Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF
Представлено карти складових головного магнітного поля для 1960, 1995 і 2000 рр та його вікових варіацій для епох 1958 і 1997,5 рр. для Антарктики, побудовані за спостереженнями на антарктичних обсерваторіях з 1958 по 2003 рр. та на модельних розрахунках магнітного поля за коефіцієнтами IGRF на діля...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Український антарктичний журнал |
|---|---|
| Дата: | 2006 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний антарктичний науковий центр МОН України
2006
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128253 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF / В.Г. Бахмутов, Л.Н. Яременко, Г.В. Мельник, О.Я. Шендеровская // Український антарктичний журнал. — 2006. — № 4-5. — С. 64-71. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859611826233278464 |
|---|---|
| author | Бахмутов, В.Г. Яременко, Л.Н. Мельник, Г.В. Шендеровская, О.Я. |
| author_facet | Бахмутов, В.Г. Яременко, Л.Н. Мельник, Г.В. Шендеровская, О.Я. |
| citation_txt | Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF / В.Г. Бахмутов, Л.Н. Яременко, Г.В. Мельник, О.Я. Шендеровская // Український антарктичний журнал. — 2006. — № 4-5. — С. 64-71. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Український антарктичний журнал |
| description | Представлено карти складових головного магнітного поля для 1960, 1995 і 2000 рр та його вікових варіацій для епох 1958 і 1997,5 рр. для Антарктики, побудовані за спостереженнями на антарктичних обсерваторіях з 1958 по 2003 рр. та на модельних розрахунках магнітного поля за коефіцієнтами IGRF на ділянках, не охоплених спостереженнями. Встановлено загальне зменшення інтенсивності магнітного поля в районі Антарктики, вплив Тихоокеанського фокуса вікового ходу на узбережжі Антарктиди на довготах 240–360º сх. д. та великий градієнт вікових варіацій між деякими порівняно близько розташованими обсерваторіями.
The maps of components of the main magnetic field for 1960, 1995 and 2000 and its secular variations for epoch 1958 and 1997,5 for Antarctic, constructed on supervision on the Antarctic observatories with 1958 on 2003 and to modelling calculations of a magnetic field by IGRF coefficients are presented. The general reduction of intensity of a magnetic field in area of Antarctic, influence of Pacific focus of a century course on coast of Antarctica on longitudes 240–360º E and the big gradient of secular variations between the some rather closes located observatories is established.
|
| first_indexed | 2025-11-28T13:43:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 550.384.3
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ АНТАРКТИКИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОБСЕРВАТОРСКИХ
НАБЛЮДЕНИЙ И МОДЕЛЬНЫХ РАСЧЕТОВ IGRF
В.Г. Бахмутов, Л.Н. Яременко, Г.В. Мельник, О.Я. Шендеровская
Институт геофизики им. С. И. Субботина НАН Украины, пр. Палладина 32, 03680 Киев
e-mail: gmelnyk@igph.kiev.ua
Реферат. Представлено карти складових головного магнітного поля для 1960, 1995 і 2000 рр та його вікових варіацій для
епох 1958 і 1997,5 рр. для Антарктики, побудовані за спостереженнями на антарктичних обсерваторіях з 1958 по 2003 рр. та
на модельних розрахунках магнітного поля за коефіцієнтами IGRF на ділянках, не охоплених спостереженнями.
Встановлено загальне зменшення інтенсивності магнітного поля в районі Антарктики, вплив Тихоокеанського фокуса
вікового ходу на узбережжі Антарктиди на довготах 240–360º сх. д. та великий градієнт вікових варіацій між деякими
порівняно близько розташованими обсерваторіями.
Magnetic field of Antarctic according to modelling calculations IGRF and supervision of observatories by V. G. Bakhmutov,
L. N. Yaremenko, G. V. Melnyk, O. Ja. Shenderovska
Abstract. The maps of components of the main magnetic field for 1960, 1995 and 2000 and its secular variations for epoch 1958 and
1997,5 for Antarctic, constructed on supervision on the Antarctic observatories with 1958 on 2003 and to modelling calculations of a
magnetic field by IGRF coefficients are presented. The general reduction of intensity of a magnetic field in area of Antarctic,
influence of Pacific focus of a century course on coast of Antarctica on longitudes 240–360º E and the big gradient of secular
variations between the some rather closes located observatories is established.
Key words: main magnetic field, Antarctica, secular variations.
