Лекция 1
ЛЕКЦИЯ № 1- 2
ВВЕДЕНИЕ
Непосредственные наблюдения как на наземной поверхности так и вне ее ( на ракетах и спутниках ) показывают, что вокруг земного шара существует магнитное поле. Так , если подвесить магнитную стрелку и дать ей возможность свободно вращаться вокруг своего центра тяжести, то в любой точке земной поверхности, она стремится принять определенное положение в пространстве, не испытывая при этом никаких заметных перемещений относительно земной поверхности. Это простейший опыт показывает, не только на наличие магнитного поля, но и на его особенность - поле близи стрелки является однородным. Если повторить этот опыт, в различных точках земной поверхности, достаточно удаленных друг от друга , он приведет нас к заключению, что по отношению ко всей земной поверхности магнитное поле неоднородно, так как стрелка устанавливается в различных пунктах под разными углами по отношению к оси вращения Земли.
Изучением этого магнитного поля и занимается один из разделов геофизики, который получил название земного магнетизма. Конечной целью исследований в области магнетизма является установление причин, вызывающих МАГНИТНОЕ поле ЗЕМЛИ, и тех явлений , которые связаны или вызываются им . Это электрические токи в земле, полярные сияния и токи в ионосфере .Для нас прикладных геофизиков важно изучить все вопросы, связанные с явлением магнетизма горных пород. Земной магнетизм волнует человечество более 13 веков . давайте вспомним краткую историю метода.
Краткая история метода
этап : 7-ой век до нашей эры в научных трактатах греков имеются ссылки на таинственный или « Геркулесов Камень», обладающий замечательным свойством притягивать к себе железо , который впоследствии назвали « Магнитом»
В европейских трудах английского монаха Александра Некхема, опубликованном в 12 веке подробно описано, что как моряки в темноте ночи пользуются свободно вращающейся стрелкой, один конец котрой показывает на север.
В 13 веке Петром Перегрином впервые были изложены свойства магнита: конец стрелки, указывающий на север -он называет северным, а противоположный -южным. Он изобретает плавающие компасы, помогающие ориентироваться морякам в сложных погодных условиях. Однако его изобретение не стало известно широким кругам.
в начале 14-го века итальянцем Флавио Жиойя был изобретен морской компас, который впервые поместил, компасную стрелку на острие как в современных компасах и снабдил бумажным кругом разделенным на 32 части, известные как розы ветров.
13 сентября 1492 год _знаменитое Путешествие Христофора КОЛУМба ИЗ ЕВРОПЫ В в Америку во время которого, им был открыт первый элемент Земного магнетизма -магнитное склонение. , т.е магнитная стрелка не притягивается полярной звездой и не всегда показывает на географический север, а показывает магнитный север и между ними существует в каждой точке земного шара угол. Эти интересные факты и явились значительным толчком в развитии земного магнетизма.
16 век ознаменовался открытием магнитного наклонения . Оно принадлежит Георгу Гартману из Нюренберга, мастеру изготовившему солнечные часы , но определившему в 1510 году не только магнитное склонение в Риме равное 9 градусам, но и наклонение магнитной стрелки. Однако его наблюдения не были опубликованы и долгое время слава приписывалась английскому гидрографу -Роберту Норману, который впервые высказал идею, что причина наклонения стрелки под углом к земной поверхности лежит внутри земли.
Конец 16-го века ознаменовался созданием ученого Борроу научного трактата о магнитном склонении, т.к были проведены его измерения в более 100 пунктах земного шара, а также и в России , р. Печора, Новая Земля, г.Астрахань.
Начало 17-го века -1600 г. появилась книга Гильберта « О магните, магнитных телах и большом магните Земля, переведенным на русский язык в 1956 году. В этой книге впервые дается теоретическое представление о проблемах земного магнетизма , которое не утратило своего значения до сих пор. Главная причина магнетизма -внутри Земли.
1785 год -Кулон находит способ измерения относительных измерений напряженности магнитного поля с помощью определения периода качания магнита.
в 1839 году появляется великая классическая работа Гаусса под названием « Напряженность земной магнитной силы , приведенная к абсолютной мере» и вторая « Общая теория земного магнетизма «. Исходя из единственного предположения, что причины магнетизма -внутри Земли, ему удалось представить магнитный потенциал как функцию координат широты и долготы, разложенную в бесконечный ряд по шаровым функциям. Ограничиваясь, конечным числом членов ряда, можно определять, пользуясь результатами наблюдений , коэффициенты этого ряда и тем самым теоретически вычислять магнитный потенциал в любой точке земного шара.
Еще один важный факт . до 1634 года считалось, что магнитное склонение не меняется в каждой конкретной точке, но Генри Геллибранд установил, , что в изменилось Лондоне за 54 года склонение почти на 15 градусов, Эт о не могло быть ошибкой измерения, поэтому был установлен факт медленных изменений этого параметра со временем, которые мы С вами будем называть вековыми вариациями
1722 году Лондонских. Дел мастер Грэхэм установиЛ, что и в течении дня стрелка меняет свое положение, так были установлены суточные вариации магнитного поля.
В России мы с Вами должны помнить имена М.В. Ломоносова, который высказал в 1759 году предположение, о структуре Земного шара как тела, состоящего из разнородно намагниченных частичек , которые в совокупности образуют, неоднородно-намагниченный шар, чем о объясняется неодинаковость склонения в различных частях земного шара. Профессора Симонов И.М из Казанского Университета опубликовавшем в 1835 году работу « Опыт математической теории земного магнетизма», где было показано, что в первом приближении поле Земли =это поле Диполя.
ИТАК краткий экскурс в историю вопроса показал, что практически 13 веков человечество пыталось разгадать тайну существования магнитного поля и найти способы его применения и для навигации и для поиска полезных ископаемых.