Das magnetische Feld der Erde (auch bekannt als das geomagnetic Feld) sind das magnetische Feld, das sich vom inneren Kern der Erde bis ausstreckt, wo es den Sonnenwind, einen Strom von energischen Partikeln entspricht, die von der Sonne ausgehen. Es ist ungefähr das Feld eines magnetischen Dipols, der in einem Winkel von 11 Graden in Bezug auf die Rotationsachse gekippt ist - als ob es einen Bar-Magnet gab, der in diesem Winkel am Zentrum der Erde gelegt ist. Jedoch, verschieden vom Feld eines Bar-Magnets, ändert sich das Feld der Erde mit der Zeit, weil es wirklich durch die Bewegung der geschmolzenen Eisenlegierung im Außenkern der Erde (der geodynamo) erzeugt wird. Der Magnetische Nordpol wandert glücklich langsam genug, dass der Kompass für die Navigation nützlich ist. Aufs Geratewohl Zwischenräume (Mittelwertbildung mehrerer hunderttausend Jahre) die Feldrückseiten der Erde (ändern der Norden und Süden geomagnetic Pole Plätze mit einander). Diese Umkehrungen verlassen eine Aufzeichnung in Felsen, die paleomagnetists erlauben, vorige Bewegungen von Kontinenten und Ozeanstöcken infolge der Teller-Tektonik zu berechnen. Das Gebiet über der Ionosphäre und sich ausstreckende mehrere zehn tausend von Kilometern in den Raum, werden den magnetosphere genannt. Dieses Gebiet schützt die Erde vor kosmischen Strahlen, die die obere Atmosphäre einschließlich der Ozon-Schicht abziehen würden, die die Erde vor der schädlichen Ultraviolettstrahlung schützt.

Wichtigkeit

Menschen haben Kompasse für die Peilung seit dem 11. Jahrhundert n. Chr. und für die Navigation seit dem 12. Jahrhundert verwendet.

Die Erde wird vor dem Sonnenwind, einem Strom von energischen beladenen Partikeln größtenteils geschützt, die von der Sonne durch sein magnetisches Feld ausgehen, das die meisten beladenen Partikeln ablenkt. Diese Partikeln würden die Ozon-Schicht abziehen, die die Erde vor schädlichen ultravioletten Strahlen schützt. Berechnungen des Verlustes des Kohlendioxyds von der Atmosphäre des Mars, sich aus dem Suchen von Ionen durch den Sonnenwind ergebend, sind mit einem Nah-Gesamtverlust seiner Atmosphäre seit dem magnetischen Feld des abgedrehten Mars im Einklang stehend.

Die Widersprüchlichkeit des magnetischen Feldes der Erde wird in Sedimentgesteinen registriert. Umkehrungen des Feldes sind als auf die Mitte Ozeankämme in den Mittelpunkt gestellte "Streifen" feststellbar, wo sich der Meeresboden ausbreitet, während die Stabilität der geomagnetic Pole zwischen Umkehrungen paleomagnetists erlaubt, die vorige Bewegung von Kontinenten zu verfolgen. Umkehrungen schaffen auch die Grundlage für magnetostratigraphy, eine Weise, auf Felsen und Bodensätze zu datieren. Das Feld magnetisiert auch die Kruste; magnetische Anomalien können verwendet werden, um nach Erzen zu suchen.

Haupteigenschaften

Beschreibung

An jeder Position kann das magnetische Feld der Erde durch einen dreidimensionalen Vektoren vertreten werden (sieh Zahl). Ein typisches Verfahren, um seine Richtung zu messen, soll einen Kompass verwenden, um die Richtung des magnetischen Nordens zu bestimmen. Sein Winkel hinsichtlich des wahren Nordens ist die Neigung oder Schwankung. Magnetischem Norden gegenüberstehend, ist der Winkel, den das Feld mit dem horizontalen macht, die Neigung oder kurzes Bad. Die Intensität des Feldes ist zur Kraft proportional, die es auf einen Magnet ausübt. Eine andere allgemeine Darstellung ist im (Norden), (Osten) und koordiniert (Unten).

Intensität

Die Intensität des Feldes ist in der Nähe von den Polen am größten und in der Nähe vom Äquator schwächer. Es wird allgemein in nanoteslas (nT) oder gauss, damit berichtet. Es erstreckt sich vom ganzen nT oder gauss. Vergleichsweise hat ein starker Kühlschrank-Magnet ein Feld von ungefähr 100 gauss.

