разработка численной модели аддитивного источника

РАЗРАБОТКА ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ
АДДИТИВНОГО ИСТОЧНИКА ГЕНЕРАЦИИ
ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
В.В.Кузнецов
Институт космофизических исследований и распространения
радиоволн
ДВО РАН, п. Паратунка, Камчатской обл.
ikir@academ.org vvk@ikir.kamchatka.ru
http://www.ikir.kamchatka.ru/vvk/
•
•
•
•
•
МОТИВАЦИЯ:
1. Современные представления о природе источника
генерации геомагнитного поля (ГМП) базируются на
общепринятой модели магнитного динамо.
2. Эта модель не объясняет ни одного из известных свойств
геомагнитного поля, таких как: инверсии, экскурсы и
джерки, западный дрейф ГМП, дрейф полюсов и т.д.
3. Модель ГМП находится в противоречии с известными
данными по электропроводности и вязкости вещества
внешнего ядра Земли.
4. Модель динамо не находит объяснения существования
(или отсутствия) магнитных полей на планетах и спутниках,
в частности, отсутствия современного магнитного поля на
Луне и Марсе и наличия его в прошлом.
5. Следовательно, - необходима разработка принципиально
новой феноменологической и, на её базе, - численной
модели источника генерации ГМП.
• Астрофизики отказались от модели “холодной” стационарной
Вселенной в пользу “горячей” и расширяющейся. Вслед за ними,
казалось бы, должны последовать геологи и геофизики, признав
модель “горячей” и расширяющейся Земли.
ОСНОВНАЯ ИДЕЯ:
• РАССМАТРИВАЕМАЯ МОДЕЛЬ ИСТОЧНИКА ГЕНЕРАЦИИ ГМП
БАЗИРУЕТСЯ НА ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВОЙ МОДЕЛИ «ГОРЯЧЕЙ»
ЗЕМЛИ.
• В ОТЛИЧИЕ ОТ ОБЩЕПРИЗНАННОЙ МОДЕЛИ Т.Н. «ХОЛОДНОЙ»
ЗЕМЛИ, СОГЛАСНО КОТОРОЙ КАЖДАЯ ПЛАНЕТА И СПУТНИК
ИМЕЛИ СВОЮ СОБСТВЕННУЮ ИСТОРИЮ РОЖДЕНИЯ И
ЭВОЛЮЦИИ, «ГОРЯЧАЯ» МОДЕЛЬ ПРЕДПОЛАГАЕТ НАЛИЧИЕ
ЕДИНОГО МЕХАНИЗМА БЫСТРОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВСЕЙ
СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ: СОЛНЦА, ПЛАНЕТ И ИХ СПУТНИКОВ.
• ПОСЛЕДНИЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ, ПОЛУЧЕННЫЕ ПРИ
ИЗУЧЕНИИ ПЛАНЕТНЫХ СИСТЕМ ДРУГИХ ЗВЕЗД НА
ВНЕАТМОСФЕРНЫХ ТЕЛЕСКОПАХ ХАББЛ И СПИТЦЕР–
ПОДТВЕРЖДАЮТ НАШУ МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ПЛАНЕТ, А,
ЗНАЧИТ, И МОДЕЛЬ ГОРЯЧЕЙ ЗЕМЛИ.
ПАРАМЕТРЫ ГОРЯЧЕЙ ЗЕМЛИ:
МОДЕЛЬ ГОРЯЧЕЙ, РАСШИРЯЮЩЕЙСЯ
ЗЕМЛИ
МОДЕЛЬ ГОРЯЧЕЙ ЗЕМЛИ
Этапы эволюции планет и Луны, время в млрд. лет.
МОДЕЛЬ ДИПОЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ГМП
• Модель генерации основного диполя ГМП – а;
• Точки – переменная часть Н компоненты в плоскости экватора.
Разложение по sin-функциям: 1 – первая и 2 – вторая гармоники -b.
• Сечение F-слоя - с.
•
•
•
•
•
•
Слева - палеомагнитная
шкала.
Справа - наша модель
изменений полярности
поля.
• Токовые системы в F-слое в случае прямой (N) и обратной (R)
полярности МПЗ
ГЛОБАЛЬНЫЕ МАГНИТНЫЕ АНОМАЛИИ
ДРЕЙФ МАГНИТНЫХ ПОЛЮСОВ
• Склонение и наклонение на обсерваториях Лондона и Бостона
(слева). Пути дрейфа магнитного полюса во время инверсий, 1-4
ГМА (справа).
• Схема дрейфа СМП (слева – направо), начиная с 1831 г. Точка
поворота – 1860
• Скорость дрейфа магнитного полюса:
V = dL/dt = (dH/dt) / (dH/dL),
• dH/dt – вековая вариация Н-компоненты ГМП
• dH/dL – градиент поля.
• Сравнение скоростей дрейфа СМП и ЮМП:
• В регионе СМП: dH/dt ≈ 40 – 50 nT/год; dH/dL ≈ 1nT/км.
• В регионе ЮМП: dH/dt ≈ 30 – 40 nT/год; dH/dL ≈ 10 nT/км.
Отсюда VСМП > VЮМП  в 10 раз.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ИСТОЧНИКА
ГЕНЕРАЦИИ ГМП
Численное моделирование ГМП как суммы центрального
диполя и 4-х ГМА (параметры диполей справа).
Центральный диполь без ГМА – б.
ВЫВОДЫ:
Феноменологическая модель источника генерации
геомагнитного поля и, построенная на её основе, модель
дрейфа магнитных полюсов, - находят логическое
объяснение практически всем особенностям ГМП.
Численные модели источника ГМП включающие основной
диполь и радиальные диполи – ГМА, позволяют получить
хорошее совпадение пространственной структуры
синтезированного поля с истинным. Однако, для
окончательного выбора параметров диполей, необходимо
провести сравнение предложенных численных моделей с
такими особенностями ГМП как: инверсии, экскурсы,
джерки, западный дрейф и дрейф полюсов. Наилучшее
совпадение модели с оригиналом позволит выбрать
наиболее оптимальный вариант.