Магнитная аномалия
Контрольная работа - Геодезия и Геология
Другие контрольные работы по предмету Геодезия и Геология
Введение
Как известно, магнитная стрелка, подвешенная за свой центр тяжести и свободно вращающаяся вокруг него, располагается в каждой точке Земли, определенно ориентируясь по отношению к плоскостям, характеризующим положение места на поверхности земного шара. Расположение это, в общем, соответствует тому, какое получилось бы, если бы внутри земли, в ее центре, находился бы весьма малый магнит ab, создающий земное поле (Фиг.1). Этот магнит давал бы поле, вполне почти воспроизводящее реальное поле Земли, если бы мы наклонили ось магнита к оси земли ОА на . В этом случае мы имели бы линию NOS - магнитную ось, на продолжении которой магнитная стрелка sn, подвешенная за центр тяжести, становилась бы вертикально, причем на северном магнитном полюсе S земли к земле был бы обращен северный конец магнита n, на южном N - южный полюс магнитной стрелки. В плоскости, проходящей через центр земли и перпендикулярной к магнитной оси EE - на магнитной экваторе, стрелка станет горизонтально, обращаясь северным концом к северному магнитному полюсу. Наконец, в точках, лежащих между магнитным экватором и магнитным полюсом, например, в R, стрелка будет делать некоторый угол J горизонтом (угол наклонения), наклоняясь в серверном полушарии северным концом к поверхности земли. Сила, с которой Земля притягивает полс n, также изменяется от E к S. Как понятно из изложенного, во всех точках пересечения плоскости, перпендикулярной к магнитной оси, с поверхностью земли мы имеем те же значения величины силы и угла наклонения J.
Рис.
Так как на самом деле всегда имеются определенные отклонения от вышеуказанного закона распределения геомагнетизма, то Гаусс попытался представить магнитное поле в зависимости от распределения земных магнитных масс, допуская, что эти последние имеют совершенно произвольное положение.
Оказалось, что можно представить силу земного поля и слагающие этой силы в виде суммы членов, содержащих 24 постоянные величины, определяемые опытом и имеющие совершенно определенный физический смысл. Пользуясь распределением Гаусса, Бецольд доказал, что если мы будем брать средние значения магнитных элементов для какой-нибудь определенной широты, то эти значения почти совпадают со значениями, которые мы получили бы, если бы земной шар, состоящий из магнитного материала, находился бы в однородном поле, состоящий из параллельных магнитных силовых линий и имеющем в каждой точке одно и тоже напряжение. Это расположение, вытекающее из теории Гаусса, соответствует простейшей гипотезе центрального бесконечно малого магнита, давая аналогичное распределение магнитного силового поля вокруг земли. При этом оказывается выполнено простейшее условие намагничивания земли, именно: ее магнитная ось совпадает с географической. Если несколько усложнить расчеты, как это сделал Бауэр, и сделать дальнейшее приближение то получается однородное намагничивание под углом При этом распределение мы еще лучше можем удовлетворить значениям эмпирических данных. Если в данной точке земного шара мы измерим значительные значения элементов земного магнетизма и сравним их с определенными по Бецольду и Бауэру элементами, то при весьма большой точности исследования мы найдем, что, в сущности, все точки поверхности земного шара отклоняются по значению магнитных элементов от теоретически вычисленных величин. И это свойство было наглядно демонстрировано Б.П. Вейнбергом, показавшим, что даже в пределах небольшого района всегда имеются вариации в величине и направлении магнитного вектора.
Рис.
Если значение отклонений магнитных элементов от нормы будет превосходить магнитный предел, если, например, в широтах, для которых угол между осью магнитной стрелки и горизонтом (угол наклонения J) вместо , или даже стрелка будет смотреть северным концом на юг, запад или восток, то ясно, что мы имеем отклонения, которые мы должны признать аномальными, и само явление назвать аномалией земного магнетизма. Чтобы представить наглядно в виде графика положение аномальных мест, мы как это делается везде в геофизике, будем соединять непрерывными линиями те точки на карте, которые имеют одинаковые значения элементов земного магнетизма (например, одинаковые значения вертикальной составляющей Z, северной X, восточной J). Для плоскости, перпендикулярной к оси намагничивания, должно получаться постоянство H и Z (или, что то же, постоянство горизонтальной составляющей H и угла J); величины X и Y точно также как и угол между положением стрелки и географическим меридианом D (угол склонения), сложно изменяются от точки к точке. Эти линии должны совпадать по направлению с меридианом для меридиана, проходящего через магнитный и географический полюса земли, и должны составлять угол , отстоящих от меридиана на 90. Линии равного Z (изолинии вертикальной составляющей) должны совпадать с линией, представляющей пересечение поверхности земного шара и плоскости, перпендикулярной к оси намагничивания земли.
В пределах средней России, например, в Курской области, направление изолиний D образует небольшой угол с меридианом места, направляясь с юга на север. Изучение изолиний может представлять весьма существенное значение для понимания причин аномалии. Приведем здесь два случая аномалии, которые постараемся проанализировать наиболее полно.
Пусть, во-первых, мы имеем аномалию, которая обусловливается прохождением вдоль нее электрического тока, и путь проекция эт?/p>