В учебном пособии дано краткое изложение основных знаний о геомагнитном поле и магнетизме горных пород. Пособие написано на основе материалов лекций по земному магнетизму и магнетизму горных пород, которые автор читает студентам кафедры физики Земли в течение нескольких десятилетий.

Geomagnetism has always been at the forefront among the various branches of geophysics. At the end of the 16th century William Gilbert determined that the Earth is a big magnet, implying that it has a magnetic field; in the 1830s Carl Friedrich Gauss was able to formulate a procedure to measure the field completely and analyzed its characteristics with the spherical harmonic analysis, a method still used in the era of satellites and computers. Nevertheless, as recently as in the sixties, geophysics textbooks devoted only a thin chapter to geomagnetism, and limited their discussion mostly to prospecting methods, while many geologists’ curriculum practically left it out altogether. The essential contribution provided by the study of ocean floor magnetic anomalies and by paleomagnetism in the development of global tectonic models, made geomagnetism popular in the geological community, which nonetheless continued, and still continues, to view it as a highly specialist discipline. <...>

Природа магнитного поля Земли остаётся неизвестной несмотря на многолетние и многочисленные усилия исследователей многих стран. Как известно, эта проблема считается проблемой "номер 1" в физике Земли. Более того, некоторые авторы работ по геомагнетизму утверждают, что Альберт Эйнштейн относил решение задачи генерации геомагнитного поля к одной из пяти главных проблем физики. Ясное понимание природы земного магнетизма автоматически решило бы многие вопросы, например, такие как внутреннее устройство Земли, природа источника ее теплового потока, причины движения материков и плит, причины возникновения и исчезновения магнитного поля на Марсе, Луне и спутниках Юпитера: Ио и Ганимеде; синхронизма явлений в геомагнетизме и тектонике (например, суперхроны и суперплюмы) и т.п. Геомагнитное поле нельзя рассматривать вне контекста общей модели Земли и планет, так как вряд ли природа геомагнетизма отличается от физики магнетизма других планет и спутников Солнечной системы. Принято считать, что геомагнитное поле взаимосвязано с тепловым потоком и геодинамикой. Очевидно, что модель магнитного поля Земли (МПЗ) должна включать связь с этими явлениями. Модель МПЗ должна объяснять весь широкий спектр явлений геомагнетизма: инверсии, экскурсы, джерки, дрейф магнитных полюсов и фокусов векового хода и т.п. <...>

В книге дается элементарное изложение физических основ геомагнетизма, за которым следует обсуждение магнитных свойств базальтов, являющихся источниками океанических магнитных аномалий. История инверсий главного геомагнитного поля за последние 80 млн. лет используется как основа для датировки возраста океанического дна, возникшего в процессе разрастания от осей срединно-океанических хребтов и поглощенного в глубоководных желобах. Подробно описывается глобальная картина разрастания дна океанов по состоянию на 1972 г.

Геомагнитное поле пронизывает все части твердой Земли, гидросферу и атмосферу, распространяется в космос и играет важную роль во многих природных процессах. Изменение геомагнитного поля во времени и пространстве предоставляет важную информацию о состоянии твердой Земли, а также о солнечно-земных связях и условиях космической погоды. В монографии рассмотрен комплекс актуальных проблем современных геомагнитных исследований, а также представлены результаты авторских разработок. ГЦ РАН является одной из ведущих организаций в области изучения магнитного поля Земли, развития национальной наблюдательной сети высшего международного стандарта качества ИНТЕРМАГНЕТ, совершенствования методов обработки и анализа данных. Проводимые экспериментальные исследования сочетаются с развитием и внедрением методов математического моделирования, геоинформатики, искусственного интеллекта и системного анализа для решения фундаментальных задач геомагнетизма.

Исследование нижней ионосферы на основе анализа данных по поглощению радиоволн, отражённых от ионосферы, проводится в течение длительного времени. Анализ огромного фактического материала, полученного измерением поглощения методами A1, А2, А3, обнаружил определённую закономерность в сезонном изменении поглощения, известную как зимняя аномалия поглощения радиоволн (ЭАП).

Поглощение радиоволн полностью определяется высотным распределением электронной концентрации N(h), частоты соударений заряженных частиц v(h) и существенно зависит от частоты волны. Если предположить, что влияние динамических процессов и корпускулярного излучения на распределения N(h) и v(А) имеет слабую сезонную зависимость, то следует ожидать для данного зенитного угла Солнца X слабое (возможно, обусловленное только релаксационными процессами) изменение поглощения в течение года. Однако, как показывают систематические и многочисленные измерения поглощения при постоянном x, месячные медианные значения поглощения значительно изменяются с сезоном, достигая максимальных значений в зимние месяцы. В этом и состоит эффект зимней аномалии поглощения

На основе простейшей модели источника магнитного поля Земли сделана попытка оценить его собственный размер. За основу анализа взяты сферические гармонические коэффициенты. Показано, что модель дискретных источников поля для дипольной и квадрупольной компонент независимо приводит к размеру ~ 0,2 R , где R - радиус Земли. Полученные результаты обсуждаются с точки зрения строения планеты.

Работа предназначена для специалистов в области геомагнетизма

Используя неприводимые представления группы трехмерных вращений R3 , проведен анализ дрейфа магнитного поля Земли, обусловленный вращением отдельных мультиполей. Показано, что оси вращения квадруполя и октуполя не совпадают, что противоречит гипотезе о прокручивании ядра относительно поверхности планеты. Приведена оценка погрешности анализа.

Предназначена для специалистов в области геомагнетизма

В сборнике приводятся результаты экспериментального и теоретического исследования ионосферного распространения радиоволн, обсуждаются вопросы физики ионосферы (главным образом нижней) и методики её исследования.

Рассматриваются различные нелинейные эффекты, происходящие при распространении радиоволн в нижней ионосфере, играющие существенную роль, как в вопросах её диагностики, так и в радиосвязи.

Приводятся результаты экспериментального исследования ионосферного распространения средних радиоволн, исследования ионосферы методом частичных отражений и методом поглощения радиоволн при наклонном распространении.

Объектом исследования настоящей работы являются магнитные свойства лессово-почвенных отложений Сибирской субаэральной формации, хранящие информацию об изменениях природной среды и климата в геологическом прошлом.

Детальные реконструкции природной среды и климата по континентальным отложениям требуют комплексирования различных методов, одним из которых признан петромагнитный метод, успешно зарекомендовавший себя в отложениях Китайского лессового плато. В отложениях субаэральной формации Сибири (Волков, 1971) петромагнитные исследования ограничивались в основном измерениями магнитной восприимчивости и остаточной намагниченности, поэтому картина изменения магнитных свойств лессово-почвенных отложений Сибири оказалась неполной и, соответственно, недостаточным основанием для реконструкций климата позднего плейстоцена (Chlachula, 1999).