magnetizam Zemlje

magnetizam Zemlje, pojave koje nastaju pod utjecajem Zemljina magnetskoga polja. Magnetna igla, slobodno ovješena u svojem težištu, na Zemljinoj se površini namješta približno u smjer sjever–jug i priklonjena je prema horizontalnoj ravnini (magnetska inklinacija, I), što dokazuje da je Zemlja opkoljena magnetskim poljem. To je polje u određenoj točki definirano vektorom magnetske indukcije F, određivanje kojega uključuje određivanje iznosa (totalni intenzitet, T) i smjera toga vektora. Komponenta je vektora F u horizontalnoj ravnini horizontalni intenzitet, H, a u vertikalnoj je ravnini vertikalni intenzitet, Z. Horizontalni intenzitet razlaže se na komponentu X u smjeru geografskoga istoka i komponentu Y u smjeru geografskoga sjevera. Vertikalna je ravnina, položena vektorom F, magnetski meridijan te točke. On s geografskim meridijanom zatvara kut magnetsku deklinaciju, D. Veličine F, H, X, Y i Z izražavaju se u nanoteslama (1 nT = 10–9 T), a D i I u stupnjevima ili radijanima. Tih su 7 veličina elementi Zemljina magnetskoga polja. Tri neovisna elementa dovoljna su za određivanje vektora magnetske indukcije F. Ti se elementi mijenjaju vremenski i prostorno. Radi prostornog uspoređivanja njihovih vrijednosti, mjerenja na pojedinim točkama (magnetski premjer) svode se na isti vremenski trenutak (→ epoha). Tomu služe magnetometri, instrumenti na magnetskim opservatorijima koji neprekidno zapisuju bar tri neovisna elementa Zemljina magnetskoga polja (magnetogram).

Nanesu li se na geografsku kartu za svako mjerno mjesto elementi Zemljina magnetskoga polja, svedeni na istu epohu, te izvuku linije njihovih jednakih vrijednosti, dobiju se karte geomagnetskih elemenata: izogone spajaju jednake vrijednosti magnetske deklinacije (D); agona spaja vrijednosti D = 0°. Izogone se sijeku u oba geografska pola i u dva Zemljina magnetska pola. Izokline spajaju jednake vrijednosti magnetske inklinacije (I); izoklina I = 0° je aklina i ona je aklinički magnetski ekvator. Od akline prema sjevernome magnetskome polu I raste od 0° do 90°, a prema južnomu opada do –90°. Izodiname spajaju jednake vrijednosti intenziteta Zemljina magnetskoga polja: izodiname totalnoga, horizontalnog i vertikalnog intenziteta. Od magnetskih polova prema magnetskom ekvatoru totalni intenzitet (T) opada od približno 60 000 nT na oko 20 000 do 30 000 nT. Linije koje spajaju mjesta jednakih vremenskih promjena elemenata Zemljina magnetskoga polja kroz određeno vremensko razdoblje nazivaju se izopore.

C. F. Gauss dokazao je 1835. da se Zemljino magnetsko polje uz njezinu površinu sastoji od dvaju dijelova. Ishodište prvoga, znatno većega dijela nalazi se u Zemlji (unutarnje polje), a drugi, manji dio uzrokovan je električnim strujama u različitim slojevima atmosfere (vanjsko polje). Pretežan dio unutarnjega polja (99%) uzrokuju konvekcijska električna gibanja tekuće vanjske Zemljine jezgre (dubina 2900 do 5100 km), koja se polagano mijenjaju s vremenom, što uzrokuje sekularnu varijaciju Zemljina magnetskoga polja. Preostali dio (1%) uzrokuju magnetične stijene (do dubina 20 do 30 km) i električne struje u Zemljinoj kori. S porastom temperature s dubinom magnetičnost stijena slabi i na određenoj dubini, odnosno temperaturi (Curiejeva temperatura), iščezava. Vanjsko magnetsko polje u područjima magnetskoga ekvatora uza Zemljinu površinu iznosi do 200 nT, a u polarnim područjima oko 1000 nT. Izuzmu li se vremenske oluje (polje do 20 nT, kod munja i više), uzroci su nastanka toga polja u atmosferskim slojevima iznad 50 km (→ magnetosfera).

Kada bi Zemlja bila sama u svemiru, njezino bi se magnetsko polje, slabeći s visinom, protezalo bez granica. Međutim, zbog djelovanja Sunčeva magnetskoga polja i Sunčeva vjetra (elektroni i protoni brzine oko 1000 km/s, generirani Sunčevom aktivnošću), djelovanje Zemljina magnetskoga polja proteže se do magnetopauze, sloja debljine oko 100 km, koji se na strani prema Suncu (dan) nalazi na visini do 70 000 km, a na suprotnoj strani (noć) na više od 108 km. Međudjelovanje Sunčeva vjetra i magnetosfere osnovni je generator polarne svjetlosti, Van Allenovih pojasa, promjena ionizacije atmosfere i dr. U vremenskoj slici periodičnih promjena Zemljina vanjskoga polja nalaze sastavnice razdoblja od oko 11 godina (period promjena Sunčeve aktivnosti), 1 godine (godišnja varijacija), 27 dana (razdoblje Sunčeve rotacije) i 1 dan (dnevna varijacija). Intenzivne promjene Sunčeve aktivnosti, odnosno Sunčeva vjetra, dovode i do neperiodičnih promjena (→ geomagnetska oluja).

Istraživanja Zemljina magnnetskoga polja primjenjuju se za utvrđivanje rudnih i drugih ležišta u njezinoj kori (primijenjena geofizika) na osnovi anomalija Zemljina magnetskoga polja, izmjerenih na Zemljinoj površini, koje ta ležišta uzrokuju. Određivanje elemenata Zemljina magnetskoga polja pridonijelo je utvrđivanju značajki tektonike ploča, konvekcije u vanjskoj Zemljinoj jezgri i mnogo sporije konvekcije u njezinu plaštu. Sekularna varijacija Zemljina magnetskoga polja povezuje se s nepravilnostima rotacije Zemlje i sekularnim promjenama klime (malim odstupanjima do kojih dolazi u dugom vremenskom periodu; lat. saeculum: stoljeće), a primjenjuje se u navigaciji brodova i letjelica.

magnetizam Zemlje. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 17.12.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=38036>.