MAGNETYZM ZIEMI.

Magnetyzm ziemski można porównać z magnetycznymi właściwościami każdej sztaby magnetycznej posiadającej dwa bieguny N i S. Biegunem północnym N( dodatnim ) sztaby nazwiemy ten , który przy swobodnym zawieszeniu igły magnetycznej , z dala od wpływów ubocznych ustawi się w kierunku północy wzdłuż linii sił pola magnetycznego. Natomiast drugi biegun nazwiemy południowym S (ujemny ).

Rys. Linie sił pola magnetycznego magnesu.

Linie sił pola magnetycznego skierowane są od bieguna północnego N do bieguna południowego S. Każda więc sztaba magnesu posiada pole magnetyczne o określonym natężeniu.

Podobnie, Ziemia posiada dwa bieguny i własne pole magnetyczne o liniach sił skierowanych z bieguna północnego magnetycznego do bieguna południowego magnetycznego .Biegun południowy magnetyczny Ziemi znajduje się na półkuli północnej, a biegun północny magnetyczny znajduje się na półkuli południowej. Swobodnie zawieszona igła magnetyczna ustawi się więc wzdłuż linii sił pola magnetycznego wskazując swym biegunem północnym biegun południowy magnetyczny, który znajduje się na półkuli północnej. Bieguny różnoimienne przyciągają się , bieguny jednoimienne odpychają się.

Południki magnetyczne są to linie sił pola magnetycznego Ziemi zrzutowane na powierzchnię Ziemi wyznaczające kierunek N-S magnetyczny.

Oś magnetyczna Ziemi przechodzi przez środek Ziemi.

Rys. Pole magnetyczne Ziemi

ELEMENTY MAGNETYZMU ZIEMSKIEGO.

Parametrami charakteryzującymi pole magnetyczne Ziemi są:

• Deklinacja

• Inklinacja

• Natężenie pola magnetycznego

Deklinacja magnetyczna d ( Magnetic Variation )- jest to kąt zawarty między północną częścią południka rzeczywistego a północną częścią południka magnetycznego

N_R N_R

N_M N_M

Rys. Deklinacja

Deklinacja może przyjąć znak dodatni lub ujemny:

Deklinacja ma znak ujemny ( -d ) , deklinacja jest zachodnia (W ) jeżeli północna część południka magnetycznego N_M jest odchylona w lewo od północnej części południka rzeczywistego N_R . Północny biegun igły magnetycznej jest odchylony w lewo od południka rzeczywistego.

Deklinacja ma znak dodatni (+ d ) , deklinacja jest wschodnia (E ) jeżeli północna część południka magnetycznego N_M jest odchylona w prawo od północnej części południka rzeczywistego N_R . Północny biegun igły magnetycznej jest odchylony w prawo od południka rzeczywistego.

Deklinacja osiąga wartość największą 180⁰ na izogonach łączących bieguny magnetyczne z biegunami rzeczywistymi Ziemi.

Izogona - linia łącząca punkty o takiej samej wartości deklinacji.

Agona - linia łącząca punkty o deklinacji równej zero stopni.

Rozkład deklinacji na powierzchni kuli ziemskiej jest przedstawiany na mapach informacyjnych , są to mapy izogon .

INKLINACJA MAGNETYCZNA.

Inklinacja magnetyczna ( I ) - jest to kąt zawarty między płaszczyzną poziomą a kierunkiem wychylenia igły magnetycznej umieszczonej w polu magnetycznym Ziemi z dala od wpływów ubocznych.

Rys. Inklinacja magnetyczna

Inklinacja ma znak (+) dodatni , jeżeli północny biegun igły magnetycznej jest odchylony w dół od płaszczyzny poziomej.

Inklinacja ma znak (-) ujemny , jeżeli południowy biegun igły magnetycznej jest odchylony w dół od płaszczyzny poziomej.

Inklinacja przyjmuje wartości:

• 00⁰ na równiku magnetycznym

• +90⁰ na biegunie magnetycznym południowym (półkula północna )

• - 90⁰ na biegunie północnym magnetycznym ( półkula południowa )

Mapy przedstawiające obraz inklinacji na powierzchni Ziemi nazywają się mapami izoklin.