Введение
Одной из основных задач при изучении магнитного поля Земли (МПЗ) является представление его в виде
аналитической зависимости компонент напряженности от пространственных координат точек земной
поверхности или околоземного пространства. Такое представление возможно, если из наблюдений известно
распределение элементов земного магнетизма на поверхности Земли. Крупным шагом в аналитическом
представлении земного магнитного поля явилась теория Гаусса. Она позволяет представить МПЗ как функцию
координат данной точки, оставляя совершенно в стороне физические причины возникновения этого поля.
Основанием теории Гаусса является предположение о том, что МПЗ вызывается источниками, которые
находятся внутри земного шара и поэтому имеют потенциальный характер. Магнитный потенциал,
создаваемый на поверхности шара магнитными массами, расположенными внутри него, выражается в виде
двойной суммы с бесконечным числом слагаемых, причем каждое слагаемое представляет собой функцию
l
lq m
m
m
nP cos
sin)(cos от θ и λ с постоянными коэффициентами
m
ng и
m
nh (Яновский, 1978). Этот ряд носит название
сферического гармонического ряда. Составляющие напряженности поля по осям координат x, y, z находятся
дифференцированием выражения для потенциала геомагнитного поля по соответствующей координате.
Постоянные коэффициенты
m
ng и
m
nh рассчитываются на основании данных непосредственных наблюдений
геомагнитного поля. Хотя теория Гаусса была предложена еще в 1838 г., она является основой и для
современного аналитического описания геомагнитного поля.
Международная Ассоциация Геомагнетизма и Аэрономии (IAGA) ежегодно представляет версии
стандартного математического описания главного магнитного поля Земли (International Geomagnetic Reference
Field (IGRF)) на сайте Мирового Центра данных в Киото (http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp/igrf/index.html).
Коэффициенты для современной 13-й модели были определены целевой группой IAGA в декабре 2004 г. IGRF
– продукт совместной работы организаций и институтов, вовлеченных в сбор и распространение спутниковых и
обсерваторских данных наблюдений магнитного поля и магнитных съемок во всем мире.
Синтезированные по единым для всей Земли коэффициентам сферического гармонического анализа поля
не могут отображать региональные особенности геомагнитного поля. Поэтому в последнее время многие
исследователи переходят к анализу МПЗ по отдельным регионам.
Анализ изменений магнитного поля в Антарктике по данным наблюдений на отдельных обсерваториях
приведен в (Яременко и др., 2000). Предварительные карты горизонтальных и вертикальной составляющих
главного магнитного поля и его вековых вариаций частично представлены в работах (Яременко, и др., 2000,
Третяк и др., 2002).
Цель данной работы – анализ изменений магнитного поля в районе Антарктики с 1960 по 2000 год. В
основу построения карт магнитного поля положены обсерваторские наблюдения. Однако в 1960 г. на
УКРАЇНСЬКИЙ АНТАРКТИЧНИЙ
ЖУРНАЛ
УАЖ, № 4-5, 64-71, (2006)
http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp/igrf/index.html
http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp/igrf/index.html
территории Антарктики работало 17 обсерваторий, к 2000 г. их количество уменьшилось до 12. Обсерватории
неравномерно распределены по площади, и их количество явно недостаточно для уверенного проведения
изолиний магнитного поля. Поэтому на пространствах, где совсем нет наблюдений, составляющие магнитного
поля были рассчитаны по коэффициентам IGRF.
Карты главного магнитного поля
Наиболее репрезентативными являются карты вертикальной составляющей магнитного поля Z, магнитного
склонения D, а также полного магнитного поля T. Поэтому ниже приводятся только эти карты и краткое
описание карт других составляющих. Положительные изолинии на всех картах проведены пунктиром,
отрицательные – сплошной линией.
В первую очередь выделяется южный магнитный полюс, расположенный вблизи обсерватории Дюмон–
д’Юрвилль DRV в океане (здесь и далее мнемокод обсерваторий приведен в соответствии с (Jankowsky and
Sucksdorff, 1966). Величина магнитного наклонения I в 1995 г.. в DRV составляла -88,7°. Изолиния -85°
захватывает площадь приблизительно 30°×15°, включающую побережье Антарктиды и часть Индийского
океана в направлении к Австралии. Величины с магнитным наклонением -80° характерны для побережья
Антарктиды со стороны Австралии, включающего обсерватории Скот-Бейс SBA, Терра-Нова-Бей TNB и Кейси
CSY. Магнитное наклонение до -75° включает почти всю восточную часть Антарктиды с обсерваториями
Мирный MIR, Восток VOS и доходит почти до южного географического полюса. Далее на запад I уменьшается
до -57,1° на обсерватории Аргентинские острова AIA. Общее уменьшение идет в направлении Атлантического
океана. Карта I во многом повторяет карту Z (рис. 1a), т.е. в данном случае изменения наклонения и
интенсивности магнитного поля происходят синхронно. Наибольшая отрицательная величина Z установлена в
районе DRV, она равняется –69486 нТл. Следует отметить, что между картами на 1995 г. и 2000 г.. (рис.1б)
разница незначительна. В связи с этим для других составляющих поля строилась только одна карта для 2000г.
