Диссертация (1149666), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Это обосновано тем, что в первые десятилетия работымагнитных обсерваторий проводилось очень мало абсолютных определений магнитных элементов. В виду сложности методов такие работы требовали большого количества времени (на одноизмерение уходило 3.5-–4 часа) и наличия хорошо обученного персонала, которого не хваталоиз-за недостатка финансирования [26].
Значения горизонтальной компоненты в относительныхединицах представляют собой количество делений (SH ), на которое отклонялся магнит, используемый в приборе. Для перевода в нТл, применяется следующая формула:где εHδH= εH SH + α(T − T0 )H— коэффициент пересчета, определяемый для каждой станции, а α(T − T0 ) представ-ляет температурную поправку, обусловленную зависимостью свойств магнита от температуры.Однако, по мнению Купфера, так как магнитный элемент магнитометра, изготавливаемый избулатной стали, обеспечивал минимальную зависимость магнитных свойств от температуры, аошибка за счет температурного эффекта поглощалась ошибкой магнитных измерений, поправкуна температуру можно опустить [26].
Коэффициент пересчета для Санкт-Петербурга с 1850-гопо 1862-й год составлял 0.000105. Как уже говорилось, в то время (до 1870-го года) проводилось очень мало измерений абсолютного значения горизонтальной компоненты. Так Тясто встатье [26] ссылается на работу Ленца 1862-го года, где указано, что абсолютное значение горизонтальной компоненты в Санкт-Петербурге в 1861-м году составляет 16400 нТл. Неванлиннаприводит также величину 15800 нТл для 1859-го года. Выяснить настоящее значение достаточносложно, поэтому, как это делает Неванлинна, в качестве величины абсолютного значения длявсех данных с 1844-го по 1897-й год мы использовали среднее значение 16000 нТл.
Так былиполучены значения δH в нТл.Сложно сказать, какую добавку необходимо делать к этим значениям, чтобы получить истинные величины H. На рис. 2.5 красным цветом изображена среднечасовая горизонтальная компонента геомагнитного поля в Санкт-Петербурге с 1850-го по 1897-й год, где значения с 1850-гопо 1862-й год для показательности приподняты на 16145 нТл. Здесь мы ориентировались назначения горизонтальной компоненты поля в Хельсинки, которые уже были скорректированыНеванлинна.
На рис. 2.5 они изображены синим цветом. В пользу корректировки по даннымХельсинки также говорит то, что оборудование и методы наблюдения в Финляндии оставалисьнеизменными с самого начала, обеспечивая однородность этих данных.Как видно на рис. 2.5, 1 сентября 1851 года в значениях наблюдается скачок в несколькосотен нТл.
Посчитав среднемесячные значения в августе и сентябре 1851-го года, была определена разница значений до и после данного скачка, составляющая 322 нТл. С 1850-го по 1862-йгод значения H компоненты в Санкт-Петербурге убывают быстрее, чем аналогичные изменения21Horizontal component, nT*102175HelsinkiHelsinki +773 nTSaint−PetersburgTrend1701651601551501854 1858 1862 1866 1870 1874 1878 1882 1886 1890 1894YearРисунок 2.5: Горизонтальная компонента геомагнитного поля в Санкт-Петербурге (красным) поданным ежегодных сборников магнитных наблюдений; значения поля в Хельсинки показанысиним и зелёным (+773 нТл) цветом.в Хельсинки, обусловленные вековыми вариациями геомагнитного поля.
Как пишет Неванлинна [23], наиболее вероятная причина такого тренда изменений в Санкт-Петербурге — ослаблениемагнитного момента магнита и изменения в силах сопротивления нитей, на которых он былподвешен. С начала 1870-го года и до переноса обсерватории в Павловск в 1878-м году наблюдается обратная картина — H компонента геомагнитного поля в Санкт-Петербурге увеличиваетсяот года к году. Так как при определении полярности ММП по данным H в Санкт-Петербурге задействуются значения в интервале ∼ 100 дней, то на таких масштабах важно исключить необоснованные изменения горизонтальной компоненты. Для этого тренд H компоненты с 1850-го по1877-й год был исправлен.С этой целью сначала были исправлены резкие изменения горизонтальной компоненты, аналогичные скачку в 1850–1851 гг., но на меньших масштабах:• к значениям H с 19-го сентября по 30-е ноября 1870 г.
прибавлено 30 нТл;• к значениям H с августа по ноябрь 1876 г. прибавлено 20 нТл;• к значениям H с января по февраль 1877 г. прибавлено 30 нТл;• к значениям H с апреля по декабрь 1877 г. прибавлено 30 нТл.22Величина прибавки рассчитывалась по разнице среднемесячных значений внутри “скачка”и за его пределами. Затем было исправлено медленное снижение (или увеличение) горизонтальной компоненты. В качестве эталона “правильного” тренда использовались среднегодовыезначения горизонтальной H компоненты поля в Санкт-Петербурге с 1878-го по 1897-й год исреднегодовые значения в Хельсинки с 1850-го по 1877-й год (сдвинутые на 773 нТл — средняяразница между данными Хельсинки и Санкт-Петербурга за 1878–1880 гг.).