Izoklina - linia łącząca miejsca na Ziemi o takiej samej wartości inklinacji.

Aklina - równik magnetyczny - linia łącząca punkty o inklinacji równej zero

NATĘŻENIE POLA MAGNETYCZNEGO ZIEMI.

Natężenie pola magnetycznego( T ) - jest to siła wyrażona w Teslach działająca na masę magnetyczną umieszczoną w tym polu.

Igła magnetyczna swobodnie zawieszona , a więc mogąca poruszać się w płaszczyźnie pionowej i poziomej ustawi się zgodnie z kierunkiem działania linii sił natężenia pola magnetycznego.

Wartość natężenia T można przedstawić jako wektor styczny do linii sił pola magnetycznego.

H

T

Na równiku magnetycznym Inklinacja ma wartość zerową oraz składowa pionowa wynosi zero, T=H.

Na biegunach magnetycznych Inklinacja osiąga wartość 90⁰ , składowa pozioma wynosi zero, T=V.

Rozkład natężenia pola magnetycznego Ziemi przedstawiają mapy IZODYNAM.

Izodynama - jest to linia łącząca punkty o takiej samej wartości natężenia pola magnetycznego Ziemi.

ZMIANY ELEMENTÓW POLA MAGNETYCZNEGO ZIEMI.

Rozróżniamy zmiany pola magnetycznego Ziemi mające charakter regularny oraz zmiany nieregularne.

Zmiany nieregularne - spowodowane są zorzą polarną, burzą magnetyczną, plamami na słońcu.

Do zmian regularnych należą:

• wiekowe - zmiany wynikające z wędrówki biegunów magnetycznych wokół biegunów rzeczywistych. Obrót precesyjny trwa około 960 lat. Zmiany roczne wynoszą od 3” do 12”.

• dobowe - zmiany o charakterze wyrównującym się w ciągu doby , osiągające wartości kilkudziesięciu minut

Anomalie magnetyczne - są to wartości elementów magnetycznych zupełnie różne niż w sąsiadujących obszarach.

POŁOŻENIE BIEGUNA MAGNETYCZNEGO NA PÓŁKULI PÓŁNOCNEJ:

http://archives.cnn.com/2002/TECH/space/03/20/north.pole/

Biegun umownie zwany północnym przemieszcza się w kierunku NNW o wartość 6-25 mil (10-40 km) w ciągu roku. Pozycje bieguna przedstawia tabela poniższa:

Year	Latitude ( °N)	Longitude ( °W)
2001	81.3	110.8
2002	81.6	111.6
2003	82.0	112.4
2004	82.3	113.4
2005	82.7	114.4

http://gsc.nrcan.gc.ca/geomag/nmp/northpole_e.php

UAKTUALNIANIE DEKLINACJI MAGNETYCZNEJ.

Najważniejszym elementem pola magnetycznego Ziemi dla wyznaczania kierunków jest deklinacja .

W wyniku nie pokrywania się biegunów magnetycznych Ziemi z biegunami rzeczywistymi istnieje kąt przecięcia się południków rzeczywistych z południkami magnetycznymi który nazywamy deklinacją.

Ponieważ bieguny magnetyczne wykonują ruch precesyjny toteż kąty deklinacji ulegają zmianom .

Zmiany roczne deklinacji podawane są na mapach nawigacyjnych.

