Lub Ntiaj Teb Shield: Peb Lub Ntiaj Teb Nyob Qhov Twg Muaj Magnetic Field?

2024 Tus sau: Seth Attwood | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-16 16:06

Cov hlau nplaum tiv thaiv lub ntiaj teb saum npoo los ntawm hnub ci cua thiab teeb meem cosmic hluav taws xob. Nws ua hauj lwm raws li ib yam ntawm cov ntaub thaiv npog - tsis muaj nws lub neej, cov huab cua yuav puas. Peb yuav qhia rau koj paub tias lub ntiaj teb magnetic teb tau tsim thiab hloov pauv li cas.

Cov qauv thiab cov yam ntxwv ntawm lub ntiaj teb magnetic teb

Lub ntiaj teb lub magnetic teb, los yog geomagnetic teb, yog ib tug magnetic teb generated los ntawm intra-terrestrial qhov chaw. Lub ntsiab lus ntawm kev kawm ntawm geomagnetism. Pom tau 4,2 billion xyoo dhau los.

Lub ntiaj teb nws tus kheej magnetic teb (geomagnetic teb) tuaj yeem muab faib ua cov hauv qab no:

• lub ntsiab teb,
• thaj chaw ntawm lub ntiaj teb anomalies,
• Sab nraud magnetic teb.

Main teb

Ntau tshaj 90% ntawm nws muaj ib daim teb, lub hauv paus ntawm uas yog nyob rau hauv lub ntiaj teb no, nyob rau hauv cov kua txheej txheem - qhov no yog hu ua lub ntsiab, lub ntsiab los yog ib txwm teb.

Nws yog kwv yees nyob rau hauv daim ntawv ntawm ib tug series nyob rau hauv harmonics - ib tug Gaussian series, thiab nyob rau hauv ib tug thawj approximation nyob ze lub ntiaj teb nto (txog peb ntawm nws radii) nws yog nyob ze rau lub magnetic dipole teb, uas yog, nws zoo li lub ntiaj teb. yog ib daim hlau nplaum nrog ib qho axis qhia kwv yees li ntawm sab qaum teb mus rau sab qab teb.

Cov teb ntawm lub ntiaj teb anomalies

Cov kab tiag tiag ntawm lub zog ntawm lub ntiaj teb lub magnetic teb, txawm hais tias nyob rau nruab nrab nyob ze rau cov kab ntawm lub zog ntawm dipole, txawv ntawm lawv los ntawm lub zos irregularities txuam nrog lub xub ntiag ntawm magnetized pob zeb nyob rau hauv lub crust nyob ze rau saum npoo.

Vim li no, nyob rau qee qhov chaw ntawm lub ntiaj teb saum npoo av, qhov tsis sib xws ntawm thaj chaw muaj qhov sib txawv heev ntawm cov txiaj ntsig hauv thaj chaw nyob ze, tsim qhov hu ua magnetic anomalies. Lawv tuaj yeem sib tshooj ib leeg yog tias lub cev hlau nplaum uas ua rau lawv nyob ntawm qhov tob sib txawv.

Sab nraud magnetic teb

Nws yog txiav txim los ntawm qhov chaw nyob rau hauv daim ntawv ntawm cov tshuab tam sim no nyob sab nraum lub ntiaj teb nto, nyob rau hauv nws cov huab cua. Nyob rau sab sauv ntawm cov huab cua (100 km thiab siab dua) - ionosphere - nws cov molecules ionize, tsim ib tug ntom txias plasma uas nce siab, yog li ntawd, ib feem ntawm lub ntiaj teb magnetosphere saum toj no ionosphere, ncua mus txog rau ib tug deb ntawm peb. ntawm nws radii, hu ua plasmasphere.

Plasma yog tuav los ntawm lub ntiaj teb magnetic teb, tab sis nws lub xeev yog txiav txim los ntawm nws cov kev cuam tshuam nrog lub hnub ci cua - lub plasma ntws ntawm lub hnub ci corona.

Yog li, ntawm qhov deb dua ntawm lub ntiaj teb saum npoo av, cov hlau nplaum yog asymmetric, vim nws yog distorted nyob rau hauv qhov kev txiav txim ntawm lub hnub ci cua: los ntawm lub hnub nws cog lus, thiab nyob rau hauv cov kev taw qhia ntawm lub hnub nws tau txais ib tug "txoj kev" uas txuas mus. rau ntau pua txhiab kilometers, mus dhau lub orbit ntawm lub hli.

