Естественные электромагнитные поля

В спектре естественных электромагнитных полей условно можно выделить несколько составляющих – это

- постоянное магнитное поле Земли (геомагнитное поле, ГМП)

- электростатическое поле

- переменные электрические и магнитные поля в диапазоне частот от 3-10 Гц до 1012 Гц.

Особое внимание при изучении влияния естественных ЭМП на живую природу уделяется геомагнитному полю, как одному из важнейших факторов окружающей среды.

ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

ГМП - магнитное поле, генерируемое внутриземными источниками.

Земля обладает магнитным полем дипольного типа, как будто бы в ее центре расположен гигантский полосовой магнит. Дипольный магнитный момент Земли на 1995 год составлял 7,812·1025 Гс·см³ (или 7,812·1022 А·м²), уменьшаясь в среднем за последние десятилетия на 0,004·1025 Гс·см³ или на 0,05% в год.

Магнитный дипольный момент Земли - основная векторная величина, характеризующая магнитные свойства вещества. Представляет собой вращающий момент, действующий на планету Земля в магнитном поле. Измеряется в А⋅м² или Дж/Тл (СИ)

Сейчас напряжённость магнитного поля Земли составляет около 30 000 нТл на экваторе (где вектор поля направлен по горизонтали) и 60 000 нТл на полюсах (где вектор направлен вертикально).

Палеомагнитные реконструкции позволили установить, что в истории Земли уже многократно происходили инверсии магнитного поля, т.е. полюса геомагнитного диполя менялись местами. За последние 5 млн. лет это происходило уже около 20 раз (примерно каждые 250 000). Но последняя такая инверсия случилась примерно 780 тыс. лет назад. Объяснения столь длительного периода стабильности пока нет. Однако то, что в настоящее время главное магнитное поле Земли довольно интенсивно уменьшается, неоспоримый факт.

Если уменьшение дипольной компоненты поля со скоростью 0,05% в год продолжится, то эта основная составляющая поля исчезнет уже в четвёртом тысячелетии. А магнитное поле Земли станет многополярным. Такая конфигурация поля всегда предшествует переполюсовке а Земля в этот период лишается своего прочного магнитного щита, который экранирует Землю от энергичных заряженных частиц, приходящих из космоса и от Солнца. Эти частицы, постепенно оседая, активно разрушают стратосферный озон. В результате уменьшения концентрации озона увеличивается вредная УФ -радиация. Сейчас уменьшение содержания озона фиксируется на всех широтах, несмотря на активные меры, принятые в рамках Монреальского протокола о защите озонового слоя Земли. Наиболее ввысокие потери озона происходят в Южном полушарии над Антарктикой. В весенний период здесь развивается самая большая озоновая дыра. Моделирование показывает, что при нулевом геомагнитном поле концентрация озона в атмосфере уменьшится на 50%. Такое сокращение содержания озона и появление многочисленных озоновых дыр приведут к катастрофическим последствиям для биосферы.

Рис. 2 Геомагнитное поле земли: а) - дипольное магнитное поле, б) - магнитное поле Земли, трансформированное потоком солнечного ветра.

Считается, что магнитное поле Земли генерируется токами в жидком металлическом ядре. В тоже время проблема происхождения и сохранения поля по сей день не считается решённой. Среди имеющихся гипотез наиболее правдоподобны две:

- поле вызвано вращающимся железным ядром Земли,

- гигантским электрическим током, опоясывающим Землю на большом расстоянии от центра Земли.

Свой вклад в формирование естественного электромагнитного фона Земли вносят:

1. Мировая и локальная грозовая активности. ЭМП, происхождение которых обусловлено грозовой активностью, наблюдаются и на более высоких частотах (0,1-15 кГц).

2. Электромагнитные излучения всего радиочастотного диапазона, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, видимый свет, ионизирующее излучение, входящие в спектр солнечного и галактического излучений, достигающих Земли.

В совокупности естественные ЭМП Земли представляют собой целый спектр электромагнитных «шумов», в условиях воздействия которых существует сама Земля и все живое на ней.

Основную часть геомагнитного поля Земли составляет – магнитосфера (внешнее поле) и некоторую ее часть магнетизм собственно самой Земли и ее недр.

Величина постоянного ГМП может изменяться на поверхности Земли от 26 мкТл (в районе Рио-де-Жанейро) до 68 мкТл (вблизи географических полюсов), достигая максимумов в районах магнитных аномалий (Курская аномалия, до 190 мкТл).