Eine Karte von Intensitätskonturen wird eine isodynamic Karte genannt. Eine isodynamic Karte für das magnetische Feld der Erde wird nach links gezeigt. Eine minimale Intensität kommt über Südamerika vor, während es Maxima über das nördliche Kanada, Sibirien und die Küste des Südens von Antarktis Australiens gibt.

Neigung

Die Neigung wird durch einen Winkel gegeben, der Werte zwischen zu (unten) annehmen kann. In der Nordhemisphäre weist das Feld unten hin. Es ist unten am Magnetischen Nordpol gerade und rotiert aufwärts, als die Breite abnimmt, bis es am magnetischen Äquator horizontal ist. Es setzt fort, aufwärts zu rotieren, bis es am Magnetischen Südpol gerade ist. Neigung kann mit einem Kreis des kurzen Bades gemessen werden.

Eine isoclinic Karte (Karte von Neigungskonturen) für das magnetische Feld der Erde wird rechts gezeigt.

Neigung

Neigung ist für eine östliche Abweichung des Feldes hinsichtlich des wahren Nordens positiv. Es kann durch das Vergleichen des magnetischen nördlichen/südlichen Kopfstücks auf einem Kompass mit der Richtung eines himmlischen Pols geschätzt werden. Karten schließen normalerweise Information über die Neigung als ein Winkel oder ein kleines Diagramm ein, die Beziehung zwischen dem magnetischen nördlichen und wahren Norden zeigend. Die Information über die Neigung für ein Gebiet kann durch eine Karte mit isogonic Linien (Höhenlinien mit jeder Linie vertreten werden, die eine feste Neigung vertritt).

Eine isogonic Karte (Karte von Neigungskonturen) für das magnetische Feld der Erde wird links gezeigt.

Zweipolige Annäherung

In der Nähe von der Oberfläche der Erde kann seinem magnetischen Feld durch das Feld eines magnetischen Dipols nah näher gekommen werden, der am Zentrum der Erde eingestellt ist, und hat sich in einem Winkel ungefähr in Bezug auf die Rotationsachse der Erde geneigt. Der Dipol ist zu einem starken Bar-Magnet mit seinem Südpol grob gleichwertig, der zum geomagnetic Nordpol hinweist. Das kann überraschend scheinen, aber der Nordpol eines Magnets wird so definiert, weil er zum Nordpol der Erde angezogen wird. Da der Nordpol eines Magnets die Südpole anderer Magnete anzieht und die Nordpole zurücktreibt, muss er vom Südpol des Magnets der Erde angezogen werden. Die zweipoligen Feldrechnungen des Feldes in den meisten Positionen.

Magnetische Pole

Die Positionen der magnetischen Pole können auf mindestens zwei Weisen definiert werden.

Ein magnetischer Pol des kurzen Bades ist ein Punkt auf der Oberfläche der Erde, wo das magnetische Feld völlig vertikal ist. Die Neigung des Feldes der Erde ist am Magnetischen Nordpol und am Magnetischen Südpol. Die zwei Pole wandern unabhängig von einander und sind nicht direkt gegenüber einander auf dem Erdball. Sie können schnell abwandern: Bewegungen bis dazu sind km pro Jahr für den Magnetischen Nordpol beobachtet worden. Im Laufe der letzten 180 Jahre ist der Magnetische Nordpol nach Nordwesten, von Kap Adelaide in der Boothia-Halbinsel 1831 bis 600 km von der Entschlossenen Bucht 2001 abgewandert. Der magnetische Äquator ist die Linie, wo die Neigung Null ist (das magnetische Feld ist horizontal).

Wenn eine Linie gezogene Parallele zum Moment des am besten passenden magnetischen Dipols ist, werden die zwei Positionen, wo es die Oberfläche der Erde durchschneidet, den Norden und Süden geomagnetic Polen genannt. Wenn das magnetische Feld der Erde vollkommen zweipolig wäre, würden der geomagnetic und die magnetischen Pole des kurzen Bades zusammenfallen, und Kompasse würden zu ihnen hinweisen. Jedoch hat das Feld der Erde einen bedeutenden Beitrag von nichtzweipoligen Begriffen, so fallen die Pole nicht zusammen und Kompasse auf auch nicht allgemein hinweisen.

