Bevezető
A Naprendszer legtöbb bolygójának – Földünkhöz hasonlóan – önálló
mágneses terük van. A legjelentősebb a Jupiteré, a földi tér ennek
csak töredéke. Mégis, ez a tér is elegendő ahhoz, hogy az élőlények
számára káros, a Nap felől érkező nagy energiájú töltött
részecskéket akár a pályájukról való kitérítéssel, akár befogásukkal
a Föld közvetlen környezetétől távol tartsa. A mágneses mező ezáltal
lényeges szerepet játszott és játszik jelenleg is abban, hogy az
élet a Földön kialakulhatott, és mindmáig fenn is maradhatott.
A földi mágneses tér felismerésének első, az utókor
számára is egyértelmű jele az iránytű felfedezéséhez köthető. Az
iránytű használatát először egy, az i. e. 3. századból származó
kínai dokumentum említi, jóllehet az eszközt a dokumentum szerint
már jóval korábban is ismerték. Kezdetben elsősorban a jóslások
során vették hasznát, később azonban a navigációban is felismerték
jelentőségét. Az iránytű megkezdte hódító útját Földünk
felfedezésében.
Miközben az utazók egyre újabb földrészeket
fedeztek fel az iránytű segítségével, a mágneses irányok földrajzi
szélesség és hosszúság szerinti változásáról is egyre árnyaltabb kép
rajzolódott ki. A mágneses elhajlás (deklináció, a földrajzi észak
és az iránytű által mutatott irány különbsége) korai felismerése
után, a 16. század végén angol tengerészek a lehajlás (inklináció, a
vízszintes irány és a vízszintes tengelyen elfordulni képes mágnestű
által mutatott irány különbsége) jelenségére is felfigyeltek. A
lehajlás jelenségét Robert Norman angol tengerész ismertette először
The Newe Attractive című könyvében (Norman, 1581). Az összegyűlt
ismereteket elsőként William Gilbert (1544–1603), Erzsébet királynő
udvari orvosa foglalta össze 1600-ban megjelent latin nyelvű,
hatkötetes De Magnete című könyvsorozatában (Gilbert, 1600). Gilbert
az észlelések alapján elsőként vetette fel, hogy az iránytű azonos
irányba való állását nem valamiféle misztikus erő, nem is a
csillagok hatása, hanem a Föld egészének mágnesezettsége okozza.
Ennek igazolására egy gömb alakú mágnesből egy modellt is
létrehozott, amely mentén mozgatva az iránytűt, az mindig a pólusok
felé mutatott. Ez volt a terrella („földecske”) modell. Gilbert
könyvében felvetette – egyébként tévesen – azt is, hogy a Föld
forgását és mágnességét egyazon hatás okozza. Gilbert könyvének
megjelenése után nem sokkal a területi változás mellett a földi tér
időbeli változásának ténye is egyértelművé vált, azonos londoni
állomáson 1580-ban és 1630-ban mért mágneses irányok közötti
jelentős eltérés alapján. George Graham londoni órásmester
1722–23-as mérései révén pedig nemcsak a tér hosszú idejű, hanem
rövid, szabályos, napi változását is felismerték.
A mágneses tér vektoriális mennyiség, pontos
leírásához ezért minden ponton három független komponensének
ismerete szükséges. Gilbert idejében mindhárom komponens egyidejű
mérésére még nem volt lehetőség, többnyire csak a deklinációról,
illetve az inklinációról voltak elképzelések. A tér három független
komponensének mérésére 1832-től van lehetőség, amikor Carl Friedrich
Gauss (1777–1855) a tér abszolút értékének mérésére is eljárást
dolgozott ki (Gauss, 1839). A földmágneses tér szisztematikus
mérésére szolgáló obszervatóriumok is ekkor kezdtek elterjedni
(Jankowski – Sucksdorff, 1996).
