МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ

 

Магнитное поле Земли - одно из физических полей, широко используемых для воздушной навигации и управления полетом ЛА. Магнитное поле Земли:

· определяет физические свойства околоземного пространства,

· влияет на характер протекания процес­сов в верхних слоях атмосферы, является определяющим в механизме воздействия на Землю солнечной радиации.

Свойства магнитного поля еще не изучены полностью. Но исследования позволили построить карты земного магнетизма. Однако магнитное поле Земли находится в постоянной динамике, которая учитывается при уточнении карт земного магнетизма. Рассматривают: нормальное магнитное поле, аномалии магнитного поля, ва­риации магнитного поля.

13. Рис. 63. Магнитное поле Земли. Магнитное поле является одним из важнейших физических полей Земли, используемых и учитываемых в навигации и в решении других задач. Земной магнетизм,геомагнетизм, магнитное поле Земли и околоземного космического пространства; раздел геофизики, изучающий распределение в пространстве и изменения во времени геомагнитного поля, а также связанные с ним геофизические процессы в Земле и верхней атмосфере. Различают основное (главное, ~99%) и переменное (~1%) геомагнитные поля. Изучение З. м. и составление карт всех его элементов играет важную роль для морской и воздушной навигации, в геодезии, маркшейдерском деле. Под действием геомагнитного поля магнитная стрелка располагается в плоскости магнитного меридиана. Это явление с древнейших времён используется для ориентирования на местности, прокладывания курса судов в открытом море, в геодезической и маркшейдерской практике, в военном деле и т.д.

 

Рис. 43 Магнитное поле Земли

 

Нормальное магнитное поле - модель, представляющая Землю как магнитный диполь - тело, имеющее два противоположных магнит­ных полюса: северный и южный.

Ось этого диполя пересекает эллипсоид Земли в точках Южного и Северного магнитного полюсов.

Южный магнитный полюс расположен в географической точке 76,3° южной широты, 121, 2° восточной долготы.

Северный магнитный полюс расположен в географической точке 80,1° северной широты и 82, 7° западной долготы.

Аномальное магнитное поле Земли связано с геофизическими явлениями и магнитными свойствами пород земной коры.

Аномальное магнитное поле имеет свойства:

· Аномальное магнитное поле Земли в отличие от нормального магнитного поля достаточно стабильно во времени.

· Нормальное поле изменяет направление своих силовых линий и геогра­фических полюсов, а значит направление магнитных меридианов по от­ношению к географическим.

Если каждый геог­рафический меридиан представляет собой пересечение эллипсоида Зем­ли плоскостью, то магнитный меридиан такой плоскости не имеет. На каждой географической широте он имеет собственный угол магнитного склонения - угол между магнитным и географическим меридианами.

Вариации геомагнитного поля делятся на спокойные и возмущен­ные, периодические и непериодические. Эти вариации определяются положением Солнца относительно данной географической точки и магнитными бурями.

14. Рис. 65. Магнитные бури. Одним из источников сведений о верхних слоях атмосферы служат геомагнитные вариации. Магнитные возмущения, связанные, например, с магнитной бурей, наступают на несколько часов раньше, чем под её воздействием происходят изменения в ионосфере, нарушающие радиосвязь. Это позволяет делать магнитные прогнозы, необходимые для обеспечения бесперебойной радиосвязи (прогнозы "радиопогоды"). Геомагнитные данные служат также для прогноза радиационной обстановки в околоземном пространстве при космических полётах. Геомагнитное поле воздействует на живые организмы, растительный мир и человека. Например, в периоды магнитных бурь увеличивается количество сердечно-сосудистых заболеваний, ухудшается состояние больных, страдающих гипертонией, и т.д. Изучение характера электромагнитного воздействия на живые организмы представляет собой одно из новых и перспективных направлений биологии.

 

15. Рис. 66. Постоянство геомагнитного поля до высот в несколько радиусов Земли используется для ориентации и маневра космических аппаратов.

 

 

Свойства магнитного поля используются в авиации для измерения курса самолета.

16. Рис. 67. Курсы и азимуты самолета и морского судна: Nи – направление географического меридиана на северный полюс, Nм – направдление магнитного меридиана, d – магнитное склонение, ИК - истинный курс, МК - магнитный курс, связь между истинные и магнитными направлениями, КУ – курсовой угол объекта М, МП – магнитный пеленг объекта М, ИП – истинный пеленг объекта, ОМП – обратный магнитный пеленг объекта, ОИП – обратный истинный пеленг объекта.

 

Рис. 44 Курсы самолета: истинный курс, магнитный курс

17. Рис. 69. Магнитный компас. Магнитный компас – простейший из измерителей курса летательного аппарата. Автономный прибор соответствует по принципу действия обычный наручный компас, используемый туристами, охотниками, яхтсменами и моряками. Вместо стрелки в авиационном приборе – картушка со шкалой курса и неподвижная стрелка, под которой и следует отсчитывать курс по шкале. Авиационный магнитный компас сохраняет работоспособность при различных кренах и не обладает характерной для обычных компасов колебательностью стрелки. Магнитный компас располагается в качестве резервного в кабине любого самолета. На правом снимке место магнитного компаса – над приборной доской и под верхним электрощитком. Серьезной проблемой измерения магнитного курса является то, что магнитная чувствительная система прибора ориентируется по магнитному меридиану не только магнитного поля Земли, но и вносящего искажения в отсчитывании направлений магнитного поля самого летательного аппарата. В летательном аппарате находятся не только намагничивающиеся стальные элементы конструкции, но и различные электромагнитные устройства (генераторы, электродвигатели и другое). Для устранения магнитной девиации (отклонения измеряемого магнитного курса из-за влияния магнитного поля летательного аппарата) в конструкции прибора предусмотрен так называемый девиационный прибор – постоянные магниты, ориентация которых может компенсировать собственной магнитное поле самолета. Устранение (списание) магнитной девиации выполняется по специальной методике проведения так называемых девиационных работ.

 

Рис. 45 Магнитный компас

 

Рис. 46 Индукционный датчик магнитного курса

 

18. Рис. 70. Системы измерения магнитного курса. Системы измерения магнитного курса и проекций вектора напряженности магнитного поля на оси связанной с ЛА системы координат включают в себя высокоточные и чувствительные ферразондовые магнитометры и электронные блоки формирования выходного сигнала.

 

Рис. 47 цифровой канал измерения магнитного курса

19. Рис. 68 Отображение курса на приборе навигационном плановом типа ПНП-1 из комплекта автоматической бортовой системы управления (АБСУ-154) самолета Ту-154 (в данном случае – виртуальный имитатор прибора из компьютерного тренажера). Курс самолета равен 70 градусов. Правда, утверждать, какой это курс, магнитный или истинный, затруднительно, так как ПНП отображает курс по измерениям точной курсовой системы типа ТКС-П2, в которой предусмотрен коррекционный механизм КМ-5.

 

1. Рис. 64. Исследование локальных магнитных аномалий позволяет обнаружить полезные ископаемые, в первую очередь железную руду, а в комплексе с др. геофизическими методами разведки — определить место их залегания и запасы. Широкое распространение получил магнитотеллурический способ зондирования недр Земли, в котором по полю магнитной бури вычисляют электропроводность внутренних слоев Земли и оценивают затем существующие там давление и температуру.