Magnetosphere

Einige der beladenen Partikeln vom Sonnenwind werden im Strahlenriemen von Van Allen gefangen. Eine kleinere Zahl von Partikeln vom Sonnenwind schafft, als ob auf einer elektromagnetischen Energieübertragungslinie, zur oberen Atmosphäre der Erde und Ionosphäre in den auroral Zonen zu reisen. Die einzige Zeit der Sonnenwind ist auf der Erde erkennbar, ist, wenn es stark genug ist, um Phänomene wie die Aurora und Geomagnetic-Stürme zu erzeugen. Helle Aurora heizt stark die Ionosphäre, sein Plasma veranlassend, sich in den magnetosphere auszubreiten, die Größe des Plasmas geosphere vergrößernd, und Flucht der atmosphärischen Sache in den Sonnenwind verursachend. Geomagnetic stürmt Ergebnis, wenn der Druck von innerhalb des magnetosphere enthaltenem plasmas genug groß ist, um das geomagnetic Feld aufzublasen und dadurch zu verdrehen.

Der Sonnenwind ist für die gesamte Gestalt des magnetosphere der Erde und Schwankungen in seiner Geschwindigkeit, Dichte, Richtung verantwortlich und ist eingestiegen magnetisches Feld betreffen stark die lokale Raumumgebung der Erde. Zum Beispiel können sich die Niveaus der ionisierenden Strahlung und Radioeinmischung durch Faktoren von Hunderten zu Tausenden ändern; und die Gestalt und Position des magnetopause und der Bogen-Stoß-Welle stromaufwärts seiner können sich um mehrere Erdradien ändern, erdsynchrone Satelliten zum direkten Sonnenwind ausstellend. Diese Phänomene werden Raumwetter insgesamt genannt. Der Mechanismus des atmosphärischen Abstreifens wird durch Benzin verursacht, das in Luftblasen des magnetischen Feldes wird fängt, die durch Sonnenwinde losgerissen werden. Schwankungen in der magnetischen Feldkraft sind zur Niederschlag-Schwankung innerhalb der Wendekreise aufeinander bezogen worden.

Zeitabhängigkeit

Kurzzeitschwankungen

Das geomagnetic Feld ändert sich auf zeitlichen Rahmen von Millisekunden bis Millionen von Jahren. Kürzere zeitliche Rahmen entstehen größtenteils aus Strömen in der Ionosphäre und magnetosphere, und einige Änderungen können zu Geomagnetic-Stürmen oder täglichen Schwankungen in Strömen verfolgt werden. Änderungen mit der Zeit Skalen eines Jahres oder widerspiegeln mehr größtenteils Änderungen im Interieur der Erde, besonders der eisenreiche Kern.

Oft wird der magnetosphere der Erde durch Sonnenaufflackern geschlagen, die geomagnetic Stürme verursachen, Anzeigen der Aurora provozierend. Die Kurzzeitinstabilität des magnetischen Feldes wird mit dem K-Index gemessen.

Daten von THEMIS zeigen, dass das magnetische Feld, das mit dem Sonnenwind aufeinander wirkt, reduziert wird, wenn die magnetische Orientierung zwischen Sonne und Erde - gegenüber der vorherigen Hypothese ausgerichtet wird. Während bevorstehender Sonnenstürme konnte das auf Gedächtnislücken und Störungen in künstlichen Satelliten hinauslaufen.

Weltliche Schwankung

Änderungen im magnetischen Feld der Erde auf einem zeitlichen Rahmen eines Jahres oder wird mehr weltliche Schwankung genannt. Mehr als Hunderte von Jahren, wie man beobachtet, ändert magnetische Neigung mehr als Zehnen von Graden. Ein Film auf dem Recht zeigt, wie globale Neigungen die letzten paar Jahrhunderte umgestellt haben.

Die Richtung und Intensität des Dipols ändern sich mit der Zeit. Im Laufe der letzten zwei Jahrhunderte hat die Dipolkraft an einer Rate von ungefähr 6.3 % pro Jahrhundert abgenommen. An dieser Rate der Abnahme würde das Feld Null in ungefähr 1600 Jahren erreichen. Jedoch ist diese Kraft über den Durchschnitt seit den letzten siebentausend Jahren, und die aktuelle Rate der Änderung ist ziemlich üblich.

Ein hervorstechendes Merkmal im nichtzweipoligen Teil der weltlichen Schwankung ist ein westlicher Antrieb an einer Rate von ungefähr 0.2 Graden pro Jahr. Dieser Antrieb ist nicht dasselbe überall und hat sich mit der Zeit geändert. Der allgemein durchschnittliche Antrieb ist ungefähr seit 1400 n.Chr., aber ostwärts zwischen ungefähr 1000 n.Chr. und 1400 n.Chr. westlich gewesen.