Часовые значениятренда были вычислены с помощью полинома 6-й степени. Полученный тренд изображен нарис. 2.5 чёрной пунктирной линией. Далее для соответствия тренду значения горизонтальнойкомпоненты корректировались по следующим формулам:Hh′ = Hh + (Th − Hh )i=h+3601 XHh =Hi721 i=h−360где Hh — часовые значения H компоненты, Th — значения “правильного” тренда, Hh — средниезначения в окне ±15 дней (±360 значений). Результат корректировки горизонтальной компонен-ты в Санкт-Петербурге показан на рис.
2.6. Отметим, что по современным данным за 1953–1988гг. разница значений горизонтальной компоненты в Санкт-Петербурге (Воейково) и Хельсинки(Нурмиярви) составляет ≈20 нТл, в то время как в полученных данных для 19-го века она состав-ляет ∼700 нТл. Это несоответствие вызвано либо неправильной калибровкой значений в Хель-синки, либо ошибкой в измерении абсолютных значений H компоненты в Санкт-Петербурге.Однако, данная разница не оказывает влияния на результат восстановления полярности, так какдля этого исследуются не абсолютные значения H компоненты, а её вариации.Так же, как и значения горизонтальной компоненты, склонение в 1850–1862 гг. представленов относительных единицах.
Формула для пересчета склонения в минуты:ε D SD60Коэффициент пересчета для Санкт-Петербурга с 1850-го по 1862-й год составлял 26.3′′ . ПереδD =считанные значения склонения в Санкт-Петербурге по данным ежегодных сборников магнитныхнаблюдений изображены на рис. 2.7 красным цветом.По рисунку видно, что тренд вековых вариаций в склонении нарушается в 1855-м году, когдавозникают труднообъяснимые квазипериодические вариации. В статье Птицыной и соавторовпредложено объяснение подобных сбоев.
“Анализ исходных записей и комментариев в ежегодниках показал, что эти скачки происходили из-за обрыва нити и ремонта инструментовв обсерватории. В связи с такими событиями наблюдалось изменение настройки прибора ивызванного этим изменение уровня отсчета. В обсерватории эти изменения фиксировались, даты таких событий указывались в ежегодниках, но они никак не учитывались в последующихизмерениях [27].”23Horizontal component, nT*102175HelsinkiSaint−Petersburg correctedTrend1701651601551501854 1858 1862 1866 1870 1874 1878 1882 1886 1890 1894YearРисунок 2.6: Исправленная H компонента геомагнитного поля в Санкт-Петербурге (красным) всравнении со значениями для Хельсинки (синим); чёрной пунктирной линией показан тренд ккоторому сводились значения H компоненты поля в Санкт-Петербурге.Значения склонения геомагнитного поля в Санкт-Петербурге были скорректированы такимже образом, как и в случае с горизонтальной компонентой.
В первую очередь были исправленыочевидные резкие сдвиги в значениях:• с 10 UT 25 марта по 06 UT 26 марта 1851 г. D уменьшено на 16′• с 11 UT 3 марта по 10 UT 26 марта 1851 г. к D добавлено 2.5′• с 11 UT 5 августа по 10 UT 26 августа 1851 г. D уменьшено на 4′• с 11 UT 23 мая 1853 г. по 10 UT 10 января 1854 г. D уменьшено на 13′• с 11 UT 1 августа 1854 г. по 02 UT 24 апреля 1856 г. к D добавлено 15′• до 1877-го г.
к D добавлено 6′ (скачок при переносе обсерватории в Павловск в 1878-мгоду)Величина прибавки рассчитывалась аналогично по разнице среднемесячных значений внутри “скачка” и за его пределами. Также знак склонения был изменён в 1870–1914 годах, так какдля этого периода, судя по форме суточного хода, указывалось противоположное современному стандарту склонение. Эталонный тренд был рассчитан с помощью полинома 6-й степени наоснове среднегодовых значений D компоненты в Санкт-Петербурге с 1870-го по 1897-й год и в24400Saint−PetersburgHelsinkiSaint−Petersburg correctedtrendDeclination, min2000−200−400−6001854 1858 1862 1866 1870 1874 1878 1882 1886 1890 1894YearРисунок 2.7: Часовые значения склонения в Санкт-Петербурге по данным ежегодных сборниковмагнитных наблюдений (красным); зелёным цветом показаны исправленные значения; синимцветом показаны значения D в Хельсинки.Хельсинки с 1850-го по 1869-й год.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
