Вплив геомагнітного поля Землі на клімат

Якщо материкове поле не  причислять до магнітних аномалій, можна вважати, що магнітні аномалії зумовлені намагніченістю горних порід та мають зв’язок з геологічною будовою місцевості.

Характер магнітних  аномалій – інтенсивність (максимальне  значення напруженості поля), форма, площа  розповсюдження – має безпосередній зв’язок з горними породами ділянки земної кори, яка досліджується. На територіях з потужними осадковими відкладеннями, наприклад, в Західно-Сибірській низовині, магнітні аномалії простираються на десятки і сотні квадратних кілометрів, мають малі градієнти та невелику (сотні, рідше тисячі грам) інтенсивність. Такий характер аномалій тут зумовлений тим, що більша частина осадкових порід практично не магнітна, а сильно магнітні породи, що залягають серед порід кристалічного фундаменту, в цих районах знаходяться на великій (декілька кілометрів) глибині і магнітний ефект від них  на земній поверхні стає достатньо малим та згладженим. Проявляють себе в даному випадку лише поля великих тіл або сукупність багатьох маленьких тіл.

Інша картина спостерігається в районах, де кричталічні породи виходять на поверхню, або залягають неглибоко під осадковим покривом малої потужності. Магнітні аномалії можуть досягати дуже великої інтенсивності (десятки тисяч та перші сотні тисяч грам), градієнти аномалій як в горизонтальному, так і в вертикальному напрямку – дуже великі (до кількох тисяч грам на 100 метрів). Площа таких аномалій – від кількох квадратних метрів до дуже великих розмірів. Прикладом подібних аномалій служить КМА, викликана потужними пластами залізистих кварцитів, що залягають на глибинах 100-600 м. серед порід докембрію (рис. 8).

Більша частина осадкових  порід довгий час вважалась практично  не магнітною. Однак з пояпою високочутливих магнітометрів спостерігаються  магнітні різниці горних порід осадкового походження, які можуть бути об’єктами дослідження магніторозвідки.

Рис. 8. Ізодінами (в ерстедах) вертикальної складової в одному з регіонів КМА [2⁴]

 

В багатьох випадках результати змін земного магнітного поля та визначення магнітних характеристик горних порід і руд можна використовувати для визначення глибини залягання, падіння, потужності намагнічених тіл. Чим досконаліша методика і техніка магніторозвідки і, зокрема, прийоми математичного аналізу, якість апаратури, чим більш глибоко може бути пізнана фізична та геологічна природа магнітних аномалій, які спостерігаються, тим точніше можливо визначити елементи залягання порід.

Магнітні аномалії є  результатом намагніченості горних порід під впливом нормального  поля Землі, що створює додаткове поле, яке і називається аномальним. Додаткове (аномальне) поле, як показали дослідження, в загальному випадку зумовлене: 1) намагніченістю, яка викликана дією сучасного нормального геомагнітного поля, 2) залишковою намагніченістю, яку породи отримали за минулий геологічний час. Перша намагніченість – індуктивна I_i ,  друга – природна залишкова I_n.  Індуктивна і природна залишкова намагніченість – векторні величини, їх сума складається геометрично:

I = I_i + I_n

Напрямок I_i можна вважати однаковим з напрямком намагнічуючого, тобто нормального поля. Однак бувають випадки, коли в силу особливостей внутрішньої будови горних порід мається магнітна анізотропія, яка характериризується тим, що намагніченічть I_i не співпадає за напрямком з намагнічуючим полем Т. Напрямки I_i та I_n в загальному випадку не однакові, при чому зустрічаються різкі розбіжності (до протилежної орієнтації, як на Ангаро-Ілімських залізорудних родовищах). Така розбіжність може бути зумовлена різними причинами. Наприклад, окремі породи з залишковою намагніченістю могли змінити своє положення в просторі аж до перевертання на 180°. Якщо при цьому I_n > I_i ,  аномальне поле, яке спостерігається буде з протилежним знаком. Зворотній напрямок I_n відносно I_i може бути викликаний тим, що при охолодженні порід вони знаходились під впливом поля намагнічених раніше порід.

Випадки, коли I_n > I_i ,  зустрічаються часто (вивержені і метаморфічні породи), настільки ж часто спостерігаються аномалії, зумовлені здебільшого дією залишкової намагніченості порід. Нерідкі також випадки зворотної намагніченості порід. На практиці зазвичай доводиться припускати, що вектора I_i та I_n збігаються по напрямку.

