Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій)

Исследован вклад индукционных токов в возрастную вариацию магнитного поля Земли по данным украинских геомагнитных обсерваторий. Рассмотрена динамика месячных изменений вековых вариаций в зависимости от величины индукционных токов в подстилающих поверхностях обсерваторий. Выявлена корреляция изменени...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Орлюк, М.І., Сумарук, Т.П., Сумарук, Ю.П., Роменець, А.О.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України 2014
Назва видання:	Геофизический журнал
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100405
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:	Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій) / М.І. Орлюк, Т.П. Сумарук, Ю.П. Сумарук, А.О. Роменець // Геофизический журнал. — 2014. — Т. 36, № 2. — С. 111-119. — Бібліогр.: 20 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-100405
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1004052016-05-22T03:02:26Z Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій) Орлюк, М.І. Сумарук, Т.П. Сумарук, Ю.П. Роменець, А.О. Исследован вклад индукционных токов в возрастную вариацию магнитного поля Земли по данным украинских геомагнитных обсерваторий. Рассмотрена динамика месячных изменений вековых вариаций в зависимости от величины индукционных токов в подстилающих поверхностях обсерваторий. Выявлена корреляция изменений вековых вариаций и солнечной активности. Показано, что изменения солнечной активности опережают изменения возрастной вариации. Induction current contribution to the secular variation of geomagnetic field in accordance with the data of Ukrainian geomagnetic observatories has been investigated. The dynamics of the monthly changes of the secular variations depending on the values of the induction currents has been shown. Correlation between changes of secular variations and solar activity has been found. Changes of solar activity outstrip secular variation changes. 2014 Article Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій) / М.І. Орлюк, Т.П. Сумарук, Ю.П. Сумарук, А.О. Роменець // Геофизический журнал. — 2014. — Т. 36, № 2. — С. 111-119. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. 0203-3100 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100405 550.385:523.745 uk Геофизический журнал Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
description	Исследован вклад индукционных токов в возрастную вариацию магнитного поля Земли по данным украинских геомагнитных обсерваторий. Рассмотрена динамика месячных изменений вековых вариаций в зависимости от величины индукционных токов в подстилающих поверхностях обсерваторий. Выявлена корреляция изменений вековых вариаций и солнечной активности. Показано, что изменения солнечной активности опережают изменения возрастной вариации.
format	Article
author	Орлюк, М.І. Сумарук, Т.П. Сумарук, Ю.П. Роменець, А.О.
spellingShingle	Орлюк, М.І. Сумарук, Т.П. Сумарук, Ю.П. Роменець, А.О. Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій) Геофизический журнал
author_facet	Орлюк, М.І. Сумарук, Т.П. Сумарук, Ю.П. Роменець, А.О.
author_sort	Орлюк, М.І.
title	Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій)
title_short	Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій)
title_full	Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій)
title_fullStr	Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій)
title_full_unstemmed	Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій)
title_sort	оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій)
publisher	Інститут геофізики ім. С.I. Субботіна НАН України
publishDate	2014
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100405
citation_txt	Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій) / М.І. Орлюк, Т.П. Сумарук, Ю.П. Сумарук, А.О. Роменець // Геофизический журнал. — 2014. — Т. 36, № 2. — С. 111-119. — Бібліогр.: 20 назв. — укр.
series	Геофизический журнал
