Северный магнитный полюс , также известный как северный магнитный полюс , представляет собой точку на поверхности северного полушария Земли, в которой магнитное поле планеты направлено вертикально вниз (другими словами, если стрелке магнитного компаса позволить вращаться в трех измерениях, он будет направлен прямо вниз). Это происходит только в одном месте — недалеко от географического северного полюса (но в стороне от него) . Северный геомагнитный полюс — это северный антиподный полюс идеальной дипольной модели магнитного поля Земли , которая наиболее точно соответствует модели фактического магнитного поля Земли.
Северный магнитный полюс перемещается с течением времени в соответствии с магнитными изменениями и удлинением лепестка потока [2] во внешнем ядре Земли . [3] В 2001 году Геологическая служба Канады определила, что он находится к западу от острова Элсмир на севере Канады на координатах 81 ° 18'N 110 ° 48'W / 81,300 ° N 110,800 ° W / 81,300; -110,800 (Северный магнитный полюс, 2001 г.) . [4] Он был расположен на 83 ° 06'N 117 ° 48' W / 83,100 ° N 117,800 ° W / 83,100; -117,800 (Северный магнитный полюс, оценка 2005 г.) в 2005 году. В 2009 году, все еще находясь в пределах канадской Арктики на 84 ° 54'N 131 ° 00'W / 84,900 ° N 131,000 ° W / 84,900; -131 000 (Северный магнитный полюс, 2009 г.) , [5] он двигался в сторону России со скоростью от 55 до 60 км (от 34 до 37 миль) в год. [6] В 2013 году расстояние между северным магнитным полюсом и географическим северным полюсом составляло примерно 800 километров (500 миль). [7] По прогнозам, по состоянию на 2021 год полюс переместится за пределы канадской Арктики на 86 ° 24'00 ″ с.ш., 156 ° 47'10 ″ в.д. / 86,400 ° с.ш., 156,786 ° в.д. / 86,400; 156,786 (Северный магнитный полюс, оценка 2021 г.) . [8] [5]
Его аналогом в южном полушарии является южный магнитный полюс . Поскольку магнитное поле Земли не совсем симметрично, северный и южный магнитные полюса не являются антиподами , а это означает, что прямая линия, проведенная от одного к другому, не проходит через геометрический центр Земли.
Северный и южный магнитные полюса Земли также известны как полюса магнитного падения , что связано с вертикальным «падением» силовых линий магнитного поля в этих точках. [9]
Все магниты имеют два полюса, где линии магнитного потока входят в один полюс и выходят из другого полюса. По аналогии с магнитным полем Земли их называют «северным» и «южным» полюсами магнита. Полюс магнита, ищущий север, имел обозначение севера в соответствии с его использованием в ранних компасах . Поскольку противоположные полюса притягиваются, это означает, что в качестве физического магнита северный магнитный полюс Земли фактически находится в южном полушарии. [11] [12]
Направление линий магнитного поля определяется таким образом, что линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный полюс магнита.
Ранние европейские мореплаватели, картографы и учёные полагали, что стрелки компаса притягивались к гипотетическому «магнитному острову» где-то на крайнем севере (см. Рупес Нигра ), или к Полярной звезде , полярной звезде . [13] Идея о том, что сама Земля действует как гигантский магнит, была впервые предложена в 1600 году английским врачом и натурфилософом Уильямом Гилбертом . Он также был первым, кто определил северный магнитный полюс как точку, где магнитное поле Земли направлено вертикально вниз. Это нынешнее определение, хотя прошло несколько сотен лет, прежде чем природа магнитного поля Земли была понята с современной точностью. [13]
Первую группу, достигшую северного магнитного полюса, возглавил Джеймс Кларк Росс , который нашел его у мыса Аделаида на полуострове Бутия 1 июня 1831 года во время службы во второй арктической экспедиции своего дяди, сэра Джона Росса . Роальд Амундсен обнаружил северный магнитный полюс в несколько другом месте в 1903 году. Третье наблюдение было сделано учеными канадского правительства Полом Серсоном и Джеком Кларком из Астрофизической обсерватории Доминиона , которые нашли полюс у озера Аллен на острове Принца Уэльского в 1947 году. [14]
В начале « холодной войны » военное министерство США осознало необходимость комплексного исследования североамериканской Арктики и попросило армию США выполнить эту задачу. В 1946 году недавно сформированному Стратегическому авиационному командованию армейских ВВС было дано задание исследовать всю территорию Северного Ледовитого океана . Исследование проводилось 46-й (позже переименованной в 72-ю) фоторазведывательной эскадрильей и сообщалось о секретной совершенно секретной миссии под названием «Проект Нанук» . Этот проект, в свою очередь, был разделен на множество отдельных, но одинаково классифицированных проектов, одним из которых был проект «Полярная звезда», который представлял собой радиолокационное, фотографическое ( триметрогонные , или трехугольные, камеры) и визуальное исследование всего Канадского архипелага . Для сопровождения каждого полета был назначен канадский офицер-наблюдатель.