Аномалія вважається додатньою, якщо дана складова збігається по орієнтації з відповідною складовою  нормального поля, та від’ємною, коли ці складові протилежні за орієнтацією. На рис. 9 показана додатна магнітна аномалія, створена намагніченим ферромагнітним геологічним тілом в високих широтах північної півкулі, де повна сила поля Т_н за розміром і напрямком близь до своєї вертикальної складової Z_н.  В цьому випадку у верхній кромці намагніченого тіла утворюється від’ємна магнітна полярність, у нижній – додатна. Вектор індуктивної намагніченості І_і збіається за напрямком і орієнтацією з намагнічетим полем Т.

Рис. 9. Додатна магнітна аномалія, створена намагніченим геологічним  тілом в високих широтах північної  півкулі. [2⁵]

ГТ – ферромагнітне  геологічне тіло; Т_н (приблизно рівний Z_н) – вектор напруженості зовнішнього магнітного поля, що діє на тіло (нормальне поле); І_і – вектор індукованної намагніченості; Z_а – графік аномальних значень модуля напруженості вертикальної складової геомагнітного поля (поле, створене намагніченим тілом); пунктиром показані магнітні силові лінії, утворені намагніченим геологічним тілом

 

Магнітні аномалії, що свторюються геологічними тілами, розміри  яких завжди обмежені, мають додатну і від’ємну частини, що виходить із теорії магнітного поля намагнічених тіл та пояснюється конфігурацією силових ліній поля, що перетинають площину спостережень. [7]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Вплив магнітного  поля на клімат

3.1. Дослідження  та висовки вчених

3.1.1. Основоположна  теорія Генріка Свенсмарка

Космічне випромінювання впливає на клімат на Землі.

Вплив вуглекислого газ  на потепління на планеті перебільшений. Сильніше на зміну клімату впливають  сонце, космічне випромінювання й випаровування  води, переконані вчені, які зустрічалися на конференції в Мюнхені.

Вже четверта Міжнародна конференція з питань клімату  й енергетики відбулася у Мюнхені  минулими вихідними. Зустрічалися на ній  вчені, які представляють погляди, альтернативні до поширеної нині тези про те, що головною причиною потепління на Землі є спалювання традиційних енергоносіїв і викиди вуглекислого газу в атмосферу.

Міжнародна конференція  з питань захисту клімату, яка  почала свою роботу в понеділок у  Дурбані, виходить саме з цієї тези. Її головний заклик – спалювати якомога менше традиційних енергоносіїв, бо інакше загрожує катастрофа з кліматом на Землі.

Сонце захищає  планету

Такий підхід до змін клімату  – очевидне перебільшення, стверджують  критично налаштовані до поширеної  думки вчені. На їхнє переконання, на клімат на Землі впливає передусім Сонце і космічне випромінювання, яке виникає в результаті вибухів зірок у нашій галактиці.

Загалом процеси, які  впливають, з альтернативної точки  зору, на клімат Землі, є дуже складними. Сонце оточене геліосферою, велетенським електромагнітним полем, яке захищає Землю від космічного випромінювання, пояснює Ян Вайцер, геохімік з університету Оттави. «Коли сонячна активність є сильною, геліосфера відводить від Землі більше космічного випромінювання. Коли ж сонячна активність знижується, то на Землі прохолодніше, але й захист від випромінювання з космосу знижується», – аргументує Вайцер.

Клімат змінюється, навіть якщо СО2 мало

Під впливом космічних  променів, які проникають в атмосферу, утворюються  певні ізотопи вуглецю й берилію, які вчені мають змогу вимірювати, наприклад, в річних кільцях дерев. Таким чином вони можуть осягнути картину сонячної активності упродовж цілих тисячоліть. У схожий спосіб визначається концентрація СО2 через буріння льодяних мас Землі.

Усі зібрані дані Вайцер порівняв з динамікою розвитку температур останніх 10 тисяч років, і йому вдалося  визначити чіткий взаємозв’язок  між сонячною активністю й температурою на планеті. Водночас науковці виходять з того, що викиди вуглекислого газу  в атмосферу в допромислову добу залишалися на константно низькому рівні. Причинного зв’язку між концентрацією двоокису вуглецю та глобальними змінами клімату, які відбувалися в ці тисячоліття, встановлено не було.

До того ж, стверджує  Вайцер, набагато важливішими за CO2 для клімату на планеті є випаровування води й хмари. Він наголошує, що водяний пар є взагалі найважливішим парниковим газом і має сильніший вплив на клімат, ніж СО2.[8]

Багато сонця  – менше хмар

Взаємозв’язок між космічним  випромінюванням і водяними випаровуваннями змогли віднайти вчені данського Центру досліджень сонця й клімату. Вони довели, що космічне випромінювання чинить прямий вплив на утворення хмар. Очевидно, вирішальним імпульсом є іонізуюча дія космічного випромінювання, припускає фізик Генрік Свенсмарк, який працював над цією темою. «Між космічними випромінюванням й кліматом є зв'язок. Щоразу, коли ми помічали зміни, пов’язані з космічними променями (рис. 10), ми реєстрували й зміни в кліматі», – зауважує Свенсмарк.