work_keys_str_mv	AT orlûkmí ocínkavkladuíndukcíjnihstrumívuvíkovuvaríacíûgeomagnítnogopolâzadanimiukraínsʹkihgeomagnítnihobservatoríj AT sumaruktp ocínkavkladuíndukcíjnihstrumívuvíkovuvaríacíûgeomagnítnogopolâzadanimiukraínsʹkihgeomagnítnihobservatoríj AT sumarukûp ocínkavkladuíndukcíjnihstrumívuvíkovuvaríacíûgeomagnítnogopolâzadanimiukraínsʹkihgeomagnítnihobservatoríj AT romenecʹao ocínkavkladuíndukcíjnihstrumívuvíkovuvaríacíûgeomagnítnogopolâzadanimiukraínsʹkihgeomagnítnihobservatoríj
first_indexed	2025-07-07T08:47:20Z
last_indexed	2025-07-07T08:47:20Z
_version_	1836977268477394944
fulltext	ОЦІНКА ВКЛАДУ ІНДУКЦІЙНИХ СТРУМІВ У ВІКОВУ ВАРІАЦІЮ ГЕОМАГНІТНОГО ПОЛЯ ... Геофизический журнал № 2, Т. 36, 2014 111 Вивчення вікових варіацій (ВВ) геомагніт- ного поля — одне з важливих завдань сучас- ної геофізики, оскільки поглиблює наші знан- ня про джерела та динаміку магнітного поля Землі (МПЗ). Просторово-часову структуру індукції маг- нітного поля Землі B визначають за сумою по- лів від різних джерел, зовнішнього та внутріш- нього походження: = + +B B B B , (1) де B — нормальне (головне) поле Землі, що ге- нерується процесами в рідкому ядрі та на межі з мантією і визначає глобальну просторову та часову структуру поля планети; B — аномаль- не магнітне поле (поле літосфери), зумовлене, в основному, намагніченістю порід; B — зо- внішнє поле, зумовлене впливом сонячного та космічного випромінювання і магнітних полів Сонця й навколоземного простору, а також сонячним вітром, який безперервно обдуває Землю. Внесок у ВВ геомагнітного поля здійс- нюють як внутрішні (струми на межі ядро— мантія, струми у літосфері, індукційні струми тощо), так і зовнішні джерела (магнітосферно- іоносферна система струмів, що модулюється сонячною активністю, магнітним полем Сонця, галактичними променями та ін.). Обчислення внеску у ВВ кожного із згаданих вище джерел є надзвичайно трудомісткою задачею, що зу- мовлено передусім дуже складною просторово- часовою структурою МПЗ, а також недоско- УДК 550.385:523.745 Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій) © М. І. Орлюк, Т. П. Сумарук, Ю. П. Сумарук, А. О. Роменець, 2014 Інститут геофізики НАН України, Київ, Україна Надійшла 12 січня 2013 р. Представлено членом редколегії В. М. Шуманом Исследован вклад индукционных токов в возрастную вариацию магнитного поля Земли по данным украинских геомагнитных обсерваторий. Рассмотрена динамика месячных изме- нений вековых вариаций в зависимости от величины индукционных токов в подстилающих поверхностях обсерваторий. Выявлена корреляция изменений вековых вариаций и солнечной активности. Показано, что изменения солнечной активности опережают изменения возраст- ной вариации. Ключевые слова: магнитное поле, геомагнитная обсерватория, индукционный ток, вековые вариации, солнечная активность. налістю моделей, які з необхідною точністю описували б ту чи іншу систему струмів або усю систему разом [Шуман, Савин, 2011]. Періоди змін геомагнітного поля прийма- ють значення від долей cекунд до тисяч років, амплітуди змін — від часток до десятків тисяч нанотесла. Як правило, зовнішні джерела поля спричинюють зміни більшої частоти та меншої амплітуди, ніж внутрішні. Від частоти зміни поля та його амплітуди залежить глибина про- никнення індукційних струмів, а також їх ве- личина, що, в свою чергу, приводить до різних величин внеску у ВВ. Величина індукційних струмів залежить від провідності та магнітної проникності порід літосфери. При цьому по- казано [Рокитянский, 2012], що в реальному геологічному середовищі навіть невеликою провідністю нехтувати не можна. У ньому магнітосферно-іоносферним джерелом інду- куються регіональні струми, що зумовлюють різну величину внеску у ВВ на обсерваторіях. Спроби розділення поля на постійну та змін- ну складові були зроблені багатьма авторами [Mandea, Purucker, 2005; Maus, Lühr, 2005; Olsen et al., 2006; Thomson, Lesur, 2007; Cумарук, Су- марук 2006; Орлюк и др., 2012]. Перші кількісні результати було отримано за даними широко- масштабних досліджень геомагнітного поля під час Міжнародного геофізичного року (1957 — 1958) . Теоретично розділення поля проводять у такий спосіб. М. І. ОРЛЮК, Т. П. СУМАРУК, Ю. П. СУМАРУК, А. А. РОМЕНЕЦЬ 112 Геофизический журнал № 2, Т. 36, 2014 Уявивши поле як потенціал 0 1( ), ,( ), ,r r , де r — радіус; θ — коширота; λ — довгота, розв’язок рівняння Лапласа для варіацій з пе- ріодом менше одного року 2 0 1 0 запишемо у вигляді ( ) ( ) 2 0 1 1 1 1 0 0 0( ) co )s(, a a r r , де — радіус Землі; ( )1 0 co )s( — поліном Ле- жандра першого порядку; 1 0 , 1 0 — сферичні гармонічні коефіцієнти для внутрішньої та зо- внішньої частин полів відповідно. Основним джерелом зовнішнього поля вважаємо Dst- варіацію. Тоді магнітні компоненти набудуть вигляду ( ) 3 1 1 0 02 cosr a r B , ( ) 3 1 1 0 0 sina r B , 0=B . Вважаючи Землю сферою, доходять висно- вку, що у вертикальній складовій, в середніх широтах, близько 1/3 варіацій зумовлені зо- внішніми джерелами і лише 2/3 — внутрішніми [Jankowski, Sucksdorf, 1996], у горизонтальній компоненті — навпаки, приклад — Sq-варіація [Космическая…, 1976]. У цій роботі за даними геомагнітних обсер- ваторій України («Київ», «Львів», «Одеса») та обсерваторії «Бельськ», зроблено спробу оці- нити внесок магнітосферно-іоносферних та ін- дукційних струмів у ВВ магнітного поля Землі. Для цього використано модель, в якій на вну- трішнє, «постійне», магнітне поле накладається зовнішнє, «змінне», поле, а також враховано внесок усіх зовнішніх джерел магнітосферно- іоносферної системи струмів, а не лише окре- мих. У статтях [Mаus et al., 2006; Mаndea et al., 2007; Verbanac et al., 2007; Рокитянский, 2012] за основне джерело змінного поля прийнято кільцевий струм, що характеризується індек- сомDst. Це твердження є основним при теоре- тичних розрахунках ВВ (див. вище), проте, як показано [Cумарук, Сумарук, 2006], у серед- ніх широтах магнітосферні джерела варіацій — кільцевий магнітосферний струм DR разом зі струмом у хвості магнітосфери DP та струм на магнітопаузі DCF під час магнітної бурі, роб- лять найбільший внесок у варіацію поля ~80 % у середньому (DR 55—74 %, DCF 11—23 %). Вне- ски авроральних струмів та їх зворотних стру- мів у варіації поля середніх широт становлять 12—27 %, однак цю варіацію також слід врахо- вувати під час обчислення ВВ. Змінною також є сонячно-добова варіація Sq, яка, у свою чергу, залежить не тільки від сезону, а й від сонячної активності (табл. 1) [Cумарук, Сумарук, 2005]. Внутрішнє поле складається з головного і аномального магнітних полів. Головне магніт- не поле Землі складається з дипольної і неди- польної частин. Цю величину поля обчислено за моделлю IGRF 1945—2015 (http://omniweb. gsfc. Nasa). Для геомагнітних обсерваторій «Львів», «Київ», «Одеса», «Бельськ» [Орлюк и др., 2012] змінення величини поля становить ~1200—1300 нТл за 50 років. За результатами спостережень та інтерпретації визначено, що найістотніше змінюється головне (нормальне) магнітне поле IGRF. Згідно з даними обсерва- торії «Київ», величина нормальної компоненти за цей період має приріст 1256 нТл, обсер- ваторії «Одеса» — 1186, обсерваторії «Львів» — 1343 нТл. Для виділення величини «змінного» поля від середньорічних значень компонент поля від- німали величину поля, обчислену за моделлю IGRF. На рис. 1, а, б видно, що середньорічні значення B -компоненти (рис. 1, а) на обсер- ваторіях «Львів», «Київ», «Одеса» змінюють- ся синфазно. Амплітуди змін на обсерваторії «Львів» 112,6—199,3 нТл, «Київ» — 5,7—89,3, «Одеса» — 122,2—167,4 нТл. При цьому серед- Т а б л и ц я 1. Зміна добових амплітуд Sq-варіацій на магнітній обсерваторії «Львів» Сонячна активність Зима Літо Sq(H), нТл Sq(D), мін Sq(Z), нТл Sq(H), нТл Sq(D), мін Sq(Z), нТл Низька 7—13 1,7—3,1 4—15 20—32 6,4—11,5 5—14 Висока 27—50 6,5—13,6 5—18 37—62 12,7—18,5 12—36 ОЦІНКА ВКЛАДУ ІНДУКЦІЙНИХ СТРУМІВ У ВІКОВУ ВАРІАЦІЮ ГЕОМАГНІТНОГО ПОЛЯ ... Геофизический журнал № 2, Т. 36, 2014 113 ньорічні значення BZ-компоненти (рис. 1, б) на обсерваторії «Львів», «Київ», «Одеса» зміню- ються синфазно. Амплітуди змін BZ на обсер- ваторії «Львів» становлять 140,6—224,6 нТл, «Київ» — 44,9—121,6, «Одеса» — 6,8—85,5 нТл. Ці зміни можна пояснити неоднорідним