1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Геомагнетизм и аэрономия
  4. T. 63, № 3, 2023

Геомагнетизм и аэрономия, 2023, T. 63, № 3, стр. 366-390

Уточненная пространственно-временнáя модель поля ускорений главного магнитного поля на поверхности Земли и геомагнитные джерки

А. О. Симонян 1, *, М. В. Оганян 1, **

1 Институт геофизики и инженерной сейсмологии им. А.Г. Назарова НАН РА (ИГИС НАН РА)
Гюмри, Армения

* E-mail: anahit.iges@gmail.com
** E-mail: marine-0882@mail.ru

Поступила в редакцию 02.11.2022
После доработки 10.01.2023
Принята к публикации 26.01.2023

Аннотация

Построены уточненные пространственные сферические гармонические модели кусочно-постоянного поля вековых ускорений главного магнитного поля Земли, исходя из концепции о геомагнитных джерках. Проанализированы данные 189-и магнитных обсерваторий, оперирующих в течение расширенного периода исследований, полагая, что джерки являются признаками резких изменений магнитогидродинамических режимов квази-стационарного процесса генерации вековых вариаций магнитного поля в области спектра высоких частот. Проведен качественный и количественный анализ, показывающий устойчивость моделей настоящей генерации, их согласованность с исходными значениями ускорений, полученных из данных прямых обсерваторских наблюдений. По расширенному временнóму интервалу исследований уточнено время появления джерков, выявлено, что в масштабе всей Земли они имеют квази-десятилетнюю частоту повторяемости, через которую можно оценить временнýю протяженность отдельных режимов стационарного эволюционирования глобального магнитного поля ядра Земли. Анализом результатов сферического гармонического моделирования по картам глобального поля постоянных ускорений доказана внутриземная природа источников всех выявленных джерков, а также особенности их морфологических структур и степень распространенности на поверхности Земли.

Список литературы

  1. − Брагинский С.И. Магнитогидродинамические крутильные колебания в земном ядре и вариации длины суток. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 10. № 1. С. 3–12. 1970.

  2. − Брагинский С.И., Фишман В. М. Экранирование магнитного поля в мантии при электропроводности, сосредоточенной вблизи границы с ядром. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 17. № 5. С. 907–915. 1977.

  3. − Брагинский С.И. Аналитическое описание вековых вариаций геомагнитного поля и скорости вращения Земли. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 22. № 1. С. 115– 122. 1982.

  4. − Головков В.П., Симонян А.О. Джерки в вековых геомагнитных вариациях на интервале 1930–1980 гг. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 29. № 1. С. 164–167. 1989.

  5. − Головков В.П., Симонян А.О., Зверева Т.И. Глобальная структура ускорения вековых вариаций геомагнитного поля. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 29. № 3. С. 481–486. 1989.

  6. − Головков В.П., Симонян А.О. О резких изменениях вековых вариаций геомагнитного поля в конце 1970-х годов // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 31. № 1. С. 165–171. 1991.

  7. − Головков В.П., Кожоева Г.М., Симонян А.О. О природе резких изменений геомагнитного векового хода в конце 70-х гг. // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 32. № 6. С. 147–152. 1992.

  8. − Калинин Ю.Д. Вековые геомагнитные вариации и изменения длины суток // Метрология и гидрология. № 3. С. 15–19. 1949.

  9. − Орлов В.П. Вековой ход геомагнитного поля и его необычно резкие изменения // Тр. ИЗМИРАН СССР. Вып. 18(28). С. 77–87. 1961.

  10. − Симонян А.О., Шахпаронян С.Р., Оганесян А.С. Моделирование земного магнитного поля с учетом существования геомагнитных джерков // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 44. № 6. С. 849–856. 2004.

  11. − Симонян А.О., Головков В.П. Пространственные особенности проявления западного дрейфа геомагнитного поля // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 49. № 6. С. 843–850. 2009. https://doi.org/10.1134/S0016793209060140

  12. − Симонян А.О. Высокочастотные вариации главного магнитного поля Земли. Palmarium Academic Publishing. Project#3710. ISBN: 978-3-659-72422-0, 390 с. 2017.

