Preview

Известия высших учебных заведений. Нефть и газ

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Термоэлектрическая модель магнитного поля Земли

https://doi.org/10.31660/0445-0108-2021-2-39-52

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрен вариант термоэлектрической модели дипольного магнитного поля Земли. Ее основой являются присутствующие в ядре планеты геотермоэлектрические токи. Последние циклически изменяют свое направление, что со временем приводит либо к потеплению на Земле, если их движение направлено в сторону земной коры, либо к похолоданию — при движении в сторону внутреннего ядра. При каждой смене направления движения термотоков одновременно происходят инверсии полюсов магнитного поля Земли (МПЗ). Процесс инверсии мгновенный (в масштабах планетарного времени) и не является результатом постепенного разворота на 180° земной магнитной оси. В моменты инверсий термотоков в ядре суммарное геомагнитное поле уменьшается до уровня 4,6·10-6 Тл, постоянно поддерживаемого термотоками полупроводящих пород нижней мантии. Рассмотренный вариант термоэлектрической модели МПЗ может оказаться перспективным для изучения магнитных полей планет Солнечной системы.

Об авторах

А. Н. Дмитриев
Тюменский индустриальный университет
Россия

Дмитриев Аркадий Николаевич, д. г.-м. н., профессор кафедры прикладной геофизики

Тюмень



Ю. В. Пахаруков
Тюменский индустриальный университет
Россия

Пахаруков Юрий Вавилович, д. ф.-м. н., профессор кафедры физики, методов контроля и диагностики

Тюмень



Список литературы

1. Rikitake, T. Electromagnetism and the Earth's interior / T. Rikitake. − Amsterdam − London − New York, Elsevier Publishing Company, 1966. − 308 p. − Текст : непосредственный.

2. An iterative study of time independent induction effects in magnetohydrodynamics / M. Bourgoin, P. Odier, J.-F. Pinton, Y. Ricard. − DOI 10.1063/1.1739401. − Текст : непосредственный // Physics of Fluids. − 2004. − Vol. 16, Issue 7. − P. 2529−2547.

3. Electromagnetic induction in non-uniform domains / A. Giesecke, C. Nore, F. Stefani [et al.]. − DOI 10.1080/03091929.2010.507202. − Текст : непосредственный // Geophysical & Astrophysical Fluid Dynamics. − 2010. − Vol. 104, Issue 5−6. − P. 505−529.

4. The Riga dynamo experiment / A. Gailitis, O. Lielausis, E. Platacis, G. Gerbeth, F. Stefani. − DOI 10.1023/A:1024851818821. − Текст : непосредственный // Surveys in Geophysics. − 2003. − Vol. 24. − P. 247–267.

5. Laboratory Dynamo Experiments / G. Verhille, N. Plihon, M. Bourgoin [et al.]. − DOI 10.1007/s11214-009-9546-1. − Текст : непосредственный // Space Science Reviews. − 2010. − Vol. 152, Issue 1−4. − P. 543–564.

6. Соколов, Д. Д. Динамо : на пути от астрофизических моделей к лабораторному эксперименту / Д. Д. Соколов, Р. А. Степанов, П. Г. Фрик. − DOI 10.3367/UFNr.0184.201403g.0313. – Текст : непосредственный // Успехи физических наук. – 2014. – Т. 184, № 3. – С. 313–335.

7. Alfven, H. Electric currents in cosmic plasma / H. Alfven. – DOI 10.1029/RG015i003p00271. – Текст : непосредственный // Reviews of Geophysics. – 1977. – Vol. 15, Issue 3. – P. 271–284.

8. Зельдович, Я. Б. Гидромагнитное динамо как источник планетарного, солнечного и галактического магнетизма / Я. Б. Зельдович, А. А. Рузмайкин. – DOI 10.3367/UFNr.0152.198706c.0263. – Текст : непосредственный // Успехи физических наук. – 1987. – Т. 152, Вып. 6. – С. 263–284.

9. First principles calculations on the diffusivity and viscosity of liquid Fe-S at experimentally accessible conditions / L. Vocadlo, D. Alfe, G. D. Price, M. J. Gillan. – DOI 10.1016/s0031-9201(00)00151-5. – Текст : непосредственный // Physics of the Earth and Planetary Interiors. – 2000. – Vol. 120, Issue 1–2. – P. 145–152.