ходом B - та BZ-компонент нормального поля, а та- кож внеском «змінних» полів від індукційних струмів у провідних шарах Землі, аномаль- ним магнітним полем ( B ) і «підмагнічуваль- ним» ефектом, а також полем магнітосферно- іоносферної системи струмів. Величина поля B магнітосферно-іоносфер- ної системи струмів на обсерваторіях «Київ», «Львів», «Одеса» та «Бельськ» у першому на- ближенні однакова, оскільки обсерваторії змі- щені за широтою лише на ~5°, а найближчі зо- внішні джерела варіацій (іоносферні струми) розміщуються на висотах вище 100—150 км. Відомо [Jankowski, Sucksdorf, 1996], що ве- личина індукційних струмів у провідних шарах Землі для кожної обсерваторії буде різною і пропорційною провідності та магнітній про- никності шарів земної кори в районі розташу- вання обсерваторій, відповідно, різними будуть і варіації поля та його компонент за тих самих значень BH. За визначенням, ВВ вважають різницю між середньорічними значеннями поля у певному році та попередньому. Оскільки середньоріч- ні значення отримують із середньомісячних, середньодобових, середньогодинних тощо значень поля на кожній обсерваторії, то за певний ( ) рік поля можна обчислити як середнє арифметичне значення суми різниць середньомісячних величин поля у певному ( ) та попередньому ( – 1) році: ( )12 1 11 /12 1/12 BB . (2) Найбільший внесок зовнішніх джерел у ВВ спостерігається у магнітоактивні роки, най- менший — у магнітоспокійні, тому для дослі- дження динаміки змін середньорічних значень поля від сонячної активності ми використали середньомісячні значення компонент МПЗ, розрахованих за всіма (A), збуреними (D) та спокійними (Q) днями (кількість A, D, Q бра- ли із сайту http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/qddays/ index.html). Це дало можливість виключити се- зонний вплив, вплив тривалості доби, розкид за широтою й ін. З отриманих значень було об- числено зміни за місяць , тобто варіація за лютий — це різниця величин лютого та січня і т. д. Зрозуміло, що внесок у середньомісячне значення поля, поля індукційних струмів зале- жатиме від кількості збурених і спокійних днів у певному місяці, а отже, від кількості енер- гії, що надходить у магнітосферу із сонячно- го вітру. Тому та порівнювали із зміною енергії, що надійшла у магнітосферу із сонячного вітру, обчисленою за методикою [Sumaruk, Sumaruk, 2007] за відповідні місяці. Для оцінки внеску у ВВ МПЗ індукційних струмів ми використали BZ -компоненту поля на обсерваторіях «Київ», «Львів», «Одеса», «Бельськ», оскільки вона містить найбільше інформації про внутрішні джерела поля [Янов- ский, 1978] (рис. 2). Оскільки величина індукованих (регіональ- них) струмів залежить від магнітних та елек- тричних властивостей порід і шарів земної кори в регіонах обсерваторій, амплітуди BBZ будуть різними для кожної з обсерваторій. Зо- крема, максимальні амплітуди BBZ спостеріга- ються на обсерваторії «Одеса», мінімальні — на обсерваторії «Львів». Форма кривих BBZ для кожної з обсерва- торій є подібною. Максимальні зміни енергії у травні 1967 р., травні та листопаді 1968 р. призвели до екстремальних значень BBZ на усіх обсерваторіях. Мінімальні зміни енергії Δ приводять до сповільнення ходу BBZ на усіх обсерваторіях лише через деякий час. Напри- клад, у листопаді 1967 р. зменшення енергії Δ = –205·1017 Дж викликало зміщення екстре- муму кривих BBZ лише у наступному місяці на обсерваторіях «Львів» та «Бельськ», а на об- серваторіях «Київ» та «Одеса» — сповільнило хід BBZ . Це вказує на подібність властивостей порід та шарів земної кори в регіонах обсер- ваторій «Львів» і «Бельськ». На обсерваторіях «Київ» та «Одеса» аномалії іншого знака, проте для обсерваторії «Одеса» вони більші, ніж для обсерваторії «Київ», отже, і амплітуда змін для обсерваторії «Одеса» є більшою за амплітуду змін на обсерваторії «Київ» (рис. 2, а). Подіб- ність варіацій BBZ в регіонах обсерваторій «Львів» та «Бельськ» може зумовлюватися їх розташуванням у крайовій частині Східно- європейської платформи (зони Тейссейре— Торнквіста), а їх специфіка на обсерваторіях «Київ» та «Одеса» — приналежністю до Укра- їнського щита. Принципово така динаміка розглянутих компонент геомагнітного поля в різних обсерваторіях добре узгоджується з результатами зміни компонент геомагнітного поля за результатами дослідження на пунктах вікового ходу за період 2005—2010 рр. [Мак- М. І. ОРЛЮК, Т. П. СУМАРУК, Ю. П. СУМАРУК, А. А. РОМЕНЕЦЬ 114 Геофизический журнал № 2, Т. 36, 2014 Рис. 1. Середньорічні значення — IGRF вертикальної (a) та горизонтальної (б) компонент вектора змінного геомагнітного поля для геомагнітних обсерваторій «Київ» (1), «Львів» (2) та «Одеса» (3). Рис. 2. Місячні зміни BBZ BZ- компоненти поля на обсерваторіях «Київ» (1), «Львів» (2), «Бельськ» (3), «Одеса» (4) та зміни енергії E (5), яка надходила в магнітосферу за кожен місяць 1966—1967 років (максимум геомагнітної активності) по спокійних (а), збурених (б) та всіх (в) днях, обчис- лених за формулою (2). ОЦІНКА ВКЛАДУ ІНДУКЦІЙНИХ СТРУМІВ У ВІКОВУ ВАРІАЦІЮ ГЕОМАГНІТНОГО ПОЛЯ ... Геофизический журнал № 2, Т. 36, 2014 115 симчук та ін., 2013]. Разом з тим, більші зміни BBZ для обсерваторії «Одеси» можуть част- ково зумовлюватись її близькістю до Чорного моря. Збільшення енергії, що надходить у маг- нітосферу, приводить до збільшення величини BBZ в Q-, D-, A-дні, зменшення — до зменшен- ня величин BBZ . Як видно на рис. 2, спостерігається певне зміщення за фазою між енергією E, що на- дійшла в магнітосферу, та BBZ на усіх обсер- ваторіях: мінімальне — у збурені дні (рис. 2, б), тобто збільшення активності Сонця викликає збільшення величин BBZ у цей час; макси- мальне — у спокійні періоди (рис. 2, а) та по всіх днях (рис. 2, в). Для прикладу: максимальні зменшення енергії за місяць у травні 1967 р. привели до зменшення величин BBZ лише у наступному місяці. Аналогічну ситуацію спо- стерігаємо у травні 1968 р., однак приріст соняч- ної енергії у цьому місяці зумовив зростання BBZ лише у наступному місяці, що пов’язано з більшою детермінованістю процесу у збуре- ний період. Напевне, отримані фактичні зако- номірності можуть бути задовільно пояснені на якісному рівні її зумовленістю «магнітною складовою» індукційних струмів у разі в’язкої природи намагніченості порід земної кори [За- войский, Марковский, 1983]. У цьому випадку час зміщення ВВ відносно зовнішнього збурен- ня залежатиме від складу (самородне залізо, магнетит, титаномагнетит й ін.) та доменності (від одно- до багатодоменних) феромагнетику. Така властивість поведінки BBZ дає змогу про- гнозувати їх зміни із завчасністю не менше од- ного місяця залежно від енергії, що надходить від Cонця у попередній місяць, а також перед- бачувати величини BBZ залежно від сонячної (геомагнітної) активності. Максимальні та мінімальні місячні величи- ни BBZ для обсерваторій «Львів», «Бельськ», «Київ» та «Одеса» за 1967—1969 р. наведено у табл. 2. Як видно, амплітуди BBZ по всіх днях досягають максимальних значень 31—37, міні- мальних — 8—16 нТл. Порівнявши їх з вели- чинами ВВміс, обчисленими за моделлю IGRF (24—26 нТл), отримаємо, що магнітосферно- іоносферна система та індукційні струми вно- сять у вікову варіацію ±7—12 нТл/рік, тобто вони впливають на швидкість росту поля ВВ, збільшуючи або зменшуючи швидкість змінен- ня головного магнітного поля, і становлять ~1/3 змін ВВ на досліджуваних обсерваторіях. Виявлено кореляцію між зміненням позір- ного опору в місцях розташування ряду обсер- ваторій Європи і циклами сонячної активнос- ті [Cеменов, Петрищев, 2012]. Спектральний аналіз геомагнітних даних показав існування зміщення за фазою між варіаціями позірного опору та сонячною активністю, вираженою числами Вольфа, що підтверджує наш висно- вок щодо певного проміжку часу, необхідного для впливу магнітосферно-іоносферних та ін- дукційних струмів на ВВ поля. У статті [Ryskin, 2009] основним джерелом ВВ припущено змі- нення провідності океану. Отже, можна при- пустити, що одним з джерел ВВ на суші є змі- на магнітних та електричних властивостей в регіонах обсерваторій та суміжних територій за рахунок індукційних струмів, викликаних зміною сонячної активності. Т