Änderungen, die magnetische Sternwarten zurückdatieren, werden in archäologischen und geologischen Materialien registriert. Solche Änderungen werden paläomagnetische weltliche Schwankung oder paläoweltliche Schwankung (PSV) genannt. Die Aufzeichnungen schließen normalerweise lange Zeiträume des Kleingeldes mit gelegentlichen großen Änderungen ein, die geomagnetic Ausflüge und geomagnetic Umkehrungen nachdenken.

Magnetische Feldumkehrungen

Obwohl dem Feld der Erde allgemein durch einen magnetischen Dipol mit seiner Achse in der Nähe von der Rotationsachse gut näher gekommen wird, gibt es gelegentliche dramatische Ereignisse, wo der Norden und Süden geomagnetic Pole Plätze tauschen. Diese Ereignisse werden geomagnetic Umkehrungen genannt. Beweise für diese Ereignisse können weltweit in Basalten, Bodensatz-Kerne gefunden werden, die von den Ozeanstöcken und seafloor magnetischen Anomalien genommen sind. Umkehrungen kommen an anscheinend zufälligen Zwischenräumen im Intervall von weniger als 0.1 Millionen Jahren zu nicht weniger als 50 Millionen Jahren vor. Das neuste solches Ereignis, genannt die Brunhes-Matuyama Umkehrung, ist vor ungefähr 780,000 Jahren vorgekommen.

Das vorige magnetische Feld wird größtenteils durch Eisenoxide wie Magneteisenstein registriert, die eine Form von ferrimagnetism oder anderer magnetischer Einrichtung haben, die dem Feld der Erde erlaubt, sie zu magnetisieren. Diese remanente Magnetisierung oder Remanenz, kann auf mehr als eine Weise erworben werden. In Lava-Flüssen wird die Richtung des Feldes in kleinen magnetischen Partikeln "eingefroren", wie sie kühl werden, eine thermoremanent Magnetisierung verursachend. In Bodensätzen erwirbt die Orientierung von magnetischen Partikeln eine geringe Neigung zum magnetischen Feld, weil sie auf einem Ozeanboden- oder Seeboden abgelegt werden. Das wird remanente Geröllmagnetisierung genannt.

Magnetisierung von Thermoremanent ist die Form der Remanenz, die die magnetischen Anomalien um Ozeankämme verursacht. Als die Seafloor-Ausbreitungen, Magma-Bohrlöcher vom Mantel und wird kühl, um neue basaltische Kruste zu bilden. Während des Abkühlens registriert der Basalt die Richtung des Feldes der Erde. Dieser neue Basalt formt sich an beiden Seiten des Kamms und rückt davon ab. Wenn das Feld der Erde umkehrt, registriert neuer Basalt die umgekehrte Richtung. Das Ergebnis ist eine Reihe von Streifen, die über den Kamm symmetrisch sind. Ein Schiff, das ein Magnetometer auf der Oberfläche des Ozeans abschleppt, kann diese Streifen entdecken und das Alter des Ozeanbodens unten ableiten. Das gibt Auskunft über die Rate, an der sich seafloor in der Vergangenheit ausgebreitet hat.

Radiometric, der von Lava-Flüssen miteinander geht, ist verwendet worden, um einen geomagnetic zeitlichen Widersprüchlichkeitsrahmen zu gründen, dessen Teil im Image gezeigt wird. Das bildet die Basis von magnetostratigraphy, eine geophysikalische Korrelationstechnik, die bis heute sowohl sedimentäre als auch vulkanische Folgen sowie die seafloor magnetischen Anomalien verwendet werden kann.

Studien von Lava-Flüssen auf dem Berg Steens, Oregon, zeigen an, dass sich das magnetische Feld an einer Rate von bis zu 6 Graden pro Tag in einer Zeit mit der Geschichte der Erde bewegt haben könnte, die bedeutsam das populäre Verstehen dessen herausfordert, wie das magnetische Feld der Erde arbeitet.

Vorläufige Dipolneigungsschwankungen, die die Dipolachse über den Äquator und dann zurück zur ursprünglichen Widersprüchlichkeit nehmen, sind als Ausflüge bekannt.