A földmágneses tér eredete
Gilbert terrella modellje az iránytű eltérülésének valódi
magyarázatára csak részben volt helytálló. A Föld felszínén és a
felszínhez közel ugyan valóban vannak olyan kőzetek, amelyek
mágnesezettsége az iránytű irányultságát adott távolságon belül
meghatározhatja, de a földmágneses tér domináns részének
kialakításában bizonyosan nem ezek játsszák a döntő szerepet. A
felszíntől a Föld középpontja felé haladva ugyanis az uralkodó
hőmérséklet kb. 40 km-es mélységtől bármely anyag
Curie-hőmérsékletét meghaladja, ami a mélyebb tartományokban az
anyag mágnesezettségének lehetőségét teljes mértékben kizárja. A
Föld egésze tehát nem lehet mágneses, a kéregbeli kőzetek
mágnesezettsége a tapasztalt mértékű és irányú földi teret nem
alakíthatja ki.
Mi okozza akkor mégis a Föld mágneses jellegét?
Ismeretes, hogy mágneses hatást nemcsak mágnesezett anyag, hanem
mozgó elektromos töltés (például a vezetékben folyó áram) is
létrehoz környezetében. A Föld esetében éppen erről van szó. Az
elektromos vezető a Föld – felszíntől számított – 2900 és 5100 km
közötti gömbhéjában helyet foglaló külső mag zömmel vasból álló
olvadt anyaga, amely – hasonlóan az alulról melegített víz vagy a
földfelszín által fűtött légréteg mozgásához – a külső mag felső és
alsó határa közötti hőmérséklet-különbség miatt folyamatosan
cirkulál. A szabályos cirkulációt a Föld forgása révén ébredő
Coriolis-erő is módosítja. A kialakuló, viszonylag összetett mozgás
mágneses tér jelenlétében olyan elektromos áramokat ébreszt, amelyek
együttesen az eredeti mágneses teret fenntartják, sőt akár erősítik
is. A tér fennmaradásához, erősödéséhez energiára van szükség, amit
a vázolt modell szerint a külső mag anyagának mozgási energiájából
nyer a rendszer, az elektromos dinamóhoz hasonlóan. A földi mágneses
tér fenntartásáért felelős folyamat ezért a földmágneses dinamó
néven vált ismertté.
A dinamó által keltett mágneses tér a felszíntől
nem túl nagy távolságban egy, a Föld középpontjában lévő, de a Föld
forgástengelyével mintegy 11 fokos szöget bezáró rúdmágnes
dipólterével közelíthető (1. ábra),
amelynek déli pólusa jelenleg észak felé, északi pólusa pedig
dél felé mutat. Ha ezt a mágnest a Föld középpontjába tennénk, a
mágneses pólusok (az a pont, ahol az erővonalak a felszínre
merőlegesek) a Föld két átellenes pontján helyezkednének el. A
valóság azonban ettől eltérő; jelenleg az északi félteke pólusa
Kanadától északra, a 85,9° északi szélesség és 148° nyugati
hosszúság, a délié pedig Antarktisz partjaihoz közel, a 64,4° déli
szélesség és a 137,4° keleti hosszúság közelében helyezkedik el. A
deklináció elsősorban abból adódik, hogy a mágneses pólusok nem a
Föld forgástengelyére esnek. A legerősebb, 65 000-70 000 nT értékű
mágneses tér a pólusoknál mérhető. Ez a tér hétköznapi értelemben
nagyon kicsinek számít, hiszen például egy közönséges hűtőmágnes
közelében ennek akár ötszázszorosa is mérhető.
A felszínhez közeli földmágneses tér komponenseinek
(pl. deklináció) pontosabb területi leírásához a rúdmágnes terének
megfelelő dipólközelítés már nem elégséges. Ennek egyik lényeges
oka, hogy a földmágneses dinamó tere a dipóltér mellett magasabb
mágneses momentumú, azaz többpólusú, kisebb erősségű tereket is
tartalmaz, amelyek helytől függően torzítják a dipól szabályos
erővonalait. Lokálisan jelentős torzítást okozhatnak azonban a
kéregben a Curie-hőmérsékletnél hidegebb rétegek mágneses kőzetei
is, sőt eltemetett vagy felszíni mesterséges mágneses anyagok
(csövek, vezetékek, épületrészek stb.) is.
