Устойчивые вариации
Устойчивые вариации продолжаются без перерыва в течение нескольких часов и характеризуются плавными незакономерными изменениями видимых амплитуд и периодов. Чаще всего наблюдаются устойчивые вариации с периодом 15–60 сек. (рис. 10).
а б
Рис. 10. Распределение устойчивых вариаций электромагнитного поля Земли по периодам.
а – Западная Сибирь, лето 1956 г.; б – Латвия, лето 1954 г.
Цуги вариаций
Под цугами вариаций понимаются отдельные серии импульсов, разделенные длительными перерывами (рис. 11). Каждая серия обычно содержит от двух до десяти импульсов. Для цугов характерно быстрое нарастание и затем быстрое затухание видимых амплитуд. Периоды импульсов, составляющих цуги вариаций, в большинстве случаев попадают в интервал 40–80 сек.
Среднепериодные вариации возникают, как правило, изо дня вдень. Периоды затишья, когда видимая амплитуда среднепериодных вариаций поля ТТ становится очень малой, наблюдаются сравнительно редко и длятся недолго (3–5 дней в месяц).
Рис. 11. Цуги вариаций геомагнитного поля;
Алма-Ата, 19 августа 1951 г., время мировое
(по В. А. Троицкой [54]).
В остальное же время видимая амплитуда среднепериодных вариаций поля ТТ колеблется от 3–10 мв/км в районах с неглубоким залеганием непроводящего фундамента до 0,5–1 мв/км в районах с мощной проводящей толщей, перекрывающей породы фундамента. уточный ход среднепериодных вариаций изучен еще недостаточно. На рис. 12 приведены в виде примера записи теллурических токов в обсерваториях Европы, Африки и Америки [55]. Как видим, на всех записях выделяются синхронные цуги вариаций, приуроченные к одним и тем же моментам мирового времени (московское время на 3 часа опережает мировое). На рис. 13 дано распределение устойчивых вариаций и цугов вариаций по часам мировых суток. Диаграмма составлена по результатам наблюдений, производившихся в течение 1950–1953 гг. в Средней Азии. Анализ этой диаграммы показывает, что устойчивые вариации и цуги вариаций имеют различный суточный ход и, как правило, сменяют друг друга. Устойчивые вариации обычно наблюдаются в интервале 0–12 час. мирового времени и только частично захватывают интервал 20–24 часа. Чаще всего устойчивые вариации отмечаются между 1–9 часами. Цуги вариаций в большинстве случаев возникают между 12 и 24 часами. Максимальная вероятность возникновения цугов вариаций приходится на вечерние часы (между 15 и 21 часами). Такие же результаты в мировом времени были получены в других района^ СССР (Шацк, Иркутск, Маточкин Шар). Эти факты позволили В. А. Троицкой говорить о том, что среднепериодные вариации того или иного типа начинаются одновременно на всем земном шаре.
Рис. 12. Среднепериодные вариации поля ТТ на станциях
Европы, Африки и Америки 24 февраля 1952 г., время
мировое (по В. А. Троицкой [55]).
Иной точки зрения придерживается Н. П. Бенькова, в работах которой суточный ход среднепериодных вариаций связывается преимущественно с местным временем [10]. Указания на связь среднепериодных вариаций с местным временем мы находим и в работах других авторов, например в [71].
Годовой ход среднепериодных вариаций изображен на рис. 14. 
Заслуживает внимания еще одно свойство среднепериодных вариаций поля ТТ [63]. Если в тех или иных географических пунктах построить векторы вариаций для синхронных интервалов времени, то полученные векторные диаграммы будут характеризоваться либо преимущественно одинаковым, либо преимущественно разным направлением вращения векторов. Первый случай чаще всего наблюдается в сравнительно близких пунктах и, вероятно, обусловлен их расположением в пределах одного токового вихря. Изменение же направления вращения векторов происходит тогда, когда пункты наблюдения значительно удалены друг от друга и, по-видимому, относятся к различным токовым вихрям. Пример векторных диаграмм с изменением направления вращения векторов дан на рис. 15. Здесь, плоскость земного экватора является плоскостью симметрии поля.
Наиболее интересной с практической точки зрения является зависимость среднепериодной части поля ТТ от электрических свойств верхних слоев земной коры.
Рис. 15. Диаграммы синхронных векторов вариаций.
I, III – меридиональные составляющие Е, II, IV – широтные
составляющие Е (по Леонардону [63]).
1,2,3,4 и т. д. - синхронные промежутки времени и соответствующие им векторы вариации.
Если в пределах небольшого участка, достаточно малого по сравнению с размерами Земли, горные породы залегают горизонтально, а их сопротивление практически не меняется, то поле ТТ на этом участке в каждый данный момент времени повсеместно сохраняет одинаковую величину и одинаковое направление. Иная картина наблюдается в районах, характеризующихся изменениями геоэлектрического разреза. Здесь в каждый данный момент времени поле ТТ при переходе от точки к точке может изменяться как по величине, так и по направлению. Эти изменения, связанные с особенностями геологического строения исследуемого района, называют аномалиями поля ТТ или теллурическими аномалиями.
Строение земной коры оказывает заметное влияние и на характер поляризации поля ТТ. В прибортовых частях крупных осадочных бассейнов бычно отмечается устойчивая линейная поляризация поля ТТ.
Рис. 16. Возмущение поля ТТ типа бухты; Тюмень, 13 сентября 1957 г., время мировое.
В центральных частях таких бассейнов, где фундамент погружен на значительную глубину, преобладает нелинейная поляризация поля ТТ. Подобные явления типичны, в частности, для Днепровско-Донецкой впадины и Западно-Сибирской низменности.
Рис. 17. Пульсации на фоне среднепериодных вариаций поля ТТ.
1 – широтная составляющая Е; 2 – меридиональная составляющая Е; Тюмень, 27 июля 1957 г., 12 ч. 31 м., время мировое.
Наряду со среднепериодными вариациями наблюдаются и другие типы возмущений электромагнитного поля Земли [54]. Это так называемые бухты, одиночные импульсы большой амплитуды с периодом порядка нескольких десятков минут (рис. 16), и пульсации, высокочастотные вариации с периодом, от 1–2 сек. до сотых и тысячных долей секунды. Бухты обычно наблюдаются близко к местной полуночи и часто сопровождаются цугами среднепериодных вариаций. К цугам вариаций иногда присоединяются двухсекундные пульсации, развивающиеся на фоне среднепериодных импульсов (рис. 17). Пульсации более высокой частоты изучены слабо и наблюдаются, по-видимому, не повсеместно. Значительной амплитуды высокочастотные пульсации достигают в районах с повышенной ионизацией воздуха, например в Ферганской долине (рис. 18).
Рис. 18. высокочастотные пульсации широтной составляющей поля ТТ;
1948 г., Фергана.
Механизм взаимодействия различных геофизических и гелиофизических факторов, вызывающих среднепериодные вариации электромагнитного поля Земли, во многом еще не ясен. Тем не менее рассмотренные здесь закономерности позволяют наметить основные причинные связи, управляющие этим многообразным процессом, и нарисовать общую карину явления, в которой главная роль отводится потокам заряженных частиц, посылаемых Солнцем [54]. Фокусируемые постоянным магнитным полем Земли, потоки заряженных частиц нарушают электромагнитное равновесие ионосферы и возбуждают колебания ионизированных газов. В ионосфере возникают сложные токовые системы, излучающие электромагнитные волны. Эти электромагнитные волны и воспринимаются земным наблюдателем в виде вариаций геомагнитного поля и поля теллурических токов.
В этой гипотезе переменное электромагнитное поле Земли связано с тремя основными факторами: солнечной активностью, состоянием ионосферы, ориентацией магнитной оси Земли относительно Солнца.
Первый фактор определяет, по-видимому, общую интенсивность среднепериодных вариаций электромагнитного поля Земли. Влияние второго и третьего факторов сказывается в особенностях расположения токовых вихрей на земном шаре и закономерностях суточного и годового хода среднепериодных вариаций.
|
