2. Аеромагнітометри
2.1. Коротка характеристика магнітного поля Землі
Виявлення деяких об'єктів, прихованих від спостерігача шаром води або землі, можливе за допомогою засобів магнітометричної розвідки. Робота цих засобів заснована на вимірюванні аномалій магнітного поля Землі, що виникають при внесенні в магнітне поле феромагнітних мас.
В першому наближенні магнітне поле Землі є полем кулі (рис. 5.8), намагніченої по осі, що відхиляється від осі обертання Землі на 11,5°.
Рис. 5.8. Магнітне поле Землі
Одиницею напруженості магнітного поля в системі СГС є ерстед (Е). Величина напруженості магнітного поля, рівна одному ерстеду, визначається в точці магнітного поля, де на одиницю магнітної маси діє сила в одну дину. В практиці магнітометрії користуються величиною в 105 разів меншою – гамма (γ). В системі СІ напруженість магнітного поля вимірюється в амперах на метр (A/м). Ці одиниці пов'язані між собою співвідношенням:
Напруженість магнітного поля є векторною величиною, тому для будь-якої точки простору необхідно вказувати три проекції напруженості на координатні осі.
Магнітне
поле Землі в кожній точці характеризується
вектором напруженості
(рис. 5.9) або його складовими в системі
координат, пов'язаній із Землею.
Рис. 5.9. Елементи земного магнетизму
Замість напруженості іноді користуються її горизонтальною складовою або складовими X (північною), У (східною) і Z (вертикальною), направленими уздовж осей прямокутної системи координат. Ця система орієнтована в просторі так, що вісь x направлена уздовж географічного меридіана, вісь у – уздовж паралелі, а вісь z – по вертикалі.
Вертикальна площина Z0H, в якій лежить вектор, називається площиною магнітного меридіана, а кут між магнітними меридіаном і віссю x називається магнітним відмінюванням Δ. Відмінювання Δ позитивне, якщо вектор відхиляється від півночі на схід, і негативне, якщо він відхиляється на захід.
Кут, утворений горизонтальною площиною x0y і напрямом повного вектора напруженості , називається магнітним нахилом θ, який вважається позитивним, якщо вектор направлений вниз, що має місце в північній півкулі.
Між елементами земного магнетизму існують залежності:
-
X = H cosΔ;
H2 = X2 + Y2;
Y = H sinΔ;
T2 = H2 + Z2;
Z = H tgθ;
T = H secθ = Z cosecθ;
tgΔ = Y/X.
Елементи земного магнетизму не постійні в часі. Їх зміни, звані варіаціями, діляться на два типи: повільні (вікові) і швидкі (періодичні). Тому магнітне поле, яке спостерігається, прийнято підрозділяти на дві частини – головне магнітне поле і змінне магнітне поле, обумовлене швидкоплинними варіаціями.
Повний вектор напруженості магнітного поля в даній точці рівний:
,
де M – магнітний момент Землі;
R – радіус Землі;
φ – широта.
Обчислене значення вектора напруженості для екватора складає 0,33Е. З наближенням до полюса його величина зростає до 0,8Е.
Значення вектора напруженості, які спостерігаються, в більшості випадків відрізняються від обчислюваних, що пояснюється неоднорідністю будови земної кулі і різною намагніченістю окремих ділянок земної кори.
Відхилення магнітного поля від нормального значення для даної місцевості називається магнітною аномалією. Магнітні аномалії мають місце в районах природних покладів феромагнітних мас, а також поблизу об'єктів, що володіють високою магнітною сприйнятливістю (підземні заводи, підводні човни, кораблі, міни і ін.).