A felszíntől távolodva néhány földsugár távolságban
a mágneses tér szerkezete a rúdmágnes teréhez képest szintén
lényegesen torzul. A torzulás oka itt nem belső eredetű, hanem a Nap
felől érkező nagy energiájú töltött részecskék árama, a napszél,
amely a Nap felőli oldalon összenyomja, az ellenkező irányban pedig
elhúzza a mágneses erővonalakat. Összességében a napszél az
erővonalakat egy zárt üregbe kényszeríti, amelyet magnetoszférának,
határát pedig magnetopauzának nevezzük
(2. ábra). A magnetopauza –
kivételes esetektől eltekintve – ellenáll a napszélnek, annak
töltött részecskéit bolygónk közeléből eltéríti. Ezzel lényeges
szerepet játszik a földi élet feltételeinek biztosításában.
A földmágneses tér időbeli változása
Belső eredetű változás • A dinamó által fenntartott tér nemcsak
térben, hanem a külső magban zajló áramlások módosulásai miatt
időben is változik. A legdrasztikusabb változások a kiszámíthatatlan
időközönként fellépő pólusváltásokhoz, azaz a mágneses tér
polaritásának előjelváltásaihoz köthetők. Köznapi értelemben ez a
folyamat az iránytű ellenkező irányba való átfordulását jelenti.
A pólusváltások tényére egyebek között a vulkanikus
láva kőzeteinek mágneses vizsgálatai alapján következtethetünk.
Amikor egy vulkán kitör, a felszínre ömlő magmában található
vastartalmú ásványok a lehűlés során rögzítik, „befagyasztják” az
éppen akkor fennálló földi mágneses tér irányítottságát és
intenzitását. Megfigyelték, hogy az óceánok mélyén feláramló és az
óceáni lemezen a feláramlás helyétől távolodó kőzetekben (többnyire
bazaltok) ez az irány hol a jelenlegi földi tér irányába mutat, hol
pedig azzal éppen ellentétes. A lemezek mozgási sebességének és
egy-egy vizsgált terület kitöréstől mért távolságának ismeretében a
kőzet keletkezésének ideje, a kőzet mágnesezettségéből pedig az
abban az időben érvényes mágneses irány is meghatározható. A
földtörténeti múltba visszanyúló vizsgálatok alapján kijelenthető,
hogy a pólusok átfordulásának előfordulásában semmiféle
szabályszerűség nem figyelhető meg, két átfordulás között esetenként
csak néhány ezer, máskor akár több millió év is eltelik. A legutóbbi
pólusváltás 780 ezer évvel ezelőtt, tehát viszonylag hosszú ideje
zajlott le. Ezt a tényt, illetve azt, hogy a földi tér erőssége
(dipólmomentuma) Gauss első méréseitől fogva fokozatosan csökken,
sok kutató (és szenzációra éhes újságíró) egy következő pólusváltás
előjeleiként értelmezi. A szenzációt keresők azt is feltételezik,
hogy a hirtelen bekövetkező pólusváltás a mágneses tér megszűnését
és a napszél elleni védelem összeomlását is jelentené, ami így az
élővilág jelentős pusztulásához is vezetne. Ezzel kapcsolatban
fontos megjegyezni, hogy a dipólmomentum időszakos csökkenése azonos
polaritás mellett más időszakokban is előfordult már, önmagában
tehát ez a tény még nem tekinthető egyértelműen a pólusváltás
előjeleként. Az élet fennmaradása szempontjából lényeges még
megemlíteni, hogy a mágneses védelem a pólusváltás időszakában is
megmaradna, hiszen ilyenkor a tér feltételezhetően nem szűnne meg
teljesen, hanem átrendeződne, azaz a domináns szerepet a dipóltértől
időlegesen a magasabb momentumú, több (4–8–16) pólusú terek vennék
át. Ha azonban még ez sem lenne elegendő, a töltött részecskéket
tartalmazó ionoszférában a napszél hatására további mágneses tér is
indukálódik, amely a napszél részecskéit így is távol tartaná a Föld
felszínétől.
