Просторово-часові варіації індукційної стрілки

Анотація

Вектор індукції C — є характеристикою змінного геомагнітного поля в одній точці спостереження (x, y) для певного періоду T геомагнітних варіацій B. Він наочно описує величину та напрямок відхилення вектора геомагнітного поля від горизонтальної площини. Вектор індукції не є нульовим лише тоді, коли з’являється вертикальна компонента Bz. Вона з’являється у таких випадках: 1) за наявності горизонтальних градієнтів електропровідності під поверхнею Землі; 2) в разі неповної компенсації вертикальної компоненти первинного поля іоносферно-магнітосферного джерела вторинним полем, індукованим у горизонтально-шаруватій Землі; ступінь компенсації систематично змінюється протягом дня, року …, що зумовлює тимчасові коливання вектора індукції (ефект джерела); 3) поява невидаленого шуму або емісії літосфери, що містить Bz. Розглянуто просторову та часову мінливість вектора індукції. Реальні (у фазі) та уявні (позафазно) вектори індукції (вертикальна функція відгуку, або типер) отримані для кожної доби під час відповідних спостережень з 1991 по 2014 р. для п’яти інтервалів періодів, с: 150—300, 300—600, 600—1200, 1200—2400, 2400—3600, що розраховані за трьома компонентами геомагнітного поля, зареєстрованими на 137 обсерваторіях глобальної мережі INTERMAGNET. Щоб зменшити розкид, щоденні значення було перераховано у місячні значення. Такий глобальний матеріал від +87° до –88° геомагнітної широти отримано вперше, його аналіз дає нові наукові результати. Річні варіації (із періодом 1 рік) спостерігаються приблизно на 2/3 обсерваторій (у решті обсерваторій вони нижчі за фоновий рівень варіацій коротких періодів і/або шуму). Його амплітуда сильно залежить від геомагнітної широти та іноді досягає такого високого значення — 0,4—0,5 (від піку до піку) у високих (>65°) широтах і змінюється у межах 0,01—0,15 у середніх і низьких широтах. Попередні дослідження у середніх широтах виявили, що річна варіація північної компоненти Au є скрізь додатною (максимум — у червні, мінімум — у грудні), тому для пояснення річних варіацій було запропоновано модель глобального джерела у вигляді кільцевого струму на висоті 3—6 радіусів Землі. Ми виявили, що у високих широтах Au зазвичай є від’ємною, і пропонуємо пояснити всі спостережувані особливості річних варіацій вектора індукції варіаціями іоносферних струмів у зоні полярних сяйв. 11-річні варіації трапляються у ≈30 % обсерваторій, розташованих на всіх широтах, але частіше у зонах полярних сяйв. У кількох обсерваторіях було виявлено монотонні зміни векторів — тренди. Найбільший тренд величиною 0,2 для всіх періодів був виявлений на півдні Гренландії, де льодовики швидко тануть за останні 30 років, що дає можливість пов’язати обидва тренди із глобальним потеплінням. У декількох авроральних обсерваторіях Північної Америки було помічено тренди величиною ≈0,1. У ці самі роки Північний магнітний полюс надзвичайно швидко перемістився на 1100 км за 23 роки. Можна припустити, що ці тенденції пов’язані зі зміною позиції аврорального овалу. На геомагнітних широтах від –78° до +78° основна гармоніка (24 год=86400 с) добових варіацій геомагнітного поля завжди супроводжується принаймні однією гармонікою вищого порядку 24/n (n=1÷7). На вищих широтах >78° обох півкуль існує лише основна 24-годинна гармоника. Часові варіації вектора індукції можуть створювати труднощі у визначенні їх постійної складової, яка використовується для вивчення електропровідності земної кори та верхньої мантії, але можуть бути корисними для вивчення геодинамічних процесів