  13. − Achache J., Courtillot V., Ducruix J., Le Mouel J.-L. The late 1960’s impulse: further constraints on deep mantle conductivity // Phys. Earth Planet. Inter. V. 23. P. 72–75. 1980.

  14. − Alexandrescu M., Gibert D.G., Hulot J.-L., Le Mouel, Saracco G. Detection of geomagnetic jerks using wavelet analysis // J. Geophys. Res. V. 100. P. 12.557–12.572. 1995.

  15. − Backus G.E. Application of mantle filter theory to the geomagnetic jerk of 1969 // Geophys. J. R. Astron. Soc. V. 74. P. 713–746. 1983.

  16. − Braginsky S.I. Short-period geomagnetic secular variation // Geophys. Astrophys. Fluid Dynamics. V. 30. P. 1–78. 1984.

  17. − Braginsky S.I. Magnetic Rossby waves in the stratified ocean of the core, and topographic core-mantle coupling // Earths Planets Space. V. 50. P. 641–649. 1998.

  18. − Brown W.J, Mound J.E., Livermore P.W. Jerks abound: An analysis of geomagnetic observatory data from 1957 to 2008 // Phys. Earth Planet. Inter. V.223. P. 62–76. 2013.

  19. − Chulliat A., Thebault E., Hulot G. Core field acceleration pulse as a common cause of the 2003 and 2007 geomagnetic jerks // Geophys.Res.Lett. V. 37. L07301. 2010. https://doi.org/10.1029/2009GL042019

  20. − Chulliat A., Maus S. Geomagnetic secular acceleration, jerks, and a localized standing wave at the core surface from 2000 to 2010 // J. Geophys. Res. Solid Earth, V. 119. P. 1531–1543. 2014. https://doi.org/10.1002/2013JB010604

  21. − Cire C., Le Mouel J.L., Ducruix J. Evolution of the geomagnetic secular variation field from the beginning of the century // Nature. V. 307. P. 349–352. 1984.

  22. − Courtillot V., Ducruix J., Le Mouel J.L. Sur une acceleleration recente de la variation seculaire du champ magnetique terrestre. // C. r. Acad. sci. V. 287. Série D. P. 1095–1098. 1978.

  23. − Courtillot V., Le Mouel J.L. Geomagnetic secular variation impulses // Nature. V. 311. P. 709–715. 1984.

  24. − De Michelis P., Cafarella L., Meloni A. Worldwide character of the 1991 geomagnetic jerk // Geophys. Res. Lett. V. 25. P. 377–380. 1998.

  25. − Ducruix J., Courtillot V., Le Mouel J.-L. The Late 1960's secular variation impulse, the eleven year magnetic variation and the electrical conductivity of the deep mantle // Geophys. J. R. Astr. Soc. V. 61. P. 73–94. 1980.

  26. − Gillet N., Jault D., Canet E., Fournier A. Fast torsional waves and strong magnetic field within the Earth’s core // Nature. V. 465. P. 74–77. 2010. https://doi.org/10.1038/nature09010

  27. − Golovkov V.P., Zvereva T.I., Simonyan A.O. Common features and differences between the “Jerks” of 1947, 1957 and 1969 // Geophys. Astrophys. Fluid Dyn. V. 49. P. 81–96. 1989.

  28. − Golovkov V.P., Simonyan A.O., Shahparonyan S.R. The jerks in the main geomagnetic field / Proc. “OIST-4 Conference, DK, 23–27 Sep., 2002”/ Ed. Peter Stauning, Copenhagen, Denmark. P. 69–74. 2003.

  29. − Jault, D., Cire C., Le-Mouel J.L. Westward drift, core motions and exchange of angular momentum between core and mantle // Nature. V. 333. № 6171. P. 353–356. 1988.

  30. − Jault D., Le-Mouel J.L. Exchange of angular momentum between the core and the mantle // J. Geomag. Geoelectr. V. 43. P. 111–129. 1991.

  31. − Kerridge D.J., Barraclough D.R. Evidence for geomagnetic jerks from 1931 to 1971 // Phys. Earth Planet. Inter. V. 39. P. 228236. 1985.

  32. − Le Huy M., Alexandrescu M., Hulo G., Le Mouel J.L. On the characteristics of successive geomagnetic jerks // Earth Planets Space. V. 50. P. 723–732. 1998.

  33. − Le Mouel J.L., Courtillot V. Core motions, electromagnetic core-mantle coupling and variations in the Earth’s rotation: New constranint from geomagnetic secular variation impulses // Phys. Earth Planet. Inter. V. 24. P. 236–241. 1981.

  34. − Le Mouel J.L., Ducruix J., Duyen C.H. The worldwide character of the 1969–1970 impulse of the secular acceleration rate // Phys. Earth Planet. Inter. V. 28. P. 337–350. 1982.

  35. − Lesur V., Gillet N., Hammer M.D., Mandea M. Rapid variations of Earth’s core magnetic field // Surveys in Geophysics. V. 43. P. 41–69. 2022. https://doi.org/10.1007/s10712-021-09662-4

  36. − Lowes F.J. Mean-square values on sphere of spherical harmonic vector field // J. Geophys. Res. V. 71. P. 2179–2179. 1966.

  37. − Macmillan S. A Geomagnetic Jerk for the Early 1990’s // Earth Planet Sci. Lett. V. 137. P. 189–192. 1996.

  38. − Madden T., Le Mouel J.L. The recent secular variation and the motions at the core surface // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A306. P. 271–280. 1982.

  39. − Malin S.R.C., Hodder B.M. Was the 1970 jerk of internal or external origin? // Nature. V. 296 P. 726–728. 1982.

  40. − Mandea M., Holme R., Pais A., Pinhero K., Jackson A., Verbanas G. Geomagnetic jerks: Rapid core field variations and core dynamics // Space Sci.Rev. V. 155. P. 147–175. 2010. https://doi.org/10.1007/s11214-010-9663-x

  41. − Nevanlinna H., Sucksdorff C. Impulse in global geomagnetic “secular variation”, 1977–1979 // J. Geophys. V. 50. P. 68–69. 1981.

  42. − Olsen N., Mandea M. Investigation of a secular variation impulse using satellite data: The 2003 geomagnetic jerk // Earth Planet. Lett. V. 255. P. 94–105. 2007.

  43. − Qamili E., De Santis A., Isac A., Mandea M., Duka B., Simonyan A.H. Geomagnetic jerks as chaotic fluctuations of the Earth’s magnetic field // Geochem. Geophys. Geosyst (G3). V. 14. P. 839–850. 2013. Doi https://doi.org/10.1029/2012GC004398

  44. − Simonyan A.O., Shahparonyan S.R. Earth’s liquid core motions under the constraint of geomagnetic secular variations of short periods / Proc. 5th Int. Conf. “Problems of Geocosmos”. Ed. A.A. Kovtun et al. St. Petersburg. Russia. P. 319–324. 2004.

  45. − Soloviev A., Chulliat A., Bogoutdinov S. Detection of secular acceleration pulses from magnetic observatory data // Phys. Earth Planet. Inter. V. 270. P. 128–142. 2017

  46. − Torta J.M., Pavon-Carraso F.J., Marspal S., Finlay C.C. Evidence for a new geomagnetic jerk in 2014 // Geophys Res. Lett. V. 42. P. 7933–7940. 2015. https://doi.org/10.1002/2015GL065501

  47. − Voorhies C.V., Nishihama M. Simultaneous solution for core magnetic field and fluid flow beneath an electrically conductive mantle // J. Geophys. Res. V. 99. P. 6685–6693. 1994.

  48. − Walker G.B., O’Dea P.L. Geomagnetic secular-change impulses. // Eos Trans. AGU. V. 33(6). P. 797–800. 1952.

  49. − Weber A.M., Roberts E.B. The 1950 world isogonic chart // J. Geophys. Res. V. 56. P. 81–84. 1951.

  50. − Whaler K.A., Beggan C.D. Derivation and use of core surface flows for forecasting secular variation // J. Geophys. Res. Solid Earth. V. 120. P. 1400–1414. 2015. https://doi.org/10.1002/2014JB011697

  51. − Whaler K.A., Olsen N., Finlay C.C. Decadal variability in core surface flows deduced from geomagnetic observatory monthly means // Geophys. J. Int. V. 207. P. 228–243. 2016. https://doi.org/10.1093/gji/ggw268

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Геомагнетизм и аэрономия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал