Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
Дня наших целей продолжение общего МП в межпланетное пространство при низкой солнечной активности можно принять за дипольное, а при ее повышении - за радиальное. За главную компоненту секторной структуры примем диполь, ось которого лежит в плоскости экватора. В действительности структура солнечного МП сложнее ?68 J.
При расчетах можно было бы воспользоваться тем, что Ш половдально-го поля тороидален, а тороидального - полоидален ?69 /. Однако здесь мы прибегнем к более наглядному способу.
Р и с. 84 . Схематйческое изображение картины МП и Ш для полоидального ( а ) и тороидального ( скрытого ) ( б ) полей.
/В
Ш диполя, как известно ( ом., например,[2, с. 2907), равен
С 7 )
где т - магнитный момент. В экваториальной плоскости диполя Ш равен .Он спадает медленнее, чем магнитная индукция ( для диполя как г*4 и г”3 соответственно ),
Ш радиального МП в экваториальной плоокости ( он направлен так же, как и ВП диполя, т.е. по кругу ) удобно найти по теореме Стокоа. Считая, что магнитный поток радиального Ш равен Ф , имеем
'^а‘ JurZ ‘ ( 8 '
Если принять в первом приближении, что при повышении солнечной активности магнитный поток лишь перераспределяется, не меняя своей величины, то отношение ВП радиального Ш к дипольному равно , где
I* — радиус сферы, на которой задан магнитный поток диполя. Как видим, перестройка поля приводит к значительному изменению Ш. Так, ВП Солнца на орбите Земли меняется более чем в 200 раз.
Перейдем теперь к вычислению ВП скрытого поля. Компонент Ш трубки-кольца магнитной индукции ( оистема координат цилиндрическая ) в ди-польном приближении равны
в _ id! Га* // *
* ' ПГ(f ( .
п , set _
Ь тг Жа
где ос— радиус трубки-кольца, cLS - площадь ее поперечного сечения,
В - величина магнитной индукции скрытого поля8).
Это выражение эквивалентно известной формуле [ю, 7l7 для 1№ кольца с током.
S^B нашем случае Ца?’ и дипольное приближение применимо,
Ограничимдя вычислением ВП на геомагнитном экваторе и полюсах. Учтем, что в принятой модели скрытое МП зависит от полярного угла как Sin. % В . После интегрирования имеем для экватора
Ар ( JT) f Лг=о
Йля полюсов
где Ьс - радиус области скрытого поля.
Если скрытое поле простирается лишь на некоторую глубину h/ , то его ВП мояет быть получен из приведенных выше формул как разность значений ВП при %с и (Trc- k- ) соответственно. Заметим, что ввиду сильной зависимости ВП окрытого поля от его величину в основном опре-
деляют периферические облаоти.
Обсудим теперь, как оценить ВП, связанный с более крупномасштабными полями, нежели земные и солнечные. Необходимость в этом обусловлена тем, что,поскольку ВП медленно спадает с расстоянием, вклад со стороны подобных полей оказывается значительным.
Крупномасштабная структура галактического МП, как очитают, является спиральной. При любых разумных предположениях относительно числа„рука-вовяГалактики и их протяженности вклад в ВП тех областей, которые по галактическим масштабам достаточно далеко отстоят от Солнца, сравнительно неведик. Валено лишь локальное МП, оно имеет довольно сложную структуру ? 72 J. Величина 5 составляет в среднем несколько деся-
тых нанотеслы. При оценках И существенна компонента, перпендикулярная лучу зрения ( Ь). поскольку дает нулевой вклад в точке наблюдения.
Не исключено, что помимо спирального поля существует МП, перпендикулярное галактической плоскости, вблизи которой находится Солнечная система. Если оно является хаотическим, то величина ВП зависит от характерного размера области (t ), где поле меняет знак. Действительно, поскольку число неокомпенсированных областей по порядку величины должно составлять \!(d/e.)^= ? «где & - расстояние от центра
Галактики до Солнца, по теореме Стокса имеем
А™ = ~
где Б - средняя величина МП, перпендикулярного галактической плоскоо-ти.Если же перпендикулярное поле носит регулярный характер, то I необходимо заменить на R. .
Проще обстоит дело с гипотетическим метагалактическим МП (В^Ю-100 фТл ). В пределах наблюдаемого горизонта . г» 10^ Мпк его, по-види~ мому, можно считать достаточно однородным ввиду изотропности и однородности соответствующей области Вселенной. Поэтому вклады симметричных областей компенсируют друг друга, и суммарная величина Л в первом прибли-
Таблица 23. Значений векторного потенциала на поверхности Земли от естественных источников МП
Источник ВП. Вб/м Источник ВП, Вб/м
Дипольное поле ГЭ 2 .10 Экваториаль 2-5
Земли ГП ный диполь
Скрытое поле ГЭ 10^-2 Л0а Скрытое поле А 10“^ - ю~!
Земли ГП 2.102-^.Ю3 Солнца Б г.ю^-г.ю-1
Общее поле РС- (2-4).Юа Галактичеокое ГР ю4 - ю6