а б л и ц я 2. Максимальні та мінімальні мі- сячні значення BBZ для обсерваторій «Львів», «Бельськ», «Київ» та «Одеса», нТл Код обсер- ваторії Значен- ня Q D A BEL max 31,39 45,85 34,14 min 13,57 16,75 15,88 KIV max 29,26 42,77 31,07 min 10,94 12,6 12,44 ODE max 38,71 40,68 37,34 min 7,65 6,61 8,24 LVV max 31,51 42,35 32,56 min 14,2 10,44 14,4 Т а б л и ц я 3. Амплітудні значення ΔВВміс від індукційних струмів для мінімуму сонячної (геомагнітної) активності (1975—1980), нТл Код обсер- ваторії Значен- ня Q D A BEL max 9,89 19,9 10,84 min –10,69 –20,6 –10,63 KIV max 11,25 17,59 8,17 min –13,04 –17,5 –9,43 ODE max 8,31 16,76 7,43 min –10,51 –20,67 –11,74 LVV max 7,85 17,17 9,02 min –7,57 –13,12 –10,66 Рис. 3 ілюструє зменшення енергії, яка над- ходить у магнітосферу, приводить до зменшен- ня швидкості ВВ у певному місяці на усіх об- серваторіях, збільшення енергії — до збільшен- ня швидкості росту ВВ із певною затримкою. М. І. ОРЛЮК, Т. П. СУМАРУК, Ю. П. СУМАРУК, А. А. РОМЕНЕЦЬ 116 Геофизический журнал № 2, Т. 36, 2014 Амплітуди змін ΔВВміс різні, оскільки різними є індукційні струми (табл. 3, 4). Амплітудні значення ΔВВміс для досліджува- них обсерваторій становлять ±(9—11) нТл/ міс у спокійний період. Це означає, що за відсутності збурених періодів індукційні струми практично не впливають на швидкість ВВ, а отже, на ВВ має вплив лише головне магнітне поле. У збу- рений же період амплітуди ΔВВміс зростають у 1,5—2 рази порівняно зі спокійним періодом зі зміною знака, а отже, і швидкість ВВ змінювати- меться залежно від напрямку та величини поля магнітосферно-іоносферної системи струмів, що накладається на головне магнітне поле. Висновки. У статті наведено результати досліджень щодо зв’язку між магнітосферно- іоносферними та індукційними струмами і зу- мовленими ними варіаціями магнітного поля, спостереженими на обсерваторіях України і Польщі, та кількістю енергії, яка надходить на Землю. Показано, що збільшення геомаг- нітної активності приводить до збільшення амплітуд величин BBZ і навпаки. При цьо- му простежується пряма пропорційність між кількістю енергії та амплітудою BBZ по Рис. 3. Зміни BZ-компоненти поля (ΔВВміс) за місяць (1) та місячні зміни енергії E (2) на обсерваторіях «Одеса» (а), «Львів» (б) «Бельськ» (в), «Київ» (г) за 1975—1980 р. Т а б л и ц я 4. Величини ΔВВміс від індукційних струмів для максимуму геомагнітної актив- ності (за весь період спостережень) Код обсер- ваторії Значен- ня Q D A BEL max 19,58 35,71 19,9 min –21,46 –22,13 –20,64 KIV max 19,07 33,91 20,47 min –12,18 –18,34 –11,18 ODE max 18,74 48,64 30,27 min –19,67 –29,39 –22,12 LVV max 19,21 41,39 20,74 min –12,04 –24,73 –11,64 ОЦІНКА ВКЛАДУ ІНДУКЦІЙНИХ СТРУМІВ У ВІКОВУ ВАРІАЦІЮ ГЕОМАГНІТНОГО ПОЛЯ ... Геофизический журнал № 2, Т. 36, 2014 117 збурених днях. У BBZ по спокійних та всіх днях спостерігається певне зміщення за фа- зою порівняно з BBZ , порахованими по збу- рених днях, що може бути частково пояснено в’язкою природою намагніченості порід зем- ної кори. Це засвідчує, що зміна магнітних та електричних властивостей в регіонах обсер- ваторій та суміжних територій відбувається за рахунок індукційних струмів, викликаних зміною сонячної активності, що, в свою чергу, впливає на місячні величини BBZ . Зазначена властивість дає змогу прогнозувати поведінку місячних величин BBZ . Знаючи геомагнітну активність (енергію, що надійшла у певному місяці), можна спрогнозувати поведінку BBZ із завчасністю один місяць. Значення амплітуд ΔВВміс для досліджува- них обсерваторій становлять ±(9—11) нТл/міс у спокійний період. Таким чином, за відсутності збурених періодів індукційні струми практич- но не впливають на швидкість ВВ, а отже, на ВВ має вплив лише головне магнітне поле. У збу- рений же період амплітуди ΔВВміс зростають у 1,5—2 рази порівняно зі спокійним періодом, змінюючи при цьому знак, а отже, ВВ залежать від кількості збурених днів у році. Поле індукційних струмів вносить у вікову варіацію BZ ± (7—12) нТл/рік, тобто впливає на швидкість росту поля ВВ через збільшення або зменшення швидкості зміни головного магніт- ного поля і становить ~1/3 змін ВВ на досліджу- ваних обсерваторіях. Завойский В. Н., Марковский В. С. Роль вязкой намаг- ниченности в образовании магнитных аномалий континентальной коры. В кн.: Геологическое ис- толкование потенциальных полей. Киев: Наук. думка, 1983. С. 100—106. Космическая геофизика (Под ред. А. Эгеланда, О. Холтера, А. Омхольта). Москва: Мир, 1976. 