Từ trường trái đất

TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT
I. Sự hiện hữu của từ trường trái đất .
	1. Nhận xét : Khi treo một kim nam châm ở trọng tâm của nó bằng một sợi dây mãnh, không đàn hồi, không xoắn và ở xa từ trường của các nam châm khác, ta thấy kim có một vị trí cân bằng bền. Vị trí này có phương gần song song với phương Nam - Bắc địa lý. Ta nói rằng kim nam châm đã đặt trong một từ trường, từ trường này sinh ra do trái đất nên gọi là từ trường của trái đất.
	2. Treo nhiều kim nam châm ở cùng một nơi, chúng đều có cùng hướng song song với nhau. Điều này chứng tỏ rằng các đường sức của từ trường trái đất là những đường thẳng song song. Do đó từ trường của trái đất là một từ trường đều trong một khoảng không gian có giới hạn.
 Xác định : Để đặc trưng cho từ trường 
 của trái đất ở một nơi, ta xác định 
 phương, chiều và độ lớn của của từ
 trường trái đất ở một điểm bất kỳ tại
 nơi đó. 
 S 	Cho kim nam châm nhỏ chuyển 
 động tư do theo khắp các phương. 
 Dưới tác dụng của từ trường trái 
 đất, kim nam châm định hướng để trục 
 N của nó trùng với phương, chiều của
 . Nếu thí nghiệm ở Bắc bán cầu thì 
 thì cực N hướng về phương Bắc và chúc xuống đất.
	Ta chú ý đến hai đường thẳng và hai mặt phẳng đặc biệt :
	+Kinh tuyến địa lý là đường thẳng nằm ngang theo phương Nam - Bắc địa lý.Mặt phẳng thẳng đứng chứa kinh tuyến địa lý gọi là kinh diện địa lý (Trong thí nghiệm trên là mặt phẳng thẳng đứng đi qua điểm treo và chứa trục Nam -Bắc của trái đât)
Kinh diện địa lý
 Dây treo
Bắc địa lý
đường thẳng đứng
S
D
+Kinh tuyến từ là đường thẳng nằm ngang theo phương Nam- Bắc từ . Mặt phẳng chứa kinh kinh tuyến từ, gọi là kinh diện từ (Trong thí nghiệm trên là mặt phẳng thẳng đứng chứa dây treo và )
Hai mặt phẳng này hòan toàn
N
I
không trùng nhau.
Kinh diện từ
Bắc từ trường
3.Ghi chú : 
O
T
O
Cực Bắc địa lý
	Ở ngoài bề mặt trái đất, từ trường gần như là một trường lưỡng cực. Ở vùng gần cực Bắc địa lý (phía sao Bắc cực) các đường cảm ứng từ tương tự như ở cực nam của thanh nam châm. các đường cảm ứng là liên tục và tự khép kín mặc dù dòng điện của chúng ở bên trong trái đất còn chưa biết chi tiết. 
T’
O’
Cực Nam địa lý
	Phân bố từ trường của trái đất ở ngoài bề mặt của nó được biểu diễn một cách khái lược như hình vẽ. ta thấy các đường ứng từ nói chung đi ra từ nam bán cầu và đi vào bề mặt trái đất ở bắc bán cầu . Các đường này tương tự như các đường cảm ứng từ của trường lưỡng cực từ. Điều này có nghĩa là ở ngoài mặt trái đất, từ trường về căn bản giống như được tạo ra một lưỡng cực từ đặt ở tâm trái đất. Từ hình vẽ, ta cũng thấy rằng, các đường đi vào ở vùng cực Bắc địa lý tương ứng với cực từ nam được định tâm ở gần đó. Tương tự, cực từ bắc được định tâm ở gần cực nam địa lý ở nam cực.
	Một cách gần đúng, momen lưỡng cực từ của trái đất có độ lớn là 8,0.1022J/T. như trên hình vẽ, trục TT’ của lưỡng cực từ , tạo một góc 11,50 so với trục quay OO’ của trái đất. trục TT’ cắt mặt đất tại hai điểm gọi là cực địa từ Bắc (ở Tây Bắc Greenland) và cực địa từ nam (ở Antarctica). Các đại lượng cần quan tâm là độ lớn và hướng của từ trường tại mặt đất và không gian xung quanh. Tại hầu hết các nơi, từ trường trái đất đều có thành phần nằm ngang và thành phần vuông góc với bề mặt trái đất.
	Ở những điểm cách xa trái đất khoảng vài lần bán kính trái đất, từ trường của trái đất bị méo đi do có sự đóng góp từ gió mặt trời. tức là dòng các hạt điện tích đến từ mặt trời. Một số hạt này bị giữ lấy bởi từ trường bao quanh trái đất. Ánh sáng được phát ra bởi các hạt này ở tầng trên của khí quyển tạo nên hiện tượng cực quang đôi khi nhìn thấy ở những vùng vĩ độ cao.
