A FÖLD MÁGNESES TERE.

Az előadások a következő témára: "A FÖLD MÁGNESES TERE."— Előadás másolata:

1 A FÖLD MÁGNESES TERE

2 Nincs rá érzékszervünk. (Egyes élőlényeknek van, azzal tájékozódnak)
A mágneses teret rég óta ismerik:  4700 éve iránytű (kínaiak) Jelentősége a hajózásban, bár sokáig azt hitték, hogy a földrajzi pólusok felé mutat.

3 A mágneses tér tudományos vizsgálata:
1. A Föld mint mágnes (Gilbert könyve óta ) 2. A mágneses tér „jelenségei” (főként a Földet ért külső hatások következ.) A kettő kölcsönhatásban, de nekünk az 1. fontosabb. Az utazások ill. folyamatos mérések alapján kiderült: mágneses pólus  földrajzi p.

4 A szabadon felfüggesztett mágnes által meghatározott eltérések
 Fogalmak: deklináció (elhajlás) inklináció (lehajlás) mágneses térerősség

5 A mágneses térerősség mértékegységei:
1 Gauss() 105 (gamma) ;   nanotesla Mérése: magnetométer (vasmagos vagy proton precessziós) Egykori megfigyelések: deklináció (már a kínaiak, Európában 1450 körül) deklináció K-Ny-i változása (Kolumbusz -1492) esetleg a földr-i hosszúságmérés alapja? a deklináció időbeli változása (Gellibrand 1634)

6 A mágnes tér tudományos igényű meghat: Gauss 1830
Mágneses pólusok felfedezése : É-i Ross. 1831, D-i David 1909 Izogon (deklináció), izoklin (inklináció), izodinám (térerősség) térképei. A folyamatos változások miatt fontos, hogy ezeken a vonatkoztatási időpontok szerepeljenek!

7

8

9

10 A mágneses tér vizsgálatának főbb korszakai:
1. Tényfeltáró, adatgyűjtő Gilbert, Halley, Humboldt, Gauss mat. modell is), rájönnek az ingadozásokra A 19. sz. közepére: egész Földre kiterjedő obszerv. hálózat - nemz. kut. jelent. (a paleomágneses vizsgálatok gyökerei is a 19. sz-ra visszanyúlnak) Első Nemzetközi Sarki Év Nemzetközi Geofizikai Év 1960 körül kb. 200 obsz. (azóta csökk.) Mo-n: ELGI - Tihany, MTA GKI - Nagycenk. (Az áramforrások veszélye a mérésben)

11

12 2. Oknyomozó időszak Az alapkérdés: Mi okozza? Még a század elején is rejtély. Válaszok: - a Föld korai állapotában a Nap mágnesezte - a Föld belső, lokális különbözőségei De: - nem egy összetevő, hanem mind a három egyszerre változik, - megfigyelhetők a változásokban periodicitások, - később felfedezik a mágneses átfordulásokat (1960-as évek)

13 A válasz: a mágneses tér a Föld folyékony külső magja miatt végbemenő elektromágneses (?) teret gerjesztő folyamatként értelmezhető (un. dinamó elv). Azaz belső eredetű! A folyamatban meghatározó szerepe lehet annak, hogy a „lebegő” belső maghoz viszonyítva a külső övek a Hold által okozott dagálysúrlódás miatt elmozdulnak, illetve a belső mag aszimmetriájának.

14 I. A belső mágneses tér összetevői:
1. Dipól tér Mint egy quázi centrális dipól (mágnes rúd), melynek felszíni max. intenzitás 0,66 gauss a mágneses pólusokon, kb. fele a mágneses egyenlítőn. De: ez a „mágnes rúd” (most) 11,5o-ot zár be a Föld forgástengelyével, a mágnes középpontja nem a Föld geometriai középpontjában van, hanem attól 342 (450) km-re Ausztrália irányában, a sarkok nem "átellenesen" vannak és vándorolnak (É-i pólus 7,5 km/év É-ra, D-i 10 km/év Ény-ra - de ez csak tendencia, nem egyenes irányú mozgás

15

16 Tízévente egyszer regisztrálják (legutóbb 2001-ben).
Az utóbbi években a mágneses pólusok mozgása felgyorsult, pl az északi km-t tesz meg egy év alatt É--ÉNy-i irányban, 2002 tavaszán 966 km-re volt a földrajzi pólustól (2004-ben elhagyhatja Kanadát s Alaszkába kerül, majd 50 év múlva akár Szibériába is kerülhet. Tízévente egyszer regisztrálják (legutóbb 2001-ben). Az utóbbi évek tapasztalatai szerint a mágneses pólusvándorlás egyre növekvő intenzitást mutat. Az északi mágneses pólus 1904-ben Roald Amundsen mérései szerint még nagyjából ugyanoda esett, ahová John Ross 1831-es, bár kevésbé pontos mérései alapján helyezték. Ezután lassú északi irányú mozgásba kezdett, ám 30 évvel ezelőtt megváltozott a viselkedése és felgyorsult: mintegy négyszer olyan gyorsan mozog, mint a korábbi időszakban. Jelenlegi mágneses mérések arra utalnak, hogy a földmag Dél-Afrika alatt fekvő régiójában egy fordított mágneses polaritású terület épült fel. A szakértők szerint a kérdés az, hogy tovább növekszik-e, vagy elhal. (2003. március)

17 A Nap-nál is megfigyelhető a mágnesesség változása.
Itt a mágneses tér pólusai azonban egyforma időközönként, kb. 11 évente helyet cserélnek, összefüggésben a naptevékenység más folyamataival. A legutóbbi mágneses átfordulás elején zajlott, az 1995-ben kezdődött napfoltciklus középső, heves szakaszában. Ekkor a Nap magnetoszférájának északi mágneses pólusa átkerült az északi féltekéről a délire. Mágneses ívek a Yohkoh-űrszonda röngtenfelvételén

18 2. Non-dipol tér:  0,05 gauss és vélhetően elsősorban a kőzetek tulajdonságainak köszönhető, nyugati irányú elmozd. (Igazi okát nem tudjuk?)

