Проведение магнитно-теллурического зондирования при помощи аппаратуры компании Phoenix Geophysics Ltd
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Курсовой проект
на тему:
Проведение магнитно-теллурического зондирования при помощи аппаратуры компании Phoenix Geophysics Ltd
1. Теоретические основы МТЗ
1.1 Физико-математические основы магнитотеллурических методов
Наблюдения магнитного поля Земли в течении длительного времени показывают, что величина и направление этого поля непрерывно меняются во времени. Эти изменения получили название вариаций геомагнитного поля. Принято различать два вида вариаций:
1.вариации, обусловленные внутренним источником;
2.вариации, вызываемые внешним источником;
Геомагнитные вариации, обусловленные внутренним источником, имеют периоды, исчисляемые многими столетиями, десятилетиями и годами. Эти вариации связаны с процессами, происходящими в глубинных слоях Земли - земном ядре.
Геомагнитные вариации, обусловленные внешним источником, имеют периоды от долей секунд до 11 лет. Они вызываются процессами, происходящими вне Земли - в околоземном космическом пространстве.
Согласно законам электромагнитной индукции вариации геомагнитного поля возбуждают в Земле переменное электрическое поле и соответственно электрический ток. Величина этого тока тем больше, чем быстрее меняется во времени магнитное поле. Вековые вариации связаны со столь медленными изменениями магнитного поля, что практически не приводят к появлению электрического тока. В то же время вариации, обусловленные внешним источником, могут возбуждать в Земле сильные токи, доступные для измерения и наблюдения. Эти токи получили название земных или теллурических токов. В целом поле геомагнитных вариаций носит название магнитотеллурического поля.
Природа магнитотеллурического поля тесно связана с процессами, происходящими на Солнце. В результате этих процессов Солнце непрерывно выбрасывает в космическое пространство мощные потоки заряженных частиц - корпускул, образующих т.н. солнечный ветер. Основная причина возмущений геомагнитного поля Земли связана с существованием солнечного ветра и с процессами, происходящими при взаимодействии солнечного ветра с магнитным полем Земли. Корпускулярный поток, составляющий солнечный ветер, обладает высокой электрической проводимостью, поэтому магнитное поле Земли не может проникнуть внутрь него. При этом возникает достаточно четкая граница между областью, где существует магнитное поле Земли, и областью, где его нет. Наиболее активной зоной, в которой возбуждаются магнитотеллурические вариации различных типов, является граница магнитосферы и пограничный слой, отделяющий ее от солнечного ветра.
В первом приближении магнитное поле Земли можно рассматривать как поле постоянного магнитного диполя, расположенного в центре Земли. Однако под действием давления солнечного ветра поле диполя искажается. В самом деле, в солнечном ветре поток частиц движется в среднем со скоростью 400 км/с, в результате чего солнечный ветер как бы перекидывает магнитные силовые линии с дневной стороны на ночную. Таким образом, магнитосфера имеет вид затупленного снаряда, летящего в сторону Солнца. По современным данным на дневной стороне Земли граница магнитосферы удалена от земной поверхности примерно на 60 тыс. км, а на ночной - протягивается, по крайней мере, на расстояние, равное 100 радиусам Земли.
Интенсивность и скорость солнечного ветра постоянно меняются во времени в связи с изменениями солнечной активности, т.е. с внутренними процессами, происходящими на Солнце. В результате магнитосфера как бы пульсирует: магнитные силовые линии то прижимаются к Земле, то отходят от нее, вызывая тем самым вариации геомагнитного поля на ее поверхности.
Очевидно, что в то время как поверхность Земли на большей части широт защищена магнитным полем от непосредственного попадания заряженных частиц солнечного происхождения, на высоких широтах на дневной поверхности Земли силовые линии образуют своеобразную воронку, составленную из конусов, повернутых в сторону Солнца. Эти широты оказываются открытыми для солнечного излучения, поэтому указанная область является особенно чувствительной к порывам солнечного ветра. При этом определенное количество заряженных частиц проникает внутрь магнитосферы - в ионосферу, образуя в ней электрические токи. Растекаясь по ионосфере, электрические токи концентрируются в приполярных зонах, где повышенная электропроводность вызвана вторжением энергичных заряженных частиц. В результате возникает струйный ток шириной до сотен и длиной несколько тысяч километров. Струйный ток порождает возмущения геомагнитного поля, длящиеся от получаса до двух часов.
1.2 Типы вариаций естественного электромагнитного поля
Теллурическое поле имеет очень низкую частоту. Природа низкочастотного МТ-поля в первую очередь связана с взаимодействием исходящего от Солнца и изменяющегося во времени потока заряженных частиц с магнитосферой и ионосферой Земли. Колебания МТ-поля частотой свыше 1 Гц в наибольшей степени обусловлены грозовой активностью.
Высокочастотные вариации связаны в основном с полями дальних гроз и называются атмосфериками. Они наиболее интенсивны в диапазоне частот от первых Гц до первых КГц. Причем в этом диапазоне имеется ряд резонансных частот.
Основными типами вариаций естественного электромагнитного поля, используемыми в м?/p>