Некоторые симптомы переполяризации были выявлены при анализе карт, которые были сделаны со спутников Magsat и Oersted. Готье Гюло (Gauthier Hulot) и его коллеги из Парижского геофизического института отметили, что длительные изменения геомагнитного поля возникают на границе ядра и мантии в тех местах, где направление геомагнитного потока обратно нормальному для данного полушария. Наибольший из так называемых участков обратного магнитного поля протянулся из южной оконечности Африки на запад к Южной Америке. На данном участке магнитный поток направлен внутрь, к ядру, в то время как большая часть его в Южном полушарии направлена из центра.

      Районы, где магнитное поле направлено в  противоположную для данного  полушария сторону, возникают при  случайном прорыве закрученных и петляющих линий магнитного поля за пределы ядра Земли. Участки обратного магнитного поля могут существенно ослабить магнитное поле на поверхности Земли, называемое диполем, и свидетельствовать о начале смены земных полюсов. Они появляются, когда поднимающаяся жидкая масса проталкивает горизонтальные магнитные линии вверх в расплавленном внешнем ядре. Такое конвективное излияние иногда закручивает и выдавливает магнитную линию. Одновременно силы вращения Земли вызывают винтовую циркуляцию расплава, которая может затянуть петлю на выдавленной магнитной линии. Когда выталкивающая сила достаточно велика, чтобы выбросить петлю из ядра, на границе ядро-мантия образуется пара участков магнитного потока.

2.2 Внешнее магнитное поле

      Переменное магнитное поле Земли (так же называемое внешним) определяется источниками в виде токовых систем, находящимися за пределами земной поверхности и в ее атмосфере. Основными источниками таких полей и их изменений являются корпускулярные потоки замагниченной плазмы, приходящие от Солнца вместе с солнечным ветром, и формирующие структуру и форму земной магнитосферы. Эта структура имеет «слоистую» форму. Однако иногда можно наблюдать «разрыв» верхних слоев, очевидно, происходящий под влиянием усиления солнечного ветра.

      Земное  магнитное поле находится под  воздействием потока намагниченной солнечной плазмы. В результате взаимодействия с полем Земли образуется внешняя граница околоземного магнитного поля, называемая магнитопаузой. Она ограничивает земную магнитосферу. Из-за воздействия солнечных корпускулярных потоков размеры и форма магнитосферы постоянно меняются, и возникает переменное магнитное поле, определяемое внешними источниками. Его переменность обязана своим происхождением токовым системам, развивающимся на различных высотах от нижних слоев ионосферы до магнитопаузы. Изменения магнитного поля Земли во времени, вызванные различными причинами, называются геомагнитными вариациями, которые различаются как по своей длительности, так и по локализации на Земле и в ее атмосфере.

      Магнитосфера  – область околоземного космического пространства, контролируемая магнитным полем Земли. Магнитосфера формируется в результате взаимодействия солнечного ветра с плазмой верхних слоев атмосферы и магнитным полем Земли. По форме магнитосфера представляет собой каверну и длинный хвост, которые повторяют форму магнитных силовых линий. Подсолнечная точка в среднем находится на расстоянии 10 земных радиусов, а хвост магнитосферы простирается за орбиту Луны. Топология магнитосферы определяется областями вторжения солнечной плазмы внутрь магнитосферы и характером токовых систем.

      Хвост магнитосферы образован силовыми линиями  магнитного поля Земли, выходящими из полярных областей и вытянутых под  действием солнечного ветра на сотни  земных радиусов от Солнца в ночную сторону Земли. В итоге плазма солнечного ветра и солнечных корпускулярных потоков как бы обтекают земную магнитосферу, придавая ей своеобразную хвостатую форму.

      В хвосте магнитосферы, на больших расстояниях  от Земли, напряженность магнитного поля Земли, а следовательно и их защитные свойства, ослабляются, и некоторые частицы солнечной плазмы получают возможность проникнуть и попасть во внутрь земной магнитосферы и магнитных ловушек радиационных поясов. Проникая в головную часть магнитосферы в область овалов полярных сияний под действием изменяющегося давления солнечного ветра и межпланетного поля, хвост служит местом формирования потоков высыпающихся частиц, вызывающих полярные сияния и авроральные токи. Магнитосфера отделена от межпланетного пространства магнитопаузой. Вдоль магнитопаузы частицы корпускулярных потоков обтекают магнитосферу. Влияние солнечного ветра на земное магнитное поле иногда бывает очень сильным. Магнитопауза – внешняя граница магнитосферы Земли (или планеты), на которой динамическое давление солнечного ветра уравновешивается давлением собственного магнитного поля. При типичных параметрах солнечного ветра подсолнечная точка удалена от центра Земли на 9–11 земных радиусов. В период магнитных возмущений на Земле магнитопауза может заходить за геостационарную орбиту (6,6 радиусов Земли). При слабом солнечном ветре подсолнечная точка находится на расстоянии 15–20 радиусов Земли.