Qhov tshwj xeeb "tailed" daim ntawv no tshwm sim thaum lub plasma ntawm lub hnub ci cua thiab hnub ci corpuscular ntws zoo li ntws ncig lub ntiaj teb magnetosphere - thaj tsam ntawm qhov chaw ze ntawm lub ntiaj teb, tseem tswj hwm los ntawm lub ntiaj teb sib nqus, thiab tsis yog lub hnub thiab lwm yam. interplanetary qhov chaw.

Nws yog sib cais los ntawm qhov chaw interplanetary los ntawm ib tug magnetopause, qhov twg lub dynamic siab ntawm lub hnub ci cua yog sib npaug los ntawm lub siab ntawm nws tus kheej magnetic teb.

Teb parameters

Kev pom kev sawv cev ntawm txoj hauj lwm ntawm cov kab sib nqus induction ntawm lub ntiaj teb lub teb yog muab los ntawm ib tug sib nqus koob, tsau nyob rau hauv xws li ib txoj kev uas nws muaj peev xwm tig dawb do nyob ib ncig ntawm lub ntsug thiab ib ncig ntawm lub kab rov tav axis (piv txwv li, nyob rau hauv ib tug gimbal)., - ntawm txhua qhov chaw nyob ze ntawm lub ntiaj teb, nws tau nruab rau hauv ib txoj kev raws cov kab no.

Txij li cov ncej hlau nplaum thiab thaj chaw tsis sib thooj, lub koob hlau nplaum tsuas yog qhia txog kwv yees li ntawm sab qaum teb-sab qab teb.

Lub dav hlau ntsug nyob rau hauv uas lub tshuab magnetic ntsia tau hu ua lub dav hlau ntawm lub magnetic meridian ntawm qhov chaw muab, thiab txoj kab uas lub dav hlau no cuam tshuam nrog lub ntiaj teb nto yog hu ua magnetic meridian.

Yog li, sib nqus meridians yog qhov projections ntawm cov kab ntawm lub zog ntawm lub ntiaj teb magnetic teb mus rau nws nto, converging ntawm sab qaum teb thiab sab qab teb magnetic ncej. Lub kaum sab xis ntawm cov lus qhia ntawm cov hlau nplaum thiab thaj chaw meridians yog hu ua magnetic declination.

Nws tuaj yeem yog sab hnub poob (feem ntau qhia los ntawm "-" kos npe) lossis sab hnub tuaj (ib "+" kos npe), nyob ntawm seb tus ncej qaum teb ntawm rab koob sib nqus deviates los ntawm lub dav hlau ntsug ntawm thaj chaw meridian mus rau sab hnub poob lossis sab hnub tuaj.

Tsis tas li ntawd, cov kab ntawm lub ntiaj teb magnetic teb, feem ntau hais lus, tsis sib npaug rau nws qhov chaw. Qhov no txhais tau hais tias lub magnetic induction ntawm lub ntiaj teb lub teb tsis dag nyob rau hauv lub dav hlau ntawm lub qab ntug ntawm ib tug muab qhov chaw, tab sis tsim ib tug tej lub kaum sab xis nrog lub dav hlau no - nws yog hu ua magnetic inclination. Nws yog nyob ze rau xoom tsuas yog nyob rau hauv cov ntsiab lus ntawm magnetic equator - ib ncig ntawm lub voj voog loj nyob rau hauv ib lub dav hlau uas yog perpendicular rau lub magnetic axis.

Cov txiaj ntsig ntawm tus lej qauv ntawm lub ntiaj teb magnetic teb: nyob rau sab laug - ib txwm, ntawm sab xis - thaum lub sij hawm inversion

Qhov xwm ntawm lub ntiaj teb magnetic teb

Thawj thawj zaug, J. Larmor tau sim piav qhia txog qhov muaj nyob ntawm thaj chaw sib nqus ntawm lub ntiaj teb thiab lub hnub nyob rau xyoo 1919, tawm tswv yim txog lub tswv yim ntawm lub dynamo, raws li kev saib xyuas ntawm cov hlau nplaum ntawm lub cev saum ntuj ceeb tsheej tshwm sim nyob rau hauv qhov kev txiav txim. ntawm hydrodynamic motion ntawm ib qho hluav taws xob conductive nruab nrab.