Изолинии проведены через 5000 нТл. На карте Z максимальные отрицательные величины занимают
значительную часть Индийского океана и побережье Антарктиды с обсерваториями DRV и SBA. На
географическом полюсе Z уменьшилось до 52000 нТл. Как и на предыдущей карте, уменьшение абсолютной
величины поля Z в 2000 г. идет к Атлантическому океану.
а) б)
Рис. 1. Карты Z-составляющей магнитного поля Антарктики для 1995 г. (а) и 2000 г. (б). Изолинии
проведены через 5 тыс. нТл, значения поля на обсерваториях – в нТл.
Довольно похожа на карту Z карта полного вектора магнитного поля T (рис. 2а, б). Максимальное значение
поля в этом случае также находится вблизи DRV и равно –69506 нТл. Область, окруженная изолинией –65 тыс.
нТл, еще больше увеличилась (по сравнению с Z) и также включает DRV, TNB и SBA. Аналогично
предыдущим картам уменьшение поля через Антарктиду идет в направлении Атлантического океана. Разница в
величинах T в 1995 (рис. 2а) и 2000 гг. (рис. 2б) несущественна. Поэтому, чтобы установить разницу во
временном ходе в полном поле, были построены карты за 1960 г. (рис. 3а, б). На всех картах Z и T общий
характер поля и его изменений сохранились, но произошло уменьшение величины поля Z и T от 1960 к 2000г на
2–4 тыс. нТл.
а) б)
Рис. 2. Карты полного магнитного поля Т Антарктики для 1995 г. (а) и 2000 г. (б). Изолинии проведены
через 5 тыс. нТл, значения поля на обсерваториях – в нТл.
а) б)
Рис. 3. Карта полного магнитного поля Z (а) и T (б) Антарктики для 1960 г. Изолинии проведены через 5
тыс. нТл, значения поля на обсерваториях – в нТл.
Совсем иной вид имеют карты магнитного склонения D (рис. 4 а, б). Склонение представляет собой угол
между географическим и геомагнитным меридианом. На географическом полюсе определяется только
геомагнитный меридиан, а географический отсутствует, на геомагнитном полюсе – наоборот. Вокруг
географического полюса геомагнитный меридиан сохраняет одно и то же направление, а географические
меридианы меняют его от 0º до 360º. То же самое происходит и вокруг геомагнитного полюса, где постоянное
направление характерно для географического меридиана, а переменное – для геомагнитного. Таким образом,
склонение на полюсах становится неопределенным, а вокруг них может принимать значения от 0º до 360º.
Поэтому все изолинии склонения сходятся в географическом и геомагнитном полюсах. Нулевая изолиния (и ее
продолжение – изолиния 180º) пересекает Антарктиду приблизительно по географическим меридианам 140º–
150º и 330º. Наиболее резко магнитное склонение меняется вблизи DRV – до 10˚/год. Обсерватория DRV была
установлена в 1957 г. почти на магнитном полюсе. С тех пор склонение резко уменьшалось на величину 8–
12º/год до 1970, далее до 1973 г. наблюдается более медленное уменьшение D ~1º/год, после 1973 г.
уменьшается со скоростью до 4º/год. В области между полюсами, чем ближе к изолинии 180º, тем резче
изменение склонения. Только при удалении на 10–20º от 180º-й изолинии начинается его более плавное
уменьшение. Все Тихоокеанское побережье Антарктиды (включая AIA) характеризуется восточным
склонением. На обсерваториях побережья Индийского и Атлантического океанов в основном наблюдается
западное склонение (от 180º до 360º). В CSY поле направлено почти точно на южный магнитный полюс,
который расположен немного севернее параллели CSY. Поэтому обсерватория один год дает значения D +86º,
на следующий год -93º, а потом опять +86º. Можно только предполагать, что наблюдения ведутся то по
северному, то по южному концам стрелки магнитометра, что, по-видимому, связано с особенностями работы
этой обсерватории.