3 Магнитные  бури

      Магнитные бури - сильные возмущения магнитного поля Земли, резко нарушающие плавный суточный ход элементов земного магнетизма. Магнитные бури длятся от нескольких часов до нескольких суток и наблюдаются одновременно на всей Земле. С наибольшей интенсивностью (до ~ 5×10^-2 э) они проявляются в высоких широтах. В средних широтах изменения напряжённости геомагнитного поля во время магнитные бури колеблются в пределах от ~ 0,1 до ~ 1 а/м (~ 1·10^-3—1·10^-2 э). Как правило, Магнитные бури состоят из предварительной, начальной и главной фаз, а также фазы восстановления. В предварительной фазе наблюдаются незначительные изменения геомагнитного поля (в основном в высоких широтах), а также возбуждение характерных короткопериодических колебаний поля. Начальная фаза характеризуется внезапным изменением отдельных составляющих поля на всей Земле, а главная — большими колебаниями поля и сильным уменьшением горизонтальной составляющей. В фазе восстановления магнитные бурь поле возвращается к своему нормальному значению. В возмущённом геомагнитном поле обычно выделяют апериодическую вариацию, полярные магнитные суббури, проявляющиеся в средних широтах в виде бухтообразных возмущений, специфические короткопериодические колебания и другие виды магнитных вариаций.

      Магнитные бури вызываются потоками солнечной  плазмы из активных областей Солнца, накладывающимися на спокойный солнечный ветер. Поэтому, магнитные бури чаще наблюдаются вблизи максимумов 11-летнего цикла солнечной активности. Достигая Земли, потоки солнечной плазмы увеличивают сжатие магнитосферы, вызывая начальную фазу Магнитные бури, и частично проникают внутрь магнитосферы Земли. Попадание частиц высоких энергий в верхнюю атмосферу Земли и их воздействие на магнитосферу приводят к генерации и усилению в ней электрических токов, достигающих наибольшей интенсивности в полярных областях ионосферы, с чем связано наличие высокоширотной зоны магнитной активности. Изменения магнитосферно-ионосферных токовых систем проявляются на поверхности Земли в виде иррегулярных магнитных возмущений.

      Попавшие  во время магнитных бурь в радиационный пояс Земли, солнечные протоны с энергиями от 1,6·10^-16 до 1,6·10^-14 дж. (от 1 до 100 кэв) создают на расстоянии 3—6 радиусов Земли от её центра экваториальное токовое кольцо, магнитное поле которого ослабляет геомагнитное поле в главной фазе магнитных бурь. Распад кольцевого тока в результате столкновений протонов с нейтральными атомами водорода атмосферы Земли и возникновения неустойчивостей в плазме приводят к экспоненциальному затуханию магнитного поля тока в фазе восстановления Магнитные бури

      Магнитные бури — одно из основных проявлений более общего геофизического процесса — магнитосферной бури. Она сопровождается возникновением в верхней атмосфере Земли полярных сияний, ионосферных возмущений, рентгеновского и низкочастотного излучений.

      Во  время магнитных бурь существенно изменяются параметры слоев ионосферы, отражающих и поглощающих радиоволны (высота их расположения, концентрация электронов и другие). В результате возникают значительные помехи в коротковолновой радиосвязи. Во время магнитных возмущений происходит также разогрев верхней атмосферы и передача теплоты вниз, в тропосферу, что способствует развитию в ней циркуляционных движений и возникновению циклонов.

Заключение

      Магнитное поле Земли испытывает вековые изменения. Скорость и характер изменения различны в разных географических точках. Магнитное поле Земли оказывает сильное влияние на электрические частицы, движущиеся в межпланетном пространстве около Земли.

      Инверсии  магнитных полюсов Земли неоднократно происходили в прошлом.

      Обычно  это сопровождалось кратковременным исчезновением магнитосферы. Для биосферы Земли это означает истончение озонового слоя и исчезновение защиты от солнечного ветра и космической радиации. Если «переполюсовка» завершится быстро, жизнь на нашей планете может сохраниться, но если Земля останется без магнитного поля на несколько лет, это будет означать гибель всего живого.

      Поэтому, изучение магнитного поля Земли остается очень важной частью геомагнетизма.

Библиографический список

1. Акасофу  С.И., Полярные и магнитосферные  суббури / С.И. Акасофу /  перевод с английского. - М., 1971;

2. Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Минск, 2004;

3. Амиантов А.С., Зайцев А.Н., Одинцов В.И., Петров В.Г. Вариации магнитного поля Земли. База цифровых данных магнитных обсерваторий России за 1984–2000 годы на СD-ROM. ИЗМИРАН, М, 2001;

4. Короновский Н. В. Магнитное поле геологического прошлого Земли. Соросовский образовательный журнал, N5, 1996, стр.56-63;

5. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. — М.: Наука, 1976 – 475с.;

6. Лазутин Л.Л. Полярные сияния. Наука в России, № 4, 2001;

7.Пудовкин М.И. Основы физики Солнца / М.И. Пудовкин - СПб, 2001. – 321с.; 
8. Сивухин Д. В. Общий курс физики / Д.В. Сивухин. — Изд. 4-е, стереотипное. — М.: МФТИ, 2004. — 656 с.;

9. Яновский Б. М., Земной магнетизм / Б.М. Яновский – СПб, 1964. – 290с.