Kevésbé drasztikusan ugyan, mint pólusváltás
idején, de a földmágneses tér adott pólusirány mellett is változik,
jellemzően évtizedes-évszázados időléptékkel mérhető módon. Ez a
dinamó által keltett tér ún. szekuláris vagy évszázados változása.
Szekuláris változás során a mágneses tér erőssége (a földi tér
mágneses momentumai) és a pólusok helye egyaránt változik. A
domináns földi teret előállító dipólmomentum erősségének
változásáról volt már szó, ennek értéke az utóbbi kétszáz évben
közel 5%-kal csökkent. A mágneses tér pólusai a Föld forgási
tengelye körül vándorolnak, az északi pólus helyének változási üteme
jelenleg ~55 km/év, a délié ennél valamivel kisebb. A mágneses
pólusok több évezred átlagában a Föld forgástengelyére esnek.
Külső eredetű változások • A földi mágneses
regisztrátumokon a szekuláris változáshoz képest jóval gyorsabb
mágneses változások is tapasztalhatók. Ezek amplitúdói jelentősen
elmaradnak a teljes tér nagyságától, a változási ütem gyorsasága
miatt azonban mégis meghatározó szerepet játszanak a felszínen
észlelhető tér jellegének formálásában. A gyors változások zömmel az
ionoszférában és a magnetoszférában folyó elektromos áramok mágneses
hatásai, kisebb részben pedig a földkéregben folyóké; egy részük
időről időre visszatérő, periodikus jellegű, más részük pedig
szabálytalan lefolyású.
A szabályos változásban döntő szerepe van az
ionoszférának, amely a felső atmoszféra kb. 50 és több száz km
közötti, részlegesen ionizált tartománya, amelyben a különböző
töltések – elektromos áramot létrehozva – egymáshoz képest
elmozdulhatnak. Az elektronok és ionok eloszlása a napszakoktól,
illetve az évszakoktól, valamint a magasságtól függően más és más. A
legmarkánsabb szabályos mágneses variáció a nyugodt napi változás,
amelynek amplitúdója és időbeli lefutása a mágneses szélesség és az
évszakok függvényében térben és időben is változik. Több
obszervatórium nyugodt napi észlelései alapján felépíthető egy olyan
ionoszferikus áramrendszer, amelynek felszíni mágneses hatása a
nyugodt változásokat közelítően mindenütt és mindenkor magyarázza.
Ennek az ún. ekvivalens áramrendszernek alapvetően három eleme van;
két áramörvény, amelyek fókusza hozzávetőleg a ±30° mágneses
szélesség fölött, a 11–12 órás meridián mentén helyezkedik el,
valamint egy, az egyenlítő felett nyugatról keletre folyó áramvonal,
az ún. egyenlítői elektrojet. Az áramokban résztvevő elektromos
töltések zömét a napsugárzás termeli a semleges atmoszférából
fotoionizáció révén, amiből következik, hogy az áramok intenzitása
és elhelyezkedése a napsugárzás beesési szögétől, azaz az évszaktól
is függ. A nyugodt napi mágneses menetek évszakok szerinti eltérései
ezzel magyarázhatóak.
A szabályos napi változásokat időnként nagy és
gyors mágneses ingadozások váltják fel, amelyeket mágneses
viharoknak nevezünk. A viharok a Föld mágneses terének a napszéllel
való kölcsönhatása során keletkeznek. A legnagyobb viharok forrásai
alapvetően a Nap felszínén kialakuló napkitörések vagy a Nap ún.