Txawm li cas los xij, xyoo 1934, T. Cowling tau ua pov thawj lub theorem ntawm qhov ua tsis tau zoo ntawm kev tswj xyuas qhov axisymmetric magnetic teb los ntawm kev siv lub tshuab hydrodynamic dynamo.

Thiab txij li feem ntau ntawm cov kev kawm celestial lub cev (thiab ntau dua li lub ntiaj teb) raug suav hais tias yog axially symmetrical, raws li qhov no nws muaj peev xwm ua kom qhov kev xav tias lawv daim teb kuj yuav yog axially symmetric, thiab tom qab ntawd nws tiam neeg raws li txoj cai no. yuav ua tsis tau raws li qhov theorem no.

Txawm Albert Einstein tsis ntseeg txog qhov ua tau ntawm qhov kev ua haujlwm zoo li no tau muab qhov ua tsis tau zoo ntawm qhov muaj nyob ntawm cov kev daws teeb meem yooj yim (symmetric). Tsuas yog ntau tom qab nws tau pom tias tsis yog txhua qhov sib npaug nrog axial symmetry piav qhia txog cov txheej txheem ntawm magnetic teb tiam yuav muaj axially symmetric tov, txawm nyob rau hauv 1950s. Cov kev daws teeb meem asymmetrical tau pom.

Txij thaum ntawd los, txoj kev xav dynamo tau ua tiav tiav, thiab niaj hnub no feem ntau lees txais cov lus piav qhia txog keeb kwm ntawm lub ntiaj teb sib nqus ntawm lub ntiaj teb thiab lwm cov ntiaj chaw yog kev zoo siab rau tus kheej dynamo mechanism raws li kev tsim hluav taws xob tam sim no hauv tus neeg xyuas pib. thaum nws txav mus rau hauv ib qho chaw magnetic generated thiab amplified los ntawm cov tam sim no lawv tus kheej.

Cov xwm txheej tsim nyog tau tsim nyob rau hauv lub hauv paus ntawm lub ntiaj teb: nyob rau hauv cov kua txheej txheej, muaj xws li cov hlau nyob rau hauv ib tug kub ntawm txog 4-6 txhiab Kelvin, uas zoo kawg nkaus ua tam sim no, convective flows yog tsim uas tshem tawm cov cua sov los ntawm lub hauv paus ntsiab lus. (tsim los ntawm kev lwj ntawm cov khoom siv hluav taws xob lossis kev tso tawm ntawm cov cua sov thaum lub sij hawm solidification ntawm cov teeb meem nyob rau hauv ciam teb ntawm lub puab thiab sab cores raws li lub ntiaj teb no maj mam txias).

Lub Coriolis quab yuam ntswj cov dej ntws mus rau hauv cov yam ntxwv uas ua rau lub npe hu ua Taylor pillars. Vim muaj kev sib txhuam ntawm cov khaubncaws sab nraud povtseg, lawv tau txais cov nqi hluav taws xob, tsim cov voj voog tam sim no. Yog li, lub kaw lus ntawm cov dej tam sim no yog tsim los ntawm cov khoom siv hluav taws xob hauv cov hluav taws xob hluav taws xob nyob rau hauv ib qho (thaum pib tam sim no, txawm tias tsis muaj zog heev) magnetic teb, xws li hauv Faraday disk.

Nws tsim ib qho chaw sib nqus, uas, nrog rau qhov zoo geometry ntawm cov ntws, txhim kho qhov chaw pib, thiab qhov no, tig mus, txhim kho qhov tam sim no, thiab cov txheej txheem amplification txuas ntxiv mus txog thaum poob rau Joule kub, nce nrog nce tam sim no, sib npaug ntawm zog inflows vim hydrodynamic txav.

Nws tau hais tias lub dynamo tuaj yeem zoo siab vim yog precession lossis tidal rog, uas yog, lub hauv paus ntawm lub zog yog kev sib hloov ntawm lub ntiaj teb, txawm li cas los xij, qhov kev nthuav dav tshaj plaws thiab tsim kev xav yog tias qhov no yog qhov tseeb thermochemical convection.

