Элементы земного магнетизма. Девиации магнитного компаса (лекция № 5)

1.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Калининградский государственный технический университет
«Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота»
(БГАРФ ФГБОУ ВО КГТУ)
Раздел 2. Определение направлений в море.
Лекция № 5 (2.1)
Тема:
Калининград
2021
Доцент кафедры судовождения,
кандидат военных наук, доцент Щавелев В.П.
1

2.

Цель лекции. Учебные вопросы
Цель лекции:
- формирование конвенционных компетентностей в части,
касающейся
использования магнитного компаса при ведении
графического счисления с совместным учетом ветра и течения.
Учебные вопросы лекции:
1. Элементы Земного магнетизма, их распределение по
Земной поверхности и изменчивость во времени.
2. Переход от магнитных направлений к истинным и
обратно.
3. Понятие о девиации магнитного компаса. Переход от
компасных направлений к магнитным и обратно.
2

3.

Литература
3
Основная:
1. Дмитриев В.И, Рассукованый Л. С. Навигация и лоция, навигационная
гидрометеорология, электронная картография (+CD). Учебник. – Москва:
Моркнига, 2018 . – 312 с. - ISBN: 978-5-030033-52-5.
2. Дмитриев В.И., Григорян В.Л., Катенин В.А. Навигация и лоция. Учебник
для вузов (3-е издание переработанное и дополненное)/Под общ. Ред. д.ф.т.н.,
проф. В.И. Дектярева. – М.: «МОРКНИГА», 2009. – 458 с.: ил.

4.

Первый учебный вопрос
1. Элементы Земного
распределение
по
Земной
изменчивость во времени.
магнетизма,
поверхности
4
их
и

5.

Земной магнетизм
5
Земля обладает магнитными свойствами. Магнитные полюса Земли не
совпадают с географическими полюсами и имеют координаты (рис. 1):
северный магнитный полюс PNM (φ = 72°N, λ = 96°W);
южный магнитный полюс
PSM (φ = 70°S, λ = 150°E)
Т
А
РN
РS
Рисунок 1 – Элементы земного
магнетизма
Вектор
напряженности
магнитного поля Земли Т
направлен
на
северный
магнитный полюс Земли и не
параллелен земной поверхности.
Он находится под некоторым
углом
J
к
горизонтальной
плоскости, который называется
магнитным наклонением.
Вектор
напряженности
Т
можно
разложить
на
две
составляющие (рис. 2):
- горизонтальную
- вертикальную
Н = Т cos J
Z = Т sin J

6.

6

7.

Земной магнетизм
А
H
J
Z
T
Рисунок 2 – Вектор напряженности
магнитного поля Земли
7
На магнитную стрелку, помещенную в
магнитное поле Земли, действуют две
силы:
горизонтальная
(полезная)
составляющая Н, которая стремится
удержать
магнитную
стрелку
в
направлении на северный магнитный
полюс, и вертикальная составляющая
Z,
которая
стремится
наклонить
магнитную стрелку.
Линия магнитного меридиана - вертикальная плоскость, проходящая
через вектор напряженности магнитного поля Земли в данной точке, при
пересечении с поверхностью Земли. Так как магнитные полюса не
совпадают с географическими полюсами, то и направления магнитных
меридианов NM в данной точке не будут совпадать с направлениями
географических меридианов.
Магнитная стрелка, помещенная в магнитное поле Земли, установится
по направлению горизонтальной составляющей Н вектора напряженности
Т, и составит с истинным меридианом NИ угол d (рис. 3).

8.

Магнитные и истинные направления.
Магнитное склонение
Nи
х d
8
Стрелка
магнитного
компаса
устанавливается
в
направлении
магнитного меридиана.
NМ
Магнитное склонение (d) – угол d
между
истинным
и
магнитным
меридианами.
…
Рисунок 3 – Магнитные и истинные
направления
Магнитное склонение измеряется в
полукруговой системе счета.
Если магнитный меридиан отклонен
от истинного меридиана:
- к востоку, то магнитное склонение
называют
восточным
dЕ
(положительное);
- к западу, то магнитное склонение
называют
западным
dW
(отрицательное).
Магнитное склонение в различных точках Земли имеет различные значения
и, в связи с дрейфом магнитных полюсов, изменяется с течением времени. При
этом магнитное склонение может увеличиваться или уменьшаться.

9.

Магнитное склонение
9
Увеличение или уменьшение магнитного склонения – это увеличение или
уменьшение модуля (абсолютной величины) магнитного склонения независимо от
его знака.
Изменения магнитного склонения характеризуются изменением склонения
за год, т.е. годовыми изменениями (годовое изменение 0,06° к Е или годовое
изменение 0,04° к W).
На морских навигационных картах указывают величину магнитного
склонения на год печати карты и характер его изменения (на карте № 22101
указано: «Магн. скл. 2,3° W, 2006 г. Год. изм. 0.15° к Е»). Такие данные приводятся
в нескольких точках карты. Для использования магнитного склонения при плавании
судна его необходимо привести к году плавания.
Кроме закономерных изменений магнитное склонение подвержено
незакономерным изменениям. К таким изменениям относятся магнитные
аномалии и бури. Магнитные бури – резкие, внезапные изменения магнитного
склонения, вызванные деятельностью Солнца.
В отдельных районах морей и океанов магнитное склонение резко отличается
от магнитного склонения в окружающих районах. Резкое отклонение магнитного
склонения от склонения в окружающих районах называется магнитной
аномалией.

10.

Элементы земного магнетизма
10
Элементы земного магнетизма:
- магнитное склонение (d);
- магнитное наклонение (I);
горизонтальная
составляющая
вектора напряженности магнитного поля
Земли (H);
- вертикальная составляющая вектора
напряженности магнитного поля Земли
(Z);
Рисунок 4 – Элементы земного магнетизма
Магнитное наклонение (I) - угол
между плоскостью истинного горизонта и
вектором
полной
силы
земного
магнетизма. На магнитных полюсах
наклонение максимально и равно 90°, а
по
мере
удаления
от
полюсов
уменьшается до нулю.
Магнитный экватор - кривая на
земной
поверхности,
образованная
точками,
в
которых
магнитное
наклонение равно нулю.

11.

Элементы земного магнетизма
11
Из всех элементов наибольшее значение для судовождения имеет магнитное
склонение.
Распределение магнетизма на земной поверхности показывают на
специальных картах элементов земного магнетизма. Кривыми линиями на карте
соединены точки с одинаковыми значениями того или иного элемента.
Изогона - линия, соединяющая точки с одинаковым значением склонения.
Агона
- изолиния нулевого склонения, разделяет районы с восточным и
западным склонением.
Все элементы земного магнетизма подвержены изменениям по времени вариациям.
Магнитные вариации - непрерывные изменения магнитного поля Земли во
времени. Магнитные вариации характеризуются отклонением составляющих
геомагнитного поля от среднего значения в месте наблюдений:
- горизонтальной Н;
- вертикальной Z;
- магнитного склонения d.

12.

Магнитные вариации
12
Принято различать четыре вида магнитных вариаций:
- вековые,
- годовые,
- суточные
- магнитные возмущения (бури).
Вековые вариации магнитного поля происходят в течение длительных
периодов времени в десятки и сотни лет и приводят к значительным изменениям
среднегодовых элементов земного магнетизма. Вековые вариации различны в
разных районах. Возникновения вековых вариаций объясняются процессами,
протекающими внутри Земли.
Годовые
вариации
это
изменения
среднемесячных
значений
напряженности магнитного поля. Они характеризуются небольшой амплитудой.
Суточные вариации связаны с солнечносуточными и лунносуточными
изменениями напряженности геомагнитного поля из-за изменения солнечной
активности. Максимума вариации достигают днем и при противостоянии Луны.
Годовые и суточные вариации являются плавными, периодическими,
невозмущенными вариациями.

13.

Магнитные бури
13
Кроме невозмущенных вариаций, существуют возмущенные
вариации:
- непериодические импульсные вариации;
- магнитные бури.
Магнитные бури бывают разной интенсивности – максимальные
интенсивности примерно на порядок выше вековых и суточных вариаций.
Продолжительность магнитных бурь колеблется от нескольких часов до
нескольких суток. Намечается четкая связь между интенсивностью
магнитных бурь и солнечной активностью. В годы максимумов солнечной
активности наблюдается наибольшее число бурь. Магнитные бури зависят
от возмущений в ионосфере, которые, в свою очередь, связаны со
вспышками на Солнце и приходом на Землю корпускулярных потоков.
Магнитным бурям сопутствуют полярные сияния, ухудшение радиосвязи,
возникновения магнитотеллурических полей.

14.

Второй учебный вопрос
2. Переход от магнитных направлений к
истинным и обратно.
14

15.

Магнитные и истинные направления
Nи
хd
NМ
15
Магнитные
направления
направления, измеряемые относительно
магнитного меридиана (рис. 3).
Магнитное склонение (d) – угол
между истинным и магнитным
меридианами (рис. 3).
…
Рисунок 5 – Магнитные и истинные
направления
Магнитный курс (МК) – угол в
плоскости истинного горизонта между
направлением
диаметральной
плоскости судна (линией курса судна) и
северной частью магнитного меридиана.
Магнитный пеленг (МП) - угол в
плоскости истинного горизонта между
северной частью магнитного меридиана
и линией пеленга.
Магнитный курс и магнитный пеленг измеряются в круговой системе счета.
МП = МК + КУ

16.

Магнитные и истинные направления
16
Направление обратное магнитному пеленгу называется обратным
магнитным пеленгом
ОМП = МП ± 180°
Магнитные и истинные направления связаны соотношениями
(рис. 3):
ИК = МК + d
МК = ИК - d
ИП = МП + d
МП = ИП - d
(2)
ОИП = ОМП + d
ОМП = ОИП - d
Выражения (2) алгебраические. В них следует учитывать знак
магнитного склонения d.
Исправление направлений – переход от компасных направлений к
истинным.
Перевод направлений – переход от истинных направление к
компасным.

17.

Третий учебный вопрос
3. Понятие о девиации магнитного компаса.
Переход от компасных направлений к магнитным и
обратно.
17

18.

Понятие о девиации магнитного компаса
18
Стальной набор корпуса судна, его обшивка приобретают магнитные свойства
с момента постройки. В магнитном поле Земли все продольные, поперечные и
вертикальные связи судна намагничиваются неодинаково. Судовое железо в
магнитном отношении подразделяется на твердое и мягкое.
Твердое судовое железо обладает свойством постоянных магнитов.
Постоянный магнетизм, приобретенный судном во время постройки, сохраняется
годами.
Мягкое в магнитном отношении судовое железо не «задерживает»
магнитное состояние надолго Оно обладает индуктивным магнетизмом,
зависящим от положения корпуса судна относительно магнитного меридиана.
Таким образом, на магнитную стрелку компаса, установленного на
судне, кроме магнитного поля Земли действует магнитное поле судна
(магнитные силы твердого и мягкого в магнитном отношении железа),
причем действие их различно. Кроме того, в результате действия
магнитных сил, возникающих от магнитного поля, создаваемого
различными работающими судовыми агрегатами, контурами с током,
стрелка компаса отклоняется от магнитного меридиана на некоторый угол.
Явление отклонения стрелки магнитного компаса от магнитного
меридиана под действием магнитного поля судна называется девиацией.

19.

Понятие о девиации магнитного компаса
NМ