koronalyukaiból kiáramló gyors és lassú napszélfolyam között
kialakuló kompressziós zónák lehetnek. Napkitörés esetén nagy
energiájú részecskenyaláb indul ki radiális irányban a Napból, az
átlagos napszélsebesség akár két-háromszorosával, ami azt jelenti,
hogy a nyaláb a Földet a szokásos négy nap helyett két-három, extrém
esetben akár kevesebb mint egy nap alatt is elérheti. A napkitörések
a napfoltok mentén alakulnak ki, előfordulási gyakoriságuk tehát a
tizenegy éves napciklust követi.
|
|
Mágneses viharok akkor jelentkeznek, ha a Napból
érkező gyors részecskeáramlás által szállított mágneses tér iránya
dél felé mutat, ilyenkor ugyanis a napszél erővonalai és a földi
erővonalak egymásba átkötődhetnek, és a napszél energiája a
magnetoszférába hatolhat. A viharok alapvetően két, illetve három
fázisból épülnek fel. A beérkező nagy energiájú részecskenyalábok
nyomásának hatására a viharok néhány órás kezdeti fázisában a
magnetoszféra összenyomódik, és a felszínen a mágneses tér –
vihartól függően – hirtelen kezdettel vagy fokozatosan megemelkedik.
A vihar fő fázisában az egyenlítői síkban a felszíntől 4–7 földsugár
távolságra a magnetoszférában lévő töltött részecskék koherens
mozgása révén egy ún. gyűrűáram alakul ki, amelynek hatására a
felszíni mágneses tér vízszintes komponense kis és közepes
szélességű helyeken jelentősen (nagy viharok esetén 200–300 nT,
extrém esetben akár 1000 nT értékben) lecsökken. A jellemzően
hat-nyolc óráig tartó fő fázist követi a több napig is elhúzódó
visszatérési fázis, amelynek során a gyűrűáramot felépítő részecskék
fokozatosan elvesztik energiájukat, és kiürülnek az áram
tartományából.
A mágneses viharok során a magnetoszférába bejutó
nagy energiájú részecskék energiájuk nagy részét a magnetoszférában,
az ionoszférában, vagy legvégső soron az atmoszféra felső rétegeiben
elveszítik, a felszíni életre ezért csak igazán kivételes esetben
lehetnek veszélyesek. Az űrben dolgozó asztronauták, illetve a
sarkvidékeket megközelítő repülőgépek személyzete és utasai számára
azonban a viharok előfordulása már egészségi kockázattal is járhat.
Az emberi életen kívül veszélyben vannak továbbá az űrben keringő
távközlési, navigációs vagy Föld-megfigyelő műholdjaink is, amelyek
meghibásodásai közvetlenül a földi életet is befolyásolhatják, és
akár veszélyeztethetik is. A viharok azonban nemcsak az űrbeli,
hanem a földi technikai infrastruktúrát is károsíthatják. A
viharokat kísérő hirtelen mágneses változások ugyanis komoly
áramokat kelthetnek a hosszú elektromos vezetőkben vagy csövekben,
amelyek áramkimaradásokhoz, illetve a vezetékek váratlan
korróziójához vezethetnek. A veszélyek a technikai eszközök
kikapcsolásával, vezetékek lekapcsolásával, repülési útvonalak
megváltoztatásával, űrprogramok áttervezésével jelentős
csökkenthetőek. Ennek feltétele azonban a mágneses környezetünk
változásainak, egyre közismertebb nevén az ún. űridőjárásnak a minél
pontosabb előrejelzése. Az űridőjárási változások előrejelzése
műholdak, földi obszervatóriumok, illetve észlelési hálózatok
adatainak (lásd például Heilig et al., 2012) együttes elemzésével,
modellekkel való egybevetésével valósítható meg, egyre pontosabban.
A földmágneses tér vizsgálata,
az obszervatóriumok szerepe
A mágneses deklináció változásának rendszeres megfigyelése
csillagászati, meteorológiai obszervatóriumokban már a 18. században
megindult. A tér irányának és intenzitásának változását
szisztematikusan megfigyelő földmágneses obszervatóriumok Gauss
kezdeményezésére a 19. században kezdtek elterjedni. Korábbról
kampányszerű megfigyelések alapján lehet közvetlen tudomásunk a tér
változásáról. A magyar vonatkozású megfigyelések közül jelentős Hell
Miksa (1720–1792) csillagásznak a Vénusz-áthaladás megfigyelésére
szervezett norvégiai útja, amelynek során mágneses észleléseket is
végzett. A mágneses deklináció időben és térben pontszerű
megfigyelései hajónaplók, bányatérképek vagy hordozható napórákon
feltüntetett adatok alapján már a 15. század közepétől ismertek.