10. Минеев, В. Н. Об измерении вязкости расплавов металлов при высоких давлениях и расчетах вязкости применительно к ядру Земли / В. Н. Минеев, А. И. Фунтиков. – Текст : непосредственный // Успехи физических наук. – 2004. – Т. 174, № 7. – С. 727–742.

11. Фунтиков, А. И. Об измерениях вязкости жидких железа и его соединений с серой при высоких давлениях и состоянии ядра Земли / А. И. Фунтиков. – Текст : непосредственный // Физика экстремальных состояний вещества – 2004 : [сборник] / Под редакцией В. Е. Фортова, В. П. Ефремова и др. – Черноголовка, 2004. – С. 18–19.

12. Бражкин, В. В. Универсальный рост вязкости металлических расплавов в мегабарном диапазоне давлений : стеклообразное состояние внутреннего ядра Земли / В. В. Бражкин, А. Г. Ляпин. – DOI 10.3367/ufnr.0170.200005c.0535. – Текст : непосредственный // Успехи физических наук. – 2000. – Т. 170, № 5. – С. 535–551.

13. Смайли, Д. Е. Прямые наблюдения вязкости внешнего ядра Земли и экстраполяция измерений вязкости жидкого железа / Д. Е. Смайли, В. В. Бражкин, А. Палмер. – Текст : непосредственный // Успехи физических наук. – 2009. – Т. 179, № 1. – С. 91–105.

14. Бурмин, В. Ю. Скорость распространения продольных сейсмических волн в мантии Земли / В. Ю. Бурмин. – Текст : непосредственный // Физика земли. – 2004. – № 8. – С. 34–40.

15. Бурмин, В. Ю. Вязкость земного ядра по сейсмическим данным / В. Ю. Бурмин. – Текст : непосредственный // Доклады академии наук. – 2008. – Т. 418, № 6. – С. 825–828.

16. Пасынок, С. Л. Свободные колебания внутреннего ядра Земли для неравновесной модели Земли / С. Л. Пасынок. – Текст : непосредственный // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика, Астрономия. – 1997. – № 4. – С. 43–46.

17. Долгинов, А. З. О происхождении магнитных полей Земли и небесных тел / А. З. Долгинов. – DOI 10.3367/UFNr.0152.198706b.0231. – Текст : непосредственный // Успехи физических наук. – 1987. – Т. 152, Вып. 2. – С. 231–262.

18. Арсеньев, С. А. Теоретическое моделирование главного магнитного поля Земли и планет / С. А. Арсеньев. – Текст : непосредственный // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. – 2015. – № 4–2. – С. 313–321.

19. Elsasser, W. M. On the origin of the Earth's magnetic field / W. M. Elsasser. ‒ DOI 10.1103/PhysRev.55.489. ‒ Текст : непосредственный // Physical Review. ‒ 1939. ‒ Vol. 55, Issue 5. ‒ P. 489‒498.

20. Vestine, E. H. The Earth's core / E. H. Vestine. – Текст : непосредственный // Trans. Am. geophys. union. ‒ 1954. ‒ Vol. 35. ‒ Р. 63‒72.

21. Runcorn, S. K. The Earth's core / S. K. Runcorn. – DOI 10.1029/TR035i001p00049. – Текст : непосредственный // Transactions, American Geophysical Union. ‒ 1954. ‒ Vol. 35, Issue 1. ‒ Р. 49‒63.

22. Dmitriev, A. N. A New Look On the Nature of the Earth's Magnetic Field / A. N. Dmitriev. ‒ DOI 10.1088/1755-1315/44/2/022001. ‒ Текст : непосредственный // IOP Conference Series : Earth and Environmental Science. ‒ 2016. ‒ Vol. 44, Issue 2. ‒ P. [1‒5].

23. Дмитриев, А. Н. О возможной причине существования двух полюсов у природных поляризованных проводников / А. Н. Дмитриев. – Текст : непосредственный // Разведочная геофизика. – 1980. – Вып. 88. – С. 125–129.

24. Дмитриев, А. Н. Геолого-геофизические основы поисков электрически поляризованных объектов — нефтяных и рудных залежей (на примере Западной Сибири) / А. Н. Дмитриев. – Тюмень : Изд-во ТГУ. – 2007. – 226 с. – Текст : непосредственный.