Frühstes Äußeres

Eine paläomagnetische Studie von australischem rotem dacite und Kissen-Basalt hat geschätzt, dass das magnetische Feld seitdem mindestens da gewesen ist.

Zukunft

Zurzeit wird das gesamte geomagnetic Feld schwächer; der gegenwärtige starke Verfall entspricht einem 10-15-%-Niedergang im Laufe der letzten 150 Jahre und hat sich in den letzten mehreren Jahren beschleunigt; Geomagnetic-Intensität hat sich fast unaufhörlich von einem Maximum um 35 % über dem modernen Wert erreicht vor etwa 2,000 Jahren geneigt. Die Rate der Abnahme und der aktuellen Kraft ist innerhalb der normalen Reihe der Schwankung, wie gezeigt, durch die Aufzeichnung von vorigen magnetischen Feldern, die in Felsen (Figur auf Recht) registriert sind.

Die Natur des magnetischen Feldes der Erde ist eine der heteroscedastic Schwankung. Ein sofortiges Maß davon oder mehrere Maße davon über die Spanne von Jahrzehnten oder Jahrhunderten, ist nicht genügend, um eine gesamte Tendenz in der Feldkraft zu extrapolieren. Es ist oben und unten in der Vergangenheit aus keinem offenbaren Grund gegangen. Außerdem ist die Anmerkung der lokalen Intensität des Dipolfeldes (oder seine Schwankung) ungenügend, um das magnetische Feld der Erde als Ganzes zu charakterisieren, weil es nicht ausschließlich ein Dipolfeld ist. Der Dipolbestandteil des Feldes der Erde kann sich sogar vermindern, während das magnetische Gesamtfeld dasselbe oder Zunahmen bleibt.

Der magnetische Nordpol der Erde treibt vom nördlichen Kanada zu Sibirien mit einer jetzt beschleunigenden Rate — 10 km pro Jahr am Anfang des 20. Jahrhunderts, bis zu 40 km pro Jahr 2003, und hat sich nur seitdem beschleunigt.

Physischer Ursprung

Der Kern der Erde und der geodynamo

Das magnetische Feld der Erde wird größtenteils durch elektrische Ströme im flüssigen Außenkern verursacht, der aus hoch leitendem geschmolzenem Eisen zusammengesetzt wird. Ein magnetisches Feld wird durch eine Feed-Back-Schleife erzeugt: Aktuelle Schleifen erzeugen magnetische Felder (Das circuital Gesetz von Ampère); ein sich änderndes magnetisches Feld erzeugt ein elektrisches Feld (das Gesetz von Faraday); und die elektrischen und magnetischen Felder üben eine Kraft auf die Anklagen aus, die in Strömen (die Kraft von Lorentz) fließen. Diese Effekten können in einer teilweisen Differenzialgleichung für das magnetische Feld genannt die magnetische Induktionsgleichung verbunden werden:

wo die Geschwindigkeit der Flüssigkeit ist, ist das magnetische B-Feld; und ist der magnetische diffusivity mit dem elektrischen Leitvermögen und der Durchdringbarkeit. Der Begriff ist die Zeitableitung des Feldes; ist der Maschinenbediener von Laplace und ist der Locke-Maschinenbediener.

Der erste Begriff auf der rechten Seite der Induktionsgleichung ist ein Verbreitungsbegriff. In einer stationären Flüssigkeit breiten sich die magnetischen Feldniedergänge und irgendwelche Konzentrationen des Feldes aus. Wenn der Dynamo der Erde abgestellt hat, würde der Dipolteil in einigen Zehntausenden von Jahren verschwinden.

In einem vollkommenen Leiter würde es keine Verbreitung geben. Nach dem Gesetz von Lenz würde jeder Änderung im magnetischen Feld durch Ströme sofort entgegengesetzt, so konnte sich der Fluss durch ein gegebenes Volumen von Flüssigkeit nicht ändern. Als sich die Flüssigkeit bewegt hat, würde das magnetische Feld damit gehen. Der Lehrsatz, der diese Wirkung beschreibt, wird den im Feld eingefrorenen Lehrsatz genannt. Sogar in einer Flüssigkeit mit einem begrenzten Leitvermögen wird neues Feld durch das Ausdehnen von Feldlinien erzeugt, als sich die Flüssigkeit auf Weisen bewegt, die es deformieren. Dieser Prozess konnte beim Erzeugen neuen Feldes unbestimmt gehen, waren es nicht, den weil das magnetische Feld in der Kraft vergrößert, widersteht es flüssiger Bewegung.

