Трофимов Д митрий

1. Научно-исследовательский астрономический институт им. В.В. Соболева Санкт-Петербургского Государственного университетаГеомагнитная активность и долгопериодические вариации LOD Трофимов Дмитрий

2. Цель работы: оценить влияние геомагнитной активности на вращательное движение Земли Задачи работы: • Статистически обосновать предположение взаимосвязанности геомагнитной активности и долгопериодических вариаций LOD • Предложить гипотезу о механизме изменения кинетического момента Земли • Оценить кинетический момент, сообщаемый геомагнитной бурей твердому телу Земли.

3. Вращение Земли и его неравномерности Три вида неравномерностей: • Прецессия и нутация • Движение полюса • Изменение угловой скорости вращения (продолжительности суток) Существуют достаточно точные геофизические теории для 1-ого и 2-ого видов. Изменение угловой скорости можно разделить на • Короткопериодические (околосуточные) • Сезонные • Долгопериодические (десятилетние) Существуют достаточно точные теории, описывающие короткопериодические и сезонные вариации Не существует никакой теории для долгопериодических вариаций LOD, достигающих 5 мс в год.

4. Существующие гипотезы Две группы гипотез • Влияние жидкого ядра Земли • Влияние солнечной активности Жидкое ядро Земли – преобладающая гипотеза (по аналогии с океаном и атмосферой) Два возможных механизма передачи кинетического момента • Электромагнитное сцепление мантии и ядра • Топографическое взаимодействие ядра и мантии Оба механизма пока не подтверждаются Влияние солнечной активности Впервые высказана в 50-х годах XX века Не пользуется признанием в настоящее время, однако существует большое количество статистических данных, свидетельствующих в пользу гипотезы

5. Статистические обоснования гипотезы о солнечной обусловленности вариаций LOD Проводились сравнения LOD с климатическими параметрами (Lambeck, Casenave, 1976), климатических параметров с солнечной активностью (Friis-Christensen, Lassen, 1991). Красная – длительность цикла солнечной активности, зеленая – среднегодовая поверхностная температура северного полушария, синяя – относительное изменение LOD.

6. Геомагнитное поле • Геомагнитное поле создается различными источниками: 90% - внутри Земли (динамо-эффект в жидком ядре), 10% - внешние источники. • Магнитное поле создает в межпланетном пространстве магнитосферу. • Захваченные магнитосферой заряженные частицы солнечного ветра образуют токи в магнитосфере. • Внешние источники магнитного поля – токи в магнитосфере. • Внешнее магнитное поле – быстропеременное. • Для описания быстрых и нерегулярных изменений магнитного поля, вызванных воздействием частиц солнечного ветра используют геомагнитные индексы.

7. Статистическая обработка данных • Цель статистической обработки – определить наиболее согласованный с изменениями LOD геомагнитный индекс. Критерий – коэффициент корреляции. • Сравнивались индексы – aa (1868-2004), ap, kp(1932-2004), Dst (1957-2004). • Наиболее согласованным с изменениями LOD является aa индекс, коэффициент корреляции 0.68, далее следуют ap, kp и Dst с 0.56, 0.54 и 0.53 соответственно.

8. Модель взаимодействия. Общее описание • Предлагается механизм электромагнитного взаимодействия кольцевого экваториального тока и мантии Земли (по аналогии с электромагнитным сцеплением мантии и ядра) • Основной принцип: воздействие силы Лоренца со стороны внешнего магнитного поля на электрические токи, индуцированные в мантии во время магнитных бурь. • По сравнению с гипотезой об электромагнитном сцеплении ядра и мантии наша гипотеза внутренне не противоречива

9. Аналитические формулы Используя выражения для силы Лоренца, закона Ампера, уравнения диффузии и представления внешнего магнитного поля как ряда по сферическим функциям, мы получили следующее выражение для полоидального осевого момента где – проводимость мантии, rc – радиус нижней границы мантии, re – радиус верхней границы мантии, и – коэффициенты гауссового разложения внешнего поля, и – их производные по времени