19 Aktuális információk:
Az elmúlt 150 év alatt 10%-kal csökkent a Föld mágneses terének erőssége, ami akár egy mágneses pólusváltás előjele is lehet. Amennyiben a mágneses tér gyengülése ebben az ütemben folytatódik, év alatt teljesen elenyészhet. Ezután pedig több száz év is eltelhet, amíg a mágneses tér újragenerálódik, de ellentétes polaritással. Bizonyított, hogy ilyen jelenségek rendszeresen zajlottak a földtörténeti múltban. A pólusváltások nem szabályos időközönként következtek be. A kőzetekből kinyert információk szerint két pólusváltás között néha alig ötezer, máskor ötvenmillió év telt el. Ennek magyarázatát még nem ismerik a kutatók. A legutóbbi pólusváltás valamikor a 740 ezer és a 780 ezer évvel ezelőtti időszakban történt. Az ősmaradványok vizsgálata szerint semmi nem utal arra, hogy a pólusátfordulások hirtelen katasztrófákat jelentettek volna az élet számára. Az Amerikai Geofizikai Társaság véleménye szerint nem valószínű, hogy a jelenlegi gyengülés a Föld mágneses terének átfordulását jelzi előre. Ehelyett egyfajta "kilengés" lehet, ami viszont több száz évig is eltarthat. Ugyanakkor egy ilyen "kilengésnek" is vannak és lehetnek komoly következményei: műholdak károsodása megnövekvő külső elektromágneses sugárzás (2003. december)

20 Milyen tendenciák jellemzik ma a Föld mágneses terét?
dipólmomentum csökkenése (ha a tendencia folyt. kb év múlva 0) a térerősség változása (fő jellemző a non-dipol tér 0,2 o-os évi Ny-i elmozd. 0,5-1 millió évenként pólusátfordulás, a pólusok vándorlása az Egyenlítőtől a sarkok felé a földtörténet során. jerk-ek előfordulása

21 A gravitációs és mágneses erőtér összevetése:
azonosság, hogy mindkettő kölcsönhatás. eltérés: a mágneses két pólusú, nem négyzetesen hanem köbösen változik, jóval nagyobb az anomália jelleg (m 1:10, gr. 1:10000), a nagy geoidanomáliák közül az ausztráliai (+) és indiai (-) összefüggésbe hozhatók a geomágnesességet is kiváltó tényezőkkel, de szoros kapcs. a geoid alak és a mágnese tér vált-i között nincs.

22 II. Kéreganomáliák a mágneses térben
Oka főként az egyes elemek mágnesezhetősége. - érctelepek (Kurszk, Kiruna) - jelentősebb vulkáni kőzettömegek benyomulása.

23 III. A Naptevékenységek hatása a földi mágneses térre
Már a 18. sz-ban felismerték a Nap mágneses teret befolyásoló szerepét (Lomonoszov, Hell Miksa - a sarki fény idején vált. a mágneses tér) Periódusai: 22 ill.11 év, napi - pl. ionoszféra rétegei Időszakos változások

24 A napszél deformálja a Föld mágneses terét (Nap felöl R, az ellenkezőn akár 1000 R is lehet). Ennek energiaértéke 2x1016 W, ami kb tizede a sugárzásként szállítottnak, de ebből csak jut be a légkörbe. Bejutás a sarki "tölcsérnél". Sarki fény Rádiózavarok, számítógép zavarok. A mágneses térerő csökkenésének veszélye

25 A PALEOMÁGNESES JELENSÉG
Wine és Matthews paleomágneses vizsgálata (+ és - mágnesezettség fele-fele) Ferromágneses anyagok: vas, nikkel, cobalt Termoremanens mágnesség A Curie-pont szerepe A Curie-pont az a hőmérséklet, amely alá csökkenve, a mágnesezhető ásványok mágneseződnek ( oC) A lehűléskor a mágneses mező „belefagy” a kőzetekbe (vulkáni ill. átalakult kőzetek) Kémiai remanens mágnesség A már mágnesezett szemcsék áthalmozódáskor (leülepedéskor) mintegy beállnak az akkori mágneses irányokba (nem ekkor mágneseződtek) Ez tette lehetővé az üledékes kőzetek paleomágneses vizsgálatát.

26 Magnetosztatigráfia Korszakok (pl.: Brunhes 0-0,7 mill. év/normál, Matuyama 0,7-2,45 mé./ford, Gauss 2,45-3,3 mé., Gilbert 3,3-5,5 mé.) normál ill. fordított mágnesezettséggel, amiken belül rövidebb idejű un. események vannak ellentétes mágnesezettséggel. Fontos szerepe a lemeztektonika elméletének bizonyítékainál.

27 A mágneses északi pólus „helye” a különböző kontinenseken meghatározott paleomágneses adatok alapján