Измерения наклонения и силовых элементов геомагнитного поля

В 1600 году был опубликован трактат придворного врача английской королевы Елизаветы I Уильяма Гильберта о магнитных свойствах земли. Он назывался «De Magnete, magneticique corporibus et de mango magnete tellure» и являлся первой научной теорией земного магнетизма, развитой не умозрительно, а на основании прямых экспериментов с однородно намагниченными шарами – терреллами. Таким образом, впервые в истории магнитологии сложилась ситуация, когда теоретические исследования обогнали экспериментальные.

В 1750 году Дж. Мичелл опубликовал «Трактат об искусственных магнитах», в котором он закрепил основные принципы магнетизма. Среди них был установлен принцип изменения магнитного притяжения в зависимости от квадрата расстояния между соответствующим телом и полюсом магнита. Этот принцип в дальнейшем получил имя его официального первооткрывателя, Шарля Огюста Кулона. Главная заслуга Кулона состояла в том, что он физически осмыслил закон притяжения полюсов: множество одинаково ориентированных магнитов в совокупности дают один большой магнит с двумя полюсами.

Большое значение для развития теории и методов геомагнитных измерений имело открытие Ганса - Кристиана Эрстеда, обнаружившего, что движение электрической жидкости по замкнутому контуру оказывает влияние на расположенную рядом с контуром магнитную стрелку. К числу выдающихся событий первой трети XIX века стоит отнести открытие Майклом Фарадеем закона электромагнитной индукции.

Преодоление несовершенства приборов магнитометрии, противоречащего точности геодезических и астрономических работ того времени, связано с научной деятельностью Карла Фридриха Гаусса. Исходя из своего предположения, что поведение магнитных жидкостей должно полностью определяться законами их взаимодействия, Гаусс ввел специальную единицу магнитной жидкости как величину, притягивающую или отталкивающую другую единицу магнитной жидкости на единичном расстоянии с единичной силой. Это фундаментальное понятие положило начало созданию абсолютной системы электромагнитных единиц CGSM.

Идея применения детальных магнитных измерений для разведки железных руд была выдвинута Р. Таленом. Речь шла именно о разведке, а не о поиске руд. Для этой цели Тален ввел в научный обиход первую интерпретационную модель магниторазведки – вертикальный цилиндрический магнит, с приемлемой точностью воспринимающий чечевицеобразную структуру залежей железа в Южной Швеции. Это нововведение можно считать появление магниторазведки как метода разведки полезных ископаемых.

В России зарождение магниторазведки стимулировало развитие изучения Курской Магнитной Аномалии, также работы Г. Фритше по детализации Московской Магнитной Аномалии, работы по изучению уникальной магнитной аномалии на острове Юссар-О в Финском Заливе, начатые В. Ленцем и законченные А. Тигершмедтом. Весьма большое значение для дальнейшего развития магниторазведки имели рекогносцировочные съёмки горных инженеров С.П. Вуколова и К.Н. Егорова на Урале в районе гор Высокая, Магнитная и Благодать, в Байкальском рудном районе и Экибастузе.

Первую попытку регистрации магнитных возмущений, сопровождающих сейсмические события, предпринял А. Гумбольдт, во время землетрясения четвертого сентября 1799 года в Кумане (Венесуэла). Такую работу можно квалифицировать как ранние провозвестники сейсмомагнетизма.

Магнитное приборостроение и методика измерений в середине и второй половине XIX века продолжали развиваться в русле идей Гаусса-Ламона. Наиболее употребительны были магнитные теодолиты, подразделяющиеся на буссоли с диоптриями, зеркальные буссоли, дефлекторные магнетометры и деклинаторы с магнитными стрелками на острие или в подвесе. Среди отечественных разработок наиболее удачно сконструирован в 1879 году Де-Колонгом дефлекторный магнетометр (буссоль с магнитной системой в виде кольцевой рамки), применявшийся для поиска полезных ископаемых.

Первым прибором, позволяющим производить измерения, как в режиме магнитного теодолита, так и в режиме инклинатора, стал магнитометр, сконструированный шведским исследователями Р. Талсном и З. Тибергом и усовершенствованном позже их соотечественником Т. Дальбломом. Этот магнетометр сыграл большую роль для становления магниторазведки.

Магнитный метод как метод разведки и поиска полезных ископаемых возник в Швеции при поисках сильно магнитных руд.

Первые магнитные съемки были непродолжительные по продолжительности маршрутов, так как не имели интереса и не находили финансовой поддержки. В процессе магнитных исследований и съёмок происходило совершенствование аппаратуры, техники и методики измерений. Так, например, магнитные измерения в Японии привели к открытию локальных аномалий векового хода в эпицентральных зонах землетрясений и районах активного вулканизма. Это заслуга Ю. Като – автора методики наблюдения: обработка повторных магнитных съёмок, основанной на приведении наблюдений к уровню удельной обсерватории.

Революционным событием стало открытие ядерного резонанса и явления свободной прецессии, повлекших за собой создание протонного магнетометра, открывшего путь в эпоху принципиально новых магнитных измерений. Начались аэромагнитные съемки.