	Phân bố từ trường ở trong trái đất hiện còn chưa biết rõ. Vùng không thể truy cập tới này chứa nguồn sinh ra từ trường của trái đất. Cơ chế duy trì từ trường đó đến nay vẫn chưa hiểu được. Một lý thuyết về địa từ muốn được xem là thành công cần phải giải thích được những đặc điểm đặc trưng bởi những thang thời gian rất khác nhau. Trên thang thời gian được đo bằng ngày hoặc năm, từ trường trái đất dường như là không biến đổi và do đó rất ít lợi cho ngành hàng hải. Nhưng ở trong thang thời gian địa chất thì từ trường của trái đất rất biến động. Có những biến đổi về từ trường của một vùng xãy ra trong khoảng thời gian hàng trăm hoặc hàng ngàn năm. Từ hướng của độ từ hóa trong các khối đá cổ, người ta đã có bằng chứng cho thấy rằng hướng của từ trường trái đất đã bị đảo lộn đột ngột trong những khoảng thời gian tới hàng triệu năm. Sự đảo lộn mới đây nhất dường như đã xãy ra từ 10000 năm trước. 
	II. Độ từ thiên :
	Độ từ thiên D ở một nơi là góc hợp bởi kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lý của nơi đó (góc hợp bởi phương nằm ngang của kim nam châm và phương Nam - Bắc địa lý). Trong kinh diện từ, kim nam châm không nằm ngang mà một đầu bị chúc xuống đất 
	Phân biệt : 
D < 0
 Bắc địa lý 
 Độ từ thiên Đông	Độ từ thiên Tây
	+Độ từ thiên Đông : nếu cực Bắc của kim nam châm thĩên về phía Đông đối với kinh diện địa lý (D > 0).
N
N
Tây
Đông
D > 0
	+Độ từ thiên Tây : nếu cực Bắc của kim nam châm thĩên về phía Tây với kinh diện địa lý (D <0).
S
	Muốn đo độ từ thiên, ta phải :
S
	- Xác định kinh diện địa lý : dùng phương pháp quan sát thiên văn (ngắm một ngôi sao nhất định).
	- Xác định kinh diện từ : Dùng la bàn độ thiên . La bàn này cấu tạo bởi một kim nam châm chuyển động quanh một trục thẳng đứng đi qua trọng tâm của kim, dùng để định phương Nam - Bắc từ tại một nơi (ngắm phương nam châm cân bằng trong mặt phẳng ngang).
	Độ từ thiên không những biến đổi theo không gian mà còn theo thời gian nữa. 
	Trong một ngày, ở một nơi độ từ thiên qua hai lần cực đại và hai lần cực tiểu, chênh nhau khoảng vài phút góc. Độ từ thiên ở một nơi cũng biến đổi theo năm tháng, nhưng trị số chỉ biến thiên trong khoảng từ -220 (Tây) và +220(Đông) 
	III. Độ từ khuynh :
	Nếu treo một kim nam châm tại trọng tâm, thì thí nghiệm cho thấy kim nam chấm không nằm ngang mà lại nằm theo một đường xiên góc.
	Góc hợp bởi kim nam châm của la bàn từ khuynh và mặt phẳng nằm ngang gọi là độ từ khuynh I (Góc hợp bởi phương xiên góc của nam châm và kinh tuyến từ ).
S
N
 đường nằm ngang
độ từ khuynh độ từ khuynh
 Bắc Tây 
	Nếu cực Bắc của kim nam châm chúc xuống đất : I > 0.
N
S
I < 0
I > 0
	Nếu cực Nam của kim nam châm chúc xuống đất : I < 0.
	Muốn đo độ từ khuynh ta dùng la bàn từ khuynh. La bàn này cấu tạo bởi một kim nam châm, chuyển động dể dàng quanh một trục đi qua trọng tâm. Hai cực của kim chuyển dịch trên một đường tròn thẳng đứng đã chia ra độ góc. Lúc đo, ta để kim nằm trong kinh diện từ (theo hướng kim ở la bàn độ thiên). Kim cân bằng theo chiều của từ trường trái đất và ta đọc ngang trị số I.
	Độ từ khuynh biến thiên từ -900 đến +900 tùy theo nơi và thời gian
	IV. Các thành phần của từ trường trái đất :
I
 O
	Từ trường của trái đất ở tại một nơi có phương là một đường xiên góc, do đó người ta thường phân từ trường của trái đất ra thành hai thành phần đặc biệt là :
	 + Thành phần có phương thẳng đứng là 
	+ Thành phần có phương nằm ngang là 
	Nếu độ từ khuynh tại một nơi là I , thì cường độ của các thành phần đó như sau :
	B1 = BsinI
	B2 = BcosI
	Tỉ số của hai thành phần này là : tanI = 
	Chú ý : Độ từ thiên , độ từ khuynh và cường độ của từ trường của trái đất thay đổi tùy theo không gian và thời gian. Nhưng trong một khoảng không gian nhỏ, sự thay đổi không đáng kể, ta có thể coi như trong khoảng không gian nhỏ này thì từ trường của trái đất là một từ trường đều. 
------------------------------------------------Hết----------------------------------------