25. Дмитриев, А. Н. Решение прямой и обратной задач на основе уточненной модели природы естественного электрического поля / А. Н. Дмитриев. – Текст : непосредственный // Геология и геофизика. – 2012. – Т. 53. № 6. – С. 797–812.

26. Калашников, С. Г. Электричество / С. Г. Калашников. – Москва : Наука, 1977. – 592 с. – Текст : непосредственный.

27. Савельев, И. В. Курс общей физики. Том II. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика / И. В. Савельев. – Москва : Наука, 1970. – 336 с. – Текст : непосредственный.

28. Жарков, В. Н. Внутреннее строение Земли и планет / В. Н. Жарков. – Москва : Наука, 1983. – 416 с. – Текст : непосредственный.

29. Магницкий, В. А. Внутреннее строение и физика Земли / В. А. Магницкий. – Москва : Наука, 2006. – 389 с.

30. Кузнецов, В. В. Физика Земли / В. В. Кузнецов. – Новосибирск, 2011. – 842 с. – Текст : непосредственный.

31. Uffen, R. J. A method of estimating the melting point gradient in the Earth's mantle / R. J. Uffen. – DOI 10.1029/TR033i006p00893. – Текст : непосредственный // Transactions, American Geophysical Union. – 1952. – Vol. 33, Issue 6. – Р. 893–896.

32. Tozer, D. C. The electrical properties of the Earth’s interior / D. C. Tozer. – DOI 10.1016/0079-1946(59)90010-2. – Текст : непосредственный // Physics and Chemistry of the Earth. – 1959. – Vol. 3. – P. 414–436.

33. Melting of Iron at Earth's Inner Core Boundary Based on Fast X-ray Diffraction / S. Anzellini, A. Dewaele, M. Mezouar [et al.]. – DOI 10.1126/science.1233514. – Текст : непосредственный // Science. – 2013. – Vol. 340, Issue 6131. – P. 464–466.

34. Loper, D. E. Structure of the core and lower mantle / D. E. Loper. – DOI 10.1016/S0065-2687(08)60243-5. – Текст : непосредственный // Advances in Geophysics. – 1984. – Vol. 26. – P. 1–34.

35. Лифшиц, И. М. Электронная теория металлов / И. М. Лифшиц, М. Я. Азбель, М. И. Каганов. – Москва : Наука, 1971. – 416 с. – Текст : непосредственный.

36. Матвеев, А. Н. Электричество и магнетизм / А. Н. Матвеев. – Москва : Высшая школа, 1983. – 464 с. – Текст : непосредственный.

37. Тюшев, А. Н. Курс лекций по физике. Часть 5. Квантовая физика / А. Н. Тюшев. – Новосибирск : СГГА, 2011. – 167 с. – Текст : непосредственный.

38. Павлов, П. В. Физика твердого тела : учебник / П. В. Павлов, А. Ф. Хохлов. – Москва : Высшая школа, 2000. – 494 с. – Текст : непосредственный.

39. Журавлев, В. А. Лекции по квантовой теории металлов / В. А. Журавлев. – Москва : Институт компьютерных исследований, 2002. – 240 с. – Текст : непосредственный.

40. Кузнецов, В. В. Введение в физику горячей Земли / В. В. Кузнецов ; отв. ред. А. В. Николаев ; Российская академия наук, Дальневосточное отделение, Институт космофизических исследований и распространения радиоволн. – Петропавловск-Камчатский : Изд-во Камчатского государственного ун-та им. Витуса Беринга, 2008. – 366 с. – Текст : непосредственный.

41. Бронштэйн, В. А. Планета Марс / В. А. Бронштэйн. – Москва : Наука, 1977. – 96 с. – Текст : непосредственный.


Для цитирования:


Дмитриев А.Н., Пахаруков Ю.В. Термоэлектрическая модель магнитного поля Земли. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2021;(2):39-52. https://doi.org/10.31660/0445-0108-2021-2-39-52

For citation:


Dmitriev A.N., Pakharukov Yu.V. Thermoelectric model of the Earth's magnetic field. Oil and Gas Studies. 2021;(2):39-52. (In Russ.) https://doi.org/10.31660/0445-0108-2021-2-39-52

Просмотров: 11


ISSN 0445-0108 (Print)