Сопоставление карт D за 2000 г. и 1960 г. (рис. 4 а, б) показывает, что изолинии за пределами материка в
2000 г. приблизились к зоне между полюсами, что лишний раз подтверждает уменьшение магнитного поля к
2000 г.
а) б)
Рис. 4. Карты магнитного склонения для Антарктики для 1960 г. (а) и 2000 г. (б). Изолинии проведены
через 10 градусов.
Величина горизонтальной составляющей H к магнитному полюсу уменьшается и в DRV составляет только
1596 нТл. Выделяется область с величинами меньше 5000 нТл, окружающая полюс и DRV. До 10000 нТл Н
возрастает в следующей более обширной области, включающей TNB и CSY. Далее от полюса на всех
обсерваториях величины H растут. Самые большие значения H на Антарктическом полуострове в AIA 21614
нТл. До 18–19 тыс. нТл H увеличилась на обсерваториях побережья Индийского океана (Сева SYO,
Молодежная MOL, Мавсон MAW), но далее на север, в Атлантическом океане, поле H вновь уменьшается в
связи с Южно-Атлантической аномалией. Сравнение полей Н в 2000 г. и 1960 г. показывает, что минимум Н
переместился к северу. В 1960 г. минимум был в DRV и равнялся 439 нТл. К 2000 г. он ушел в океан, а в DRV H
увеличилась до 1596 нТл.
Карта восточной горизонтальной составляющей Y характеризуется двумя максимумами с центрами около
обсерваторий MAW и BYR и нулевой изолинией, проходящей через DRV, южный географический полюс и
немного западнее HBA. Величины Y небольшие, и изолинии проведены через 1000 нТл. Хорошо видна
асимметрия фокусов. В MAW Y увеличилась до –16798 нТл, изолиния –15000 нТл почти доходит до PAF. Со
стороны BYR эта изолиния ограничивает площадь, меньшую, по крайней мере, в 10 раз. Такое же соотношение
между фокусами на 70˚ и 250˚ меридианах было и в 1960 г.
Между магнитным и географическим полюсами северная горизонтальная составляющая X имеет
отрицательные величины. Нулевая изолиния, окружающая отрицательные Х, включает обсерватории DRV,
CSY, VOS, LLA, SBA, TNB. Максимальное значение X, равное –10183 нТл, находится в SBA.
Карты векового хода
Все рассмотренные выше карты относятся к главному магнитному полю Земли. Проанализируем теперь
вековой ход – изменения средних годовых значений элементов земного магнетизма во времени. Величина
векового хода редко достигает первых сотен нТл. Наиболее показательными являются среднегодовые
изменения Z-составляющей (рис. 5). По всей Антарктиде вековые вариации Z положительны, т.е.
отрицательное поле Z южного полушария уменьшается по абсолютной величине. В пределах материка
выделяются две разные части с ослабленным и более интенсивным вековым ходом. Наименьший вековой ход Z
установлен в CSY и равняется +10,3 нТл. Немного большие величины в DRV и MAW. Несколько южнее
проходит полоса резких изменений векового хода. Она проходит между MOL и Сева через VOS и дальше чуть
севернее SBA и TNB. По одну сторону в MOL вековые вариации Z равняются +29 нТл, а на расстоянии330 км в
SYO +57,8 нТл. Почти такими же большими они являются в SBA +50,7 нТл.
а) б)
Рис. 5. Вековой ход Z в 1958г (а) и 1997,5г (б). Изолинии проведены через 10 нТл.
а) б)
Рис. 6. Вековой ход Т для 1958 г. (а) и 1997,5 г. (б). Изолинии проведены через 10 нТл.