Фрэнк О. Кляйн, директор проекта, заметил, что феррозондовый компас вел себя не так хаотично, как ожидалось — он колебался не более чем на 1-2 градуса на большей части региона — и начал изучать северный земной магнетизм. [15] [16] При сотрудничестве со многими товарищами по его эскадрилье в получении многих сотен статистических данных были получены поразительные результаты: центр северного магнитного полюса находился на острове Принца Уэльского примерно в 400 км (250 миль) к северо-северо-западу. Позиций, определенных Амундсеном и Россом, а полюс падения не был точкой, а занимал эллиптическую область с фокусами на расстоянии около 400 км (250 миль) друг от друга на полуострове Бутия и острове Батерст . Кляйн назвал эти два фокуса локальными полюсами из-за их важности для навигации в чрезвычайных ситуациях при использовании процедуры «наведения». [ нужны разъяснения ] Примерно через три месяца после официального сообщения о результатах Кляйна на архипелаг была отправлена канадская наземная экспедиция, чтобы определить положение магнитного полюса. Р. Гленн Мэдилл, руководитель отдела земного магнетизма Министерства горнодобывающей промышленности и ресурсов Канады, писал лейтенанту Кляйну 21 июля 1948 года:
… мы согласны в одном вопросе: это наличие того, что мы можем назвать главным магнитным полюсом на северо-западе острова Принца Уэльского. В качестве чисто предварительного значения я принял координаты 73° северной широты и 100° западной долготы. Ваши значения 73°15' с.ш. и 99°45' з.д. прекрасно согласуются, и я предлагаю вам во что бы то ни стало использовать это значение.
- Р. Гленн Мэдилл [15]
(Позиции находились на расстоянии менее 30 км (20 миль) друг от друга.)
С тех пор канадское правительство провело несколько измерений, которые показывают, что северный магнитный полюс постоянно перемещается на северо-запад. В 2001 году экспедиция обнаружила полюс на координатах 81 ° 18' с.ш., 110 ° 48' з.д. / 81,300 ° с.ш., 110,800 ° з.д. / 81,300; -110,800 (Северный магнитный полюс, 2001 г.) .
В 2007 году последнее исследование обнаружило полюс на координатах 83 ° 57'00 ″ с.ш., 120 ° 43'12 ″ з.д. / 83,95000 ° с.ш., 120,72000 ° з.д. / 83,95000; -120,72000 (Местоположение Северного магнитного полюса, 2007 г.) . [17] В течение 20-го века он переместился на 1100 км (680 миль), а с 1970 года скорость его движения увеличилась с 9 до 52 км (от 5,6 до 32,3 миль) в год (в среднем за 2001–2007 годы; см. Также полярный дрейф ). Участники экспедиции 2007 года по обнаружению северного магнитного полюса писали, что такие экспедиции стали логистически трудными, поскольку полюс удаляется все дальше от населенных пунктов. Они ожидают, что в будущем положение магнитного полюса будет получаться по спутниковым данным, а не по наземным исследованиям. [17]
Это общее движение является дополнением к дневным или суточным вариациям, при которых северный магнитный полюс описывает неровный эллипс с максимальным отклонением 80 км (50 миль) от своего среднего положения. [18] Этот эффект обусловлен возмущениями геомагнитного поля заряженными частицами Солнца.