Na mapach nawigacyjnych , zależnie od ich skali istnieją trzy sposoby podawania deklinacji:

• na róży magnetycznej - mapy drogowe - skale duże

• za pomocą izogon - mapy generalki - skale małe

• w legendzie mapy - plany

Uaktualnianie deklinacji na mapach Admiralicji Brytyjskiej sprowadza się do dwóch sposobów:

1. Zmiany roczne wyrażają przyrost lub ubytek wartości bezwzględnej deklinacji .

Increasing - przyrost wartości bezwzględnej

Decreasing - ubytek wartości bezwzględnej

a) Deklinacja na róży:

• Np.: Var. 1⁰ W ( 1989) incrg. abt 6^' annually

( uaktualnić na rok 1999)

d₈₉ = 1⁰ W

Δd =10lat x (+6^') = + 1⁰ ( przyrost wartości)

d₉₉ = 2⁰ W

• Np.: Var. 1⁰ W ( 1989) dcrg. abt 12^' annually

( uaktualnić na rok 1999)

d₈₉ = 1⁰ W

Δd =10lat x (-12^') = - 2⁰ ( ubytek wartości)

d₉₉ = 1⁰ E

b) Deklinacja na izogonach:

• Var. 30⁰ E ( - 10^') Magnetic Variation Curves are for 1993

( uaktualnić na rok 1999)

( - ) = decreasing

( + )= increasing

d₈₉ = 30⁰ E

Δd =6lat x (-10^') = - 1⁰ ( ubytek wartości)

d₉₉ = 29⁰ E

• Var. 30⁰ E ( + 10^') Magnetic Variation Curves are for 1993

( uaktualnić na rok 1999)

d₉₃ = 30⁰ E

Δd =6lat x (+10^') = + 1⁰ ( przyrost wartości)

d₉₉ = 31⁰ E

2. Uaktualnienie deklinacji jako sumy algebraicznej wartości deklinacji i jej zmian rocznych.

Sposób algebraicznej sumy deklinacji i jej zmian za minione lata stosuje się gdy zmiany roczne podane są za pomocą kierunku w którym się zmienia deklinacja tj. E lub W.

Np.:

• Var. 1⁰ W ( 1989) 12' E

( uaktualnić na rok 1999)

d₈₉ = - 1⁰

Δd =10lat x (+12^') = + 2⁰

d₉₉ = + 1⁰

• Var. 1⁰ W ( 1989) 12' W

( uaktualnić na rok 1999)

d₈₉ = - 1⁰

Δd =10lat x (-12^') = - 2⁰

d₉₉ = - 3⁰

POLE MAGNETYCZNE STATKU

W wyniku indukcji pola magnetycznego ziemi, ulega namagnesowaniu żelazna konstrukcja statku. Uzyskane w ten sposób właściwości magnetyczne statku wpływają na wskazania kompasu magnetycznego, który

• w wyniku oddziaływania pola magnetycznego ziemi wskazywałby kierunek magnetyczny

i dodatkowo

• w wyniku wpływu magnetyzmu okrętowego wskazuje kierunek kompasowy

Magnetyzm okrętowy można wyrazić za pomocą składowej poziomej P

P - wektor składowej poziomej magnetyzmu okrętowego

T - wektor składowej poziomej magnetyzmu ziemskiego

T^' - wypadkowa T i P

ON_K -południk magnetyczny

ON_M - południk kompasowy

δ - dewiacja- kąt zawarty pomiędzy północnym kierunkiem magnetycznym a północnym kierunkiem kompasowym

+δ lub E - jeżeli N_K jest w prawo od N_M

-δ lub W - jeżeli N_K jest w lewo od N_M

Ponieważ kierunek składowej poziomej magnetyzmu okrętowego jest stały w stosunku do linii symetrii statku stąd wartość dewiacji zależy od kursu. Na statku opracowywane są tabele dewiacji w zależności od KK

6

N

+ I

S

- I

Wartość natężenia T można rozłożyć na dwie składowe:

• Składowa pionowa V

• Składowa pozioma H

Rozpatrując składową pionową V i poziomą H w funkcji natężenia pola magnetycznego T i inklinacji :

V = T sin I

Przy φ = 00 ⁰ I = 00 więc V = 0

Przy φ = 90 ⁰ I =90 ⁰ więc V = T

H = T cos I

Przy φ = 00 ⁰ I = 00 więc H = T

Przy φ = 90 ⁰ I =90 ⁰ więc H = 0

+ I

N_M

V

S_M

N_K

N_M

-d

+d

T

T^'

δ

Linia kursu

P

O

N_M

N_M

N_K

N_K

-δ

+δ

---