Силовые линии магнитного поля постоянного магнита имеют следующий вид:



Часто магнитное поле Земли изображают так же, но в действительности его структура выглядит иначе. Геомагнитное поле не является равномерным, кроме того, его полюса на самом деле смещены относительно оси вращения Земли, и, более того, нестабильны, передвигаются и даже достаточно быстро (в течение нескольких дней, как показали исследования намагниченности затвердевших лавовых потоков) могут меняться местами. К тому же магнитных полюсов не два. Например, в местах, где магнитному полю легко выходить на поверхность, формируются дополнительные магнитные полюса (восточно-сибирская и бразильская магнитные аномалии). Магнитное поле Земли – это вовсе не ровная сфера, а изрытая провалами структура, которая живет своей жизнью.


За всю историю Земли магнитные полюса несколько раз менялись местами. Однако к чему это приводит — неизвестно, потому что за весь период существования человечества такого не происходило. Отчего магнитные полюса меняются местами — науке не известно. Есть только гипотезы. Попробуем раскрыть одну из них: магнитное поле всегда формируется вокруг линии движения тока, и магнитный вектор направлен по часовой стрелке по касательной к окружности с центром в линии тока. В школе мы учили это как правило буравчика.



Почему магнитный вектор не может быть направлен в противоположную сторону? Такого никогда не наблюдали. Согласно одной из теорий, правило буравчика в своём классическом виде выполняется в той области вселенной, где сейчас находится наша галактика и наша солнечная система. Но возможно (проверить это на данный момент не представляется возможным), что в других областях вселенной правило работает иначе и магнитный вектор направлен против часовой стрелки. Эти области перемещаются независимо от перемещения галактик. Поскольку все галактики находятся в постоянном движении, то в какой-то момент наша Земля может оказаться в такой области и тогда магнитные полюса поменяются местами.
Вернемся к геомагнитному полю. Помимо дополнительных полюсов наблюдаются также полосовые магнитные аномалии и магнитные аномалии железистых почв. В местах, где литосферные плиты расходятся, формируются полосовые магнитные аномалии. Происходит это за счёт того, что высвобождающаяся в месте разлома магма, содержащая в себе много базальта, намагничивается магнитным полем Земли. Базальт содержит в себе железо — магнитный металл. Далее высвободившаяся магма затвердевает и её намагниченность сохраняется сонаправленной текущей ориентации магнитного поля Земли. Если магнитные полюса Земли меняются местами — намагниченность становится противоположно направленной новому геомагнитному полю. Полосы с чередующейся намагниченностью расходятся в обе стороны от разлома. Если вы будете проплывать мимо этих полос, стрелка компаса будет раскачиваться.



Для магнитных аномалий железистых почв характерна инерционность перемагничивания. Намагниченные области в случае инверсии полюсов достаточно долго изменяют свою магнитную ориентацию и это приводит к искажениям силовых линий геомагнитного поля, и, как следствие, к ошибкам показаний компаса. К таким аномалиям относится курская магнитная аномалия.
Магнитное поле Земли защищает нас от ионизирующего излучения Солнца. От Солнца постоянно движется поток частиц, называемых солнечным ветром. Эти частицы, приближаясь к Земле, встречают на своем пути геомагнитное поле и, попадая в него, отклоняются, начинают двигаться по силовым линиям и «стекают» по ним к полюсам. При этом на Земле наблюдается полярное сияние, вызванное сгоранием частиц солнечного ветра в плотных слоях атмосферы. Структура магнитного поля также искажается ввиду того, что частицы солнечного ветра, попадая в верхние слои атмосферы, бомбардируя молекулы газов, ионизируют их. Ионы, перемещаясь, формируют электрические токи, которые, в свою очередь, формируют дополнительные магнитные поля, накладывающиеся на постоянное магнитное поле Земли.



Область атмосферы, где происходит ионизация газов и где вспыхивают полярные сияния, называется ионосферой (или, иначе, термосферой, ввиду высоких температур в этой области). Ионы и свободные электроны формируют плазму. В обычных условиях эта плазма стабильна и не несет заряда, однако в своём движении она разделяется магнитным полем земли на положительную и отрицательную области. Это происходит потому, что разноимённо заряженные частицы отклоняются постоянным магнитным полем в противоположные стороны. При этом в ионосфере формируются заряженные области, и под ними на Земле индуцируется противоположный заряд. Ионосфера — хороший электропроводник. Земля, как известно, также хороший проводник электричества. Получается, что мы живем как бы между обкладками своеобразного конденсатора в диэлектрике между потенциалами в ионосфере и на Земле. Мы все время поляризуемся, но, ввиду малой площади, незначительно и без видимых последствий.



Вопрос: Вечная мерзлота влияет на магнитное поле?
Ответ: В местах вечной мерзлоты магнитному полю легче «вылезать» на поверхность, т.к. лед – хороший проводник магнитного поля ввиду своей немагнитности.
Вопрос: Если случится землетрясение и магнитный полюс сместится, например, а Китай – там будет мерзлота?
Ответ: Нет, но будет красивое северное сияние.

Частицы, летящие от Солнца, прилетают, естественно, только на освещенную сторону Земли. В итоге концентрация заряженных частиц в этой области ионосферы увеличивается и ионосфера в этом месте утолщается. При этом избыток ионов диффундирует в теневую сторону Земли (концентрация стремится к равновесному состоянию).