Тому вчений намагається осягнути молекулярні процеси, які могли б дати пояснення цьому спостереженню. Свенсмарк припускає, що іони, які виникають внаслідок космічного випромінювання, утворюють над океанами крихітні аерозолеві частки, які посилюють хмароутворення.

Тобто, розвиває далі свою теорію данський вчений, чим сильніше випромінювання з космосу, тим більше утворюється цих аерозолів, а отже, виникає й більше нуклідів у хмарах в процесі конденсації.  «У такий спосіб змінюються властивості хмар, у них більше краплин, хмари стають ширшими. Краплини ж стають меншими, опадів стає менше. Як наслідок, хмари довше утримуються», - каже Свенсмарк.

 

Рис. 10. Вибух на Сонці

 

Цю тезу вчений зміг підтвердити  під час різних лабораторних досліджень. Ще один дослідницький проект під  назвою CLOUD (англ. cloud  - хмара) Європейської організації ядерних досліджень CERN підтвердив ці тези Свенсмарка. Фізичні процеси у реальній атмосфері Землі також піддаються вимірюванням. Для цього Свенсмарк спостерігав за інтенсивністю космічного випромінювання після великого вибуху на сонячній поверхні. Одразу після нього було заміряно на 15 відсотків менше космічних променів, що відповідає змінам у процесі сонячного циклу. Через кілька днів після вибуху знімки із супутників зафіксували помітне зменшення в обсязі хмар над Землею. Часове зміщення пояснюється тим, що потрібен час на те, щоб із найменших аерозолів утворювалися справді великі хмари.[10]

 

 

 

 

3.1.2. Дослідження датських вчених

Згідно досліджень Датських вчених, магнітне поле Землі (рис. 11) в значній мірі впливає на клімат, а це може призвести до перегляду устояної думки про те, що основну відповідальність за глобальне потепління несуть парникові гази.

Рис. 11. Знімок геомагнітного  поля із космосу [3¹]

 

«Результати дослідження  показують стійкий зв'язок між  силою магнітного поля Землі й  рівнем опадів у тропіках» - заявляє  один з авторів дослідження Медс Форсчоу Кнудсен з Університету Ааргус у західній Данії.

Учений зі своїм колегою  Пітером Ріісагером зрівняв дані реконструкції магнітного поля Землі  за минулі 5000 років з даними, отриманими зі сталагмітів у Китаї й Омані.

Результати дослідження  підтвердили спірну теорію датського  астрофізика Генріка Свенсмарка десятилітньої давнини, у якій стверджувалося наявність сильного впливу галактичних космічних променів, що проникають в атмосферу, на клімат Землі.

Теорія Свенсмарка пов'язувала  магнітне поле планети із кліматом, тому що саме магнітне поле регулює кількість космічних променів, що проникають в атмосферу.

«Єдиний спосіб, яким ми можемо пояснити виявлений зв'язок між геомагнетизмом і кліматом, це ті ж механізми, що використано в  теорії Генріка Свенсмарка» - заявили  вчені.

«Якщо зміни в магнітному полі Землі, які відбуваються незалежно від клімату, пов'язані зі зміною кількості опадів, те це може бути пояснено лише тим, що магнітне поле блокує космічні промені »

Учені розуміють, що CO2 також  відіграє важливу роль у зміні  клімату, але вважають, що «клімат - дуже складна система, і навряд чи ми маємо повне уявлення про те, які фактори грають найбільш значну роль у даних обставинах».[11]

 

3.2. Власні дослідження  залежності клімату

від геомагнітного  поля Землі

Для того щоб вивести  закономірність залежності клімату від геомагнітного поля Землі, мною були опрацьовані географічні карти магнітного поля Землі (рис. 12), карти ландшафтного устрою місцевості, а також географічні карти, які показували кліматичні обставини, зокрема опади (рис. 13). У ході опрацювання цих якісних, а також кількісних даних, мені вдалося встановити наступну закономірність: всі три обрані мною сфери взаємодіють та мають прямий черговий зв’язок одна на одну, або ж опосередкований позачерговий (як клімат та геомагнітне поле Землі). Закономірність взаємозв’язку полягає у наступному: геомагнітне поле напряму пов’язане з рельєфом місцевості, найбільші його стрибки зафіксовані на місці височин (гори) та тектонічних розривних рухів геологічних структур (западини, русла річок та таке інше). У свою чергу ландшафт (рельєф) напряму впливає на клімат, зокрема на наявність та кількість опадів, як підстиляюча поверхня.

Тобто із цього взаємовпливу (зв’яку) ми можемо сказати, що геомагнітне  поле Землі має опосередкований  вплив на клімат, зокрема опади.