Közvetett mágneses adataink több évszázaddal vagy évezreddel korábbi
időkből régészeti leletekben (például égetett kemencék vagy
agyagtárgyak) rögzült mágneses irányok pontos laboratóriumi mérése
alapján nyerhetők. A földtörténeti idők mágneses irányai pedig,
ahogy korábban említettük, a mágneses anyagokat tartalmazó kőzetek
keletkezésekor megszilárdult mágnesezettségének megmérésével
rekonstruálhatók.
A földön manapság viszonylag sok mágneses
obszervatórium működik, amelyek a tér időbeli változását pontosan
monitorozzák. Amint az előzőekből már kiderülhetett, a hosszú idejű,
szekuláris változások alapján a külső magban zajló áramlásokra, a
gyorsabb változások alapján pedig az ionoszféra, magnetoszféra
dinamikai folyamataira, illetve a napszél és a magnetoszféra
kölcsönhatásaira következtethetünk. Az obszervatóriumi adatsorok
tehát alkalmasak Földünk, illetve űrkörnyezetünk kutatására is.
A mágneses tér területi változásának térképezéséhez
az obszervatóriumok sűrűsége és eloszlása azonban még a
kontinentális területeken sem elegendő. A területi változás
meghatározására ezért az utóbbi évszázadokban több országban
mágneses hálózatok létesültek, amelyeken szabályos időközönként
végeznek méréseket. A hálózati mágneses értékek azonos időpontra,
epochára való vonatkoztatásában az obszervatóriumi idősorok
nélkülözhetetlenek. A hálózati kampányok alapvető célja egy-egy
terület regionális mágneses modellje, az ún. normáltér
meghatározása. Az alkalmazott mágneses geofizikai kutatások a
normáltérhez viszonyított mágneses változások, az ún. mágneses
anomáliák alapján következtetnek a felszínről közvetlenül nem
látható földtani szerkezetek (üledékrétegek, vulkanikus kőzetek,
telérek) jelenlétére, területi elterjedésére. A mágneses módszer a
természetes anomáliák mellett a mesterséges hatók kimutatására is
alkalmas. Mesterséges anomáliák például olajvezetékek, utak,
szemétlerakók, történelmi kultúrák területén jelentkezhetnek.
Erősségük és térbeli kiterjedésük a földtani eredetű anomáliákénál
általában kisebb, ennek ellenére – speciális mérési elrendezéseket
és feldolgozási módszereket alkalmazva – a mágneses mérésekkel ezek
az anomáliák is pontosan kutathatók.
Az 1960-as évektől kezdődően a POGO, a MagSat, az
Ørsted, később a CHAMP, jelenleg pedig a SWARM műholdak segítségével
a földi mágneses tér alacsony pályákon (300–900 km magasságban)
keringő műholdak segítségével is megfigyelhető. A műholdak
megjelenésével az obszervatóriumok szerepe szerte a világon
átértékelődött. A műholdak révén ugyanis napról napra hatalmas
mennyiségű mágneses adat válik elérhetővé, amelyekből egyre
részletesebb globális földmágneses modellek születhetnek. A modellek
azonban továbbra sem nélkülözhetik az obszervatóriumok adatait,
hiszen a műholdas mérések egy adott pályamagasságra vonatkoznak,
ezért a felszínre nézve jelentős bizonytalansággal terheltek. Az
obszervatóriumi adatok szükségesek ezért egyrészt a műholdas adatok
kalibrációjához, másrészt a felszínre való vonatkoztatás
pontosításához is. Időben folytonos, azonos helyen mért mágneses
adatsorokat továbbra is csak az obszervatóriumok szolgáltathatnak.