544 с. Максимчук В. Ю., Орлюк М. І., Трегубенко В. І., Мар- ченко Д. О., Накалов Є. Ф., Чоботок І. О. Резуль- тати компонентних вимірювань магнітного поля на мережі пунктів вікового ходу 2005—2010 р. Геодинаміка. 2013. № 2. С. 219—222. Орлюк М. И., Роменець А. А., Сумарук П. В., Сума- рук Ю. П., Сумарук Т. П. Пространственно- временная структура магнитного поля Земли территории Украины: оценка вклада внутренних и внешних источников. Геофиз. журн. 2012. Т. 34. № 3. С. 137—144. Рокитянский И. И. Заметки о геоэлектрике. Геофиз. журн. 2012. Т. 34. № 4. С. 235—245. Cеменов В. Ю., Петрищев М. С. Изменчивость сред- негодовых импедансов Земли и их простран- ственных градиентов в Европе. Геофиз. журн. 2012. Т. 34. № 4. С. 246—252. Сумарук П. В., Сумарук Т. П. Розділення геомагнітних варіацій в середніх широтах від магнітосферних та іоносферних джерел. Космічна наука та тех- нологія. 2006. Т. 12. № 1. С. 76—79. Сумарук Т. П., Сумарук Ю. П. Про джерела Sq-ва- ріацій геомагнітного поля в середніх широтах. Геофиз. журн. 2005. Т. 27. № 2. С. 299—303. Список литератури Шуман В. Н., Савин М. Г. Математические модели геоэлектрики. Киев: Наук. думка, 2011. 240 с. Яновский Б. М. Земной магнетизм. Ленинград: Изд- во Ленингр. ун-та, 1978. 591 с. Jankowski J. Sucksdorf C., 1996. Guide for magnetic measurements and observatory practice. Warszawa: Published by IAGA. 235 p. Mandea M., Purucker M., 2005. Measurements of the Earth’s magnetic field from space. Surv. Geophys. 26, 415—459. doi:10.1007/s10712-005-3857-x. Mandea M., Korte M., Mozzoni D., Kotzé P., 2007. The magnetic field changing over the southern African continent: a unique behaviour. South African J. Geo- logy, 110(2-3), 193—202. Maus S., Lühr H., 2005. Signature of the quiet-time mag- netospheric magnetic field and its electromagnetic induction in the rotating Earth. Geophys. J. Int. 162, 755—763. doi:101111/j.1365-246.2005.02691.x. Maus S., Rother M., Stolle C., Mai W., Choi S., Lühr H., Cook D., Roth C., 2006. Third generation of the Potsdam Magnetic Model of the Earth (POM- ME). Geochem. Geophys. Geosystems 7, Q07008. doi:10.1029/2006GC001269. Olsen N., Lühr H., Sabaka T., Mandea M., Rother M., Toffner-Clausen L., Choi S., 2006. CHAOS — A Mo- del of Earth’s Magnetic Field derived from CHAMP, Orsted, and SAC-C magnetic satellite data. Geophys. J. Int. 165. doi:10.1111/j.1365-246X.2006.03059.x. Ryskin G., 2009. Secular variation of the Earth´s mag- netic field: іnduced by the ocean flow? New J. Phys. 11, 063015. М. І. ОРЛЮК, Т. П. СУМАРУК, Ю. П. СУМАРУК, А. А. РОМЕНЕЦЬ 118 Геофизический журнал № 2, Т. 36, 2014 Sumaruk Yu., Sumaruk T., 2007. Energetics of the mag- netosphere and ionosphere at different levels of so- lar and geomagnetic activity. Publ. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sci. C-99(398), 383—387. Thomson A. W., Lesur V. P., 2007. An improved geomag- netic data selection algorithm for global geomagne- tic field modeling. Geophys. J. Int. 168. doi:10.1111/ j.1365-246X.2007.03354.x. Verbanac G., Korte M., Mandea M., 2007. On long-term trends of the European geomagnetic observatory bi- ases. Earth Planets Space, 59(7), 685—695. Zavojskij V. N., Markovskij V. S., 1983. Role in the for- mation of a viscous magnetization of magnetic anomalies of the continental crust. In: Geological interpretation of potential fields. Kiev: Naukova Dumka, 100—106 (in Russian). Space geofіzika (Eds A. Egeland, O. Holter, A. Omholt). Moscow: Mir, 544 p. (in Russian). Maksimchuk V. Ju., Orlyuk M. І., Tregubenko V. І., Mar- chenko D. O., Nakalov Є. F., Chobotok І. O., 2013. The results of measurements of the magnetic field component in