Этот процесс сопровождается формированием дополнительного магнитного поля, искажающего постоянное магнитное поле Земли, а также, как будет показано далее, способствует формированию облаков. На рисунке выше слева показана освещенная, а справа – теневая сторона Земли. Линиями показаны ионосферные токи. На освещенной стороне они кольцевые, а на теневой на больших участках — квазилинейные. Кольцевые ионосферные токи (иначе называемые «эльфами») формируют полюсное магнитное поле так же, как постоянный ток, протекающий по катушке индуктивности.




Частицы солнечного ветра, попадая в такое поле, устремляются сонаправленно линиям магнитного поля вниз по нормали к поверхности Земли. Эти частицы настолько ускоряются, что успевают пролететь плотные слои атмосферы не сгорев и попадают в верхние слои тропосферы. В верхних слоях тропосферы находится насыщенный пар, и, когда в него попадают частицы, конденсируется на них. Дело в том, что когда пар находится в таком состоянии, он в любой момент готов сконденсироваться, но не может сделать этого сам по себе – нужна внешняя частица. Когда в нём движется частица, пар быстро конденсируется вокруг нее и образует полоски. Подобный эффект наблюдается в камере Вильсона и применяется для регистрации частиц. В атмосфере же такой эффект способствует формированию облаков. Кстати, именно так появляются белые следы, оставляемые самолетом – это вовсе не выхлопы, а сконденсировавшийся вокруг частиц выхлопа пар, который быстро превратился в облака.



Вернёмся снова к ионосфере. Когда на земле в тропосфере происходит гроза, в ионосфере наблюдается множество уникальных и малоизученных процессов.



Допустим, под «эльфом» сформировался грозовой фронт. Молнии бьют не только вниз, в Землю, но и наверх, в ионосферу. Такие ионосферные молнии называются «джетами». Это эквивалентно пробою заряженного ионосферного конденсатора через проводящую среду. При этом возникают светящиеся плазмоидные образования, называемые «спрайтами» и «тайгерами». Они достигают огромных размеров и существуют доли секунд. Далее они либо вовсе исчезают, либо, по версии некоторых ученых, распадаются на множество шаровых молний, которые в свою очередь достаточно длительное время путешествуют в ионосфере и иногда спускаются в нижние слои атмосферы. Все эти явления изучены очень слабо и требуют отдельного исследования.
Официально, изучением ионосферы (в частности, полярных сияний) занимаются ученые на американской станции HAARP (High Frequency Active Auroral Research Program — программа исследования полярных сияний высокочастотным воздействием). Однако это высокочастотное воздействие может также создавать в ионосфере токи, которые, компенсируя естественные природные ионосферные токи, препятствуют возникновению круговых токов, и, как следствие, попаданию частиц в верхние слои тропосферы и формированию облаков. Иллюстрации ниже это показывают:



При достаточной мощности эти «отверстия» в облачном покрове могут быть размером с целый континент, а также могут быть не обязательно в форме круга, а самых разнообразных форм (это зависит от фазировки антенн на антенном поле HAARP). Так что теория о том, что аномально безоблачное лето 2010 года – результат испытания данной функции HAARP, имеет право на существование.
Как мы уже говорили раньше, ионосфера и поверхность земли подобны обкладкам конденсатора. Также эту структуру можно уподобить волноводу, в котором могут практически без затухания распространяться радиоволны определенных частот. Причём эти частоты являются для Земли резонансными. Колебания не затухают уже многие тысячелетия. Этот эффект называется шумановским резонансом а частоты – шумановскими частотами. Их спектр представлен на рисунке ниже (измерения производились в полдень).



Можно видеть, что максимум приходится на частоту 14,1 Гц, а также существуют дополнительные максимумы. Эти колебания невозможно услышать, т.к. они существуют в электромагнитной среде, однако мы постоянно их чувствуем и наши организмы подстраивают под них свои биоритмы, наши биологические часы. В ночное время, как было обосновано ранее, ионосфера утоньшается и расстояние между поверхностью Земли и ионосферой увеличивается. Частота колебаний снижается. Для организма это знак, что необходимо отходить ко сну. Однако в последние годы электромагнитное поле настолько возмущено огромным количеством источников излучений, что нашим организмам всё труднее из этого шума выделять необходимые сигналы. Есть такая теория, что распространенная сегодня хроническая усталость вызвана именно этим фактором. Организм просто не может понять, когда необходимо готовиться к отдыху и потому отдыхает гораздо меньшее время. Довольно большой негативный вклад в наше восприятие шумановских сигналов вносит огромное количество сетей переменного тока низкой частоты (например, бытовые сети 220 В 50 Гц). Спектр сетевого напряжения вовсе не представляет собой одну гармонику частотой 50 Гц, а распространен достаточно широко в обе стороны от этой частоты и имеет составляющие в области шумановских частот (ниже 33 Гц).



Высоковольтные линии электропередачи, помимо негативного влияния на восприятие шумановских сигналов, оказывают также негативное влияние на здоровье в целом. Их следует рассматривать как двухпроводные линии передачи электромагнитного излучения. Хотя его электрическая составляющая сосредоточена в пространстве между проводами и практически не воздействует на то, что находится далеко внизу под ЛЭП, магнитная составляющая распространена очень широко. Проходя через металлические контуры (браслеты на руках, цепочки на шее, да и в принципе через тело человека, являющееся проводником) переменное магнитное поле индуцирует в них электрические токи, которые, накладываясь на естественные электрические токи, протекающие в нейронных сетях человека, вызывают искажения и могут оказывать разрушительное влияние прежде всего на психику.