Kev hloov pauv hauv lub ntiaj teb magnetic teb

Sib nqus teb inversion yog ib qho kev hloov nyob rau hauv cov kev taw qhia ntawm lub ntiaj teb lub magnetic teb nyob rau hauv lub geological keeb kwm ntawm lub ntiaj chaw (txiav txim siab los ntawm txoj kev paleomagnetic).

Nyob rau hauv ib qho inversion, lub magnetic sab qaum teb thiab magnetic sab qab teb yog reversed thiab lub compass koob pib taw tes nyob rau hauv opposite kev taw qhia. Inversion yog qhov tshwm sim tsis tshua muaj tshwm sim uas tsis tau tshwm sim thaum lub sij hawm muaj homo sapiens. Piv txwv li, zaum kawg nws tshwm sim txog 780 txhiab xyoo dhau los.

Kev thim rov qab ntawm thaj chaw sib nqus tau tshwm sim nyob rau lub sijhawm los ntawm kaum tawm txhiab xyoo mus rau lub sijhawm loj ntawm qhov chaw sib nqus nyob ntsiag to ntawm kaum tawm lab xyoo, thaum qhov kev thim rov qab tsis tshwm sim.

Yog li, tsis muaj qhov ncua sij hawm pom nyob rau hauv tus ncej thim rov qab, thiab cov txheej txheem no suav tias yog stochastic. Lub sijhawm ntev ntawm qhov chaw sib nqus nyob ntsiag to tuaj yeem ua raws li lub sijhawm ntawm ntau qhov kev thim rov qab nrog lub sijhawm sib txawv thiab rov ua dua. Cov kev tshawb fawb qhia tau hais tias kev hloov pauv ntawm cov hlau nplaum tuaj yeem nyob ntawm ntau pua mus rau ntau pua txhiab xyoo.

Cov kws tshaj lij los ntawm Johns Hopkins University (USA) qhia tias thaum lub sijhawm thim rov qab, lub ntiaj teb cov hlau nplaum tsis muaj zog heev uas cov hluav taws xob cosmic tuaj yeem ncav cuag lub ntiaj teb saum npoo, yog li qhov tshwm sim no tuaj yeem ua mob rau cov kab mob nyob hauv lub ntiaj teb, thiab kev hloov ntawm cov ncej tom ntej tuaj yeem ua rau ntau dua. loj txim rau tib neeg mus txog rau lub ntiaj teb no kev puas tsuaj loj.

Kev ua haujlwm tshawb fawb nyob rau xyoo tas los no tau qhia (suav nrog hauv kev sim) qhov muaj peev xwm ntawm kev hloov pauv hauv cov kev taw qhia ntawm qhov chaw sib nqus ("dhia") nyob rau hauv qhov chaw nres tsheb turbulent dynamo. Raws li lub taub hau ntawm lub chaw soj nstuam ntawm geomagnetism ntawm lub koom haum ntawm Physics ntawm lub ntiaj teb, Vladimir Pavlov, inversion yog ib tug theej ntev txheej txheem los ntawm tib neeg cov qauv.

Geophysicists ntawm University of Leeds Yon Mound thiab Phil Livermore ntseeg hais tias nyob rau hauv ob peb txhiab xyoo yuav muaj inversion ntawm lub ntiaj teb magnetic teb.

Kev tshem tawm ntawm lub ntiaj teb cov hlau nplaum

Thawj thawj zaug, kev tswj hwm ntawm cov ncej hlau nplaum nyob rau sab qaum teb Hemisphere tau txiav txim siab hauv 1831, dua - hauv 1904, tom qab ntawd hauv 1948 thiab 1962, 1973, 1984, 1994; Nyob rau yav qab teb Hemisphere - nyob rau hauv 1841, dua - nyob rau hauv 1908. Kev hloov pauv ntawm cov ncej hlau nplaum tau sau tseg txij li xyoo 1885. Tshaj li 100 xyoo dhau los, tus ncej hlau nplaum nyob rau sab qab teb Hemisphere tau txav ze li ntawm 900 km thiab nkag mus rau Dej Hiav Txwv Yav Qab Teb.

Cov ntaub ntawv tshiab tshaj plaws ntawm lub xeev ntawm Arctic magnetic ncej (txav mus rau sab hnub tuaj Siberian ntiaj teb magnetic anomaly hla hiav txwv Arctic) qhia tau hais tias los ntawm 1973 txog 1984 nws mileage yog 120 km, los ntawm 1984 txog 1994 - ntau tshaj 150 km. Txawm hais tias cov nuj nqis no suav nrog, lawv tau lees paub los ntawm kev ntsuas ntawm sab qaum teb sib nqus ncej.

Tom qab xyoo 1831, thaum txoj hauj lwm ntawm tus ncej tau kho thawj zaug, los ntawm 2019 tus ncej twb tau hloov los ntawm ntau tshaj 2,300 km ntawm Siberia thiab txuas ntxiv mus nrog kev nrawm.

Nws txoj kev mus los tau nce los ntawm 15 km ib xyoos twg hauv 2000 txog 55 km ib xyoos twg hauv 2019. Qhov kev nrawm nrawm no yuav tsum tau hloov kho ntau zaus rau cov tshuab navigation uas siv lub ntiaj teb cov hlau nplaum, xws li cov khoom siv hauv cov xov tooj smartphones lossis cov txheej txheem navigation thaub qab rau cov nkoj thiab dav hlau.

Lub zog ntawm lub ntiaj teb magnetic teb ntog, thiab unevenly. Hauv 22 xyoo dhau los, nws tau txo qis los ntawm qhov nruab nrab ntawm 1.7%, thiab hauv qee thaj tsam, xws li South Atlantic Ocean, los ntawm 10%. Hauv qee qhov chaw, lub zog ntawm cov hlau nplaum sib nqus, qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv, txawm tias nce ntxiv.

Kev nrawm ntawm kev txav ntawm tus ncej (los ntawm qhov nruab nrab ntawm 3 km / xyoo) thiab lawv txoj kev txav mus los ntawm txoj hauv kev ntawm kev sib nqus ncej inversions (cov kab ke no ua rau nws muaj peev xwm nthuav tawm ntau dua 400 paleoinversions) qhia tias hauv qhov kev txav ntawm tus ncej no. yuav tsum pom tsis yog kev mus ncig, tab sis lwm qhov kev hloov pauv ntawm lub ntiaj teb magnetic teb.

Lub ntiaj teb magnetic teb tuaj txog li cas?

Cov kws tshaj lij ntawm Scripps Institute of Oceanography thiab University of California tau tawm tswv yim tias lub ntiaj teb magnetic teb tau tsim los ntawm lub mantle. Cov kws tshawb fawb Asmeskas tau tsim ib qho kev xav uas tau npaj tseg 13 xyoo dhau los los ntawm ib pab pawg neeg tshawb fawb los ntawm Fabkis.

Nws paub tias ntev ntev, cov kws tshaj lij tau sib cav tias nws yog lub hauv paus txheej txheem ntawm lub ntiaj teb uas tsim nws cov magnetic teb. Tab sis tom qab ntawd cov kws tshaj lij los ntawm Fabkis tau hais tias lub ntiaj teb lub mantle yeej ib txwm muaj zog (txij thaum nws yug los).

Qhov kev txiav txim siab no ua rau cov kws tshawb fawb xav tias nws tsis yog lub hauv paus uas tuaj yeem tsim cov hlau nplaum, tab sis cov kua dej ntawm lub hauv qab mantle. Qhov sib xyaw ntawm lub mantle yog cov khoom siv silicate uas suav tias yog cov neeg ua haujlwm tsis zoo.

Tab sis txij li thaum lub mantle qis yuav tsum nyob twj ywm kua rau ntau txhiab xyoo, lub zog ntawm cov kua hauv nws tsis tsim hluav taws xob tam sim no, thiab qhov tseeb nws tsuas yog tsim nyog los tsim ib qho chaw sib nqus.

Cov kws tshaj lij niaj hnub no ntseeg tias lub tsho tiv no tuaj yeem yog lub cev muaj zog dua li yav dhau los xav. Qhov kev txiav txim siab ntawm cov kws tshaj lij no ua rau pom tseeb lub xeev ntawm lub ntiaj teb thaum ntxov. Lub silicate dynamo tsuas yog ua tau yog tias cov hluav taws xob conductivity ntawm nws cov kua feem ntau siab dua thiab tsis tshua muaj siab thiab kub.