элементов играет важную роль для морской и воздушной навигации, в геодезии, маркшейдерском деле.

  Изучение геомагнитного поля прошлых эпох производится по остаточной намагниченности горных пород (см. Палеомагнетизм), а для исторического периода — по намагниченности изделий из обожжённой глины (кирпичи, керамическая посуда и т.д.). Палеомагнитные исследования показывают, что направление основного магнитного поля Земли в прошлом многократно изменялось на противоположное. Последнее такое изменение имело место около 0,7 млн. лет назад.

  А. Д. Шевнин.

  Происхождение основного геомагнитного поля. Для объяснения происхождения основного геомагнитного поля выдвигалось много различных гипотез, в том числе даже гипотезы о существовании фундаментального закона природы, согласно которому всякое вращающееся тело обладает магнитным моментом. Делались попытки объяснить основное геомагнитное поле присутствием ферромагнитных материалов в коре Земли или в её ядре; движением электрических зарядов, которые, участвуя в суточном вращении Земли, создают электрический ток; наличием в ядре Земли токов, вызываемых термоэлектродвижущей силой на границе ядра и мантии и т.д., и, наконец, действием так называемого гидромагнитного динамо в жидком металлическом ядре Земли. Современные данные о вековых вариациях и многократных изменениях полярности геомагнитного поля удовлетворительно объясняются только гипотезой о гидромагнитном динамо (ГД). Согласно этой гипотезе, в электропроводящем жидком ядре Земли могут происходить достаточно сложные и интенсивные движения, приводящие к самовозбуждению магнитного поля, аналогично тому, как происходит генерация тока и магнитного поля в динамо-машине с самовозбуждением. Действие ГД основано на электромагнитной индукции в движущейся среде, которая в своём движении пересекает силовые линии магнитного поля.