Wykład M1 (z H5P) - Pole magnetyczne Ziemi

Rozkład wektora pola całkowitego na elementy i składowe

Igła magnetyczna umieszczona swobodnie w polu magnetycznym Ziemi ustawi się zgodnie z kierunkiem linii tego pola, czyli zgodnie z kierunkiem wektora natężenia T lub indukcji B (oba wektory mają taki sam zwrot i kierunek).

Rozkład wektora pola całkowitego na elementy i składowe.

Rozpatrzmy układ współrzędnych kartezjańskich:

• • początek układu współrzędnych oznacza położenie punktu pomiarowego,
  • oś Z skierowana jest pionowo w dół,
  • oś X skierowana jest na północ geograficzna,
  • oś Y skierowana jest na wschód,
  • płaszczyzna XY jest równoległa do powierzchni Ziemi.

W takim układzie współrzędnych wektor natężenia (lub indukcja) pola geomagnetycznego przebiega po przekątnej prostopadłościanu wyznaczonego przez osie i można go rozłożyć na składowe i elementy geomagnetyczne, gdzie:

• • T - wektor całkowitego natężenia (lub B - wektor całkowitej indukcji magnetycznej),
  • H - składowa pozioma - rzut wektora T na płaszczyznę poziomą XY; składowa pozioma H leży w płaszczyźnie południka magnetycznego,
  • X - składowa północna,
  • Y - składowa wschodnia,
  • Z - składowa pionowa,
  • D - deklinacja - kąt dwuścienny zawarty między płaszczyznami południka astronomicznego i magnetycznego (lub kąt płaski zawarty między składową północą a poziomą,
  • I - inklinacja - kąt zawarty między płaszczyzną poziomą XY (równoległą do powierzchni Ziemi) a kierunkiem wektora T (lub kąt zawarty między składową poziomą H a wektorem T).

Aktualne wartości elementów i składowych pola geomagnetycznego dla danego punktu na Ziemi można sprawdzić na stronie Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism (wartości otrzymane dla modelu matematycznego IGRF-13). Przykładowo dla Krakowa wynoszą one:

Elementy i składowe pola magnetycznego Ziemi dla Krakowa, model IGRF-13 (rok 2020).
Rysunek wygenerowny z Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism

Inklinacja

Inklinacja mówi o tym, pod jakim kątem linie pola magnetycznego są nachylone względem powierzchni Ziemi.

Nachylenie linii pola magnetycznego na półkuli północnej, w pobliżu równiku i na półkuli południowej.
Grafika: Deutschlander M.E. and Muheim R., 2010. Magnetic Orientation in Migratory Songbirds. In: Breed M.D. and Moore J., (eds.) Encyclopedia of Animal Behavior, volume 2, pp. 314-323 Oxford: Academic Press.

Deklinacja

Igła kompasu pokazuje kierunek północy magnetycznej. Jeżeli odchyla się na wschód - przyjmuje się, że deklinacja jest dodatnia, jeśli na zachód - to deklinacja jest ujemna. Jeżeli deklinacja wynosi 0 stopni, to znaczy, że igła kompasu wskazuje dokładnie północ geograficzną (astronomiczą).

Deklinacja wschodnia i zachodnia.
Rysunek wygenerowany z Data Analysis Center for Geomagnetism and Space Magnetism