Естественные электрические токи в земной коре

Введение

Природный электрический ток в земной коре
Теллурический ток (от латинского tellūs, "земля") или земной ток — это электрический ток, протекающий под землей или по морскому дну, возникающий по естественным причинам и в результате деятельности человека. Эти токи имеют крайне низкую частоту и распространяются на большие площади вблизи или на поверхности Земли. Земная кора и мантия являются средой для теллурических токов, которые генерируются примерно 32 различными механизмами, основными из которых являются геомагнитно-индуцированные токи, вызванные изменениями в магнитном поле Земли из-за взаимодействия солнечного ветра с магнитосферой или воздействия солнечного излучения на ионосферу. Эти токи демонстрируют суточные колебания, направленные к Солнцу в течение дня и к полюсам ночью. Как теллурические, так и магнитотеллурические методы используют эти токи для исследования недр, помогая в таких задачах, как геотермальная и минеральная разведка, поиск нефти, картирование зон разломов, оценка запасов подземных вод и изучение границ тектонических плит. Это явление также привлекло внимание писателей и нашло отражение в художественной литературе. В романе Умберто Эко «Маятник Фуко» поиски мистического центра Земли связаны с теллурическими токами, а в романе Томаса Пинчона «Мейсон и Диксон» они представлены как загадочные каналы связи в контексте теорий о «Пустой Земле». Эти художественные образы отражают научный интерес и творческий потенциал, связанные с теллурическими токами.

Описание

Телурические течения – явления, наблюдаемые в земной коре и мантии. В сентябре 1862 года в Мюнхенских Альпах был проведен эксперимент, специально направленный на изучение земных токов (Lamont, 1862). Включая малые процессы, существует по меньшей мере 32 различных механизма, вызывающих телурические течения. Наиболее сильные из них – это, прежде всего, геомагнитно-индуцированные токи, которые индуцируются изменениями во внешней части магнитного поля Земли, обычно вызванными взаимодействием солнечного ветра с магнитосферой или воздействием солнечного излучения на ионосферу. Телурические течения протекают в поверхностных слоях Земли. Электрический потенциал на поверхности Земли можно измерять в различных точках, что позволяет рассчитывать величину и направление течений и, следовательно, проводимость Земли. Известно, что эти течения имеют суточные характеристики, при которых общее направление потока направлено к Солнцу. Телурические течения непрерывно перемещаются между освещенной и затененной сторонами Земли, к экватору на дневной стороне и к полюсам на ночной стороне планеты. Как телурические, так и магнитотеллурические методы используются для изучения структуры недр Земли (например, в промышленной разведке). При разведке полезных ископаемых объектами являются любые подземные структуры с отличимым сопротивлением по сравнению с окружающей средой. Области применения включают геотермальную разведку, горнодобывающую разведку, нефтеразведку, картирование зон разломов, разведку и мониторинг подземных вод, изучение магматических очагов и границ тектонических плит. Земные батареи используют полезный ток низкого напряжения от телурических течений и применялись в телеграфных системах еще в 1840-х годах. В промышленной разведке, использующей метод телурического тока, электроды правильно располагаются на земле для определения разности потенциалов между точками, вызванной колебательными телурическими токами. Признано, что существует низкочастотный диапазон (LFW), когда телурические токи проходят через земные подстилающие слои. В частотах LFW Земля действует как проводник.

Telluric currents are phenomena observed in the Earth's crust and mantle. In September 1862, an experiment to specifically address Earth currents was carried out in the Munich Alps (Lamont, 1862). Including minor processes, there are at least 32 different mechanisms which cause telluric currents. The strongest are primarily geomagnetically induced currents, which are induced by changes in the outer part of the Earth's magnetic field, which are usually caused by interactions between the solar wind and the magnetosphere or solar radiation effects on the ionosphere. Telluric currents flow in the surface layers of the Earth. The electric potential on the Earth's surface can be measured at different points, enabling the calculation of the magnitudes and directions of the telluric currents and hence the Earth's conductance. These currents are known to have diurnal characteristics wherein the general direction of flow is towards the Sun. Telluric currents continuously move between the sunlit and shadowed sides of the Earth, toward the equator on the side of the Earth facing the Sun (that is, during the day), and toward the poles on the night side of the planet. Both telluric and magnetotelluric methods are used for exploring the structure beneath the Earth's surface (such as in industrial prospecting). For mineral exploration the targets are any subsurface structures with a distinguishable resistance in comparison to its surroundings. Uses include geothermal exploration, mining exploration, petroleum exploration, mapping of fault zones, ground water exploration and monitoring, investigation of magma chambers, and investigation of boundaries of tectonic plates. Earth batteries tap a useful low voltage current from telluric currents and were used for telegraph systems as far back as the 1840s. In industrial prospecting activity that uses the telluric current method, electrodes are properly located on the ground to sense the voltage difference between locations caused by the oscillatory telluric currents. It is recognized that a low frequency window (LFW) exists when telluric currents pass through the Earth's substrata. In the frequencies of the LFW, the Earth acts as a conductor.

В художественной литературе

Основной сюжет романа Умберто Эко "Маятник Фуко" 1988 года строится вокруг теорий заговора, согласно которым их приверженцы ищут Umbilicus Mundi (латинское "пупок мира") – мистический "Центр Земли", представляющий собой точку, из которой человек якобы может управлять энергиями и формами Земли, изменяя её по своему желанию. Роман идёт ещё дальше, намекая, что (с точки зрения конспирологов) такие сооружения, как Эйфелева башня, являются лишь гигантскими антеннами, связанными с этими энергиями. В романе Томаса Пинчона "Мейсон и Диксон" 1997 года обнаружено, что телурические токи, проходящие вдоль линий Лей, служат средством таинственной коммуникации и связаны с китайским иезуитским подсюжетом. Подобно Эко, упомянутому выше, Пинчон также затрагивает теории о Полой Земле в этом произведении.