По состоянию на начало 2019 года северный магнитный полюс перемещается из Канады в сторону Сибири со скоростью примерно 55 км (34 мили) в год. [19]
Первая группа новичков, достигшая северного магнитного полюса, сделала это в 1996 году под руководством Дэвида Хемплемана-Адамса . В его состав вошли первая британка Сью Стокдейл и первая шведка, достигшая полюса. [20] [21] [22] Команда также успешно отследила местоположение Северного магнитного полюса по поручению Оттавского университета и подтвердила его местоположение с помощью магнитометра и теодолита на координате 78°35′42″ с.ш. 104°11′54°. ″W / 78,59500 ° с.ш. 104,19833 ° з.д. / 78,59500; -104,19833 (Северный магнитный полюс, 1996 г.) . [23] [24]
Полярная гонка представляла собой соревнование, проводившееся два раза в год с 2003 по 2011 год. Оно проходило между населенным пунктом Резолют на берегу залива Резолют в Нунавуте на севере Канады и местом расположения северного магнитного полюса в 1996 году на координате 78°35′42. ″N 104 ° 11′54″ з.д. / 78,59500 ° с.ш. 104,19833 ° з.д. / 78,59500; -104,19833 (Северный магнитный полюс, 1996 г.) , также на севере Канады.
25 июля 2007 года на канале BBC Two в Соединенном Королевстве транслировался выпуск Top Gear: Polar Special , в котором Джереми Кларксон , Джеймс Мэй , а также их группа поддержки и операторов заявили, что они были первыми людьми в истории, достигшими места, где в 1996 году Северный магнитный полюс на севере Канады на машине. [25] [ нужен лучший источник ] Обратите внимание, что они не достигли фактического северного магнитного полюса, который в то время (2007 г.) сместился на несколько сотен километров дальше на север по сравнению с положением 1996 года. [10] [ не удалось проверить ]
Исторически магнитный компас был важным инструментом навигации . Хотя они были широко заменены системами глобального позиционирования , многие самолеты и корабли все еще имеют их, а также обычные лодочники и туристы. [26]
Направление, в котором указывает стрелка компаса, называется магнитным севером. В общем, это не совсем то направление северного магнитного полюса (или любого другого постоянного места). Вместо этого компас ориентируется на местное геомагнитное поле, которое сложным образом меняется как на поверхности Земли, так и во времени. Местная угловая разница между магнитным севером и истинным севером называется магнитным склонением . Большинство систем координат карт основаны на истинном севере, а магнитное склонение часто указывается в легендах карт, чтобы можно было определить направление истинного севера с севера, указанного компасом. [27]
В Северной Америке линия нулевого склонения ( агоническая линия ) проходит от северного магнитного полюса вниз через озеро Верхнее и на юг в Мексиканский залив (см. рисунок). В этом отношении истинный север аналогичен магнитному северу. К западу от агонической линии компас даст показания к востоку от истинного севера, и по соглашению магнитное склонение будет положительным. И наоборот, к востоку от агонической линии компас будет указывать на запад от истинного севера, и склонение будет отрицательным. [28]
В качестве приближения первого порядка магнитное поле Земли можно смоделировать как простой диполь (например, стержневой магнит), наклоненный примерно на 10 ° по отношению к оси вращения Земли (которая определяет географический северный и географический южный полюса) и с центром в центре Земли. . Северный и южный геомагнитные полюса являются противоположными точками , где ось этого теоретического диполя пересекает поверхность Земли. Если бы магнитное поле Земли было идеальным диполем, то силовые линии на геомагнитных полюсах были бы вертикальными и совпадали бы с магнитными полюсами. Однако приближение несовершенно, поэтому магнитный и геомагнитный полюса лежат на некотором расстоянии друг от друга. [29]
Подобно северному магнитному полюсу, северный геомагнитный полюс притягивает северный полюс стержневого магнита и поэтому в физическом смысле фактически является южным магнитным полюсом. Это центр области магнитосферы, в которой можно увидеть северное сияние . По состоянию на 2015 год он находился примерно на 80 ° 22'12 "N 72 ° 37'12" W / 80,37000 ° N 72,62000 ° W / 80,37000; -72,62000 (Северный геомагнитный полюс , оценка 2005 г.) над островом Элсмир , Канада [29] , но сейчас он дрейфует от Северной Америки к Сибири.
За время существования Земли ориентация магнитного поля Земли менялась много раз: магнитный север становился магнитным югом и наоборот – событие, известное как геомагнитная инверсия . Свидетельства инверсии геомагнитного поля можно увидеть на срединно-океанических хребтах , где тектонические плиты расходятся и морское дно заполняется магмой . Когда магма просачивается из мантии , охлаждается и затвердевает в магматическую породу, на ней сохраняется запись направления магнитного поля в момент охлаждения магмы. [30]