a network of secular course of 2005— 2010. Geodinamіka (2), 219—222 (in Ukrainian). Orlyuk M. I., Romenec’ A. A., Sumaruk P. V., Suma- ruk Ju. P., Sumaruk T. P., 2012. Spatiotemporal struc- ture of Earth’s magnetic field in Ukraine: assessment of the contribution of internal and external sources. Geofizicheskij zhurnal 34(3), 137—144 (in Russian). Rokitjanskij I. I., 2012. Notes on geoelectrics. Geo- fizicheskij zhurnal 34(3), 235—245 (in Russian). Semenov V. Ju., Petrishhev M. S., 2012. Variability of mean impedance of the earth and their spatial gradients in Europe. Geofizicheskij zhurnal 34(4), 246—252 (in Russian). Sumaruk P. V., Sumaruk T. P., 2006. Separation of geo- magnetic variations in the middle latitudes of magnetospheric and ionospheric sources. Kosmіchna nauka ta tehnologіja 12(1), 76—79 (in Ukrainian). Valuation of induction current contribution to the secular variation of geomagnetic field (according to the data of Ukrainian geomagnetic observatories) © M. I. Orlyuk, T. P. Sumaruk, Yu. P. Sumaruk, A. A. Romenets, 2014 Induction current contribution to the secular variation of geomagnetic field in accordance with the data of Ukrainian geomagnetic observatories has been investigated. The dynamics of the monthly changes of the secular variations depending on the values of the induction currents has been shown. Correlation between changes of secular variations and solar activity has been found. Changes of solar activity outstrip secular variation changes. Key words: magnetic field, geomagnetic observatory, induction current, secular variations, solar activity. References Sumaruk T. P., Sumaruk Ju. P., 2005. On sources of Sq-variations of the geomagnetic field at middle latitudes. Geofizicheskij zhurnal 27(2), 299—303 (in Ukrainian). Shuman V. N., Savin M. G., 2011. Mathematical models geoelectrics. Kiev Naukova Dumka, 240 p. (in Rus- sian). Janovskij B. M., 1978. Terrestrial magnetism. Leningrad: LSU Publ., 591 p. (in Russian). Jankowski J. Sucksdorf C., 1996. Guide for magnetic measurements and observatory practice. Warszawa: Published by IAGA. 235 p. Mandea M., Purucker M., 2005. Measurements of the Earth’s magnetic field from space. Surv. Geophys. 26, 415—459. doi:10.1007/s10712-005-3857-x. Mandea M., Korte M., Mozzoni D., Kotzé P., 2007. The magnetic field changing over the southern African continent: a unique behaviour. South African J. Geo- logy, 110(2-3), 193—202. Maus S., Lühr H., 2005. Signature of the quiet-time mag- netospheric magnetic field and its electromagnetic induction in the rotating Earth. Geophys. J. Int. 162, 755—763. doi:101111/j.1365-246.2005.02691.x. Maus S., Rother M., Stolle C., Mai W., Choi S., Lühr H., Cook D., Roth C., 2006. Third generation of the Potsdam Magnetic Model of the Earth (POM- ОЦІНКА ВКЛАДУ ІНДУКЦІЙНИХ СТРУМІВ У ВІКОВУ ВАРІАЦІЮ ГЕОМАГНІТНОГО ПОЛЯ ... Геофизический журнал № 2, Т. 36, 2014 119 ME). Geochem. Geophys. Geosystems 7, Q07008. doi:10.1029/2006GC001269. Olsen N., Lühr H., Sabaka T., Mandea M., Rother M., Toffner-Clausen L., Choi S., 2006. CHAOS — A Mo- del of Earth’s Magnetic Field derived from CHAMP, Orsted, and SAC-C magnetic satellite data. Geophys. J. Int. 165. doi:10.1111/j.1365-246X.2006.03059.x. Ryskin G., 2009. Secular variation of the Earth´s mag- netic field: іnduced by the ocean flow? New J. Phys. 11, 063015. Sumaruk Yu., Sumaruk T., 2007. Energetics of the mag- netosphere and ionosphere at different levels of so- lar and geomagnetic activity. Publ. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sci. C-99(398), 383—387. Thomson A. W., Lesur V. P., 2007. An improved geomag- netic data selection algorithm for global geomagne- tic field modeling. Geophys. J. Int. 168. doi:10.1111/ j.1365-246X.2007.03354.x. Verbanac G., Korte M., Mandea M., 2007. On long-term trends of the European geomagnetic observatory bi- ases. Earth Planets Space, 59(7), 685—695.

Оцінка вкладу індукційних струмів у вікову варіацію геомагнітного поля (за даними українських геомагнітних обсерваторій)

Репозитарії

Схожі ресурси