Die Bewegung der Flüssigkeit wird durch die Konvektion, durch die Ausgelassenheit gesteuerte Bewegung gestützt. Die Temperaturzunahmen zum Zentrum der Erde und der höheren Temperatur der Flüssigkeit machen es tiefer unten schwimmend. Diese Ausgelassenheit wird durch die chemische Trennung erhöht: Da der Kern kühl wird, wird etwas vom geschmolzenen Eisen fest und wird zum inneren Kern gepanzert. Dabei werden leichtere Elemente in der Flüssigkeit zurückgelassen, es leichter machend. Das wird compositional Konvektion genannt. Eine Coriolis Wirkung, die durch die gesamte planetarische Folge verursacht ist, neigt dazu, den Fluss in entlang der polaren Nordsüdachse ausgerichtete Rollen zu organisieren.

Das durchschnittliche magnetische Feld im Außenkern der Erde wurde berechnet, um 25 Gauss zu sein, der 50mal stärker ist als das Feld an der Oberfläche.

Numerische Modelle

Die Gleichungen für den geodynamo sind enorm schwierig zu lösen, und der Realismus der Lösungen wird hauptsächlich durch die Computermacht beschränkt. Seit Jahrzehnten wurden Theoretiker auf das Schaffen kinematischer Dynamos beschränkt, in denen die flüssige Bewegung im Voraus und die Wirkung auf das magnetische berechnete Feld gewählt wird. Kinematische Dynamo-Theorie war hauptsächlich eine Sache, verschiedene Fluss-Geometrie zu versuchen und zu sehen, ob sie einen Dynamo stützen konnten.

Die ersten konsequenten Dynamo-Modelle, die sowohl die flüssigen Bewegungen als auch das magnetische Feld bestimmen, wurden von zwei Gruppen 1995, ein in Japan und ein in den Vereinigten Staaten entwickelt. Die Letzteren haben viel Aufmerksamkeit erhalten, weil sie erfolgreich einige der Eigenschaften des Feldes der Erde einschließlich geomagnetic Umkehrungen wieder hervorgebracht hat.

Ströme in der Ionosphäre und magnetosphere

In der Ionosphäre veranlasste elektrische Ströme erzeugen magnetische Felder. Solch ein Feld wird immer nahe erzeugt, wo die Atmosphäre an der Sonne am nächsten ist, tägliche Modifizierungen verursachend, die magnetische Oberflächenfelder durch nicht weniger als einen Grad ablenken können. Typische tägliche Schwankungen der Feldkraft sind ungefähr 25 nanoteslas (nT) (d. h. ~ 1:2,000), mit Schwankungen im Laufe ein paar Sekunden von normalerweise ungefähr 1 nT (d. h. ~ 1:50,000).

Crustal magnetische Anomalien

Magnetometer entdecken Minutenabweichungen im magnetischen Feld der Erde, das durch Eisenkunsterzeugnisse, Brennofen, einige Typen von Steinstrukturen, und sogar Abzugsgräben und Misthaufen in der archäologischen Geophysik verursacht ist. Mit magnetischen Instrumenten, die von magnetischen während des Zweiten Weltkriegs entwickelten Bordanomalie-Entdeckern angepasst sind, um Unterseeboote zu entdecken, sind die magnetischen Schwankungen über den Ozeanboden kartografisch dargestellt worden. Basalt — die Eisenreichen, vulkanischer Felsen, der den Ozeanboden zusammensetzt — enthalten ein stark magnetisches Mineral (Magneteisenstein) und können Kompass-Lesungen lokal verdrehen. Die Verzerrung wurde von isländischen Seemännern schon im Ende des 18. Jahrhunderts anerkannt. Noch wichtiger weil die Anwesenheit des Magneteisensteins dem Basalt messbare magnetische Eigenschaften gibt, haben diese magnetischen Schwankungen ein anderes Mittel zur Verfügung gestellt, den tiefen Ozeanboden zu studieren. Wenn kürzlich gebildeter Felsen kühl wird, registrieren solche magnetischen Materialien das magnetische Feld der Erde.

Maß und Analyse

Entdeckung

Die magnetische Feldkraft der Erde wurde von Carl Friedrich Gauss 1835 gemessen und ist seitdem wiederholt gemessen worden, einen Verhältniszerfall von ungefähr 10 % im Laufe der letzten 150 Jahre zeigend. Die Magsat späteren und Satellitensatelliten haben 3-Achsen-Vektor-Magnetometer verwendet, um die 3. Struktur des magnetischen Feldes der Erde zu untersuchen. Der spätere Satellit von Ørsted hat einen Vergleich erlaubt, der einen dynamischen geodynamo in der Handlung anzeigt, die scheint, einen abwechselnden Pol unter dem Westen von Atlantischen Ozean von S zu verursachen. Afrika.

Regierungen operieren manchmal Einheiten, die sich auf das Maß des magnetischen Feldes der Erde spezialisieren. Das sind geomagnetic Sternwarten, normalerweise ein Teil eines nationalen Geologischen Überblicks, zum Beispiel die Eskdalemuir Sternwarte des britischen Geologischen Überblicks. Solche Sternwarten können messen und magnetische Bedingungen voraussagen, die manchmal Kommunikationen, elektrische Macht und andere menschliche Tätigkeiten betreffen. (Sieh magnetischen Sturm.)

Das Internationale Magnetische Echtzeitsternwarte-Netz, mit mehr als 100 hat geomagnetic Sternwarten um die Welt verkettet hat die Erden magnetisches Feld seit 1991 registriert.

Das Militär bestimmt lokale geomagnetic Feldeigenschaften, um Anomalien im natürlichen Hintergrund zu entdecken, der durch einen bedeutenden metallischen Gegenstand wie ein untergetauchtes Unterseeboot verursacht werden könnte. Gewöhnlich werden diese magnetischen Anomalie-Entdecker im Flugzeug wie Vereinigten Königreichs Nimrod geweht oder als ein Instrument oder eine Reihe von Instrumenten von Oberflächenschiffen abgeschleppt.

Gewerblich verwenden geophysikalische suchende Gesellschaften auch magnetische Entdecker, um natürlich vorkommende Anomalien von Erzkörpern wie die Kursk Magnetische Anomalie zu identifizieren.

Statistische Modelle

Jedes Maß des magnetischen Feldes ist an einem besonderen Platz und Zeit. Wenn eine genaue Schätzung des Feldes an einem anderen Platz und Zeit erforderlich ist, müssen die Maße zu einem Modell umgewandelt werden, und das Modell hat gepflegt, Vorhersagen zu machen.

Kugelförmige Obertöne

Die allgemeinste Weise, die globalen Schwankungen im magnetischen Feld der Erde zu analysieren, soll die Maße an eine Reihe kugelförmiger Obertöne passen. Das wurde zuerst von Carl Friedrich Gauss getan. Kugelförmige Obertöne sind Funktionen, die über die Oberfläche eines Bereichs schwingen. Sie sind das Produkt von zwei Funktionen, diejenige, die von Breite und ein auf der Länge abhängt. Die Funktion der Länge ist Null entlang größeren oder Nullkreisen, die die Nord- und Südpole durchführen; die Zahl solcher Knotenlinien ist der absolute Wert der Ordnung. Die Funktion der Breite ist Null entlang der Null oder mehr Breite-Kreisen; das plus die Ordnung ist dem Grad  gleich. Jede Harmonische ist zu einer besonderen Einordnung von magnetischen Anklagen am Zentrum der Erde gleichwertig. Ein Monopol ist eine isolierte magnetische Anklage, die nie beobachtet worden ist. Ein Dipol ist zu zwei gegenüberliegenden Anklagen gebracht eng miteinander und ein Quadrupol zu zwei zusammengebrachten Dipolen gleichwertig. Ein Quadrupol-Feld wird in der niedrigeren Zahl rechts gezeigt.

Kugelförmige Obertöne können jedes Skalarfeld vertreten (Funktion der Position), der bestimmte Eigenschaften befriedigt. Ein magnetisches Feld ist ein Vektorfeld, aber wenn es in Kartesianischen Bestandteilen ausgedrückt wird, ist jeder Bestandteil die Ableitung derselben Skalarfunktion genannt das magnetische Potenzial. Analysen des magnetischen Feldes der Erde verwenden eine modifizierte Version der üblichen kugelförmigen Obertöne, die sich durch einen multiplicative Faktor unterscheiden. Zu den magnetischen Feldmaßen passende Am-Wenigsten-Quadrate gibt das Feld der Erde als die Summe von kugelförmigen Obertönen, jeder, der mit der besten Anprobe Koeffizient von Gauss multipliziert ist oder.