Műholdakat nemcsak a Földtől származó mágneses tér
megfigyelésére, hanem a magnetoszféra, az ionoszféra dinamikai
folyamatainak kutatására is egyre nagyobb számban állítanak pályára.
A műholdas és földi észlelések az űrkutatásban ezért ma már
együttesen, egymást kiegészítve szerepelnek. A műholdak az
űrkörnyezet különböző régióiban közvetlen és ezáltal pontos
észleléseket végeznek, mozgásuk azonban lehetetlenné teszi egy adott
terület folyamatos monitorozását. A felszíni észlelések ezzel
szemben alkalmasak a magnetoszféra egy-egy régiójának hosszú idejű
megfigyelésére is, sőt a különböző földi pontokon végzett észlelések
egy széles tértartomány feltérképezését is lehetővé teszik. A földi
mérések e tekintetben természetesen az in situ méréseknél
pontatlanabbak, ebben az esetben ezért éppen a földi mérések
kalibrálása szükséges a műholdas regisztrátumok alapján. A műholdak
megjelenése tehát nem szüntette meg, inkább átalakította és
megerősítette az obszervatóriumok szerepét és jelentőségét akár a
Föld, akár annak űrbeli környezete kutatásában.
A földmágneses tér hazai vizsgálatának
rövid összefoglalása
Magyarországon a földmágneses méréseknek komoly szakmai és történeti
múltja van. Szisztematikus obszervatóriumi mérések Hell Miksa
kezdeményezésére elsőként Nagyszombaton zajlottak, 1768 és 1777
között. Az észlelések később Budán folytatódtak, Sajnovics János
(1733–1785) vezetésével. A feladat 1870-től a Schenzl Guidó
(1823–1890) által vezetett Meteorológiai és Földdelejességi Magyar
Királyi Központi Intézet keretei között intézményesült. 1893-ban
Konkoly Thege Miklós (1842–1916) – az egyre nagyobb városi zajok
elkerülése miatt – Ógyallán (jelenleg Szlovákia területén) alapított
új obszervatóriumot, amely az I. világháború után egy ideig, a II.
világháború után pedig tartósan is csehszlovák fennhatóság alá
került.
1945 után Barta György (1915–1992) irányításával
először Budakeszin létesült új, ideiglenes obszervatórium. Ennek
szerepét 1954-től a szintén Barta által alapított Tihanyi Geofizikai
Obszervatórium vette át, amelynek fenntartója az Eötvös Loránd
Geofizikai Intézet (a Magyar Földtani és Geofizikai Intézet
jogelődje) lett. Nem sokkal később, 1957-ben, az MTA alapításával
Nagycenken a Széchenyi István Geofizikai Obszervatórium is megnyílt,
földmágneses obszervatóriumi adatsora 1961-től indul. A két
obszervatórium egymást kiegészítő mérési tevékenységgel jelenleg is
üzemel, a mágneses tér monitorozása mellett jelentős szerepük van
többek között az ionoszféra és plazmaszféra dinamikusan változó
állapotának megfigyelésében, villámkisülések által okozott rezonáns
jelenségek észlelésében, obszervatóriumi műszerek fejlesztésében,
valamint a regisztrátumok értelmezésében. Mindkét obszervatórium
tagja az INTERMAGNET nemzetközi obszervatóriumi hálózatnak, valamint
nemzetközi űridőjárási szervezeteknek és projekteknek.
