Реферат: Космические причины возникновения глобальных катастроф
Магнитосферы имеются далеко не у всех планет Солнечной системы. В настоящее время мощное магнитное поле обнаружено лишь у Юпитера. Магнитный момент Марса составляет всего около 0.0003 от магнитного момента Земли, на Венере и Луне магнитосферы вовсе отсутствуют.
По данным измерений с борта космических аппаратов, магнитосфера нашей планеты простирается от ее поверхности на несколько земных радиусов. Со стороны Солнца она сжата, в противоположном направлении- вытянута.
В среднем на расстоянии 10 земных радиусов регулярное магнитное поле Земли переходит в хаотичное. Граница между регулярным и хаотичным полем называется магнитопаузой.
Хаотичное магнитное поле представляет собой переходную область между магнитосферой и невозмущенным космическим полем и простирается в среднем на 14 земных радиусов. Напряженность магнитного поля Земли убывает пропорционально кубу расстояния от поверхности.
Заряженные частицы солнечного ветра и другие частицы высоких энергий при подлете к Земле отклоняются ее магнитосферой в сторону магнитных полюсов. При этом часть из них захватывается магнитным полем Земли , попадая в т.н. радиационные пояса. Как показали исследования с борта космических аппаратов, наша планета имеет два радиационных пояса.
Радиационные пояса в меридианальном разрезе имеют вид рогов полумесяца. В объеме их форма тороидальна. Внутренний радиационный пояс относительно стабилен во времени. Он характеризуется максимальной плотностью плазмы. Внутренний радиационный пояс протянулся от экватора до35 градусов северной и южной широты и удален от земной поверхности на 3-3.5 тыс.км.
Внешний пояс характеризуется высокой изменчивостью своих характеристик. Они непрерывно изменяются в результате нестационарности взаимодействующего с магнитосферой потока солнечного ветра и других частиц высокой энергии. Внешний радиационный пояс состоит преимущественно из электронов. Он почти в два раза шире внутреннего и удален от поверхности земли на 25-50 тыс.км.
Попавшие в радиационные пояса частицы по спирали движутся к магнитным полюсам, замедляя свое движение (при этом они излучают свет- т. н. полярное сияние) .
Продвижение большинства частиц в направлении земной поверхности останавливается на высоте 100-200 км , после чего они заворачивают обратно и таким образом совершают колебательные движения от полюса к полюсу. Самые энергичные частицы достигают земной поверхности и несколько увеличивают радиационный фон в приполярных областях.
При воздействии на магнитосферу Земли потоков корпускулярных частиц возникают магнитные бури, не только нарушающие радиосвязь и работу компасов, но и ухудшающие самочувствие людей.
Магнитные полюса нашей планеты не совпадают с географическими.
Магнитный экватор пересекает экватор географический на 169 градусе восточной долготы и на 23 градусе западной долготы.
На магнитном экваторе напряженность магнитного поля минимальна –0.4 э. По мере приближения к магнитным полюсам она возрастает до 0.7 э. При этом горизонтальная составляющая магнитного поля Земли максимальна на экваторе- 0.4э и минимальна на полюсах-0. Вертикальная составляющая магнитного полюса максимальна на полюсах –0.7э и равна 0 на экваторе. Такое распределение элементов магнитного поля сближает его с полем намагниченного шара, точнее с полем соответствующим образом ориентированного магнитного диполя, расположенного в центре Земли .
Реальное магнитное поле Земли несколько отличается от дипольного наложением на него внешнего и внутреннего недипольных полей.
Внешнее поле связано с движением заряженных частиц в радиационных поясах и меняется в зависимости от процессов на Солнце. Амплитуда его флуктуаций может достигать единиц % от суммарного магнитного поля Земли(это бывает во время магнитных бурь).
Внутреннее, недипольное поле проявляется в виде существования на поверхности планеты неравномерно расположенных участков с высокой и слабой интенсивностью магнитного поля. Эти участки имеют размеры от 25 до 100 градусов, изменяющиеся со временем. В среднем они существуют около 100 лет. Упомянутые участки перемещаются («дрейфуют») по земной поверхности в западном направлении со скоростью около 20 км в год.
В ряде зон на земной поверхности имеются также стационарные магнитные аномалии регионального и местного масштаба. Региональные аномалии охватывают территории миллионы квадратных километров. Местные аномалии -от единиц метров до десятков тысяч квадратных километров.
Причина существования региональных аномалий не выяснена. Местные вызваны залежами магнитных пород и руд (Курсакя магнитная аномалия).
В зоне КМА стрелка компаса ведет себя как на полюсе- останавливется на любом азимуте. КМА вызвана наличием на некоторой глубине крупных залежей железистых кварцитов.
Местоположение магнитных полюсов непрерывно изменяется. Зафиксированы незначительные суточные клебания, несколько большие годовые. Еще большие – вековые, они достигают 30 градусов. В среднем ось вращения земли образует с осью соединяющей магнитные полюса угол 11.5 градуса.
Неустойчивое положение земных магнитных полюсов отчасти определяется влиянием сравнительно быстро изменяющегося внутреннего недипольного поля. На магнитных полюсах горизонтальная составляющая недипольного поля полностью компенсирует горизонтальную составляющую дипольного поля.
При застывании в магнитном поле Земли магмы, извергающейся вулканами, образуются горные породы, обладающие некоторой остаточной намагниченностью.
Изучение остаточной намагниченности вулканических пород позволяет определить характеристики магнитного поля Земли в момент их застывания. Исследования палеомагнитизма в различных регионах нашей планеты привело ряду удивительных открытий. В частности было установлено, что координаты магнитных полюсов, определенные по измерениям остаточной намагниченности вулканических пород, имеющих одинаковый возраст , но обнаруженных на различных материках, не совпадают. Различия тем более, чем больше возраст изучаемых пород. Эти расхождения удается устранить, если предположить, что расположение материков со временем изменялось. Реконструкция указанных движений материков привела к открытию существования на определенных этапах геологической истории нашей планеты единого гигантского материка Пангеи.
Исследования остаточной намагниченности вулканических горных пород , имеющих различный возраст и расположенных в различных регионах нашей планеты показали, что наряду с упомянутыми выше колебаниями положений магнитных полюсов, за последние 11 млн лет не менее 9 раз возникала смена их полярности. Северный магнитный полюс становился южным, а южный северным. Изменения полярности полюсов происходили каждые 0.5 –1,5 млн. лет .
Как показывают геологические данные, процесс смены полярности магнитных полюсов Земли протекает всего на протяжении нескольких тысяч лет . При этом суммарное магнитное поле Земли резко ослабевает, а значит частицы высоких энергий имеют возможность беспрепятственно проникать к поверхности нашей планеты и воздействовать на биосферу. Доказано, что в период смены полюсов магнитосфера Земли утрачивает свои защитные свойства и влияние частиц высокой энергии как мутагенного фактора резко возрастает.
Последний раз рассматриваемое явление наблюдалось 500-800 тыс лет назад. Не исключено, что в результате произошедших в этот период мутаций некоторые человекообразные обезьяны превратились в наших предков. Не вызывает сомнений, что аналогичный период смены полярности земных полюсов ожидает и нас в обозримом будущем.
Каково же происхождение магнитного поля Земли и что может вызвать смену его полярности.
В соответствии с наиболее ранними научными гипотезами о происхождении магнитосферы Земли, выдвинутыми еще в 19 веке, существование магнитного поля объясняется ее остаточной намагниченностью и наличием у планеты ядра, состоящего из магнитных материалов (Земля- постоянный магнит).
Появившиеся в последствии научные данные показали несостоятельность подобных предположений. Основные возражения против указанной гипотезы сводятся к следующему: