Земные токи (теллурические токи) (от лат. tellus, род. п. telluris - Земля) - естеств. электрич. токи, протекающие в поверхностных (твёрдой и жидкой) оболочках Земли. Естеств. электрич. поля могут быть разл. природы: электрохим., фильтрационные, диффузионные, грозового, ионосферного, гидродинамич. происхождения и т. д. Если при этом имеются условия для циркуляции зарядов, то возникают 3. т. и магн. поля. 3. т. глобального масштаба и постоянные во времени в поверхностных слоях не обнаружены. Т. о., аналогии между осн. магн. полем Земли (см. Земной магнетизм)и её электрич. полем нет. При изучении 3. т. регистрируется разность потенциалов между двумя точками земной поверхности. Обычно используются кабельные линии с неполяризующимися электродами на концах. Для регистрации применяют гальванометры, самопишущие милливольтметры, электроразведочные осциллографы. В совр. геофизике под 3. т. подразумевают прежде всего индукц. токи, обусловленные магнитными вариациями разл. типов, источники к-рых расположены в ионосфере и магнитосфере Земли. Плотности таких токов в силу разнообразия пород, слагающих Землю, варьируют в широких пределах: от 10-4 до 10-9 А/м2. 3. т. являются частью общего эл--магн. (магнитотеллурич.) поля Земли. Спектр магнитотеллурич. вариаций широк. Периоды пульсаций составляют от единиц до десятков секунд, амплитуды изменений напряжённости электрич. ноля - от десятых долей до единиц мкВ/м. магнитного - от десятых долей до единиц нТл. Спокойные солнечно-суточные вариации имеют амплитуды порядка единиц мкВ/м и десятков нТл. У т. н. бухтообразных возмущений периоды составляют десятки минут, амплитуды - десятки мкВ/м и нТл. У суббурь периоды составляют десятки-сотни минут, амплитуды - десятки-сотни мкВ/м и нТл. У мировых магн. бурь: периоды - часы-неск. суток, амплитуды - десятки-сотни мкВ/м и нТл. Для описания магнитотеллурич. поля используется модель эл--магн. волны, падающей или вертикально, или наклонно на поверхность от источников, находящихся в ионосфере и магнитосфере Земли (в этих областях происходят плазменные процессы, сопровождающиеся выделением значит. кол-ва эл--магн. энергии; см. Солнечно-земные связи ).Длина распространяющейся в атмосфере волны значительно превышает диаметр Земли, т. е. магнитотеллурич. поле - квазистатическое. Оно в большинстве случаев не похоже на однородное поле, т. к. имеет чётко локализованные источники. В 70-80-е гг. 20 в. был развит т. н. дирекционный анализ данных магнитотеллурич. наблюдений, представляющих собой регистрацию естеств. эл--магн. полей на поверхности Земли в ультранизкочастотном диапазоне, имеющем верх. границу ок. 3 Гц. Дирекционный анализ основывается на модели распространения плоской неоднородной эл--магн. волны вдоль поверхности Земли. При этом принимается, что расположение земных пород - слоистое. С помощью дирекционного анализа удаётся в ряде случаев определить характеристики источника возмущений и дать геолого-геофиз. интерпретацию слоистым участкам земной коры и мантии. В распределении магнитотеллурич. поля существенную роль играет скин-эффект .Глубина проникновения плоской эл--магн. волны в Землю увеличивается с ростом периода колебаний. Напр., суточные колебания проникают до глубин в первые сотни километров. Комплексное сопротивление, к-рое Земля оказывает индуцированному в ней электрич. току, характеризуется входным импедансом. Импеданс является функцией частоты и в случае неоднородных воли зависит от квадрата горизонтального компонента волнового вектора. Определяется импеданс по отношениям взаимно ортогональных электрич. и магн. компонентов магнитотеллурич. поля. Интенсивность теллурич. токов зависит от мощности источника и величины импеданса. Отмеченные особенности распространения эл--магн. волн в Земле лежат в основе магнитотеллурич. методов геофиз. разведки - магнитотеллурич. зондирования и профилирования, метода теллурич. токов. Эти методы используются для изучения внутр. электропроводности Земли, в разведочной геофизике - для поисков полезных ископаемых: нефти, газа, рудных месторождений. Разность потенциалов теллурич. поля на расстояниях в тысячи км может достигать во время магн. бурь неск. кВ. Поэтому интенсивность 3. т. учитывают при проектировании и эксплуатации подземных и подводных коммуникаций большой протяжённости. Морская вода - хороший проводник. Поэтому плотности морских токов в сотни раз больше сухопутных. В крупномасштабных океанских течениях электрич. поля достигают десятков мкВ/м, магнитные - десятков нТл. Морские токи создают помехи, к-рые необходимо учитывать при эксплуатации разл. приборов в морях и океанах. Намечаются пути использования морских токов в океанографии, при эл--магн. зондировании дна океана, выясняется действие морских токов на ихтиофауну.
Г. А. Фонарёв
|
|
 |