Der Koeffizient von Gauss des niedrigsten Grads gibt den Beitrag einer isolierten magnetischen Anklage, so ist es Null. Die folgenden drei Koeffizienten - und - bestimmen die Richtung und den Umfang des Dipolbeitrags. Der beste passende Dipol wird in einem Winkel ungefähr in Bezug auf die Rotationsachse, wie beschrieben, früher gekippt.

Radiale Abhängigkeit

Kugelförmige harmonische Analyse kann verwendet werden, um inner von Außenquellen zu unterscheiden, wenn Maße an mehr als einer Höhe (zum Beispiel, Boden-Sternwarten und Satelliten) verfügbar sind. In diesem Fall, jedem Begriff mit dem Koeffizienten oder kann in zwei Begriffe gespalten werden: Derjenige, der mit dem Radius als und derjenige abnimmt, der mit dem Radius als zunimmt. Die zunehmenden Begriffe passen die Außenquellen (Ströme in der Ionosphäre und magnetosphere) an. Jedoch, durchschnittlich im Laufe ein paar Jahre der Außenbeitragsdurchschnitt zur Null.

Die restlichen Begriffe sagen voraus, dass das Potenzial einer Dipolquelle als abfällt. Das magnetische Feld, eine Ableitung des Potenzials seiend, fällt als ab. Quadrupol-Begriffe fallen als ab, und höhere Ordnungsbegriffe fallen zunehmend schnell mit dem Radius ab. Der Radius des Außenkerns ist ungefähr Hälfte des Radius der Erde. Wenn das Feld an der Kernmantel-Grenze zu kugelförmigen Obertönen passend ist, ist der Dipolteil durch einen Faktor ungefähr an der Oberfläche, dem Quadrupol-Teil und so weiter kleiner. So können nur die Bestandteile mit großen Wellenlängen an der Oberfläche bemerkenswert sein. Von einer Vielfalt von Argumenten wird es gewöhnlich angenommen, dass nur bis zum Grad nennt oder weniger ihren Ursprung im Kern hat. Diese haben Wellenlängen ungefähr km oder weniger. Kleinere Eigenschaften werden crustal Anomalien zugeschrieben.

Globale Modelle

Die Internationale Vereinigung von Geomagnetism und Aeronomy erhält ein globales Standardfeldmodell genannt das Internationale Geomagnetic Bezugsfeld aufrecht. Es wird alle 5 Jahre aktualisiert. Das Modell der 11. Generation, IGRF11, wurde mit Daten von Satelliten (Ørsted, KÄMPE und SACK-C) und ein Weltnetz von geomagnetic Sternwarten entwickelt. Die kugelförmige harmonische Vergrößerung war am Grad 10, mit 120 Koeffizienten bis 2000 gestutzt. Nachfolgende Modelle sind am Grad 13 (195 Koeffizienten) gestutzt.

Ein anderes globales Feldmodell wird gemeinsam durch das Nationale Geophysikalische Datenzentrum und den britischen Geologischen Überblick erzeugt. Dieses Modell stutzt am Grad 12 (168 Koeffizienten). Es ist das Modell, das vom USA-Verteidigungsministerium, dem Verteidigungsministerium (das Vereinigte Königreich), die North Atlantic Treaty Organization und das Internationale Hydrografische Büro sowie in vielen Zivilnavigationssystemen verwendet ist.

Ein drittes Modell, das durch das Raumflugzentrum von Goddard (NASA und GSFC) und das dänische Raumforschungsinstitut erzeugt ist, verwendet ein "umfassendes Modellieren" Annäherung, die versucht, Daten mit der sehr unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Entschlossenheit vom Boden und den Satellitenquellen beizulegen.

Biomagnetism

Tiere einschließlich Vögel und Schildkröten können das magnetische Feld der Erde entdecken, und das Feld verwenden, um während der Wanderung zu schiffen. Kühe und wilde Rehe neigen dazu, ihre nordsüdlichen Körper auszurichten, während sie sich entspannen, aber nicht, wenn die Tiere unter Hochspannungsstarkstromleitungen, Hauptforscher sind, um zu glauben, dass Magnetismus verantwortlich ist.

Siehe auch

• Geomagnetic schnellen
• Geschichte von geomagnetism
• Magnetisches Feld des Monds
• Magnetosphere Jupiters

Magnetische Überblick-Schiffe:

• Carnegie (Schiff)
• Reisen der Mit Christoph Kolumbus magnetischen Abweichung
• Die Galiläa (Schiff)

Referenzen

Weiterführende Literatur