Но далее изменения вековых вариаций становятся более плавными. Они отображают влияние фокуса (104
нТл), находящегося в Тихом океане приблизительно в районе 60º ю.ш. 250º в.д. Полоса увеличенных вековых
вариаций по изолинии +90 нТл протягивается далеко по побережью Антарктиды (Хали-бей HBA, Санае SNA),
и неполное затухание этих больших вариаций сказывается в AIA, создавая вариации Z +76,7 нТл. В Порт-
Стенли PST они уменьшаются до +32,6 нТл. Далее в этом направлении наблюдается часть отрицательного
фокуса вековых вариаций Z в Атлантическом океане. К северу от MAW и МIR в Индийском океане существует
другой отрицательный фокус Z, четкое влияние которого видно в Порт-Альфред PAF (-54,1 нТл) и Крозе CZT(-
42 нТл). Если сравнить эту карту с предыдущей за 1958 г. (рис. 5а), то видна большая разница в вековых
вариациях. Фокус в Индийском океане захватывал часть берега Антарктиды с обсерваторией MIR. В остальном
по Антарктиде изменения Z были положительными, но поле было сильно мозаичным. Резкие изменения видны
между MIR и CSY. Несмотря на поперечное проведение изолиний, общая полоса повышенного векового хода Z
протягивается от фокуса в Тихом океане (с максимумом 175 нТл) через AIA, HBA к обсерваториям Лазарев
LZV и SYO.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-128253 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1727-7485 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T13:43:52Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Національний антарктичний науковий центр МОН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бахмутов, В.Г. Яременко, Л.Н. Мельник, Г.В. Шендеровская, О.Я. 2018-01-07T15:09:31Z 2018-01-07T15:09:31Z 2006 Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF / В.Г. Бахмутов, Л.Н. Яременко, Г.В. Мельник, О.Я. Шендеровская // Український антарктичний журнал. — 2006. — № 4-5. — С. 64-71. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1727-7485 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128253 550.384.3 Представлено карти складових головного магнітного поля для 1960, 1995 і 2000 рр та його вікових варіацій для епох 1958 і 1997,5 рр. для Антарктики, побудовані за спостереженнями на антарктичних обсерваторіях з 1958 по 2003 рр. та на модельних розрахунках магнітного поля за коефіцієнтами IGRF на ділянках, не охоплених спостереженнями. Встановлено загальне зменшення інтенсивності магнітного поля в районі Антарктики, вплив Тихоокеанського фокуса вікового ходу на узбережжі Антарктиди на довготах 240–360º сх. д. та великий градієнт вікових варіацій між деякими порівняно близько розташованими обсерваторіями. The maps of components of the main magnetic field for 1960, 1995 and 2000 and its secular variations for epoch 1958 and 1997,5 for Antarctic, constructed on supervision on the Antarctic observatories with 1958 on 2003 and to modelling calculations of a magnetic field by IGRF coefficients are presented. The general reduction of intensity of a magnetic field in area of Antarctic, influence of Pacific focus of a century course on coast of Antarctica on longitudes 240–360º E and the big gradient of secular variations between the some rather closes located observatories is established. ru Національний антарктичний науковий центр МОН України Український антарктичний журнал Геолого-геофізичні дослідження Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF Magnetic field of Antarctic according to modelling calculations IGRF and supervision of observatories Article published earlier |
| spellingShingle | Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF Бахмутов, В.Г. Яременко, Л.Н. Мельник, Г.В. Шендеровская, О.Я. Геолого-геофізичні дослідження |
| title | Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF |
| title_alt | Magnetic field of Antarctic according to modelling calculations IGRF and supervision of observatories |
| title_full | Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF |
| title_fullStr | Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF |
| title_full_unstemmed | Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF |
| title_short | Магнитное поле Антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов IGRF |
| title_sort | магнитное поле антарктики по результатам обсерваторских наблюдений и модельных расчётов igrf |
| topic | Геолого-геофізичні дослідження |
| topic_facet | Геолого-геофізичні дослідження |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128253 |
| work_keys_str_mv | AT bahmutovvg magnitnoepoleantarktikiporezulʹtatamobservatorskihnablûdeniiimodelʹnyhrasčetovigrf AT âremenkoln magnitnoepoleantarktikiporezulʹtatamobservatorskihnablûdeniiimodelʹnyhrasčetovigrf AT melʹnikgv magnitnoepoleantarktikiporezulʹtatamobservatorskihnablûdeniiimodelʹnyhrasčetovigrf AT šenderovskaâoâ magnitnoepoleantarktikiporezulʹtatamobservatorskihnablûdeniiimodelʹnyhrasčetovigrf AT bahmutovvg magneticfieldofantarcticaccordingtomodellingcalculationsigrfandsupervisionofobservatories AT âremenkoln magneticfieldofantarcticaccordingtomodellingcalculationsigrfandsupervisionofobservatories AT melʹnikgv magneticfieldofantarcticaccordingtomodellingcalculationsigrfandsupervisionofobservatories AT šenderovskaâoâ magneticfieldofantarcticaccordingtomodellingcalculationsigrfandsupervisionofobservatories |