A hálózati mágneses méréseknek szintén több
évszázados hagyománya van Magyarországon. Luigi Ferdinando Marsigli
(1658–1730) és Johann Christoph Müller (1673–1721) 1696-ban, a
töröktől visszafoglalt ország nyolc pontján végzett deklinációmérése
világszerte az egyik legkorábbi hálózati mágneses mérés. A tér
minden komponensére kiterjedő hálózati méréseket a Monarchia
időszakában elsőként Karl Kreil (1798–1862) végzett 1847 és 1857
között ötvenkét ponton (Szabó, 1983). Később Schenzl Guidó
(1867–1879, 117 állomás), majd Kurländer Ignác (1846–1916)
vezetésével indultak újabb kampányok (1892–1894, 38 állomás). Eötvös
Loránd (1848–1919) a gravitációs kutatások helyszínein szintén
végzett mágneses méréseket, sőt új mágneses műszereket is
fejlesztett. A II. világháború utáni Magyarország első országos
mágneses felmérésére Barta György vezetésével került sor,
1949–1950-ben, 290 ponton. 1995-ig a mérések tizenöt éves
rendszerességgel ismétlődtek az eredeti hálózathoz képest eltérő,
háromszáz (1964–1965; 1979–1982), illetve 195 (1994–1995) pontot
tartalmazó hálózatokon (Aczél – Stomfai, 1968; Kovács – Körmendi,
1999). A kampányok során mindig meghatározták a magyarországi
mágneses normáltér modelljét, illetve térképezték a normáltérhez
viszonyított anomális területeket. 1965-ben egy kisebb, tizenöt
pontból álló, ún. szekuláris hálózat is létesült (Aczél – Stomfai,
1969), amelynek célja a tér eltérő időbeli változásának monitorozása
az ország különböző területein. A mai gyakorlat szerint a szekuláris
hálózat pontjait páros években, kétéves rendszerességgel mérjük. A
deklináció 2010-ben végzett méréseink alapján kapott területi
változását a 3. ábrán
mutatjuk be. Szekuláris méréseinkkel csatlakoztunk a 2003-ban
létrejött nemzetközi hálózati együttműködéshez, a MagNetE-hez,
amelynek keretében egyrészt vállaljuk az együttműködés által
meghatározott mérési standardok betartását, valamint adatainkat egy
közös adatbázis számára is szolgáltatjuk.
A földmágneses tér megfigyelését a Tihanyi Geofizikai
Obszervatóriumban, illetve a felszíni és műholdas megfigyelések
együttes értelmezése alapján zajló űrkutatási tevékenységeinket
többek között az EU-FP7/2007-2013 263218 (PLASMON) és az
EU-FP7/2007-2013 313038 (STORM) projektek, valamint a K75640 sz.
OTKA pályázat támogatja.
Kulcsszavak: geofizika, földmágnesség, obszervatórium, Tihany,
magnetoszféra, geomágneses dinamó, ionoszféra
IRODALOM
Aczél Etwlka – Stomfai Róbert (1968): Az
1964–65. évi magyarországi földmágneses alaphálózatmérés. Geofizikai
Közlemények. XVII, 3, 5–17.
Aczél Etelka – Stomfai Róbert (1969): A
földmágneses elemek változása az 1966-os szekuláris mérés szerint.
Geofizikai Közlemények. XVIII, 1–2, 3–11.
Gauss, Carl Friedrich (1839): Allgemeine
Theorie des Erdmagnetismus. Leipzig
Gilbert, William (1600): De magnete,
magneticisque corporibus et de magno magnete tellure. •
WEBCÍM angolul:
WEBCÍM
Heilig Balázs – Kovács P. – Csontos A.
(2012): A földmágneses észlelések szerepe az űrkutatásban. Magyar
Tudomány. 12, 1435–1442. • ./2012/12/05.htm
Jankowski, Jerzy – Sucksdorff, Christian (1996): Guide for Magnetic
Measurements and Observatory Practice. IAGA, Warsaw •
WEBCÍM
Kovács Péter – Körmendi Alpár (1999):
Geomagnetic Repeat Station Survey in Hungary during 1994–1995 and
the Secular Variation of the Field between 1950 and 1995.
Geophysical Transactions. 42. 3–4, 107–132.
Norman, Robert (1581): The Newe
Attractive. London 1720-as reprint: •
WEBCÍM
Szabó Zoltán (1983): A mágneses deklináció
változásai Magyarországon 1850–1980. Geodézia és Kartográfia. 35, 6,
436–442.
|
|